먼저 알아둘 용어
젖음(wetting)·필렛(fillet)·슬럼프(slump) — 젖음은 솔더가 접합면에 퍼지는 상태, 필렛은 접합부에 형성된 솔더 형상입니다. 슬럼프는 용융 전 페이스트(paste)가 처져 퍼지는 현상으로 최종 젖음과 구분합니다.
램프(ramp)·소크(soak)·분위기 — 램프는 온도 상승 구간, 소크는 예열 중 비교적 평탄한 유지 구간입니다. 분위기는 공기·질소와 산소 농도 등 가열 주변의 기체 조건입니다.
합금·무연·SnAgCu — 합금은 여러 금속의 조합입니다. Sn–3Ag–0.5Cu는 주석 기반 은·구리 조합, Sn63–Pb37은 주석·납 조합으로 용융 조건이 달라 같은 표시 온도에서 같은 상태라고 가정하지 않습니다.
빈 패드에서 본 젖음과 부품을 붙인 접합을 구분합니다
부품이 없는 패드(pad, 부품 단자를 접합하는 금속 면) 줄에 플럭스(flux, 표면의 산화물을 제거하고 젖음을 돕는 재료)를 바르고, 소량의 솔더가 있는 인두 팁(tip, 접합부에 열을 전달하는 인두 끝부분)을 대면 솔더가 표면에 퍼지는 모습을 볼 수 있습니다. 이때 확인하는 것은 빈 패드의 표면이 솔더에 젖는 상태입니다. 부품 리드(lead, 부품 몸체에서 나온 전기 연결용 단자)와 패드 사이의 접합, 부품 아래의 빈틈이나 실제 회로의 동작까지 시험한 것은 아닙니다.
이런 확인이 필요하다면 같은 조건의 시험용 패드를 사용하고, 팁을 세게 눌러 표면을 긁지 않습니다. 패드에 얇게 퍼지는 부분과 솔더가 뭉쳐 남는 부분을 확대해 보고, 팁의 솔더 양과 접촉 조건을 기록합니다. 다음에 부품을 놓을 자리라면 남은 솔더가 높게 굳어 단자를 밀어 올리지 않는지도 확인합니다. 잘 퍼지지 않는다고 가열과 문지르기를 계속 반복하면 원래 비교하려던 표면 상태가 달라질 수 있습니다.
또한 인두로 솔더를 먹인 뒤의 표면과 제조 직후의 표면처리는 같은 시료 상태가 아닙니다. 새로 공급한 솔더, 플럭스와 가열 이력이 추가되었기 때문입니다. 유연(leaded, 납이 들어 있는 합금)과 무연(lead-free, 납을 의도적으로 넣지 않는 계열의 합금) 표면을 비교하려면 재료 기록을 확인하고, 가열 전끼리 또는 동일한 작업을 마친 상태끼리 비교합니다. 표면 색이나 반짝임만으로 합금 종류를 판정하지 않습니다.
실제 조립 품질을 비교하려면 같은 부품을 정해진 공정으로 붙인 뒤, 리드와 패드 양쪽의 젖음, 브리지(bridge, 떨어져 있어야 할 단자 사이를 솔더가 이어 버린 상태), 미접합 및 필요한 전기적·기계적 성능을 확인해야 합니다. 빈 패드의 확대 사진은 그중 표면 상태를 살피는 자료로 사용합니다.
소크 유무를 비교하면서 상승 속도도 바꾸지 않았는지 봅니다
연속 1.3°C/s 상승과 3°C/s 상승 뒤 평탄부가 있는 두 조건을 비교한다고 가정하면 바뀐 것은 소크 유무만이 아닙니다. 시작 상승 속도와 전체 시간 이력도 다릅니다. 어느 쪽의 젖음 높이가 커 보여도 소크를 없애면 항상 좋아진다고 결론내리지 않습니다.
실제 접합부 곡선, 페이스트·표면처리·분위기·시료 형상을 함께 기록합니다. 높이 차이를 계산할 수 있어도 그 값은 정의한 지표의 차이이며 바로 불량 개선율이나 합격 경계가 되는 것은 아닙니다.
측정값을 비교할 때는 높이의 기준도 맞춥니다. 예를 들어 같은 0.85 mm 기준 높이 대비 젖음 높이가 0.72 mm와 0.59 mm라면 차이는 0.13 mm입니다. 기준 높이에 대한 비율은 각각 약 84.7%와 69.4%로, 약 15.3%포인트 차이입니다. 이 값은 정해진 높이 지표의 비교이지 접합 강도나 신뢰성의 개선율이 아닙니다. 두 시료의 기준면과 측정 위치가 같았는지도 확인합니다.
공기와 질소 비교는 산소 농도와 열 이력을 함께 봅니다
산소를 줄이면 산화와 솔더가 퍼지는 정도가 달라질 수 있습니다. 다만 공기 또는 질소를 썼다는 정보만으로 두 시험의 나머지 조건까지 같다고 볼 수는 없습니다. 실제 산소 농도·가스 조건, 같은 페이스트와 표면, 접합부 온도 이력을 확인합니다. 외관이 매끈하다고 해서 접합 강도나 긴 수명이 확인된 것은 아닙니다.
같은 온도에서 고체와 액체를 비교하지 않습니다
합금마다 용융 구간이 다르므로 같은 표시 온도에서 한쪽은 고체·부분 용융, 다른 쪽은 충분히 액체일 수 있습니다. 이 둘의 퍼짐 차이를 표면장력 하나로 설명하면 상태 차이를 놓칩니다. 같은 용융 상태, 방울 체적·바닥 재질·플럭스(flux)·산화 조건을 맞춰 비교합니다. 화면이나 장비의 온도 숫자를 모든 무연 공정의 최고온도로 적용하지 않습니다.
| 바꾸는 변수 | 함께 고정하거나 기록할 항목 |
|---|---|
| 온도 이력 | 접합부에서 측정한 온도 곡선과 재료·보드(board)·가열 분위기를 확인합니다. |
| 분위기 | 산소 농도·열 이력·페이스트·표면을 확인합니다. |
| 합금 | 용융 상태·체적·표면·플럭스를 확인합니다. |
젖음 높이, 브리지·보이드(void, 솔더 내부의 빈 공간), 기계·전기 신뢰성 중 무엇을 목표로 삼을지 먼저 정합니다. 둘 이상의 변수를 바꿨다면 그대로 기록하고 한 변수의 효과로 결론내리지 않습니다. 외관과 실제 품질 지표를 나누어야 다음 공정 수정의 근거가 됩니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
합금 선택은 적용 범위와 실제 접합부 온도부터 정합니다
납 함유 또는 무연 합금의 선택을 ‘수출용’과 ‘내수용’이라는 구분 하나로 결정하지 않습니다. 완제품의 판매 시장과 제품 범주, 적용 규정의 제한 물질과 유효한 예외를 먼저 확인합니다. 유럽위원회의 RoHS 시행·예외 안내처럼 예외에는 적용 범위와 유효 기간·갱신 조건이 있으므로, 과거의 예외나 다른 제품의 판정을 그대로 가져오지 않습니다. 이 글은 특정 제품의 법적 적합성 판정이나 인증 기록이 아닙니다.
그다음 정확한 합금명과 공급사의 고상선·액상선 자료를 읽습니다. 고상선은 녹기 시작하는 경계이고 액상선은 모두 액체가 되는 경계입니다. 합금마다 이 구간이 다르며 인두 표시 온도와 실제 접합부 온도도 같지 않습니다. 부품·기판의 허용 열 이력, 플럭스와 접합부의 실제 온도 프로파일을 함께 검증해야 합니다. ‘무연은 항상 같은 온도’라는 공정 설정이나 임의의 용융 수치를 제공하지 않습니다.