납땜에서 플럭스란 무엇인가

처음 납땜을 시도했을 때, 저는 납땜이 엄청나게 어렵고, 숙련되려면 몇 년씩 연습해야 한다는 결론에 도달했습니다. 제가 가진 건 아버지께 선물받은 나무 손잡이 60와트 납땜 인두와 70% 납 땜납뿐이었습니다. 나중에 납땜 인두와 납땜 와이어 외에도 납땜을 훨씬 더 재밌게 만들어 줄 재료들이 있다는 것을 알게 되었습니다. 그중 하나가 바로 솔더 플럭스.

이 글에서는 솔더 플럭스에 대한 모든 질문에 답하고, 솔더 플럭스를 사용하여 납땜 및 PCB 조립 경험을 개선하는 방법을 알려드립니다.

플럭스란 무엇입니까?

솔더 플럭스

플럭스는 납땜 공정에 사용되는 화학 물질입니다. 플럭스의 주요 역할은 접합(납땜)될 금속 표면의 산화물이나 불순물을 제거하는 것입니다. 페이스트, 액상, 건식 등 다양한 질감과 매체로 제공되며, 땜납 틈새와 PCB 또는 납땜될 구리판 표면에도 사용됩니다. 플럭스의 역할은 동일합니다.

납땜 표면에 불순물이 없으면 전기 전도도가 더 높고 접합 강도가 더 강해집니다. 이는 납땜 공정에서 플럭스 사용이 필수적인 또 다른 이유입니다. 또한, PCB 또는 금속 표면에 플럭스가 있으면 산화물이 더 이상 생성되지 않으므로 PCB 또는 구리 기판을 보존하는 데 중요합니다.       

다양한 유형의 플럭스 및 응용 분야

일반 엔지니어나 기술자는 플럭스라고 하면 납땜에 사용되는 젤라틴이나 페이스트 형태의 물질을 떠올립니다. 하지만 실제로 납땜에 사용되는 플럭스는 크게 세 가지로 나뉩니다. 로진(R형) 플럭스, 무세척 플럭스, 그리고 수용성(수성) 플럭스입니다.

로진 플럭스: 전자 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 플럭스 유형은 천연 수지나 소나무 수액에서 추출한 로진입니다. 로진 기반 플럭스, 특히 R 및 RMA(비활성화 및 약활성화 로진) 유형은 활성 상태가 아닐 때는 부식성이 전혀 없으며, 열을 가했을 때만 활성화됩니다. 활성 상태가 아닐 때는 부식성이 없으므로 대부분의 PCB 조립 공정에 사용하기 적합하며, 도포 후 기판에서 세척할 필요가 없습니다.

활성화된 로진 플럭스(RA형)도 있는데, 사용 시 기판에서 세척해야 합니다. RA형에는 산화물 제거 효과를 높이기 위해 더 강력한 화학 물질이 함유되어 있으며, 세척하지 않으면 사용된 회로에 부식을 유발할 수 있습니다.

무세척 플럭스: 납땜 또는 납땜 제거 공정에서 무세척 플럭스를 사용하면 잔류물이 거의 남지 않습니다. 이 잔류물은 부식성이 없으며 PCB에 남아도 안전합니다. 주로 최신 전자 제품에 사용되며, 오랜 세월에 걸쳐 그 효과가 입증되었습니다. 산화물과 불순물을 효과적으로 제거하고, 납땜 접합부를 튼튼하게 유지하며, 납땜 또는 PCB 조립 후 추가 세척이 필요 없습니다.

세척하지 않은 플럭스는 잔류물이 적지만 끈적끈적할 수 있고 먼지와 기타 불순물을 끌어들일 수 있으며 PCB에 부식이나 단락을 일으킬 수 있습니다.

수용성(수용성) 플럭스: 수용성 플럭스는 유기산 함량이 높아 산화물 및 불순물 제거에 매우 효과적입니다. 한 가지 단점은 기판에 그대로 두어서는 안 된다는 것입니다. 도포 후 즉시 세척해야 하며, 그렇지 않으면 기판과 그 위에 놓인 부품이 부식될 수 있습니다. 하지만 수용성 플럭스는 물에 용해되어 물로 헹구면 충분히 제거될 수 있으므로 기판에서 세척하는 것은 매우 쉽습니다.

솔더 플럭스는 무슨 역할을 하나요?

납땜 플럭스는 효과적인 납땜을 위해 납땜할 금속 표면을 준비하기 위해 만들어진 화학 물질이며, 다음과 같은 과정을 거칩니다.

· 공기에 노출되었을 때 표면에 형성되는 모든 산화막을 제거합니다. 시간이 지남에 따라 금속이 건조하거나 습한 공기에 노출되면 산화가 일어나고, 구리와 같은 금속은 형성된 산화막으로 인해 색이 변하기 시작합니다. 이 산화막은 제대로 제거하지 않으면 용융된 땜납이 유지되기 어렵게 만듭니다.

· 기름, 먼지, 흙 및 기타 오염 물질과 같은 다른 불순물을 제거하여 금속 표면을 청소합니다.

· 땜납과 금속 표면 사이의 표면 장력을 감소시켜 땜납이 쉽게 퍼져 금속 표면에 머무르게 합니다.

납땜에서 플럭스의 목적은 무엇인가?

솔더링 플럭스는 깔끔하고 효과적인 납땜을 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 하지만 단순히 불순물을 제거하는 데 그치면 어떻게 이런 효과를 얻을 수 있을까요? 솔더링이나 PCB 조립이 중요한 몇 가지 이유는 다음과 같습니다.

· 플럭스는 불순물과 오염 물질을 제거함으로써 솔더와 금속 표면 사이의 전기적 연결성을 개선합니다. 

· 깨끗한 금속 표면은 납땜 시 강력한 접합을 용이하게 하여 PCB 조립 시 안정적이고 내구성 있는 연결을 보장합니다.

· 수동 납땜 시 플럭스를 바르면 납땜이 사용되는 곳으로 쉽게 흘러 들어가 공정이 더 쉽고 빨라집니다.

· 탈납땜하기 전에 플럭스를 바르면 납이 더 빨리 녹아 탈납땜이 필요한 부품에 열이 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

· 솔더 플럭스는 납땜 팁을 깨끗하고 산화되지 않은 상태로 유지하는 데에도 도움이 됩니다. 이를 통해 팁 세척 시간을 줄이고 빠르고 스트레스 없는 납땜이 가능합니다.

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납땜 플럭스 사용 방법

플럭스 사용량은 사용하는 기술이나 납땜할 부품의 크기 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 전자 제품에 사용되는 대부분의 솔더에는 플럭스가 내장되어 있지만, 더 나은 납땜 경험을 위해 플럭스를 추가하는 것을 선호하는 사람들도 많습니다.

SMD PCB 조립 시에는 솔더 페이스트(플럭스와 용해된 솔더의 혼합물)를 PCB 표면에 도포합니다. 열을 가하면 플럭스와 솔더가 모두 제 기능을 발휘하여 완벽한 솔더 접합부를 형성합니다. 그러나 부품의 솔더를 제거할 때는 솔더 접합부에 플럭스를 직접 도포하여 솔더를 더욱 쉽게 제거할 수 있습니다.

예를 들어, 스트립보드에는 열이 가해지면 녹는 로진 플럭스 코팅이 되어 있지만, 특히 녹은 땜납이 구리 스트립을 연결하여 기판에 단락을 일으키는 것을 방지하려면 플럭스를 추가로 사용해야 할 수도 있습니다. 스트립보드에 부품을 배치하는 과정이 복잡하지 않은 경우, 단락을 걱정할 필요가 없으며 추가 플럭스를 도포하지 않고도 납땜 작업을 진행할 수 있습니다.

솔더 페이스트 대 솔더 플럭스

대부분의 사람들은 솔더 플럭스, 솔더 페이스트, 그리고 솔더 자체를 구분하는 데 어려움을 겪습니다. 이 세 가지의 차이점을 설명하기 위해 먼저 다음 질문에 답해 보겠습니다. 솔더 페이스트 란 무엇입니까? 

솔더 페이스트 란 무엇입니까?

솔더 페이스트

솔더 페이스트 플럭스와 미세 솔더 입자의 혼합물입니다. 주로 전자 부품 조립을 위한 표면 실장 기술(SMT)에 사용됩니다. 페이스트 형태로 제공되어 페이스트라는 이름이 붙었습니다. 열을 가하면 플럭스가 제 역할을 하고 솔더도 제 역할을 하므로, SMT 조립 작업에 완벽한 조합입니다.

솔더 플럭스와 솔더 페이스트의 차이점

솔더 플럭스를 보드에 도포할 때, 플럭스의 종류(열 활성화 여부)에 따라 다르겠지만, 활성화되면 금속 표면과 반응하여 산화물과 기타 불순물을 제거한 후 별도로 솔더를 도포하여 접합을 형성합니다.

반면, 솔더링 페이스트는 접합을 용이하게 하기 위해 별도의 솔더가 필요하지 않습니다. 솔더는 SMD 부품의 솔더 패드가 위치한 기판 바로 주변의 기판에 도포됩니다. 그런 다음 납땜할 부품을 PCB 패드 위에 놓고 점착성 페이스트로 고정합니다. 열이 가해지거나 기판을 리플로우 오븐에 넣으면 솔더가 녹아 흘러내려 부품과 패드 사이에 솔더 접합이 형성됩니다. 페이스트의 플럭스는 이러한 흐름을 가능하게 하여 솔더 마스크에 솔더가 남지 않도록 합니다.

솔더 플럭스와 솔더 페이스트의 차이점은 작업 설명에 있습니다. 솔더 플럭스는 납땜할 금속 표면을 준비하는 데 중점을 두는 반면, 솔더 페이스트는 표면을 준비하는 것뿐만 아니라 접합 공정을 성공적으로 수행하는 데 중요한 역할을 합니다.

제가 10년 넘게 활발하게 납땜을 하면서 배운 것이 있다면, 납땜 인두를 얼마나 능숙하게 다루느냐와 관계없이 납땜 재료의 품질과 그 재료를 어떻게 사용하는지가 여전히 결과를 결정하는 주요 요인이라는 점을 깨닫는 것이 중요합니다. 가장 중요한 기술은 단순히 납땜 인두를 특정 각도로 잡는 것이 아니라 적합한 재료와 도구를 선택하는 것입니다.

이 글을 여기까지 인내심 있게 따라오셨다면 PCB에 적합한 플럭스를 선택하는 데 아무런 문제가 없을 것이며, 선택한 플럭스를 적절하게 사용하는 방법도 정확히 알고 계실 것입니다. 이제 PCB에 남겨두어도 안전한 플럭스와 즉시 세척해야 하는 플럭스를 구분하셨을 것입니다. 따라서 다음에 플럭스를 구매하실 때는 설명을 주의 깊게 읽고 권장하는 대로 도포하시기 바랍니다.