무연 땜납 대 납 땜납:알아야 할 종합 가이드

거의 모든 전자 제품은 구성 요소/부품을 회로 기판에 부착하는 접착제로 땜납을 사용합니다. 무연 솔더와 납 솔더의 기능은 거의 동일합니다. 그러나 다른 제품과 응용 프로그램에는 다른 솔더가 필요할 수 있습니다.
솔더의 선택은 솔더링 프로세스에 영향을 미칠 수 있습니다. 대안이 잘못된 경우 납땜 프로세스가 어려울 것입니다. 필요한 것은 땜납의 선택과 유형에 대한 더 많은 이론적 지식을 얻는 것입니다. 이를 통해 쉬운 납땜 프로세스를 수행할 수 있는 위치에 있게 됩니다.
원하는 것에 따라 납 솔더와 무연 옵션 중에서 선택할 수 있습니다. 두 가지 방법 모두 장단점이 있습니다. 따라서 솔더 조인트의 품질을 보장하려면 가장 적합한 옵션을 찾아야 할 수 있습니다.

(인쇄회로기판의 납땜 및 조립을 위한 납땜인두 팁 자동제작)

1. 솔더는 무엇입니까?

그렇다면 땜납은 무엇입니까? 납 땜납이 아닌 무연 땜납을 사용하는 이유는 무엇입니까? 그리고 둘 다 관련된 단점이 있습니까? 이 기사는 무연과 납 땜납과 관련된 많은 것을 강조합니다. 결국, 무연 및 납 솔더에 대해 알아야 할 사항에 대해 많은 것을 이해하게 될 것입니다.

그러나 먼저 땜납이란 무엇입니까? 땜납은 납과 주석으로 이루어진 금속 합금을 뜨거운 철을 사용하여 녹인 것입니다. 다리미의 가열은 화씨 600도의 고온에서 이루어집니다. 철이 냉각되는 순간 강력한 전기 결합이 생성됩니다.

전자 산업 전반에서 솔더링에 사용되는 전통적인 솔더는 납과 주석의 혼합물입니다. 주목해야 할 중요한 것은 다양한 유형의 땜납이 다양한 목적으로 사용된다는 것입니다. 배관 전체에서도 솔더 사용량이 많습니다.

전자 제품에서 어셈블러가 사용하는 솔더 유형은 납 40%와 주석 60%입니다. "공정 혼합물"이라는 이름으로 진행됩니다. 이것은 화학 용어이지만 대부분 이러한 유형의 혼합물은 예상보다 훨씬 낮은 온도에서 녹습니다.

(전자부품과 전자회로기판의 납땜공정)

2. 무연 솔더 VS. 납 땜납

이제 땜납이 무엇인지 이해했으므로 무연 및 납 땜납이 무엇인지 이해했습니다. 납 땜납의 용도는 무엇입니까? 여기에 두 가지 사이의 명확한 설명과 특히 전자 산업에서 납 땜납의 주요 이점이 있습니다.

전자 제품에 사용되는 납의 양을 줄이려는 움직임으로 무연 솔더는 이제 거의 모든 곳에서 사용되고 있습니다. 건강 및 환경적 이유에 따라 일부 지침에서는 정보의 상업적 사용을 금지하고 있습니다. 이는 납을 함유한 기존의 땜납이 어떤 납땜 작업에도 사용할 수 없음을 의미합니다(특히 애호가의 경우).

최근에 기존의 주석-납 솔더가 특히 다른 무연 솔더 유형으로 빠르게 대체되고 있습니다. 현재 시장에 나와 있는 몇 가지 품종이 있습니다. 하나는 0.7% 구리와 99.3% 주석을 포함합니다.

그러나 취미 생활을 하는 사람이나 주택 건설업자에게 문제가 발생해서는 안 됩니다. 이 새로운 무연 솔더는 기존 솔더와 정확히 동일한 방식으로 작동합니다.

다음은 납 땜납입니다.

납 기반 솔더는 전자 혁명의 출발점입니다. 납 기반 혼합물은 (주석 60%와 납 40%) 혼합물을 포함합니다. 약 170~190°C의 녹는점이 있는 혼합물입니다. 자연스럽게 연납으로 알려진 용기는 녹는점이 낮기 때문에 분명한 선택입니다. 상자는 주석 수염의 성장을 방지하는 또 다른 재료입니다.

우리가 납 땜납을 사용하는 이유에는 여러 가지가 있습니다. 취미 솔더러의 대다수는 거의 모든 프로젝트에서 무연 솔더를 사용합니다. 비상업적 프로젝트 또는 공공 목적은 납 땜납을 사용할 수 있습니다. 이러한 프로젝트에는 RoHS의 엄격한 규정이 필요하지 않습니다.

납 땜납은 높은 융점을 기반으로 하는 프로젝트에 이상적입니다. 여기에는 높은 열이 필요하지 않습니다. 냉각 시간은 높은 융점을 기반으로 더 빠르며 이는 콜드 솔더 조인트의 가능성이 감소함을 의미합니다.

납 땜납을 사용하면 애호가가 땜납을 너무 많이 쓸 필요가 없습니다. 상업용 제조업체와 달리 냉각 시간이 더 빠릅니다. 사용 감소는 많은 애호가가 제한에 직면하지 않는 큰 이유입니다. 사용량 감소에 따라 납 땜납에서 실현되는 폐기물도 감소합니다.

(무연 납땜, 납땜 도구 및 녹색 인쇄 회로 기판)

3. 무연 땜납을 사용하는 이유는 무엇입니까?

무연 땜납은 납 땜납에 비해 더 좋습니다. 무연 솔더로 전환한 PCBA 어셈블러는 이점으로 가득 차 있습니다.

새로운 RoHS 규정

첫째, RoHS 지침을 준수하는 수단으로 무연 솔더를 사용합니다. RoHS(Restrictions of Hazardous Substances)는 전체 전자 산업에 영향을 미칩니다. 또한 전자 제품의 제조도 포함됩니다. 유럽에서 시작된 이 지침은 전자 제품 제조 시 유해 화학 물질의 사용을 제한합니다.

RoHS 규정에 따라 모든 지침을 충족하지 않는 전자 제조업체는 사업을 하지 않습니다. 2006년 7월 1일부터 모든 해당 제품은 RoHS 지침을 통과해야 합니다. 납 외에 다른 위험한 화학 물질에는 벤질 부틸 프탈레이트, 6가 크롬 및 디이소부틸 프탈레이트가 있습니다.

환경 보호

RoHS 규정 외에도 조립업체는 환경을 보호하기 위해 무연 솔더를 사용하는 경향이 있습니다. 땅으로 가는 길을 찾은 납은 흙, 공기, 물을 향합니다. 정보는 배경에 오랫동안 머물 가능성이 있습니다.

연료에서 발견되는 납은 특히 도심에서 대기 인구를 유발합니다. 고속도로 및 고속도로 근처의 토양은 시간이 지남에 따라 축적됩니다. 먼지가 날 때 납 입자는 호수와 주변 강으로 이동할 수 있습니다. 납은 결국 해양 생물과 호수 주변에 사는 사람들에게 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

시간이 지남에 따라 납이 오염된 식수는 위험할 수 있습니다. 납에 대한 높은 노출은 쇠약, 빈혈, 뇌 및 신장 손상을 유발할 수 있습니다. 임산부의 경우 정보가 위험할 수 있습니다. 발달 중인 아기의 신경계를 손상시킬 수 있습니다.

PCB의 더 나은 납땜

마지막으로 중요한 것은 제조업체가 무연 솔더를 사용하면 PCB 솔더링이 향상되기 때문입니다. 무연 솔더는 리플로우 중에 퍼지지 않습니다. 따라서 PCB 솔더링 중에 결과가 더 좋다는 것을 의미합니다. 무연 납땜 중에는 급격한 스텐실 마모 및 기타 중요한 문제가 없습니다.

납 땜납을 사용하는 회로 제조업체는 보이드와 스루홀 필렛 리프팅을 경험할 가능성이 더 큽니다. 이 모든 것은 특히 납 땜납을 사용할 때 발생하는 경우입니다. 그러나 PCB의 결과는 무연 솔더를 사용할 때 탁월합니다.

무연 솔더와 유연 솔더의 PCB 결과를 비교하면 큰 차이를 알 수 있습니다. 무연 PCB에서 볼 수 있는 제품은 완벽합니다. 무연 솔더를 사용하면 모든 구성 요소가 보드에 제대로 부착됩니다.

(격리된 흰색 배경에 납 땜납 와이어 롤)

4. 납 땜납에 비해 무연 땜납의 단점은 무엇입니까?

납 땜납은 다루기 쉽습니다.

무연 솔더의 성능이 우수하지만 무연 솔더에 비해 무연 솔더의 성능이 더 좋은 영역이 있습니다. 첫째, 납 땜납은 비교적 다루기 쉽습니다. 유아가 먹거나 먹더라도 독성 물질로 몸에 흡수됩니다.

무연 땜납과 달리 순수 납은 다루기 쉽고 손에서 문질러 제거할 수 있습니다. 무연 솔더의 경우는 그렇지 않습니다. 그래도 납 땜납은 무료로 배울 수 있습니다. 땜납에 대해 많은 것을 알고 싶다면 대부분 납 땜납을 사용하여 교육을 받습니다.

낮은 온도 필요

손쉬운 취급 외에도 납 땜납은 녹기 위해 더 낮은 온도가 필요합니다. 무연 솔더는 약 217°C/422°F의 고온에서 녹는 경향이 있습니다. 그러나 납 기반 솔더의 경우에는 그렇지 않습니다. 여기에는 183°C/361°F의 온도가 필요합니다. 전자 부품 및 PCB 재료는 매우 높은 온도를 견딜 수 있는 위치에 있어야 합니다.

헤드의 품질 문제 감소

납 땜납을 사용하면 헤드의 품질 문제도 줄어듭니다. 무연 납땜 공정은 높은 전력량의 납땜 인두를 사용해야 합니다. 그렇게 하면 머리가 손상될 수 있습니다. 다시 말하지만, 이는 보드에 품질 문제를 일으킬 수 있습니다. 그러나 납 땜납을 사용하기로 선택한 경우는 그렇지 않습니다.

무연 솔더링 시 요구되는 높은 솔더링 온도로 인해 헤드를 빨리 제거해야 할 수도 있습니다. 그러나 납 납땜에 의존할 때 이러한 시나리오를 피할 수 있습니다. 많은 회로 제조업체가 이 요소를 잘 알고 있습니다.

표면 장력 부족

틀림없이, 무연 솔더와 함께 제공되는 가장 큰 단점은 표면 장력이 없다는 것입니다. 무연 솔더는 외력에 저항할 수 없습니다. 열악한 환경에 노출되면 구성 요소가 매우 쉽게 떨어질 수 있습니다.

유통 기간

제조업체에서 사용하는 납 땜납 플럭스의 저장 수명을 연장합니다. 그러나 무연 납땜의 경우에는 그렇지 않습니다. 무연 솔더링에서 산소에 노출되기 때문에 변화가 오래 지속되지 않을 수 있습니다. 순수한 납은 더 낮은 노화 메커니즘으로 구성됩니다. 납 납땜에 비해 수명이 2배 더 깁니다.

(인쇄 회로 기판의 무연 납땜 부품)

5. 무연 솔더 VS의 성능 차이. 납 땜납

융점 차이

성능 면에서 납 및 무연 솔더는 약간 다르게 작동합니다. 첫 번째 차이점은 융점의 차이입니다. 무연 솔더는 가장 높은 철 온도를 요구합니다. 융점이 높기 때문에 더 긴 체류 시간을 기다려야 합니다.

앞서 간략하게 언급했듯이 기존 납 솔더의 녹는점은 약 183°C입니다. 반면 무연 솔더의 온도는 217°C입니다. 무연 솔더의 녹는점이 높기 때문에 몇 가지 결과가 따릅니다. 예를 들어, 온도가 상승하면 나중에 땜납이 산화됩니다. 납땜 온도도 전해 커패시터에 영향을 줄 수 있습니다.

습윤성

습윤성의 차이도 또 다른 차별화 요소입니다. PCB와 관련하여 젖음은 용융된 솔더 페이스트가 PCB 구성 요소와 얼마나 적절하게 결합되는지입니다. 부적절하게 젖은 솔더는 회색으로 보이고 둔해 보입니다. 습윤은 무연 솔더를 사용할 때 느려지는 경향이 있고 외관상 둔한 경향이 있습니다. 그러나 전통적인 납 솔더 조인트는 반짝거리고 깨끗한 경향이 있습니다. 불충분한 젖음성은 PCB 접합부에 위험합니다. 접합부가 회로 기판의 불량률과 높은 불량률을 수행하도록 합니다.

다른 적용 가능한 온도

마지막으로 적용 가능한 온도가 다른 것은 둘 사이의 또 다른 성능 차이입니다. 무연 솔더는 높은 납땜 인두 온도를 요구합니다. 납 땜납의 경우에도 마찬가지입니다. 무연 솔더의 재용융 온도도 납 솔더와 달리 약간 더 높아야 합니다.

(무연 솔더와 솔더 건의 근접 사진)

6. 무연 솔더 VS. 납 땜납

납 땜납과 무연 땜납 사이에는 몇 가지 물리적 차이점이 있습니다. 틀림없이 둘의 가장 큰 차이점은 원료입니다. 두 제품의 생산에서 제조업체는 플럭스를 사용합니다. 납 솔더 페이스트가 추가되면 이를 납 변경이라고 합니다. 그러나 무연 솔더 페이스트를 추가하면 무연 플럭스라는 이름이 사용됩니다.

다음 물리적 차별화 측면은 용도의 차이입니다. 대부분 납 땜납은 애호가의 프로젝트에서 많이 사용됩니다. 이러한 프로젝트는 엄격한 RoHS 지침에 해당하지 않습니다. 그러나 반면에 무연 납땜은 RoHS 지침을 충족해야 하는 심각한 프로젝트에 적용됩니다.

무연 솔더 조인트는 외관이 회색이고 둔하고 거친 경향이 있습니다. 그러나 납 땜납 접합부를 살펴보면 대부분이 반짝거리고 깨끗한 경향이 있습니다. 그들은 세련된 모습과 부드러운 모습을 보여줍니다. 또한 밀도 측면에서 납 솔더는 무연 솔더보다 약간 무거운 경향이 있습니다. 납 땜납은 8.5g/m2이고 무연 땜납은 3.5g/m2입니다.

(분리된 흰색 배경에 무연 땜납)

7. 무연 땜납 대 납 땜납– 무연 땜납으로 인한 결함

특히 RoHS 준수 지침을 사용한 무연 납땜은 그 자체로 새로운 개념이 아닙니다. 수십만 명의 회로 기판 어셈블러가 기판 조립 중에 이를 사용합니다. 그러나 무연 납땜에는 몇 가지 주목할만한 결함이 있습니다. 이러한 결함은 종종 두꺼운 다층 PCB와 관련됩니다.

주석 수염

이 시점에서 우리는 무연 솔더가 일으키는 심각한 결함을 조사하려고 합니다. 무연 솔더가 일으키는 첫 번째 결함은 주석 수염입니다. 주석 위스커는 PCB 표면에서 돌출된 얇은 전도성 니들 라이 또는 필라멘트 구조입니다. 이러한 표면은 최종 표면 마감재로 주석으로 구성됩니다.

불행히도 주석 위스커는 납 땜납으로 인한 심각한 결함을 구성합니다. 주석 위스커는 회로 기판에서 단락을 유발합니다. 이를 피하려면 납땜 인두에 대한 약간의 경험이 필요합니다. 무연 솔더로 작업할 때는 좋은 경험이 필요합니다. 납땜할 때는 경험, 연습 및 지식이 필요합니다.

금속 수상돌기의 성장

주석 위스커의 성장 외에도 납 땜납으로 인한 또 다른 문제는 금속 덴드라이트의 성장입니다. 금속 덴드라이트의 발달은 보드의 기능에 영향을 미치는 것으로 알려진 또 다른 문제입니다. 덴드라이트는 수지상 모양의 금속 산화물 침전물 또는 PCB 절연 표면에서 찾을 수 있는 금속 조각입니다.

금속 덴드라이트는 주석 수염에서 나오는 여러 가지 다른 성장 과정을 특징으로 합니다. 금속 덴드라이트는 이온 일렉트로마이그레이션으로 인해 나오며 회로 기판에도 위험합니다. PCB 어셈블러에 따르면 단락도 발생합니다. 이러한 단락은 보드의 기능에 영향을 줄 수 있습니다.

CAF 생성

셋째, 무연 솔더는 CAF(전도성 양극 필라멘트)를 생성하는 경향이 있습니다. 전도성 양극 필라멘트는 전기화학 반응의 경우에도 발생합니다. 앞의 두 가지와 마찬가지로 전도성 양극 필라멘트는 PCB의 고장을 초래하는 또 다른 큰 문제입니다.

무연 솔더링은 납 솔더링에 비해 이상적인 경향이 있지만 단점이 있습니다. 보시다시피 전도성 양극 필라멘트가 그러한 문제 중 하나입니다. 제조업체가 이 문제를 조기에 수리하지 않으면 결국 비용이 많이 들 수 있습니다.

주석 결함

마지막으로, 무연 솔더가 유발할 수 있는 또 다른 문제로 주석 병충해 또는 주석 결함이 있습니다. 많은 전자 제조업체가 이 분야에서 많은 어려움을 겪고 있는 것 같습니다. 주석 병해충/결함의 발생은 그 자체로 바람직한 것이 아닙니다.

주석 해충은 자발적인 다형성 단계 변화 동안 발생합니다. 온도가 섭씨 13도보다 낮다고 가정합니다. 눈에 띄는 변화가 있을 것입니다. 밀도가 7.30g/cm인 흰색 주석에서 변경됩니다. ³ 5.77g/cm의 두께로 회색으로 ³ .

이론적으로 주석 해충이나 결함은 위협적입니다. 많은 회로 제작자는 주석 해충의 발생을 피하기 위해 최선을 다합니다. 신뢰성 위험으로 이어질 수 있지만 대부분의 경우 이후로 거의 발생하지 않습니다. 주석에 불순물이 섞여 있습니다.

위의 모든 것은 납-땜납을 사용할 때 발생할 수 있는 가능한 결함입니다. 주의할 점은 이것이 전부가 아니라는 것입니다. 기타에는 구리 오염, 구리 침식이 포함됩니다. 필레 리프팅. 일부는 수축 공극과 낮은 유동성을 보고하고 다른 일부는 더 엄격한 작동 매개변수를 보고합니다.

보시다시피, 무연 솔더가 일으킬 수 있는 결함은 상당히 많습니다. 그러나 그러한 약점을 제거하거나 최소화하는 것은 그 자체로 어려운 과정이 아닙니다. 제조업체가 최신 납땜 기술을 고수하는 한 그러한 것을 피할 수 있습니다.

(무연 납땜 불량)

8. 무연 땜납 대 납 땜납– 최고의 납 납땜 솔루션을 어떻게 선택해야 하나요?

그렇다면 사용할 솔더 유형을 선택하는 방법은 무엇입니까? 적하 또는 무연 솔더를 선택해야 합니까? 가능한 한 오랫동안 납을 사용하면서 솔더 기반을 사용하는 것은 보편적인 운동처럼 보였습니다. 아무도 그것에 의문을 제기하지 않았습니다. 그러나 정보가 개인의 건강에 해로운 영향을 미치기 때문에 상황이 바뀌기 시작했습니다.

납은 간부전과 신장 손상을 일으킬 수 있습니다. 섭취할 수 있는 임산부에게는 더욱 그렇습니다. 많은 사람들이 충전의 해로운 영향을 보았기 때문입니다. 무연 솔더 채택을 향한 움직임이 시작되었습니다. 무연 솔더에는 납이 포함되어 있지 않습니다. 대형 상업용 전자 제품 제조업체는 정보 사용을 강조합니다.

오늘날, 관심이 있다면 거의 모든 전자 장치에 무연 솔더를 적용할 수 있다는 사실을 알게 될 것입니다. 일부 사람들은 작업하기가 약간 더 어렵다고 주장합니다(예:높은 융점). 그래도 조금씩 어려움을 극복해 나가겠습니다.

그러나 지금 말할 수 있는 것은 리드의 선택이 프로젝트에 달려 있다는 것뿐입니다. 납땜에 대해 배우고 싶은 취미가 있습니까? 아마도 당신은 상용 회로 제조업체가 아닐 것입니다. 그렇다면 납 땜납이 이상적이라는 것을 알게 될 것입니다. 저렴하고 상업적이지 않기 때문에 RoHS 지침에 어긋나지 않을 것입니다.

그러나 당신은 당신의 제품을 판매하려는 고품질 제조업체입니까? 그렇다면 무연 솔더를 사용하는 것이 좋습니다. 무연 솔더는 환경 친화적이며 인체 건강에 무해합니다. 그들은 또한 최고의 회로 기판 납땜 결과를 가져옵니다. 품질이 가장 중요하다면 무연 솔더를 선택하십시오.

(무연 땜납을 이용한 회로기판 수리)

요약

그래서 거기에 있습니다. 무연 솔더와 납 솔더 사이에 알아야 할 포괄적인 가이드. 프로젝트에 따라 납 땜납과 무연 땜납 중에서 선택해야 할 수도 있습니다. 당국과 문제가 발생할 수 있으므로 납 땜납을 멀리하십시오. 무연 솔더로 솔더링하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.

긴급한 해결이 필요한 추가 질문이 있습니까? 적합한 것을 찾으면 전체 납 또는 무연 납땜 요구 사항에 대해 전화하십시오. 우리는 당신에게 도움이 된 것을 기쁘게 생각합니다. 우리와 함께 고품질 정보 또는 무연 PCB 솔루션을 안심하십시오. 우리는 지원하고 매우 응답하는 교환원 팀이 있습니다. 그들은 항상 귀하의 모든 질문과 우려 사항을 지원할 준비가 되어 있습니다.