무연 솔더 vs 유연 솔더: 차이점은 무엇인가?

최초 게시일 Jul 29, 2026, 업데이트 되였습니다. Jul 29, 2026

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대부분의 전자기기는 부품을 PCB에 연결하기 위해 솔더를 사용합니다. 솔더링의 과정은, 솔더가 녹으면 연결이 형성되는 것입니다. 이 연결은 패드 사이일 수도, 와이어 사이일 수도 있습니다. 솔더링은 용접과 달리, 두 접합부를 다시 살짝 가열함으로써 다시 붙일 수 있습니다. 다만 솔더링 단계를 마친 후에는 경화와 냉각 과정이 필요합니다. 냉각 단계에서 시스템에 어떤 방해라도 발생하면 드라이 조인트(dry joint)로 이어질 수 있습니다. 전자산업에서는 두 가지 주요 솔더 종류가 사용됩니다:

유연(납 기반) 솔더

무연 솔더

솔더의 전통적인 재료는 주석과 납입니다. 전자산업은 오랫동안 이 조합에 의존해 왔습니다. 한때 표준이었던 유연 솔더로부터 극적인 전환이 이루어졌는데, 이는 건강 및 환경에 대한 우려가 커졌기 때문입니다. 이 글에서는 무연 솔더가 왜 유연 솔더를 앞서게 되었는지 알아봅니다. 조성의 차이, 녹는점, 규제 기준을 살펴보겠습니다.

유연 솔더란 무엇인가?

유연 솔더는 납과 주석을 포함한 솔더 합금입니다. 유연 솔더는 보통 주석과 납의 비율을 나타내는 63/37이라는 이름으로 불립니다. 즉 주석 63%, 납 37%로 구성됩니다. 그런데 왜 납 기반 솔더를 사용할까요? 왜 그토록 인기가 있었을까요? 그 답은 약 185°C라는 낮은 녹는점 때문입니다. 이 솔더가 한때 표준으로 자리 잡았던 데에는 여러 이유가 있습니다:

냉각과 경화: 유연 솔더는 다른 금속 옵션보다 더 천천히 냉각됩니다. 이는 접합부 균열 가능성을 줄여주며, 드라이 솔더링과 같은 문제도 방지합니다.

접합부 습윤: 접합부 습윤이란 솔더링할 두 와이어를 더 효과적으로 만드는 것, 즉 추가적인 접착력을 부여하는 것을 의미합니다. 이 유형의 솔더는 접합부 습윤에 효과적입니다.

납 기반 제품에만 의존할 수는 없습니다. 독성이 있기 때문입니다. 납은 생태계와 인체 건강에 부정적인 영향을 미칩니다. 미국 CDC에 따르면 납 노출과 관련된 건강 문제로 분류됩니다.

무연 솔더란 무엇인가?

무연 솔더의 조성에 포함되는 금속의 비율은 다를 수 있습니다. 주석, 구리, 은, 니켈, 아연과 같은 금속이 구성 요소로 사용될 수 있습니다. 더 나은 성능과 환경 안전성을 위한 대체 무연 솔더도 제공됩니다. 납을 대체할 수 있는 금속으로는 비스무트(Bi)나 안티모니(Sb)가 있습니다. 무연 배합 중에서는 주석-구리가 217°C의 녹는점 덕분에 가장 인기가 있습니다. 기존의 납-주석 솔더와 비교했을 때 무연 솔더는 고유한 특성을 지니고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 제조업체는 제품 설계와 공정을 조정해야 합니다.

일반적인 무연 솔더 조성:

SAC305: 주석 96.5%, 은 3%, 구리 0.5%, 녹는점 217-221°C
SnCu0.7: 주석 99.3%, 구리 0.7%, 녹는점 227°C

주석과 구리로 구성된 조합이 무연 솔더 중 가장 널리 사용됩니다. 무연 솔더는 유연 솔더 대비 더 높은 녹는점을 가지고 있습니다. 유연 솔더링과 비교했을 때, 이 기법은 더 질기고 강한 접합부를 만들어냅니다.

유연 솔더와 무연 솔더의 주요 차이점:

무연 솔더와 유연 솔더의 비용 비교:

납은 비용이 그리 비싸지 않으며, 이것이 납이 사용되는 두 번째 이유입니다. 반면 다른 대체 금속을 사용하거나 주석을 더 많이 사용하면 더 비싼 선택지가 됩니다. 제조업체는 납을 사용할 경우 최대 10배까지 비용을 절감할 수 있습니다. 은과 같은 다른 대체재는 더 비싸지만, 전도성 덕분에 고급 시스템에 사용될 수 있습니다.

초기 투자 비용은 물론, 무연 솔더를 사용하면 전체 비용이 늘어날 수 있습니다. 무연 솔더를 제조하는 데 더 많은 자원과 공정이 필요해 일반적으로 유연 솔더보다 비용이 더 많이 들기 때문입니다. 더 높은 녹는점으로 인해 장비 마모와 에너지 비용도 함께 증가할 수 있습니다.

녹는점 방정식:

이러한 영향을 수치화하기 위해, 합금 조성, 녹는점, 온도(Tm) 사이의 관계를 설명하는 선형 방정식을 활용할 수 있습니다:

방정식: T=Tm −kC

여기서:

T는 합금의 녹는점을 나타냅니다.

C는 합금 내 해당 원소의 농도입니다.

Tm은 납이나 주석과 같은 순금속이 녹는 온도입니다.

k는 상수입니다.

전 세계 규제 요구 사항:

납은 독성이 있으며 만성적으로 노출되면 체내에 축적될 수 있습니다. 토양과 지하수를 오염시키는 유해 폐기물이기도 합니다. EU의 유해물질 제한 지침(RoHS)은 2006년에 발효되었습니다. 이 규정으로 인해 EU 기기에서는 이제 유연 솔더 사용이 제한됩니다.

유럽연합(EU):

유럽연합(EU)은 전자기기에 납 및 기타 유해 물질이 포함되는 것을 제한합니다. 새로운 제한 규정에 따르면, 균질 재료 내 함유량은 중량 대비 0.1%를 초과할 수 없습니다.

미국:

연방 차원의 RoHS 규정은 없지만, 여러 주에서 자체적인 규제를 시행하고 있습니다. 유연 솔더는 검증된 신뢰성 덕분에 예외로 인정받고 있습니다.

결론:

무연 솔더와 유연 솔더를 둘러싼 논쟁은 단순한 기술적 문제를 넘어섭니다. 더 친환경적인 전자산업으로의 발전, 규정 준수, 지속가능성이 핵심 쟁점입니다. 전자기기가 우리의 일상에 널리 퍼져 있는 만큼, 납이 포함된 제품을 피하는 것이 매우 중요합니다. 전자 조립은 무연 솔더가 강점을 발휘하는 영역 중 하나입니다. 하지만 항공이나 의료 애플리케이션에는 적합하지 않습니다. 무연 솔더 접합부는 충격을 견디기에 충분한 표면 장력을 갖추지 못할 수 있습니다.

대부분의 전자기기는 가혹한 조건에 노출되지 않기 때문에, 이는 일반적인 PCB 용도에서는 큰 문제가 되지 않습니다. 무연 솔더 사용에는 여러 장점이 있습니다. JLCPCB에서는 신뢰성 있는 성능을 보장하면서도 전 세계 환경 기준을 충족하는 무연 솔더를 사용합니다. 제조업체, 엔지니어, 애호가들이 올바른 결정을 내릴 수 있도록, 조성상의 중요한 차이를 이해하는 것이 매우 중요합니다.