납땜(Soldering)이란?

[管韻]

납땜(Soldering)이란?

땜납을 이용하여 두 가지 이상의 금속을 연결하는 것. 전기에서의 납땜은 땜납을 이용하여 회로기판에 전자 소자나 부품을 연결하기도 하고 전선과 전선을 연결하는 것을 말합니다.

보통은 인두를 사용하여 납을 녹여서 하지만 납이 아닌 다른 금속을 사용하기도 합니다. 아직 기술이 발달하였다고 하지만 전자부품을 개발하거나 수리하거나 개조할때는 아직까지 필수적인 작업입니다.(특히나 클래식한 부품을 개조하거나 제작할 때는 납땜 기술이 필수적입니다.) 학교에서도 납땜을 하는 방법을 가르치고 있으며, 고온으로 가열된 인두를 사용하기 때문에 화상을 입을 수도 있는 위험한 작업이기도 합니다. 하지만 조금만 주의하여 사용한다면 누구나 쉽게 익혀서 사용할 수 있습니다. 납땜하는 기술을 익혀놓는다면 전기전자쪽 개발에서 많은 도움이 될 수 있습니다.

전기 인두기

납땜하기 위해서 필수적인 공구 중 하나인 전기 인두기(Soldering Iron) 입니다. 납땜을 하기 위해서는 납을 녹여서 다시 굳혀야 하는데 이때 전기 인두기는 납을 녹이는 역할을 합니다.

전기 인두기도 종류에 따라 성능과 가격이 천차만별 입니다. 하지만 아두이노처럼 메이커 취미용으로 사용할 경우에는 수십만원~수백만원의 인두기를 구입할 필요는 없습니다.

전기 인두기 종류에도 여러 종류가 있는데 가장 쉽게 접할 수 있는 종류는 스틱형 인두기입니다. 스틱형 인두기는 대체로 출력이 약하기 때문에 15W~60W 미만 제품이 널리 사용됩니다.

스틱형의 단점은 출력이 약하기 때문에, 납을 녹인 면적이 크면, 잘 녹지 않는다는 단점이 있습니다. 그래서 디지털 회로용으로는 적합하지만, 아날로그 회로용으로는 좀 부적합합니다. 하지만 요령만 익히면, 거의 모든 분야에서 충분히 사용이 가능하기 때문에 추천합니다.

위의 인두기는 스테이션형 인두기로 일본의 HAKKO사의 제품입니다. 모든 스테이션형 인두기가 고주파 인두기는 아니지만, 스틱형 인두기에 비해 출력이 높습니다.(고주파 인두기란 내부 구조가 고주파를 발생하여 팁의 온도를 빠르게 가열하고, 팁의 온도가 내려가도 매우 빠르게 회복시켜 줄 수 있는 구조입니다. 그 대신 가격이 매우 비쌉니다.)

그렇기 때문에 스테이션형 인두기는 대부분 무연납에서도 사용이 가능하기 때문에, 높은 온도로 팁을 가열 할 수 있습니다.

스틱형 인두기의 경우에는 납땜을 연속적으로 하게 되면 인두 팁의 온도가 떨어져서 납이 잘 녹지 않지만 스테이션형 인두기는 인두기의 온도를 설정하고, 항상 설정된 온도로 인두 팁을 유지시켜주도록 설계가 되어 있기 때문에 지속적인 납땜 작업이 가능합니다.

스테이션형 인두기의 경우에는 스틱형 인두기에 비해 가격이 수십만원 정도 하기 때문에 개인이 취미용으로 구매하기에는 적합하지 않습니다.

스테이션형 인두기에는 HAKKO사의 제품이나 METCAL 제품이 많이 사용되고 있습니다.

인두 팁

인두 팁은 인두의 끝부분으로 납과 직접적인 접촉이 있는 부분을 말합니다. 인두 팁또한 납땜을 할 때 용도 별로 여러 종류가 존재 합니다. 보통은 위 사진의 아래 인두 팁처럼 범용적인 뾰족한 팁을 사용합니다. 뾰족한 부분을 통해 조밀하거나 납땜 포인트가 작은 곳에 사용하게 됩니다.

납땜에 어느정도 익숙한 사용자는 사진의 위쪽의 인두 팁을 사용하게 되는데 저런 인두 팁을 칼팁이라고도 하기도 합니다. 칼팁의 특징으로는 넓은 곳과 조밀한 곳 모든 곳에 적용이 가능하기 때문에 납땜 숙련 유저에게 많이 쓰이는 팁이기도 합니다.

실납

실납은 인두기와 더불어 납땜의 필수 소모품 입니다. 납땜이 바느질이라 할 때, 인두기가 바늘이라면 실납은 실이라고 볼 수 있습니다. Kester실납이나 Alpha, 국산 실납 등 여러 실납이 사용됩니다. 하지만 중국산 처럼 저가의 실납을 사용할 경우 이상한 타는 냄새가 난다던가 납땜을 했지만 실제로는 붙지 않은 냉납 현상을 볼 수 있습니다.

실납은 100% 납으로 이루어진 것이 아니라, 보통 60%의 주석과 40%의 납으로 이루어져 있습니다. 중심부에는 플럭스가 들어있어서 납땜 시 굳이 플럭스를 사용하지 않아도 됩니다. 두께가 다양하지만, 0.8mm~1mm 제품이 가장 무난합니다.

솔더링 페이스트

솔더링 페이스트는 납땜을 할 때 꼭 필요한 필수 소모품은 아니지만 있으면 납땜을 원할하게 할 수 있게 해주기 때문에 거의 필수 물품이라고 볼 수 있습니다. 솔더링 페이스트의 역할은 납이 인두에 잘 붙도록 합니다.

인두 팁은 고온이기에 납땜을 하면서 조금씩 산화합니다. 그렇게 되면 인두팁에 납이 잘 붙지 않게 되고 납땜도 잘 되지 않는데 이때 필요한 것이 솔더링 페이스트 입니다. 인두 팁에 납이 잘 붙지 않거나 녹지 않을 때 한번 씩 찍어주면 씻겨 나가면서 인두 팁을 깨끗하게 세척하여 줍니다. 그렇다고 무작정 푹푹 찍거나 자주 사용하게 되면 인두 팁을 손상시키기 때문에 주의해야 합니다.

그 밖에 PCB외에도 선끼리 납땜할 때도 잘 붙지 않을 때 솔더링 페이스트를 사용하면 잘 붙습니다.

솔더링 페이스트는 송진이 원재료 이며 국내에서는 Burnley 제품이 많이 쓰이고 있습니다.

인두기 스탠드

납땜작업을 할 때 인두기는 항상 고온상태이기 때문에 주의해서 보관해야 합니다. 이때 인두기를 사용할 때 인두기를 거치할 수 있는 인두기 스탠드 입니다. 거의 인두기와 인두기 스탠드는 한 세트라고 보시면 됩니다.

인두기 스탠드를 보면 앞쪽에 스펀지가 있는데 이 스펀지는 물을 부어서 인두팁을 청소하는 역할로 사용합니다. 하지만 스펀지에는 물이 있기 때문에 급격히 인두팁의 온도를 낮추고 인두팁을 손상시킬 수 있으니 주의해야 합니다.

(본인은 인두기 스텐드를 사용하지 않고 도자기로 된 필통을 사용합니다. 가끔씩 도자기 내부에 이물질이 쌓이면 깨끗이 털어내고 닦고 해서 사용하면 편리합니다.)

작업용 거치대

인두 작업을 할때 한 손은 고정으로 인두기를 잡게 되고 다른 한손에는 납땜을 할 전자 기판이나 혹은 실납을 들고 있게 되는데 이때 두 손으로는 납땜하기 모자를 경우가 있습니다. 이때 도움을 줄 수 있는 공구가 보조 거치대 입니다.

보조 거치대에는 집게와 확대경이 달려 있어 PCB기판이나 부품, 선 등을 잡아 줄 수 있으며 확대경은 납땜 부위를 좀 더 확대하여 정확하게 납땜할 수 있게 도와줍니다.

납흡입기(Desoldering pump)　

납땜을 하다보면 분명 납땜이 잘못되거나 납을 너무 많이 녹여서 다시 납땜을 해야 하거나 납을 제거해야 하는 상황이 생기게 됩니다. 이때 납을 제거할 수 있는 도구가 납흡입기 입니다.

사용 방법은 인두기로 납을 녹인 상태에서 흡입기의 실린더를 누르고 버튼을 누르면 내부에서 강하게 빨아들이는 힘에 의해 납을 실린더 안으로 빨아들이게 됩니다. 가격은 다양하지만 일반 적인 제품으로 무리없이 사용할 수 있습니다.

(저도 납 흡입기를 가지고 있지만 거의 사용하지 않습니다. 본의 아니게 납물을 너무 많이 묻혀서 털어내야 할 때 사용하지만 칼팁을 사용하면 팁 끝에 묻혀 털어내면 됩니다. 잡을 녹여 제품을 직접 털어도 됩니다. 정교한 작업을 하는 곳에서는 딥솔더링이 필요할 수도 있습니다.)

솔더윅(Soler Wick)

솔더윅은 납땜을 할 때 납흡입기와 마찬가지로 납을 제거할 수 있는 심지(Wick)입니다. 사용 방법은 사진과 같이 납을 제거하고자 하는 부분에 솔더윅과 인두기를 같이 대면 납이 심지를 타고 빨려들어가 깔끔하게 제거가 됩니다.

제품 별로 다양한 크기를 가지고 있으니 사용하고자 하는 용도에 맞게 구입해서 사용하면 됩니다. 가격이 너무 싼 중국산 제품은 납이 빨려올라가지 않을 수도 있으니 주의하시기 바랍니다.

인두팁 클리너

사진에서도 보이듯이 철수세미와 같은 모습을 하고 있습니다. 이름과 같이 인두팁을 청소할 때 쓰이는 도구입니다.

납땜을 하다보면 인두팁에 납이 타거나 산화하여 표면에 들러붙는 경우가 많는데 이때 인두팁을 사용하여 비비면 깔끔하게 제거할 수 있습니다. 사용방법은 간단하게 인두팁을 클리너에 찔러서 몇번 돌리거나 움직이면 인두팁에 들러붙어 있던 납이 깔끔하게 제거가 됩니다.

핀셋

납땜을 할때 인두기가 뜨겁기 때문에 PCB나 부품이나 인두기에 닿아서 뜨거워질 수 있습니다. 인두기의 온도가 상당히 높기 때문에 손으로 직접 만지면 상당히 뜨거워 화상을 입을 수 있는데 이때 필요한 제품이 핀셋 입니다.

온도 문제 외에도 작은 부품으로 미세하게 납땜을 할때에도 손은 크고 둥글기 때문에 작은 핀셋이 필요합니다. 미세한 작업을 위해 끝이 뾰족한 핀셋이 선호되며 직선인 핀셋과 끝이 구부러진 핀셋 두개 다 유용하게 사용될 수 있습니다.

(공구가게에서 사는 것은 핀셋이 좀 작아서 사용하기 불편합니다. 동묘 벼륙시장에서는 의료용 핀셋을 비교적 저럼하게 판매하는데 크기도 크고 모양도 다양합니다. 자신에게 맞는 핀셋으로 작업하시기 바랍니다.)

(참고로 밀폐된 공간에서 오랫동안 납땜작업을 하면 납연기를 통해서 건강을 해칠 수 있습니다. 창문을 열어 환기를 시키거나 납연기 흡입기를 설치해서 납연기를 밖으로 배출하는 방법 그리고 무연납을 사용하는 방법이 있겠습니다.)

위 제품 외에도 납땜을 할때에는 어떤 부품을 사용하느냐에 따라 순간순간 여러 제품들이 사용될 수 있습니다. 하지만 취미로 제작하기 위해 납땜을 사용하는 경우에는 간단한 공구만 있어도 쉽게 할 수 있습니다.

납땜을 하기 위한 공구들은 모두 다 저렴한 가격으로 구매할 수 있지만 너무 싼 제품(중국산)은 오히려 제 역할을 하지 못하는 경우가 많으니 이왕이면 믿을 수 있는 브랜드로 구매하시는 것이 좋습니다.

국내 제품은 EXSO, 아림, OK, MST 제품이 선호되고 해외 제품은 HAKKO, METCAL, GOOT, WELLER 제품이 많이 사용됩니다. 납땜 공구를 살 때 위 브랜드를 참고하면 쉽게 공구를 살 수 있습니다.

납땜에 필요한 공구를 가지고 있기만 해도 쉽게 납땜에 접근하실 수 있습니다.

납땜하는 방법

[管韻]

납땜이란 것은 A와 B를 납으로 연결하기 위해서는 A와 B와 납물이 살짝 뭍은 상태에서 재질이 다른 금속이 서로 붙기 위해서는 A와 B가 충분히 높은 온도에서 같아져서 납물이 융착되어 서로 붙게 됩니다. 예를 들어 구리와 구리 또는 구리와 철을(A) 서로 납으로 붙이고자 한다면 구리나 철에 납이 융착될때까지 열을 가해서 납물을 입힌 (B)를 붙히고 튼튼하게 납을 녹여 융착시킵니다. 충분히 가열하지 않고 납만 뭍혔을 경우 냉납으로 떨어지는 경우가 생깁니다.

[管韻]

구리선등을 서로 연결할때는 열을 가할 경우 손으로 잡고 있는 부분이 구리일 경우 열이 전도 되어 매우 뜨거워 화들짝 놀라기도 합니다. 반드시 롱로우즈 등으로 적당한 곳을 잡고 납땜하시기 바랍니다. 납연기는 되도록 흡입하지 마시기 바랍니다.