냉납: 두 판 사이의 차이
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[[파일:Cold_solder_joint.jpg|thumb|300px|right|납땜이 제대로 되지 않은 모습]]
== 냉납현상의 원인 ==
냉납현상은[[반도체]] 생산 공정에서 [[납땜]]이 제대로 되지 않아 제품이 열을 받을 때나 충격을 받을 때 비교적 저온에서 [[납땜]]이 녹아서 떨어지는 현상을 말한다. 이러한 현상은 일반적으로 열을 많이 받는 전자기기의 [[CPU]]나 [[그래픽카드]]에서 일어난다. 또한 충격에 자주 노출되는 스마트폰이나 카메라에서도 자주 발생한다. 스마트폰, 노트북, [[그래픽카드]] 등의 작고 정밀한 전자제품은 작은 [[PCB]] 위에 많은 부품들을 [[납]]땜해야 하는데 이러한 부품들 중 부피가 큰 [[CPU]]칩이나 [[GPU]] 칩들은 [[납땜]]을 할 수 있는 공간이 제대로 확보되지 않아 설계할 때 아웃풋 핀을 아래로 하여 제조 공정 시 납을 녹인 체 [[PCB]]에 붙인 후 납을 굳히게 된다. 이 때 납의 양이 너무 적거나, 온도가 너무 높거나 낮은 상태에서 공정이 진행되었거나 부품과 [[PCB]] 보드의 접합 위치가 적절하지 않은 경우 나중에 냉납현상이 발생할 수 있는 가능성이 매우 커진다. 이렇게 제조공정이 잘못되었을 경우나 기기의 설계가 잘못 이루어져 정밀부품에 열이 많이 발생하는 경우, 열을 제대로 내보내지 못하는 경우에 과열되어 냉납현상이 발생하며 제조공정이 잘 이루어졌다 하더라도 제품에 충격이 가해지거나 무리한 힘이 가해져 강제로 납이 깨지는 현상이 발생할 때 냉납현상이 일어난다.
== 냉납현상의 수리 ==
이러한 고장은 단순한 접촉 불량으로 일어나지만 수리가 간단하지 않아 대부분 [[PCB]] 보드 전체를 교체하는 수리가 진행된다. 이렇게 보드 전체를 교체할 경우 비용이 많이 발생하게 된다. 하지만 [[PCB]] 수리 전문 업체나 수리 장비가 갖추어진 조건이라면 냉납현상의 수리는 매우 간단하다. 이러한 고장을 수리하는 작업을 리볼링(Reballing) 또는 Reflowing이라고 한다. 냉납현상으로 떨어져 전류가 흐르지 않는 부분을 다시 이어서 전류를 흐르게 한다는 Reflow에서 나온 말이다. 이 수리는 다음과 같이 이루어진다.[[PCB]] 보드에 [[납땜]]되어있는 고장 부품을 제외한 열에 약한 다른 부품들을 [http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=655455&cid=562&categoryId=562 폴리이미드] 테이프로 감싼다. 폴리이미드 테이프, 흔히 캡톤 테이프라 일컫는 이 테이프는 열에 강하고 열전도율, 전기 전도율이 매우 낮은 폴리이미드 필름을 열에 강한 실리콘 점착제를 발라 테이프의 형태로 만든 것이다. 이 테이프는 열, 스파크에 약한 전자 소자들을 감싸 보호하는 역할을 하게 된다. 다른 부분들을 모두 감싼 후 냉납현상이 발생한 부분에 약 300℃의 바람을 서서히 불어넣어준다. 약 2~3분정도 가하면 칩 아래에 위치한 납이 모두 녹으면 칩을[[ PCB]]에서 분리시킨다. 떨어진 칩의 아랫부분과[[PCB]]보드의 윗부분에 [[플럭스]]를 바른 후 솔더윅으로 남아있는 납을 모두 제거한다. 납을 제거하는 이유는 한번 열이 가해진 납에는 금속 표면의 산화를 방지하는 기능이 저하되어 점성이 세지고 녹는점이 올라가기 때문에 수리가 쉽지 않기 때문이다.납이 모두 제거되면 칩에 미리 발라진 플럭스를 제거한다. 남아있는 많은 양의 플럭스는 [[납땜]]을 도리어 방해하게 되므로 제거한다. 제거할 때에는 보드 세척제 또는 플럭스 제거제를 이용하여 거즈나 면봉을 이용하여 남김없이 제거한다. 플럭스를 모두 제거하면 솔더링 페이스트를 도포한 후 납을 녹여 칩의 동판에 납을 입힌다. 납이 반구 모양으로 광택을 내며 굳으면 부품을 자동으로 [[PCB]] 보드에 장착시켜주는 [[BGA]] 장비에 보드와 칩을 모두 고정시킨 후 좌표를 입력하여 보드에 칩을 안착시킨다. [[BGA]] 장비에서 완성된 [[PCB]] 보드를 분리한 후 열이 식으면 기기를 재조립하면 다시 사용 할 수 있다.
== 냉납현상의 수리 민간요법 ==
위 수리에 사용하는 BGA장비는 전자제품의 부품들을 [[납땜]]할 때 이용하는 정밀한 장비이다. ([[SMT]] 장비와 다른 점은 SMT장비는 제조 공정에 도면에 입력하여 부품을 안착시키는 장비인 반면 BGA 장비는 수리 전용 장비로 칩을 떼어내는 작업도 가능하며 카메라로 안착 위치를 선정하는 것이 가능하다는 점이다.) 따라서 이 장비는 고가이며 부피가 크기 때문에 [[PCB]] 수리 전문 업체나 제조공장에서 보유한다. 원리가 간단해도 [[PCB]] 수리 전문 업체에 수리를 맡기면 수리비가 청구되기 때문에 집에서 간단히 수리할 수 있는 간단한 민간요법들이 존재한다. 종류는 여러 가지이며 각각의 장단점이 존재한다.
1. 헤어드라이어를 이용한다.
헤어드라이어를 한 부분에 집중적으로 사용하면 그 표면은 최고 250℃까지도 올라간다. 납은 일반적으로 180℃~220℃ 사이에서 녹기 때문에 이 열이면 충분하다. 고장부위를 제외한 다른 부분에 열을 막아줄 은박지로 감싼다. [[PCB]]보드를 바닥에 고정을 한 후 헤어드라이어의 약한 바람으로 7~15분 집중적으로 고장부위에 바람을 가한다. 이렇게 하면 안에서 깨져 떨어진 납이 다시 녹아 제자리로 돌아갈 가능성을 제공한다. 바람을 가하는 동안 [[PCB]]보드를 평평하게 유지하여 보드가 휘지 않도록 주의한다. 15분 후 헤어드라이어 조작을 멈추고 [[PCB]]보드가 식은 후 재조립을 하면 간혹 작동되는 경우가 있다.
2. 다리미를 이용한다.
고급 다리미의 경우 온도가 300℃까지 올라가므로 헤어드라이어와 같은 원리이다. 헤어드라이어보다는 가할 수 있는 열이 훨씬 높으며 가해지는 열의 부위가 드라이어보다 넓으므로 열 차단에 더욱 신경 써야 하지만 수리 과정에 압력이 추가되고 온도가 높기 때문에 드라이어보다 수리 가능성이 높아진다. 수리 방법은 위와 같이 다른 부분들을 은박지로 감싼 후 다리미를 최고 온도로 예열한다. 다리미가 최고 온도에 도달하면 칩에 다리미를 밀착시킨 후 고정한다. 약 5분정도 지나면 다리미를 서서히 뗀 후 [[PCB]] 보드를 식히고 재조립하면 된다.
3. 오븐을 이용한다.
오븐은 최고 500℃까지 올라가며 열이 전부분에 가해진다. 온도가 높고 범위가 전범위인 만큼 열에 특별히 신경 써야 한다. 온도가 높은 만큼 성공 확률도 높지만 가해지는 압력이 없기 때문에 다리미만큼 효과적이지는 않다. 또한 전범위에 열이 가해지기 때문에 은박지를 사용해도 열 차단이 제대로 되지 않아 열에 약한 콘덴서가 녹아 고장이 심해질 수 있으며 수리가 더욱 어려워질 가능성이 높아 추천하지 않는 방법이다. 하지만 이 방법은 모든 부위에 열을 가해 모든 칩에서 Reflowing 효과를 얻을 수 있는 만큼 냉납 현상이 일어난 부분이 어느 부분인지 모를 때 이용하면 좋은 방법이다. 이 방법은 고장부위를 제외한 [[PCB]] 보드 전체를 은박지로 감싼다. 오븐을 300℃에 예열을 한 후 [[PCB]]보드를 열처리 과정에서 휘지 않게 평평하게 고정한 후 오븐에 넣고 4분정도 굽는다. 반드시 열이 식은 후에 [[PCB]]보드를 오븐에서 빼내고 조립한다.
4. 열풍기를 이용한다.
열풍기는 ‘히팅건’이라고도 불리며 가정용 열풍기는 500℃까지 올라가는 드라이어 형태의 공구이다. 이 방법은 가장 전문적이면서 성공 가능성이 가장 높으며 고장 심화의 확률이 가장 적다. 하지만 부품에 따른 열풍기의 온도가 중요하고 바람의 세기 또한 중요하며 세밀한 부위에 작업하기 때문에 손재주가 좋아야 한다. 이 방법은 [[PCB]]보드를 은박지로 감싼 후 고장부위를 노출시킨다. 그 후 열풍기를 약한 바람의 세기와 약 300℃~350℃의 온도에 맞춘 후 예열을 한다. 예열이 끝나면 고장 부위에 약 50초에서 1분 20초 동안 고장 부위에 열을 가한다. [[PCB]]보드에 고정되어있는 칩이 살짝 이동하는 것이 보이면 열을 계속 가하면서 핀셋으로 다시 원위치에 칩을 붙잡아 놓고 열풍기를 끈다. 이후 똑같이 열을 식힌 후 재조립하면 된다.
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