이 블로그의 제목은 다소 오해의 소지가 있는데, 실제로는 웨이브 솔더 플럭스 평가 과정에서 때때로 사용되는부적절한 방법에대해 다루게 될 것이기 때문입니다.
재료를 가능한 한 가장 빠르고, 저렴하며, 확실한 방식으로 평가할 수 있는 기법을 찾아내는 것은 언제나 바람직한 일입니다. 하지만 웨이브 솔더링은 미묘한 차이가 많이 존재하는 공정 중 하나입니다. 웨이브 솔더 플럭스 평가를 간소화하려는 어떤 시도라도 오해의 소지가 있는 결과를 낳게 될 것입니다.
이러한 간소화된 웨이브 솔더링 플럭스 평가 방법 중 하나는 솔더 습윤 저울을 사용하는 것입니다. 솔더 습윤 저울 테스트기는 Malcomtech International이나 Gen3Systems와 같은 업체에서 구할 수 있습니다. 이러한 장치들은 분명 그 나름의 가치가 있습니다. 하지만 웨이브 솔더링 공정을 완벽하게 재현하는 것은 이 장치들이 달성하도록 설계된 목적이 아닙니다.
웨이브 솔더링 공정을 자세히 생각해 본다면, 웨이브 솔더 플럭스를 평가하는 데 습윤 균형 시험을 사용하는 것의 한계를 쉽게 파악할 수 있을 것입니다.
웨이브 솔더링 공정 중, 미리 정해진 양의 웨이브 플럭스가 분사 또는 발포 방식을 통해 부품이 실장된 PCB의 한쪽 면에 도포됩니다. PCB는 예열 구간을 통과하여 플럭스를 활성화하고 플럭스 용매를 기화시킵니다. 예열/플럭스 활성화 단계에서 플럭스는 표면을 세정하므로, 부품이 실장된 PCB가 솔더 웨이브를 통과할 때 솔더가 PCB 및 부품 리드 위에 쉽게 젖어들고 흐를 수 있게 됩니다. 예열 과정은 또한 플럭스를 “건조”시켜, 플럭스가 도포된 PCB가 솔더 웨이브와 접촉할 때 플럭스의 급격한 비등 및 비산이 발생하지 않도록 합니다. 플럭스가 비산하면 솔더가 PCB 어셈블리 전체에 침착될 수 있습니다. 또한, 노클린(no-clean) 공정에서 웨이브 솔더링 후 어셈블리에 남아 있는 젖은 원료 플럭스는 전기적 신뢰성 위험을 초래할 수 있습니다. 예열/플럭스 활성화 단계가 끝나면 플럭스가 솔더 웨이브에 들어가 납땜이 이루어집니다. 솔더 웨이브의 실제 흐름 또한 플럭스의 일부를 “씻어내는” 경향이 있습니다.
일반적으로 습윤 저울 시험을 수행할 때, 시험편에 도포되는 플럭스의 양은 제어되지 않습니다. 시험편은 대개 플럭스가 담긴 저장조에 담가집니다. 그리고 그 양의 플럭스가 실제 조립 과정에서 사용될 플럭스의 양을 적절히 재현하는지 여부는 알 수 없으며 의문스럽습니다. 그런 다음, 매달린 시험편을 정지된 용융 솔더 용기 안으로 내려놓습니다(일부 장비의 경우, 용융 솔더 용기가 담긴 스테이지를 매달린 시험편에 닿을 때까지 들어 올립니다). 시험편은 종종 가장자리부터 먼저 용융 솔더에 투입되는데, 이는 평평하고 솔더 표면(즉, PCB 표면)과 평행할 수 있는 표면에 대한 납땜을 재현하지 못합니다. 그러나 이 평가 기법의 가장 큰 문제는 예열 및 플럭스 활성화 과정이 거의 없거나 아예 없다는 점입니다. 따라서 플럭스는 실제 웨이브 솔더링 공정에서와 같이 표면을 세정할 기회를 얻지 못합니다. 예열 및 플럭스 활성화 과정의 단순한 부재만으로도 이러한 시험 결과는 사실상 무의미하며 매우 오해의 소지가 있습니다. 게다가 예열 과정이 없기 때문에, 플럭스가 솔더에 도입될 때 여전히 “습윤 상태”(용매를 포함하고 있는 상태)일 수 있습니다. 플럭스의 용매는 증발할 때까지 솔더의 습윤 및 유동을 방해할 수 있습니다. 이는 플럭스에 포함된 용매의 종류에 따라 결과치가 크게 달라질 가능성을 내포하고 있습니다. 예를 들어, 수성 VOC 프리 플럭스는 알코올 기반 플럭스보다 더 오랫동안 “습한” 상태를 유지합니다. 이제 실제 웨이브 솔더 공정에서 예열/플럭스 활성화 단계에서 제거되었을 또 다른 변수가 도입된 것입니다. 마지막으로, 흐르는 솔더 웨이브와 달리 솔더가 정지된 상태이기 때문에 또 다른 불일치나 변수가 발생합니다.
따라서 웨이브 솔더링 플럭스를 평가할 때 가장 좋은 방법이자, 어쩌면 유일한 방법은 실제 PCB 조립품에 일어나는 과정을 재현하는 공정을 통해 적절한 웨이브 솔더링 장비를 사용하여 테스트를 수행하는 것입니다. 실제 웨이브 솔더링 공정만이 습윤 평형 시험에서는 파악할 수 없는 모든 미묘한 차이를 포착할 수 있기 때문입니다.
