기술의 진화: Iver Anderson, 전자 납땜 분야의 선두주자

Dec 21, 2023

발명가 아이버 앤더슨. 국립 발명가 명예의 전당 웹사이트에서.

납땜이란 융점이 낮은 용가재를 녹여 접합부에 액체 금속을 부어 두 품목을 접합하는 공정으로, 전자제품 제조부터 배관 배관 설치까지 오늘날 중요한 금속 가공 공정에 많이 사용되는 공정입니다. 그러나 원시 납땜 기술의 증거는 수천 년 전 고대 메소포타미아 지역까지 거슬러 올라갑니다.

오랫동안 다양한 산업에서 사용되는 납땜 공정의 대부분은 주석-납 기반 납땜의 사용에 의존해 왔으며, 이로 인해 건강 및 환경에 미치는 영향으로 인해 1986년 식수 안전법과 같은 법안이 통과되었습니다. 납 기반 땜납은 물 공급원으로 침출되는 납의 주요 원인이었으며 이러한 땜납과 파이프는 미시간 주 플린트의 식수에 포함된 높은 수준의 납과 같은 건강 위기에 기여했습니다. 인체 내 높은 수준의 납은 어린이의 발달 문제뿐만 아니라 성인의 고혈압 및 신장 손상을 초래할 수 있습니다.

지난 일요일인 6월 18일은 전자 제조 및 기타 산업 분야에서 큰 응용 분야를 찾아낸 비납 기반 솔더를 보호하는 중요한 특허가 발행된 지 21주년이 되는 날이었습니다. 발명가이자 교수이자 야금학자인 Iver Anderson은 2017년 미국 발명가 명예의 전당에 입성한 사람 중 한 명입니다. 오늘날 전 세계적으로 제조되는 전자 제품의 70%가 앤더슨의 무연 솔더를 사용하고 있습니다. 2013년에 만료된 이 특허의 로열티는 5,800만 달러를 초과하여 앤더슨이 자신의 발명에 대한 연구 및 개발을 완료한 시설인 Ames Laboratory 및 Iowa State University 역사상 가장 가치 있는 특허가 되었습니다.

전자 분야에서 납땜은 전류가 흐르도록 하여 장치의 전자 기능이 발생하도록 하는 방식으로 장치 내의 많은 작은 전자 부품을 결합하는 중요한 단계입니다. 납땜이 없는 브레드보드에서 회로를 생성할 수 있지만 납땜이 없으면 회로는 며칠 동안 성능이 저하됩니다. 납땜은 배관 응용 분야에서 파이프를 연결하는 데에도 사용되지만 사용되는 납땜 유형은 다릅니다. 전자 응용 분야에 사용되는 땜납은 배관 땜납보다 게이지가 훨씬 작으며 배관 땜납은 전자 응용 분야에 너무 부식성이 있는 산성 플럭스 성분을 사용합니다.

수년 동안 납 기반 재료는 몇 가지 이유로 전자 응용 분야의 납땜에 가장 널리 사용되었습니다. 납 기반 솔더는 비용 효율적이고 융점이 낮고 강도가 높으며 부식에 대한 저항성이 뛰어납니다. 인간과 환경에 대한 납의 유해한 영향에 대한 지식은 20세기 전반에 걸쳐 증가했지만, 전자 제품에서 납 사용을 대체할 수 있는 납 기반 솔더와 유사한 특성을 가진 무연 솔더는 없었습니다.

1990년대 후반, 미국 마이크로전자공학 산업은 전자 부품 납땜을 위한 무연 솔루션을 개발하기 위한 조치를 취하고 있었습니다. IPC(Association Connecting Electronics Industries)가 1997년에 개발한 전자 표준은 입법 및 규제 압력에 대응하여 전자 산업이 납 기반 납땜 사용을 중단하기 시작했습니다. NIST(National Institute of Standards and Technology)에 따르면, 무연 솔더에 대한 재료 데이터에 대한 업계 내 필요성은 1999년 반도체 국제 기술 로드맵에도 명시되어 있습니다.

국제적으로 전자제품 제조에 납 기반 땜납 사용을 둘러싼 규제 환경은 21세기 첫 10년 동안 강화되었습니다. 2003년 2월, 유럽 연합은 납이 포함된 전자 제품의 제조 또는 해당 제품을 EU로 배송하는 것을 금지하는 법률을 제정했습니다. 해당 법은 2006년 7월에 발효되었습니다. 일본 규제 기관도 1990년대 말까지 전자 제품 제조에 사용되는 납의 수준을 줄이기로 결정했습니다.