노-클린 플럭스를 꼭 청소하세요

노클린 플럭스는 그 편리함 때문에 인기를 얻고 있습니다. 그러나 이름에서 암시하듯, 조립 후 PCB에 노클린 플럭스를 그대로 두어야 하는지에 대한 질문은 계속해서 논란의 주제입니다. 이는 스루홀을 수작업으로 납땜할 때 플럭스가 함유된 와이어를 사용하거나, 노클린 플럭스 제형이 사용될 수 있는 SMD 부품에 납떡을 사용할 때 적용됩니다.

노클린 플럭스는 납땜 후 해로운 잔류물을 남기지 않도록 설계되었습니다. 잔류물은 비전도성이며 부식성이 없어야 하므로, 납땜 후 청소의 필요성을 없애고 시간, 재료 및 궁극적으로 비용을 절약할 수 있습니다. 그러나 이러한 잔류물을 청소할지 말지에 대한 결정은 보이는 것만큼 간단하지 않습니다. PCB의 운영 환경, 조립의 복잡성, 장기 신뢰성에 대한 우려 등 다양한 요소가 이 결정에 영향을 줄 수 있습니다.

왜 노클린 플럭스를 사용하는가

PCB 납땜에 사용되는 모든 플럭스는 납땜되는 금속 표면의 산화를 제거하여 습윤을 돕기 위해 고안되었습니다. 납땜 과정 중에 분해되도록 설계되었으며, 이상적으로는 최소한의 잔류물만 남겨야 합니다. 납땜 제형에 사용되는 플럭스에는 세 가지 유형이 있습니다:

1. 로진 코어 플럭스
2. 무세척 로진 기반 플럭스
3. 수용성 플럭스

무세척 플럭스는 납땜 과정이 완료된 후 PCB에 매우 적은 잔류물을 남기도록 제조됩니다. 남은 잔류물은 비전도성이고 부식성이 없어야 하며, 이는 PCB 조립의 마지막 단계에서 세척 단계를 생략할 수 있게 합니다. 이 기사에서 다양한 납땜 플럭스에 대해 자세히 알아보세요.

철저한 세척을 받지 않은 오래된 PCB의 사진을 본 적이 있다면, 시간이 지남에 따라 플럭스 잔류물이 어떻게 분해되는지 볼 수 있습니다. 아래 이미지는 잔류 플럭스가 장기간 동안 산화에 기여하는 한 예를 보여줍니다. 플럭스 잔류물은 흡습성이 있어 습한 공기에서 물을 흡수할 때 전도성 전해질을 형성하며, 이는 가속화된 부식으로 이어집니다.

아래 이미지는 리플로우 동안 플럭스 잔여물이 어셈블리 전체에 어떻게 퍼지는지 보여줍니다. 보수적인 피치를 사용하더라도 여러 랜드 패드에 걸쳐 퍼짐으로써, 이러한 잔여물이 표면 절연 저항(SIR)을 감소시키거나 ECM 단락을 유발할 수 있는 전기화학 반응에 기여하는지 여부가 우려됩니다. 중요한 이 연구에 대해 더 알아보려면 아래 이미지 캡션의 원문 기사를 읽어보세요.

그렇다면, 표준 로진 플럭스나 수용성 플럭스에서 볼 수 있는 잔여물과 동일한 문제가 무세정 플럭스 잔여물에서도 발생할 수 있는지에 대한 질문이 생깁니다.

왜 청소가 여전히 필요한가

오늘날, 무세정 솔더 플럭스의 존재가 특정 운영 환경에서 신뢰성 문제를 일으킬 수 있다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 무세정 플럭스 잔여물은 여전히 수분을 흡수하는 수분 친화성이 있으므로, 온도가 상승하면 흐를 수 있습니다. 이는 극단적이거나 가혹한 환경에서 플럭스가 오염물질이나 금속 염류의 이동을 허용하여 표준 플럭스와 동일한 부식 결과를 초래할 수 있음을 의미합니다.

그러나, 많은 정상적인(표준 온도 및 습도 수준) 환경에서 대부분의 무세정 플럭스 잔여물은 부식성이 없고 비전도성입니다. 무세정 플럭스의 매력에도 불구하고, 특정 시나리오에서 잔여물을 청소할 필요가 있을 수 있는 여러 신뢰성 문제가 있습니다:

중요한 응용 분야에서의 신뢰성: 항공우주, 군사 및 자동차와 같은 분야에서는 비용보다 신뢰성이 종종 우선시됩니다. 잔류 플럭스는 가혹한 환경에서 배치되는 동안 시간이 지남에 따라 저하될 수 있으며, 이는 성능에만 영향을 미치는 것이 아니라 장비 고장으로 이어질 수도 있습니다. 플럭스 잔류물을 제거하는 것은 잠재적인 고장 모드를 제거하는 간단한 단계입니다.

밀집 PCB 디자인: PCB 레이아웃이 고밀도 구성 요소를 가지고 있을 수 있습니다(예: HDI 보드), 즉 소량의 잔류물이 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 잔류물은 절연 문제를 일으키거나 나중에 부식이나 단락을 유발하는 습기를 흡수할 수 있습니다. 이러한 잔류물을 청소하면 클리어런스를 유지하고 잠재적인 전기적 실패를 피하는 데 도움이 됩니다.

환경 안정성: 플럭스 잔류물은 다양한 환경 조건에서 다르게 반응할 수 있습니다. 예를 들어, 고온 작동에서 잔류물은 열 분해를 겪고 시간이 지남에 따라 부식에 기여할 수 있는 염분이나 기타 오염물질의 이동을 허용할 수 있습니다. 이러한 잔류물을 청소하면 이러한 환경 반응을 제거할 수 있습니다.

노클린 플럭스 잔류물 제거 방법

노클린 플럭스 잔여물을 청소하는 것이 지나치게 보수적인 것처럼 보일 수 있지만, 왜 위험을 감수하겠습니까? 일회용 전자제품에서는 필요하지 않으며, 조립 과정에서 추가적인 청소 단계를 제거함으로써 제품을 가격 경쟁력 있게 유지할 수 있습니다. 이는 항공우주나 의료 기기와 같은 다른 분야에서는 받아들일 수 없는 견해입니다. 여기서는 장기적인 신뢰성이 가장 중요합니다. 추가적인 청소 단계는 제품의 장기적인 신뢰성과 실패에 대한 책임 감소로부터 얻어지는 가치에 비해 사소한 비용입니다.

노클린 플럭스 잔여물을 제거하기로 결정했다면, PCB 조립에서 이러한 잔여물을 청소하는 몇 가지 방법이 있습니다:

• 용제 사용
• 초음파 교반기 사용
• 수동 또는 자동 시스템으로

노클린 플럭스 잔여물을 청소하는 것은 매우 간단합니다. 핸드 솔더링 중에는 이소프로필 알코올(마찰 알코올)을 사용하고 강제 공기로 조립품을 건조시킵니다. 더 큰 규모에서 작업할 때는 PCB 청소 화학제품의 스프레이 캔을 구입할 수 있으며, 이는 플럭스 잔여물뿐만 아니라 다른 화학물질도 제거할 수 있으며 노출된 도체나 구성 요소를 손상시키지 않습니다. 대량 생산 환경에서 운영할 때는, 생산 라인을 통과하는 조립품을 청소하기 위해 전문 장비가 사용되며, 모든 것을 수동으로 청소하는 대신에 사용됩니다.

더 알아보려면, Christopher Bonsell과의 팟캐스트를 들어보세요. 이 에피소드에서 Zach와 Christopher는 Chemcut과 같은 회사들이 조립된 PCB의 청소를 포함하여 공정에 대한 화학 솔루션을 제조업체에 제공하는 방법에 대해 논의합니다.

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