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스마트 세상의 뒤편엔 납땜이 있다
 
전자산업의 밑바탕이 되는 솔더링 기술
 
서지나기자 | 2013.04.30 | 2013년 5월호
 
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아침에 눈을 뜨고부터, 다시 잠이 들기 전까지 온종일 우리 손을 떠나지 않는 스마트폰. 가격은 비싸지만 못하는 게 없는이 똑똑한 기계는 내가 갖고 다니는 물건 중 가장 비싼 녀석이다. 그런데 새로운 스마트폰이 출시될 때마 다, 호기심을 억누르지 못해 부품 하나 남기지 않고 모조리 분해해보는 사람들이 꼭 있다. 나는 그 용감함에 숟가락만 얹어 그들이 찍어놓은 사진으로 대리만족을 느낀다. 사진을 천천히 들여다보면, 복잡한 모양의 회로기판이 보인다. 어렸을 적 인두로 직접 납땜을 해가며 만들었던 탁상시계 속 회로기판과는 달리 붙어있는 소자가 참 많다. 사람의 손으로는 불가능해 보인다. 에디터·사진|강선영 | 일러스트|김계형
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스마트폰뿐일까? 지금도 우리 주변에 자리를 차지하고 있는 컴퓨터, 마우스, 냉장고등 모든 전자제품에는 PCB(Printed Circuit Board)라 부르는 회로기판이 들어있다. 기판 위에는 저항, 커패시터, 인덕터 등 다양한 소자들이 붙어 있고, 각 소자들을 이어주는 회로까지 그려져 있어 복잡한 설계도처럼 생겼다. 어떤 회로기판이 들어가느냐에 따라 그 제품의 특성이 달라진다.
  이때, 소자의 금속 다리 부분과 기판의 회로가 전기적으로 잘 연결되어 있어야 제대로 작동할 수 있다. 하지만 다리 부분과 회로를 직접적으로 녹여 연결하게 되면 열에 의한 손상을 입을 수 있어 전자 제품에 불량이 생길 수 있다. 따라서 붙이려고 하는 금속보다 녹는점이 낮은 금속을 이용해야 하는데, 이때 사용되는 금속이나 합금을 솔더(Solder, 땜납)라 부르며, 두 금속을 결합하는 방법을 솔더링(Soldering, 납땜)이라 한다.
  우리가 흔히 알고 있는 납땜은 비교적 녹는 점이 낮은 납이나 납과 주석의 합금을 녹여 소자를 기판에 연결시키는 방법이다. 하지만 2006년 7월부터 유럽에서 전자 제품이나 의료 기기의 납 사용을 규제하여 납을 사용할 수 없게 되었고, 회로기판 또한 점점 복잡해지고, 작아지면서 인두기로 하는 납땜은 한계에 도달했다.
납땜 대신해주는 다양한 솔더링 로봇
지난 4월 3일부터 5일까지 삼성 코엑스에 서는 한국전자제조산업전 ‘SMT/PCB& NEPCON KOREA 2013’이 개최되어 솔더링 기술을 직접 확인해 볼 수 있었다. 그 중에서도 다양한 방식의 플로우 솔더링 로봇 들이 눈에 띄었다.
  1번 사진은 플로우 솔더링 방식의 자동 솔더링 로봇이다. 헤드는 고정되어 있고 지그가 X, Y축을 따라 움직이며, 지그에는 두 개의 PCB 기판을 올려놓을 수 있다. 동시에두 개의 기판에 납땜할 수 있어 2배의 생산 성을 얻을 수 있으며, PC를 사용하여 납땜 중의 온도 변화를 그래프로 확인할 수 있다.
  또한, 실시간으로 납땜 작업을 모니터링 할수도 있다. 이런 자동 솔더링 로봇은 리플로우 솔더링 방식으로 작업하기 어려운 자동차 전장부품, 2차 전지, PCB 후가공, 케이블, 콘넥터 등의 납땜에 폭넓게 사용된다.
  이처럼 히터로 인두를 가열해 솔더를 녹이는 방법 대신, 레이저를 이용하는 솔더링 로봇도 있다. 솔더와 어느 정도 떨어진 위치에서 레이저를 쏘아서 솔더를 녹일 수 있기 때문에 인두로 하기 어려운 100 μm 이하 미세 부품의 납땜 작업에 레이저를 사용하면 고밀도 실장작업이 가능해진다.
  APOLLO SEIKO 자동화사업부의 권형석 대리는 “부품에 맞게 레이저의 스팟 형상을 설정할 수 있어서 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 센서가 있어 레이저 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 패턴의 사이즈나 와이어 솔더의 두께에 따라 온도 조절이 가능하다”며 레이저 솔더링 로봇의 장점을 설명했다.
  또한, SMT 후공정 부품의 납땜이나 열량이 필요한 다층기판, 그라운드 패턴의 납땜, 속도가 필요한 납땜작업 그리고 균일성이 중요한 작업에는 셀렉티브 솔더링(Selective Soldering) 장비를 사용하면 된다. 노줄을 원하는 방향으로 이동하여 원하는 부위만 국소납땜이 가능한 방식이다.
장인은 계속 되야 한다 ‘납땜왕 선발대회’
다양한 자동 솔더링 로봇으로 인해 손으로 직접 납땜을 해야 하는 일은 줄어들었지 만, 부품의 소형화가 계속되다 보니 높은 수준의 수납땜 기술은 여전히 필요하다. 이에 IPC한국센터와 한국전자기술협회는 한국 전자제조산업전과 동시에 ‘제1회 대한민국 국가대표 납땜왕 선발 대회’를 열었다. 참가 자들은 국제 표준 규격에 맞게 제작한 PCB에 삽입실장(IMT)부품과 표면실장(SMT) 부품을 정해진 시간 안에 수동 솔더링으로 완성하면 된다.
  이번 대회는 2014년 미국 캘리포니아에서 열리는 IPC 월드 솔더링 챔피언십에 참가할 한국 대표를 선발하는 자리면서, 동시에 솔더링 기술의 가치를 널리 알리는 것이 목적이다. 약 140명의 참가자가 일반부와 학생부로 나뉘어 대회를 치렀으며, 일반부에서 우승한 LIG 넥스원의 이진영(32)씨는 여성 기술자로서 큰 관심을 받았다. 올해 처음 대회 지만 기술인의 관심과 참여가 높았던 만큼 다음에도 누가 한국을 대표할 납땜 장인이 될지 궁금해진다.

 
TAG :  납땜  솔더링
 
 
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