솔더 플럭스는 금속 표면의 산화물을 제거하고 가열 중 산화가 다시 진행되는 것을 억제하여 납땜이 금속 표면에 잘 젖도록 돕는 화학 조성물입니다. 인쇄 회로 기판 조립에서는 별도로 도포하거나 솔더 와이어 또는 솔더 페이스트 안에 포함된 형태로 사용할 수 있습니다. 어떤 형태를 선택하느냐에 따라 접합부 형성뿐 아니라 완성된 기판에 남는 잔류물도 달라집니다.
핵심 요점
- 플럭스는 납땜이 접합부에 잘 젖도록 돕고, 솔더 합금은 연결부를 형성하는 금속을 제공합니다.
- 로진, 노클린, 수용성은 플럭스의 화학적 특성이나 잔류물의 거동을 나타냅니다. 펜, 액상, 젤, 심선, 페이스트는 재료의 공급 형태를 나타냅니다.
- 노클린이라는 표시만으로 코팅, 오염 또는 신뢰성에 관한 모든 문제가 해결되는 것은 아닙니다. 생산에 앞서 전체 공정과 검증 요건을 합의하십시오.
- 수용성 조성물은 일반적으로 검증된 세정 공정이 필요합니다. 선택한 제품의 지침과 조립 사양을 따르십시오.
솔더 플럭스는 어떤 역할을 하나요?
플럭스는 납땜할 표면을 준비하고, 용융 솔더가 표면에 잘 젖는 상태를 유지하도록 돕습니다. 구리 패드, 부품 단자 및 솔더 입자에는 산화막이 생길 수 있으며, 이 막은 솔더와 그 아래 금속 사이의 접촉을 방해합니다.
가열 중 적절한 플럭스는 다음과 같은 여러 역할을 합니다:
- 표면 산화물에 작용합니다. 조성물에 포함된 활성제는 플럭스의 의도된 작동 조건에서 산화물에 작용합니다.
- 추가 산화를 억제합니다. 플럭스 매개체는 납땜 작업 중 노출된 표면을 보호하는 데 도움이 됩니다.
- 젖음성을 높입니다. 표면 장벽이 줄어들면 용융 솔더가 적합한 표면 위로 퍼져 접합부를 형성할 수 있습니다.
플럭스는 공정의 한 요소일 뿐입니다. 표면 마감, 청결도, 합금, 열 전달, 시간 및 부품 상태도 결과에 영향을 줍니다. 플럭스를 더 추가하는 것만으로 불량 접합부를 안정적으로 바로잡을 수는 없습니다. 기본 분류와 잔류물 관련 고려 사항은 다음을 참조하십시오: 전자제품용 플럭스에 대한 Chemtronics 가이드.
솔더 플럭스와 솔더 페이스트의 차이
솔더 플럭스와 솔더 페이스트는 서로 관련이 있지만 같은 재료는 아닙니다. 솔더 페이스트는 미세한 솔더 합금 분말이 플럭스 매개체에 분산된 재료입니다. 별도의 플럭스에는 접합부를 형성할 솔더 합금이 들어 있지 않습니다.
| 재료 | 제공하는 것 | 일반적인 용도 |
|---|---|---|
| 별도 플럭스 | 플럭스 조성물 | 수작업 납땜, 재작업, 웨이브 납땜 또는 선택 납땜 |
| 플럭스 심선 솔더 와이어 | 와이어 내부의 솔더 합금과 플럭스 | 수작업 납땜 및 일부 재작업 |
| 솔더 페이스트 | 솔더 합금 분말과 플럭스 매개체 | 리플로 전에 스텐실 인쇄 또는 디스펜싱 |
페이스트에 포함된 플럭스는 보관, 인쇄 및 리플로 과정에서 페이스트가 적절히 기능하도록 돕습니다. Indium의 솔더 페이스트 플럭스 설명 에서는 이러한 역할을 설명합니다. 플럭스 심선 와이어만으로 특정 작업에 충분한 플럭스를 공급할 수 있지만, 까다로운 재작업이나 특정 절차에는 호환되는 플럭스를 추가로 사용해야 할 수 있습니다.
솔더 플럭스의 종류와 잔류물
가장 유용한 비교는 제품 데이터시트에서 시작합니다. 플럭스의 용도, 납땜 후 남는 잔류물, 그리고 그 잔류물을 어떻게 처리해야 하는지를 확인하십시오. 아래의 일반적인 명칭은 서로 겹칠 수 있으며, 상호 배타적인 화학 분류 체계를 이루는 것은 아닙니다.
| 설명 | 일반적인 고려 사항 | 잔류물 및 세정 |
|---|---|---|
| 로진 또는 수지 기반 | 다양한 전자제품 납땜 조성물에 사용되며, 활성도는 제품마다 다릅니다. | 잔류물은 제품마다 다릅니다. 제품 지침과 조립품의 청결도 요건을 따르십시오. |
| 노클린 | 정해진 잔류물이 납땜 후 남아 있을 수 있는 공정에 맞게 설계되었습니다. | 전체 공정과 적용 분야에 대해 검증된 경우 잔류물을 그대로 두어도 괜찮을 수 있습니다. 특정 제품이나 후속 공정에서는 여전히 세정이 필요할 수 있습니다. |
| 수용성 | 적절한 수계 공정을 사용해 잔류물을 제거할 수 있도록 설계되었습니다. | 일반적으로 납땜 후 세정이 필요합니다. 장비, 시점, 수질 및 건조 방법은 제품과 공정에 따라 달라집니다. |
| 배관용 무기산 또는 산성 플럭스 | 다른 금속 작업에서 강력한 세정 작용을 하도록 조성되는 경우가 많습니다. | 전자제품용으로 인증된 제품 대신 배관용 플럭스를 사용하지 마세요. 적합하지 않은 잔류물은 조립품을 손상시킬 수 있습니다. |
플럭스 분류의 활용
IPC J-STD-004는 플럭스 재료를 조성 및 활성도와 할라이드 지정 등 시험된 특성에 따라 분류합니다. 예를 들어 ROL0은 로진 기반(RO), 저활성(L) 플럭스이며 표준의 할라이드 지정이 0임을 나타냅니다. 이 지정은 해당 시험 기준에 따라 정의되며, 할라이드가 조금도 남아 있지 않음을 보장하는 것으로 해석해서는 안 됩니다. 이 분류만으로 특정 기판, 코팅, 세척 공정 또는 사용 환경과의 호환성이 입증되는 것은 아닙니다. 정확한 정의는 해당 판본과 재료 공급업체의 문서를 확인하세요.
해당 IPC J-STD-004B 목차 및 분류 발췌문 은 유용한 출발점입니다. 구매 또는 승인 결정을 내릴 때는 해당 작업에 지정된 판본을 사용하세요.
PCB 조립용 플럭스 선택 방법
납땜 공정 및 잔류물 처리 방침을 고려해 플럭스를 선택하세요. 단독으로는 젖음성이 좋더라도 부품 아래의 잔류물을 제거할 수 없거나, 코팅에 영향을 주거나, 고객의 청정도 요건을 충족하지 못한다면 적절한 선택이 아닐 수 있습니다.
| 조립 상황 | 조립 업체와 확인할 사항 |
|---|---|
| 일반 전자제품 | 어떤 플럭스와 공정이 적격 판정을 받았나요? 잔류물을 남겨 두도록 설계된 공정인가요? 어떤 제품 문서가 적용되나요? |
| 세척이 필요한 조립품 | 기판, 부품, 커넥터 및 라벨이 세척제, 온도, 헹굼 및 건조 공정을 견딜 수 있나요? 세척제가 간격이 좁은 곳에 도달하고 빠져나올 수 있나요? |
| 컨포멀 코팅을 적용할 기판 | 잔류물과 코팅은 서로 호환되나요? 코팅 공급업체가 세척 또는 접착력 평가를 요구하나요? |
| 민감하거나 고신뢰성이 요구되는 조립품 | 어떤 사용 환경, 승인 표준, 시험 방법 및 기록이 필요한가요? 재료나 공정의 변경을 어떻게 관리하나요? |
수용성 플럭스가 항상 더 깨끗하다거나, 노클린 플럭스는 세척 없이 항상 적합하다고 가정하지 마세요. 두 경우 모두 의도된 공정을 제대로 수행하고 검증하는 것이 중요합니다. 도체 간격이 좁거나 부품의 스탠드오프가 낮거나 습기에 노출되는 기판은 단순한 시제품보다 더 상세한 오염 평가가 필요할 수 있습니다.
의도된 사용 환경, 표면 마감, 솔더 합금, 납땜 방법 및 후속 코팅이나 봉지 계획을 조립 업체와 공유하세요. PCB 조립 공정 에서는 이러한 선택이 전체 제조 과정에서 어떤 위치를 차지하는지 설명합니다.
납땜 공정에서 플럭스를 적용하는 방법
플럭스 공급 방식은 공정에 따라 달라집니다. 플럭스의 공급 형태를 화학적 조성이나 세척 분류와 혼동해서는 안 됩니다.
수작업 납땜 및 재작업
플럭스 코어 솔더 와이어는 합금과 플럭스를 함께 공급합니다. 부품 제거 또는 미세 피치 재작업처럼 절차상 필요한 경우 작업자가 호환되는 펜형, 액상 또는 젤형 플럭스를 사용할 수도 있습니다. 제품 지침과 공정에서 요구하는 만큼만 사용하세요. 잔류물이 과도하면 검사나 후속 세척이 어려워질 수 있습니다.
납땜 흄은 건강에 해로울 수 있습니다. 영국 보건안전청은 로진 기반 플럭스 흄이 직업성 천식의 원인이 될 수 있다고 밝히며, 다음과 같이 권고합니다: 적절하고 정상적으로 유지관리되는 배기 장치로 노출을 관리하세요환기, 보호 장비, 취급 및 폐기에 관한 플럭스와 세척제의 안전보건자료 및 사업장 절차를 따르세요. 무연 솔더를 사용해도 플럭스 흄이 없어지는 것은 아닙니다.
SMT 리플로
표면실장 조립에서는 부품을 배치하기 전에 솔더 페이스트를 패드에 인쇄하거나 도포하는 것이 일반적입니다. 가열 중 페이스트의 플럭스가 작용하고, 합금이 녹아 접합부를 형성합니다. 페이스트 취급 방법과 열 프로파일은 재료 및 조립 공정에 맞아야 합니다. 오븐 단계와 프로파일 간 절충점은 다음을 참조하세요. 리플로우 솔더링 가이드.
웨이브 및 선택 납땜
기판이 용융 솔더에 닿기 전에 플럭스를 도포할 수 있습니다. 장비, 도포 범위, 가열 및 잔류물 처리 방침은 플럭스와 조립품에 맞게 선택합니다. 혼합 기술 기판은 제조 또는 재작업 중 두 종류 이상의 플럭스를 사용할 수 있으므로 재료 간 호환성이 중요합니다.
플럭스 잔류물을 세척해야 할까요?
선택한 재료의 지침, 제품 사양 또는 적격 판정을 받은 후속 공정에서 요구하는 경우 플럭스 잔류물을 세척해야 합니다. 노클린 표시는 적절한 조건에서 일상적인 세척 단계 없이 사용하도록 설계된 제품임을 뜻하며, 모든 기판과 환경에 무조건 적합하다는 보장은 아닙니다.
잔류물을 남기거나 제거하기로 결정하기 전에 다음을 확인하세요:
- 재료 지침: 플럭스 공급업체가 세척, 호환 세척제 또는 세척 가능 시간 범위를 지정하나요?
- 조립품 요건: 고객이 청정도 측정 방법, 표준, 승인 기준 또는 문서화된 결과를 지정하나요?
- 후속 작업: 잔류물이 코팅 접착력, 봉지, 접촉면, 시험 접근성 또는 다른 작업에 영향을 줄 수 있나요?
- 세척 접근성: 세척 공정이 간격이 좁은 부품 아래까지 도달해 용해된 잔류물을 제거한 뒤, 조립품을 충분히 헹구고 건조할 수 있나요?
- 검증: 선택한 공정이 이 제품의 요건을 충족한다는 것을 어떤 증거로 입증하나요?
노클린 잔류물을 세척한다고 해서 반드시 더 나아지는 것은 아닙니다. 인디엄의 노클린 플럭스 지침 은 불완전하게 제거하면 잔류물이 노출된 채 남을 수 있다고 경고하며, 제거가 필요한 경우 호환되는 세척 공정을 권장합니다. 간단히 용제로 닦는 것만으로 충분하다고 가정하지 말고, 전체 세척 및 건조 공정을 적격 판정하세요.
청정도는 어떻게 검증하나요?
육안 검사는 눈에 띄는 잔류물을 확인하는 데 도움이 되지만, 기판이 깨끗해 보여도 전기적 특성에 영향을 주는 오염물이 없다고 단정할 수는 없습니다. 시험마다 답하는 질문이 다릅니다:
- ROSE 시험 은 정해진 방법에 따라 추출 가능한 이온성 오염물의 총량을 측정합니다. IPC 시험 방법 2.3.25, 개정판 D 는 이를 개별 이온종을 식별하거나 신뢰성을 예측하는 방법이 아니라 공정 관리 도구로 설명합니다.
- 이온 크로마토그래피 는 추출액에 포함된 특정 이온종을 식별하고 정량할 수 있습니다. IPC 시험 방법 2.3.28, 개정판 B 는 이 방법을 설명하며, 추출 절차가 일부 조립품을 손상시킬 수 있다고 경고합니다.
- 표면 절연 저항(SIR) 시험은 지정된 조건에서 전기 저항을 측정하며, 잔류물과 관련된 전기적 거동을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다. Indium의 SIR 설명 은 플럭스 평가에서 SIR을 어떻게 활용하는지 설명합니다.
제작 전에 방법, 샘플링, 한계값 및 제품별 적격성 평가 요건에 합의하세요. 관련 없는 다른 조립품의 단일 수치 한계값을 그대로 적용하지 마세요. IPC J-STD-001 가이드 는 지정된 개정판, 제품 등급 및 합의된 증거가 중요한 이유를 설명합니다.
작성 예시: 주문 전에 플럭스와 세척 요건 지정하기
습한 환경에서 작동하며 컨포멀 코팅을 적용할 산업용 컨트롤러를 예로 들어 보겠습니다. 이는 계획 수립을 위한 예시일 뿐, 실제 제작 및 시험을 거친 사례나 특정 재료에 대한 권장 사항이 아닙니다.
구매자는 단순히 “무세척 플럭스 사용”이라고만 적는 대신, 조립업체에 다음과 같은 간단한 요구사항 묶음을 전달할 수 있습니다:
- 조립품 및 공정: 기판 리비전, 표면 처리, 솔더 합금, 그리고 계획된 리플로, 스루홀 및 재작업 작업을 명시합니다.
- 최종 사용 환경: 습도 노출과 민감한 전기적 간격 또는 기타 신뢰성 요건을 설명합니다.
- 후속 공정: 코팅 재료와 코팅하지 않거나 전기적으로 접근 가능하게 유지해야 하는 영역을 명시합니다.
- 플럭스 및 잔류물: 각 솔더링 단계에서 어떤 재료를 사용할 예정인지, 해당 재료의 잔류물을 남길지 제거할지 문의합니다.
- 증거 및 승인 기준: 생산 전에 관련 재료 문서, 세척 및 코팅 호환성 점검, 시험 방법, 승인 기준 및 기록에 합의합니다.
- 변경 관리: 플럭스, 세정제, 프로파일 또는 코팅 공정의 변경이 검토 또는 재적격성 평가를 유발하는 조건에 합의합니다.
그러면 조립업체와 코팅 공급업체가 선택한 재료와 공정의 호환성을 판단할 수 있습니다. 핵심은 모든 기판에 동일한 세척법이나 특정 시험을 처방하는 것이 아니라, 부품 제작 전에 의사결정 과정을 추적할 수 있도록 하는 것입니다.
플럭스 관련 일반적인 문제
| 증상 | 가능한 원인 | 유용한 다음 점검 항목 |
|---|---|---|
| 솔더가 패드에 잘 젖지 않음 | 산화, 표면 처리 문제, 열 부족, 부적절하거나 성능이 저하된 플럭스 | 표면 상태, 재료의 유효 기간 및 실제 가열 프로파일을 검토합니다. |
| 눈에 보이는 잔류물이 남음 | 플럭스 배합, 도포량, 가열 또는 세척 공정 | 재료를 확인하고 잔류물을 제품 및 고객 요구사항과 비교합니다. |
| 코팅 접착력이 일정하지 않음 | 잔류물, 기타 오염, 코팅 전처리 또는 경화 조건 | 플럭스와 코팅의 호환성, 그리고 적격성이 확인된 세척 및 코팅 공정을 검토합니다. |
| 세척 후 스탠드오프가 낮은 부품 아래에 잔류물이 남음 | 세정액의 접근 제한, 불충분한 헹굼 또는 호환되지 않는 세정제 | 접근성, 세정 화학물질, 헹굼 및 건조 조건, 제품별 검증을 평가합니다. |
이는 조사 방향일 뿐, 진단 결과는 아닙니다. 리플로 전에 공정을 관리하기 위한 솔더 페이스트 검사 플럭스를 바꾸는 것만으로는 해결되지 않는 인쇄 문제를 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.
솔더 플럭스 FAQ
솔더 플럭스는 전기가 통하나요?
배합, 공정, 잔류물 및 환경에 따라 다릅니다. 적절한 노클린 공정을 거친 뒤에도 남도록 설계된 잔류물이 있지만, 습기, 오염, 불완전한 공정 또는 기타 조건이 전기적 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 모든 잔류물이 전도성이 있거나 무해하다고 단정하지 말고, 조립품 전체를 평가하세요.
별도의 플럭스를 추가하지 않고도 납땜할 수 있나요?
네. 플럭스 코어 솔더 와이어와 솔더 페이스트에는 이미 플럭스가 들어 있으므로, 특정 작업에서는 별도로 도포할 필요가 없을 수 있습니다. 재료 사용 지침과 해당 납땜 또는 재작업 절차를 따르세요.
노클린 플럭스 잔류물은 PCB에 남겨도 항상 안전한가요?
아니요. 노클린 제품은 적절한 조건에서 잔류물이 남아 있도록 설계되었지만, 완성된 조립품, 사용 환경, 후속 코팅 및 고객 요구사항도 고려해야 합니다. 의도된 용도에 맞게 공정을 검증하세요.
배관용 플럭스를 전자제품에 사용해도 되나요?
전자제품용으로 승인된 플럭스 대신 배관용 플럭스를 사용하지 마세요. 전자 조립품용으로 설계된 재료를 선택하고 잔류물 및 세척 지침을 따르세요.
솔더 페이스트는 플럭스 페이스트와 같은 건가요?
반드시 그렇지는 않습니다. 솔더 페이스트에는 합금 분말과 플럭스 매질이 들어 있습니다. 플럭스 페이스트 또는 젤로 판매되는 제품에는 플럭스만 들어 있고 솔더 합금은 없을 수 있습니다. 사용 전에 제품 라벨과 데이터시트를 확인하세요.
플럭스와 잔류물 처리 방안을 함께 계획하세요
신뢰할 수 있는 납땜 공정은 재료의 호환성, 적절한 가열, 그리고 남은 잔류물에 대한 명확한 처리 계획에서 시작됩니다. 조립품을 주문하기 전에 코팅, 세척, 검증 및 합격 기준과 함께 이러한 선택 사항을 정하세요.
새로 제작하는 경우, 보드 설계 및 공정 요구사항을 다음 업체와 논의하고 PCB 조립 업체 주문 시 특별한 문서화 요구사항이나 청정도 기대사항을 포함하세요.
