아직도 납땜하는 방법을 모르시나요?

저를 끊임없이 놀라게 하는 것 중 하나는 요즘 만나는 젊은 전자 엔지니어 중 납땜하는 방법을 아는 사람이 거의 없다는 것입니다. 비난하려는 의도는 없지만 전자 시스템을 설계하거나 근본적인 수준에서 그러한 시스템을 사용하는 사람들이(최종 사용자가 아니라) 점퍼 전선을 추가하거나 불량 부품을 교체하기 위해 납땜 인두를 뽑지 못하는 사람들을 저는 이해할 수 없습니다.

어려운 습득 과정

스스로 꽤 괜찮은 납땜 기술을 갖추고 있다고 자부하지만 이 기술을 배우는 데는 많은 시간과 노력이 필요했습니다. 저와 빈센트 반 고흐를 비교할 마음은 조금도 없지만 우리는 모두 대부분을 독학으로 배웠습니다. 그는 해바라기를 그리는 분이고 저는 그저 납땜질을 하는 사람일 뿐입니다.

저는 우리가 1969년이라고 부르던 시대의 안개 속에서 납땜 여정을 시작했습니다. 그해 저는 12살이었고, 부모님은 저를 대신해 매달 두어 권의 전자 제품과 무선 취미 잡지를 구독해 주셨습니다. 매달 초가 되면, 학교를 나오자마자 새로운 잡지가 도착했는지 알아보기 위해 길 아래에 있는 작은 상점 그룹에 있는 신문 판매 가게로 달려갔습니다. 잡지가 도착해 있으면 신문 판매대 밖 담장에 앉아 기사를 훑어보고 제가 제작할 수 있는 소규모 아이템을 찾은 후 필요한 부품을 구입하기 위해 몇 마일 떨어진 가장 가까운 전자 제품 매장으로 향했습니다.

그 당시 사용하던 납땜 인두를 어디서 구했는지 더 이상 기억나지 않지만, 여러분이 생각하는 것과는 전혀 다를 것이라고 자신합니다. 그 인두에는 1/4" 금속 샤프트를 감싸는 나무 손잡이가 있었습니다. 샤프트의 맨 끝에는 원뿔형 금속 팁이 있었는데 지름이 약 1"이고 길이가 2"였습니다. 부엌의 가스 스토브에서 링 위의 금속 끝부분이 붉게 달아오를 때까지 가열한 다음, 침실까지 계단을 올라온 후 인두가 너무 식어 사용할 수 없게 되기 전에 최대한 많은 접합부를 납땜해야 했습니다.

당연히, 드라이 납땜 접합이 적정양보다 더 많았습니다. 이는 먼지(하나 또는 두 조각이 결합된 부분에 산화물 층 형태일 수 있음) 및/또는 불충분한 열로 인해 땜납이 제대로 흐르지 않을 때 발생합니다. 그 결과, 접합이 완성된 것처럼 보이지만 실제로는 개방 회로, 고저항 연결 또는 최악의 경우 간헐적 연결이 될 수 있습니다.

이 거대 인두를 사용할 때의 또 다른 문제는 땜납이 튀는 것이었습니다. 이로 인해 제 프로젝트를 구축한 스트립보드의 작은 부품 상에서 인접한 트랙 사이에 단락이 발생했습니다. 이중 일부는 머리카락 같이 가늘어 돋보기 없이는 감지하기 어려웠습니다. 긍정적인 면에서는, 이러한 모든 결과로 인해 제 회로의 디버깅 및 오류 찾기와 관련하여 자기 보속(아마도 '자가 유도'가 더 적절할 것입니다) 교육을 많이 받을 수 있었습니다. 이러한 경험은 이후 몇 년 동안 저에게 도움이 되었습니다.

보다 쉽게 배울 수 있는 방법

납땜하는 방법을 배우고 싶다면 가장 먼저 필요한 것은 납땜 인두와 약간의 땜납입니다. 두 번째로 필요한 것은 납땜할 객체입니다. 사실 이에 대해 잘 아는 사람으로부터의 약간의 가르침만 받아도 많은 시간을 절약할 수 있지만, 그럴 수 없다면 DigiKey의 납땜 방법 및 스루홀 부품 납땜 방법 동영상을 포함하여 인터넷에서 사용할 수 있는 자습서, 사용 방법 동영상 및 기타 리소스가 많이 있습니다.

납땜 인두의 경우 선택할 수 있는 옵션이 많이 있습니다. 소규모 작업의 경우 저는 SparkFun Electronics의 TOL-14456 납땜 인두와 같은 독립형 기기를 자주 사용합니다. 많은 납땜이 필요한 더 큰 작업의 경우에는 일반적으로 납땜 스테이션을 사용합니다. 초보자를 위한 좋은 출발점으로 SRA Soldering Products의 AO469 납땜 스테이션을 들 수 있습니다(그림 1).

그림 1: AO469는 초급 및 고급 납땜에 적합한 고속 작동 PTC 세라믹 히터가 장착된 고성능 납땜 인두입니다. 팁과 히터가 분리되어 있어 팁을 쉽게 교체할 수 있습니다. (이미지 출처: SRA Soldering Products)

다음으로 필요한 것은 땜납입니다. 저는 주석 60%와 납 40%의 비율을 가진(따라서 일반적으로 60/40으로 표시됨) 기존의 주석-납 땜납을 사용하며 성장했습니다. 또 다른 일반적인 비율은 주석 63%와 납 37%로, 일반적으로 'Sn63Pb37(63/37)'로 설명되며, 여기서 'Sn'과 'Pb'는 각각 주석과 납의 화학 기호입니다. 약 360°F의 용융 온도를 가진 이러한 형태의 땜납은 작업하기가 쉽습니다.

2006년, 유럽 연합(EU) 지침은 대부분의 소비자 전자 제품에서 땜납 함유 납의 사용을 금지했습니다. 다른 나라들도 그 뒤를 따랐습니다. 안타깝지만 주석-은-구리 합금과 같은 무연 땜납은 더 높은 온도를 요구하며 작업하기가 조금 더 어렵습니다. 결과적으로, 초보자는 주석 납 땜납으로 시작하는 것이 더 나을 것입니다(납땜 시 연기를 들이마시지 마세요).

땜납은 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 여기서 우리가 관심을 갖는 것은 플럭스 코어가 있는 땜납 와이어입니다. 플럭스는 접합부를 청소하고 땜납 흐름을 만드는 데 도움이 됩니다. 납땜 와이어는 다양한 지름으로 제공됩니다. 저는 개인적으로 지름이 1밀리미터(mm)에 가까운 납땜 와이어로 작업하는 것을 선호합니다.

상당한 양의 납땜을 수행할 계획이라면 Kester Solder의 24-6337-0039 스풀과 같은 납땜 와이어를 사용하는 것이 좋습니다. 무게가 1파운드(lb)로 오랫동안 계속 사용할 수 있습니다.

마지막으로, 납땜할 객체가 필요합니다. 제 경우, 이 블로그의 시작 부분에서 언급한 것처럼 취미 잡지에 소개된 간단한 프로젝트를 만드는 데 사용했던 작은 스트립보드와 부품으로 시작했습니다. 약간 더 직접적인 접근 방식은 Chip Quik, Inc의 SMDPST120 교육용 기판과 같은 인쇄 회로 기판(PCB 또는 PC 기판이라고도 함)과 함께 제공되는 부품을 포함하는 특수 납땜 교육용 키트를 구입하는 것입니다.

그림 2: SMDPST120 양면 실습용 PC 기판에는 120개의 표면 실장 장치와 리드 스루홀 부품이 함께 제공됩니다. 부품의 풋프린트가 기판에 명확하게 표시되어 있습니다. (이미지 출처: Chip Quik, Inc.)

개인적으로 저항기, 커패시터 및 다이오드와 같은 이산 리드 스루홀(LTH) 부품부터 시작하겠습니다. 그런 다음 이중 인라인 패키지(DIP 또는 DIL)로 제공되는 LTH 집적 회로(IC)로 넘어갈 것입니다. 그 다음에는, 표면 실장 장치(SMD)를 살펴보기 시작하여 더 큰 이산 2단자 장치를 지나 더 작은 패키지로 작업하고 집적 회로로 마무리할 것입니다.

결론

전자 엔지니어는 납땜 방법을 알 필요가 없다고 생각하는 사람들도 있습니다. 실제로 일부 엔지니어는 '기술자에게 맡긴다.'는 사고를 가지고 있습니다. 또한 일부 회사에는 납땜 기술을 훈련받은 기술자만 납땜 인두에 관해 권한이 있어야 한다는 정책이 있는 것도 사실입니다. 하지만, 무언가를 하도록 허용되지 않는 것과 그 일을 하는 방법을 모르는 것에는 차이가 있습니다. 또한 납땜 방법을 알면 우수한 납땜 접합과 불량 접합의 형태, 잘못된 접합부로 인해 발생할 수 있는 문제의 종류를 알 수 있습니다.

물론 납땜에는 여기에서 다룬 것 이상의 많은 내용이 있습니다. 예를 들어, 다이오드와 같은 극성 부품(즉, 한 방향으로만 회로에 연결할 수 있는 부품)을 잘못된 방향으로 납땜한다고 가정해 보겠습니다. 이 부품의 '납땜을 떼어내려면' 어떻게 해야 할까요? 여러분의 생활을 훨씬 더 쉽게 만들어 줄 수 있는 여러 유용한 정보가 있지만, 다음 시간을 위해 아껴두겠습니다. 그 때까지 언제나처럼 여러분의 의견, 질문 및 제안을 고대하겠습니다.

추천 영상 자료

1: How to Solder

2: How to Solder Through-Hole Components videos.