작은 핀을 먼저 고정하는 순서는 핀에 공구가 쉽게 닿고 정렬을 확인하기 좋은 경우에 쓸 수 있습니다. 기판의 배치와 공구 접근 방향에 따라 탭을 먼저 고정하는 방법도 있습니다. 어느 쪽을 먼저 납땜하든, 첫 접합으로 위치를 잡은 뒤 모든 단자의 정렬을 확인하고 나머지를 접합한다는 원칙은 같습니다.
먼저 알아둘 용어
SOT(Small Outline Transistor)-223·DPAK·탭(tab) — 이들은 전력 소자 등에 쓰는 패키지(package) 계열입니다. 넓은 금속 탭은 열과 전류 경로 역할을 할 수 있어 작은 핀보다 열 전달 조건이 다릅니다.
팁(tip) 열용량·접촉면 — 인두 팁의 열용량과 접촉면은 접합부에 열을 공급하는 능력에 영향을 줍니다. 끝점만 닿는 작은 팁은 표시 온도가 높아도 실제 전달이 부족할 수 있습니다.
솔더(solder)·실납(solder wire)·플럭스(flux) — 솔더는 녹여서 금속을 접합하는 합금이며, 선 형태로 공급하는 솔더가 실납입니다. 플럭스는 접합면의 산화물을 제거하고 녹은 솔더가 퍼져 붙는 젖음(wetting)을 돕는 재료입니다.
임시 고정 직후 나머지 위치를 확인합니다
작은 단자로 자세를 고정한 뒤 탭과 나머지 핀이 대응 패드(pad)에 바르게 놓였는지 봅니다. 한 핀만 맞았다고 전체가 맞는 것은 아닙니다. 조정이 필요하면 해당 접합부를 다시 가열해 솔더(solder)가 녹은 상태에서 부품 위치를 조정합니다. 솔더가 굳어 있는 상태에서 부품을 밀어 패드에 힘을 가하지 않습니다.
탭을 먼저 고정할 때도 작은 핀의 위치를 함께 봅니다
탭 쪽으로 인두가 들어가기 쉽고, 탭을 잡아 둔 상태에서도 작은 핀들을 확인하고 납땜할 수 있다면 탭을 첫 고정점으로 삼을 수 있습니다. 이때 예비 납땜(pre-tinning)은 부품을 놓기 전에 패드에 소량의 솔더를 미리 입히는 작업입니다. 두꺼운 납 덩어리를 받침처럼 만드는 것이 목적은 아닙니다.
- 전원을 분리하고 필요한 방전을 마친 뒤, 빈 패드의 남은 솔더와 오염을 정리합니다. 부품이 한쪽으로 기울지 않을 정도의 평탄도를 확보하고 패드가 들뜨거나 벗겨지지 않았는지 확인합니다.
- 재료에 맞는 플럭스를 준비하고 탭 패드에 소량의 솔더를 입힙니다. 부품의 방향과 모든 단자의 위치를 미리 확인합니다. 탭도 전기적으로 연결된 단자일 수 있으므로, 큰 금속 면이라는 이유로 접지라고 가정하지 않습니다.
- 탭 쪽 솔더를 다시 녹이면서 핀셋으로 부품을 제 위치에 놓습니다. 작은 핀들이 각자의 패드에서 벗어나지 않았는지, 탭 아래 솔더 때문에 몸체가 기울지 않았는지 확인합니다. 굳은 솔더 위로 부품을 억지로 눌러 앉히지 않습니다.
- 위치가 맞으면 인두를 떼고 솔더가 굳을 때까지 부품을 움직이지 않습니다. 첫 접합이 굳은 뒤에는 핀셋을 떼고 모든 핀과 탭의 위치를 다시 봅니다. 잘못 고정됐다면 나머지 핀부터 붙여 버리지 말고 첫 접합을 다시 녹여 정렬합니다.
- 나머지 작은 핀을 하나씩 접합합니다. 각 핀과 패드에 열을 전달하고 필요한 양만 공급합니다. 마지막에는 먼저 고정했던 탭까지 포함해 접합 상태를 검사합니다. 임시 고정이 됐다고 해서 최종 접합 품질까지 확인된 것은 아닙니다.
| 먼저 고정할 곳 | 선택할 때 볼 조건 | 첫 접합 뒤 확인할 점 |
|---|---|---|
| 작은 핀 | 핀에 공구가 닿고, 이후 탭을 가열할 공간이 있는지 봅니다. | 나머지 핀과 넓은 탭이 모두 패드에 맞는지 확인합니다. |
| 넓은 탭 | 허용 열 조건 안에서 탭을 가열할 수 있고, 이후 작은 핀을 검사·납땜할 수 있는지 봅니다. | 탭 밑 솔더가 부품을 기울게 하지 않았는지와 모든 핀의 위치를 확인합니다. |
탭의 솔더가 잘 녹지 않거나 작은 핀의 정렬이 가려지면 그 순서를 계속 고집하지 않습니다. 팁의 접촉, 기판 지지와 공구 접근을 먼저 바꿔 봅니다. 이미 굳은 작은 핀을 붙잡은 채 몸체를 비틀어 탭 위치를 고치면 핀이나 패드에 힘이 걸립니다. 위치를 바로잡을 수 있는 재작업 방법을 선택하고 부품과 기판의 허용 열 조건을 지켜야 합니다.
온도보다 먼저 팁의 실제 접촉을 봅니다
가느다란 팁의 끝점만 넓은 탭에 대고 오래 기다리지 않습니다. 접합부에 필요한 열용량과 충분한 접촉면을 확보하되 팁이 패드를 넘거나 주변 부품을 건드리지 않는 크기를 선택합니다. 넓은 팁의 작업면이 젖어 있는지, 패드·탭 경계에 열이 전달되는지 확인합니다.
표시 온도를 무작정 높여 부족한 접촉을 보상하면 주변 부품과 기판에 과도한 열을 줄 수 있습니다. 구리 면적·탭 질량·솔더·팁 상태에 맞춰 공정을 확인하고 부품의 허용 열 조건을 지킵니다.
작은 핀을 먼저 고정했다면 탭에 열이 전달되는 접촉을 만듭니다
팁의 금속 면이 접합부에 점처럼 닿으면, 표시 온도가 충분해도 탭과 패드에 열이 잘 전달되지 않을 수 있습니다. 팁 작업면에 있는 소량의 녹은 솔더가 접합부와 이어지면 접촉이 넓어져 열 전달을 돕습니다. 이를 열 브리지(heat bridge)라고 합니다. 여기서 브리지는 열이 건너가는 접촉을 뜻하며, 이웃한 단자를 원치 않게 잇는 솔더 브리지(solder bridge)와는 다릅니다.
- 팁의 잔류물을 적합한 도구로 정리하고 새 솔더가 작업면에 얇게 퍼지는지 확인합니다. 산화된 팁 위에서 솔더가 방울로만 뭉치면 팁 상태부터 바로잡습니다.
- 작은 핀으로 고정해 둔 부품의 탭과 패드 경계에 팁의 작업면을 댑니다. 얇게 남은 녹은 솔더가 그 사이의 열 전달을 돕게 합니다. 흘러내릴 만큼 큰 덩어리를 준비하지 않습니다.
- 탭과 패드가 함께 가열되면 새 실납을 접합부에 조금씩 공급합니다. 솔더가 양쪽 표면으로 퍼지는지 보면서 양을 조절합니다.
- 필요한 양이 공급되면 실납을 먼저 떼고 인두를 뗍니다. 부품을 움직이지 않은 채 식힌 뒤 탭과 작은 핀을 각각 검사합니다.
팁의 얇은 솔더막으로 열 전달을 돕는 방법을, 팁에 오래 녹여 둔 솔더 덩어리를 차가운 패드에 옮겨 바르는 방법과 혼동하지 않습니다. 뒤의 방법에서는 접합면이 충분히 가열되지 않고 플럭스도 제 역할을 하지 못할 수 있습니다. 열 브리지를 만들었는데도 젖음이 진행되지 않으면 계속 누르고 기다리지 말고 가열을 멈춥니다. 식힌 뒤 팁의 접촉면·젖음, 패드 오염과 연결된 구리 면적을 확인하고 부품의 허용 열 조건 안에서 작업 방법을 조정합니다.
솔더의 양과 반짝임으로 성공을 판단하지 않습니다
작은 핀 위로 둥근 덩어리가 크게 올라오거나 탭 가장자리가 솔더에 가려지더라도, 납을 많이 썼다고 해서 접합이 잘된 것은 아닙니다. 핀과 패드의 경계, 인접 단자 사이의 분리 상태가 확인되도록 살펴봅니다. 과잉 솔더는 적합한 방법으로 정리하되 필요한 접합까지 모두 빼내지 않습니다. 합금과 공정에 따라 표면 모양도 달라지므로 반짝이는지만 보고 합격시키지 않습니다.
접합과 주변 손상을 함께 검사합니다
냉각 뒤 작은 핀과 넓은 탭의 젖음(wetting), 들뜸·브리지(bridge)·기판 변형을 각각 봅니다. 탭이 어느 전극인지 확인해 요구 전기 연결과 절연을 검사하고 실제 부하에서 열 경로가 적합한지도 확인합니다. 한쪽 접합이 양호하다고 다른 쪽을 생략하지 않습니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
