PCB 수동 납땜 시 흔히 발생하는 10가지 문제점을 피하는 방법

납땜은 인쇄 회로 기판에 부품을 고정하는데 필수적인 공정 중 하나입니다. 납땜은 PCB 품질에 영향을 미칩니다. 역량PCB 제조 공장에서는 직원이 납땜기를 작동하고 납땜 후 AOI 장비 또는 X선 검사기를 사용하여 검사함으로써 완성된 PCBA 기판에서 납땜 문제가 발생하는 것을 방지합니다.

 전자제품 제작자나 초보자에게 수동 납땜은 항상 필수적인 기술로 여겨져 왔습니다. 하지만 전문 납땜기나 자동 납땜기를 사용하더라도 문제가 발생할수 있습니다. 이 글은 PCB 납땜에 대한 가이드로, 흔히 발생하는 PCB 납땜 문제 10가지와 그 해결 방법을 소개합니다.

저는 노인성 관절  (THT) 을 다룹니다 .

다행히 대부분의 납땜 연결부는 양호하며 아무런 문제를 일으키지 않습니다. 좋은 납땜 연결부는 표면이 매끄럽고 너무 두껍게 납땜되지 않아야 합니다. 대부분의 경우 접합부 주변의 납땜 윤곽은 약간 오목해야 합니다.

아래 그림을 보세요. 어느 쪽이 가장 이상적인 납땜 접합부인지 알아맞힐수 있나요?

일반적인 노화 문제

아래 그림에서 아래에서 네번째와 바로 앞의 납땜 부분이 제대로 된 납땜입니다. 이제 손 납땜 시 흔히 발생하는 10가지 문제점을 살펴보겠습니다.

1. 솔더 브리지

납땜 브리징은 수동 납땜이나 기계를 이용한 자동 납땜시 PCB에서 발생할수 있는 가장 흔한 납땜 문제 중 하나입니다. 이는 단락을 일으켜 부품이 타버리는 원인이 될 수 있습니다.

조립 공장의 경우, 이 문제는 더 작고 컴팩트한 부품과 관련이 있습니다. 예를 들어, 솔더 플럭스를 사용할 때 잘못된 페이스트 템플릿을 사용하거나 조립 공급 장치를 잘못 설정하는 경우 등이 있습니다. 

수동 납땜은 일반적으로 접합부 사이에 납을 과도하게 사용하거나 너무 크거나 넓은 납땜 팁을 사용할때 발생합니다. 납땜 인두를 부적절하게 사용하면 납 브리징 현상이 발생할수도 있습니다. 

솔더 브리지는 현미경으로 봐야 할 정도로 매우 작아서 육안으로 식별하기가 어렵습니다. PCB 제조 공장에서는AOI 그리고엑스레이 검사 장비를 사용하면 문제를 쉽게 식별하여 불량 PCB를 실제 제품에 사용하는 것을 방지할수 있습니다. 수동 납땜의 경우, 솔더 브릿지를 발견하면 수정할수 있습니다. 브릿지 중앙의 납을 녹인 후 납 흡입기를 사용하여 과도한 납을 제거하기만 하면 됩니다.

2. 과도한 납땜

처음 납땜을 할 때는 플럭스를 많이 사용할수록 부품이 더 단단하게 고정될 거라고 생각했습니다. 하지만 그건 흔한 오해입니다. 플럭스를 과하게 사용하면 핀이 공처럼 뭉쳐버릴수 있습니다. 

단락과 같은 직접적인 위험은 없지만, 과도한 플럭스는 솔더 브릿지가 발생하는 원인 중 하나입니다. 또한, 과도한 납은 솔더 핀과 솔더 패드 사이의 적절한 접착을 방해하여 PCB 품질 저하의 원인이 됩니다. 따라서 솔더 핀과 솔더 패드(PCB 기판)를 적절히 적실수 있는 정도의 납이면 충분합니다.

납땜 인출의 적절한 시기를 계산하고 패드에서 과도한 납땜 플럭스를 제거하면 과도한 납땜을 방지할수 있습니다.

3. 솔더 볼링

납땜볼 문제는 PCB 납땜에서 흔히 발생하는 문제입니다. 이름에서 알수있듯이 납땜볼은 PCB 기판에 달라붙는 구형의 플럭스 덩어리입니다.

~에 관해서 말하자면 SMT 조립 라인리플로우 오븐의 온도를 잘못 설정하면 납땜 볼이 발생할수 있습니다. 온도가 너무 낮으면 기판이 파형의 정점을 통과할 때 납땜 시간이 부적절해집니다. 또한, 과도한 플럭스는 고온에서 증발하면서 납땜조 밖으로 튀어나오게 됩니다. 

수동 납땜을 할 때는 인쇄 회로 기판이나 부품에 습기가 있는지 확인해야 합니다. 홀 벽의 금속 도금이 얇거나, 핀과 홀 벽 사이의 틈에 플럭스가 있는 경우, 납땜 시 홀 벽에서 수증기가 배출될수 있습니다. 이 수증기가 납을 밀어내어 인쇄 회로 기판 앞면에 납 덩어리를 생성할수 있습니다.

4. 냉접착

냉납 현상은 부품과 PCB 사이의 접촉 불량을 나타냅니다. 납땜 인두가 제대로 가열되지 않아 납땜 온도가 너무 낮을 경우 이러한 현상이 흔히 발생할수 있습니다. 이를 방치하면 냉납이 끊어지고 결국 전체 전자 부품이 고장날수 있습니다.

이러한 문제가 발생하는 것을 방지하려면 납땜 인두나 납땜 부위를 충분히 가열해야 합니다. 또한 인두 온도도 확인해야 합니다 (무연 납은 녹는점이 더 높습니다). 하지만 납땜이 잘 되지 않고 잘 녹지 않는 경우에는 PCB 설계를 점검해야 합니다.

5. 관절 과열

반대로, PCB 납땜 인두가 너무 뜨겁거나 납땜 플럭스가 제대로 흐르지 않으면 과열 접합부가 발생할수 있습니다. 이는 전자 제품의 전체 구조를 손상시킬 수도 있으므로 납땜 시 과열 접합부가 발생하지 않도록 주의해야 합니다. 

6. 툼스토닝

툼스토닝(Tombstoning)은 PCB 납땜에서 흔히 발생하는 문제입니다. 이는 저항과 같은 수동 부품의 한쪽 끝이 패드 위로 튀어나오는 현상입니다. 이러한 문제는 솔더 패드의 젖음 과정이 완전히 완료되지 않았을때 발생합니다. 

툼스토닝 현상을 방지하려면 패드의 크기를 확인하고 더 나은 PCB 코팅을 사용해야 합니다.

이를 방지하는 한 가지 방법은 패드의 크기를 확인하는 것입니다. 납땜 패드의 한쪽이 다른 쪽보다 크면, 여분의 구리가 방열판 역할을 하여 젖음 과정을 더 빠르게 완료합니다.

7. 불충분한 습윤

납땜 시 젖음 현상은 이상적인 상태를 의미합니다. 젖음 상태가 되면 부품이 납땜 패드에 제대로 접착될수 있습니다. 젖음 현상이 충분히 이루어지지 않으면 전자 부품이 납땜 패드에 제대로 접착되지 않아 납땜 불량이 발생할수 있습니다.

납땜 인두와 패드에 충분한 열을 가하지 않거나, 납땜 플럭스가 충분히 녹을 시간을 주지 않으면 이러한 문제가 발생할수 있습니다. 또한 PCB를 깨끗하게 청소하고 패드와 핀을 가열하는 것도 이러한 문제를 예방하는데 도움이 됩니다.

8.  들뜬 패드

이름에서 알 수 있듯이, 부품의 패드가 회로 기판에서 튀어나오면 납땜 패드가 솟아오릅니다. 이는 잘못 납땜된 부품을 제거하려고 할 때 발생합니다. 납땜 온도가 높거나 접합부에 과도한 힘이 가해지는 경우에도 납땜 패드가 들릴수 있습니다.

납땜 패드가 약해지면서 이러한 문제들이 발생하여 납땜 패드를 사용하기 어려워집니다. 특히 구리층이 얇게 설계된 특정 회로 기판에서 이러한 문제가 발생하기 쉽습니다.

9.  납땜이 삭 았다

납땜 불량은 납땜 부위에 납이 부족하여 전기적 접촉이 제대로 이루어지지 않는 현상입니다. 이는 납 가열이 불충분할때 발생합니다.

납땜 부위는 여전히 기능을 수행할수 있지만, 접합 강도가 약해진다는 단점이 있습니다. 시간이 지남에 따라 응력 균열이 발생하여 납땜 부위가 기능을 상실할수 있습니다. 이 문제를 해결하려면 납땜 부위를 재가열해 보십시오.

1 0 . 납땜 튀김 /거미줄

    플럭스를 과다하게 사용하거나 예열이 제대로 되지 않으면 납이 튀는 현상이 발생할 수 있습니다. 이렇게 튀는 납 조각은 솔더 마스크에 달라붙게 됩니다. 일반적으로 납땜하기 전에 PCB 표면을 깨끗하게 닦아야 합니다. 이렇게 하면 납이 튀는 현상을 방지할수 있습니다.

납땜 문제를 피하는 방법은 무엇일까요?

1.  패드와 관절 부분을 청소하십시오 .

수작업 용접 불량의 주요 원인 중 하나는 납땜 인두 팁 관리가 부실하기 때문입니다. 바늘 끝에 먼지나 산화물이 묻으면 납땜 인두의 열전도율이 떨어져 납땜 품질이 저하됩니다. 따라서 납땜 인두를 제대로 관리하는 것이 매우 중요합니다. 납땜을 시작하기 전에 반드시 청소용 패드로 인두 팁을 깨끗하게 닦아주세요.

2. PCB 어셈블리 선택 

일반적으로 PCB 파일에 기준점 표시를 추가하는것은 정확한 납땜 작업을 위한 좋은 방법입니다. 이러한 표시는 픽앤플레이스 장비가 부품을 올바른 위치에 배치하도록 안내하여 납땜 정확도를 향상시킵니다.

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