먼저 알아둘 용어
솔더마스크(solder mask)·패드(pad) — 솔더마스크는 구리 표면의 불필요한 접합과 노출을 막는 절연 코팅(coating)입니다. 패드는 부품 단자를 접합하도록 마련한 구리 면입니다.
점퍼(jumper)·넷(net)·스트레인 릴리프(strain relief) — 점퍼는 끊긴 연결을 별도의 도선으로 잇는 방법입니다. 넷은 도선과 구리 패턴(copper pattern)으로 직접 이어져 같은 전기적 노드(node)를 이루는 연결점들의 집합입니다. 스트레인 릴리프는 도선의 당김이 작은 접합에 직접 전달되지 않게 고정하는 처리입니다.
텐팅(tenting)·비아(via) — 비아는 기판 층 사이의 연결 구조입니다. 텐팅은 입구를 마스크(mask)로 덮는 처리이며 내부 충전과는 다릅니다. 덮여 보이는 구멍을 바로 납땜 가능한 노출 구리로 가정하지 않습니다.
먼저 원래 연결을 확정합니다
회로도와 기판 배선, 전원 차단 상태의 도통 측정으로 뜯어진 패드가 연결되어야 할 지점을 찾습니다. 가까워 보이는 비아나 부품 다리를 같은 넷이라고 추정하지 않습니다. 구멍이 층간 비아인지 삽입 부품 홀인지, 내부에서 무엇과 연결되는지도 확인합니다.
복구 도선에 필요한 전류, 신호 특성, 인접 도체와의 거리 및 움직일 수 있는 범위를 함께 검토합니다. 도통 시험을 통과할 정도의 가는 선이 실제 부하에서도 적합하다는 뜻은 아닙니다.
세정과 마스크 제거를 구분합니다
용제로 오염을 닦아 내는 세정만으로는 일반적으로 경화된 솔더마스크가 제거되지 않습니다. 노출 구리가 필요한 경우에는 작업 지점과 손상 한계를 정하고 적합한 도구로 마스크만 제어하여 제거합니다. 구리를 얇게 깎거나 기판 섬유를 손상시키지 않습니다. 이미 바탕재까지 손상됐다면 단순 점퍼 수리로 계속 진행하기 전에 상태를 평가합니다.
전원과 배터리를 분리하고 필요한 방전 상태를 확인한 뒤 작업합니다. 손상 부근에 남은 솔더가 부품 정렬을 방해한다면, 정상적으로 붙어 있는 구리의 상태를 먼저 판단하고 필요한 부분만 흡납선(solder wick)으로 정리합니다. 흡납선은 녹은 솔더를 흡수하는 구리 편조 띠입니다. Chemtronics의 사용 지침처럼 솔더가 녹은 상태에서 팁과 흡납선을 함께 떼며, 굳어 붙었다면 당기지 않습니다. 이미 들뜬 구리에 힘을 더하거나 같은 자리를 무작정 오래 가열하지 말고, 부품·기판의 허용 조건 안에서 진행 가능한지 다시 판단합니다. 냉각 후 남은 구리와 바탕재를 확인하고 다음 접합을 준비합니다. 잔류 솔더 제거는 도통·절연·기능 복구를 확인한 결과가 아닙니다.
접합 지점을 정리한 뒤 얇은 솔더(solder)층을 입혀 납땜을 준비합니다. 솔더는 금속 연결부를 접합하는 데 쓰는 합금입니다. 함께 사용하는 플럭스(flux)는 접합면의 산화물을 제거하고 가열 중 재산화를 줄여 솔더가 구리 표면에 잘 퍼지도록 돕습니다. 부품의 정상 패드 쪽을 정렬·고정하고 손상된 쪽에서 확인된 넷까지 필요한 도선을 접합합니다. 도선은 주변 단자를 건드리지 않고 접합에 당김을 주지 않게 성형합니다.
배선이 끊어진 경우에는 양쪽의 정상 구리를 연결합니다
부품 패드는 남아 있어도 그 사이의 가는 배선(trace)이 긁히거나 찢어져 끊길 수 있습니다. 이때에도 끊어진 틈을 솔더로 덮기 전에 같은 넷의 양쪽 끝을 확인해야 합니다. 손상된 구리 조각이 기판에서 들떠 있다면 그 조각에 점퍼선을 붙여도 다시 뜯어지기 쉽습니다. 기판에 제대로 붙어 있는 구간을 연결점으로 잡습니다.
양쪽 접합 지점에서만 필요한 만큼 마스크를 제거하고 구리의 폭·두께를 손상시키지 않게 준비합니다. 사용할 점퍼선은 요구 전류와 신호 조건에 맞게 정하고, 끝부분만 벗겨 납땜한 뒤 중간의 절연 피복은 남깁니다. 원래 형상을 복원해야 한다면 적합한 구리박을 겹쳐 접합하는 방법도 있지만, 도체의 단면과 접합 길이, 고정 방법을 별도로 정해야 합니다. 아주 짧은 틈이고 양쪽 구리가 기판에 단단히 붙어 있다면 솔더를 직접 걸쳐 도통을 회복할 수도 있습니다. 먼저 양쪽이 같은 넷인지 확인하고, 손상된 가장자리를 정리한 뒤 양쪽 노출 구리에 솔더가 제대로 퍼졌는지 살핍니다. 인접 배선으로 솔더가 번지지 않았는지도 확인합니다. 그러나 솔더만 걸친 부분을 원래 구리 배선의 기계적 복원으로 보기는 어렵습니다. 틈이 길거나 필요한 전류가 크고 진동·재가열을 받을 수 있다면, 단면과 접합 길이가 충분한 점퍼선이나 구리박으로 연결하고 따로 고정합니다.
복구선은 인접한 다른 넷에 닿지 않게 배치하고 접합부가 당겨지지 않도록 고정합니다. 고정부가 연결점을 대신해 전류를 전달하지는 않습니다. 전기를 잇는 접합과 힘을 받는 고정을 구분해야, 외관상 연결된 수리가 사용 중 끊어지는 일을 줄일 수 있습니다.
도통 복구와 기계적 복원은 별도로 확인합니다
냉각 후 원래 넷의 연결과 다른 넷 사이의 의도하지 않은 단락을 측정합니다. 부품과 도선이 움직일 때 접합을 당기거나 인접 금속에 닿지 않는지도 확인합니다. 손상된 패드의 원래 접착력까지 점퍼가 되살리는 것은 아닙니다.
전기·외관 검사가 끝난 다음 적합성이 확인된 재료로 절연하고 고정합니다. 접착제나 코팅으로 금속 접합을 대신할 수는 없으며 미검사 접합을 가리는 용도로 사용하지 않습니다.
사용할 절연 코팅이나 접착제는 기판·피복·세정제와의 적합성, 동작 온도와 요구 절연 성능을 확인합니다. 경화(curing)는 재료가 반응하여 필요한 강도와 성질을 갖추는 과정입니다. 열경화형이면 지정된 시간·온도를 지켜야 하며, 주변 부품이 그 열을 견디는지도 확인해야 합니다. 겉이 말랐다고 내부까지 경화됐다고 판단하거나 임의의 바니시·접착제로 대체하지 않습니다. 정해진 경화가 끝난 뒤 고정 상태와 인접 넷의 절연을 다시 검사합니다.
복구 결과를 실제 조건에서 확인합니다
요구 전류와 동작 조건에서 연결·발열·신호가 적합한지 확인하고 수리 위치, 도선 경로와 사용 부품을 기록합니다. 무전원 검사와 실제 동작 검사를 나누면 도통음만 듣고 수리를 끝내는 일을 피할 수 있습니다.
전원을 다시 넣기 직전에는 수리한 넷의 양끝 도통을 다시 측정하고, 앞서 확인한 이웃 넷 절연이 유지되는지도 확인합니다. 도통 측정은 회로에 전압이 없는 상태에서만 합니다. 다른 부품을 통하는 우회 경로가 있으면 도통음만으로 수리부 자체가 이어졌다고 단정하지 말고 회로도와 측정 지점을 대조합니다.
전원을 다시 넣은 뒤에는 실제 사용 전류가 흐를 때 수리부의 전압과 발열을 확인합니다. 전원이나 직류 부하 경로라면 수리부 양끝의 전압 차인 전압 강하(voltage drop)를 측정하고, 해당 회로가 허용하는 범위와 비교합니다. 무전원 도통음이 울려도 접합 저항이 크면 실제 전류에서 전압이 떨어지거나 열이 날 수 있습니다. 신호선이라면 실제 동작 중 필요한 전압 범위와 타이밍을 유지하는지, 기기의 기능이 복구됐는지 확인합니다. 임의의 공통 합격 전압이나 통신 결과를 정하지 말고 해당 회로의 요구 조건을 사용합니다.
고속 신호이거나 힘을 많이 받는 곳이라면 도통만으로 수리를 마치지 않습니다. 점퍼의 인덕턴스(inductance)는 전류 변화에 따라 유도 전압을 만드는 성질이며, 귀환 경로(return path)는 신호 전류가 되돌아오는 길입니다. 수리로 이 경로가 달라졌는지와 접합부에 힘이 걸리는지도 확인합니다. 외관 사진은 접합 위치를 보여 줄 뿐이며, 전압·신호·기능 검사 결과를 대신할 수는 없습니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
