Indium 사의 블로그

RoHS 순응 무연 조립, 신뢰성과 비용면에서 "성공했나?"

Monday, February 25, 2013

여러분,

지난 주에는 샌디에이고 APEX 2013에 다녀왔습니다. 샌디에이고는 멋진 박람회 개최지이지만, 저는 이맘때 그곳이 얼마나 추운지 (55-65°F) 종종 잊어버리곤 합니다. 이 박람회에서 iConnect 007 사람들이 저를 인터뷰 했습니다; 주제는 무연의 신뢰성이었으며, 저는 가정용 전자기기의 가격에 대해서도 설명했습니다. 여기를 클릭하면 인터뷰를 보실 수 있습니다.

이 두가지는 제가 자주 생각하는 주제들이므로, 여기에 대해 잠깐 얘기하겠습니다. 먼저 신뢰성에 대해 생각해 보죠. 2006년 7월 1일부터 RoHS가 시행되었습니다. 그 후 6년 반이 더 지났지요. 해마다 1조 달러 어치 이상의 전자기기가 제작되므로, 이 기간 동안 3조 달러어치를 웃도는 가전 제품이 생산된 셈입니다. 그동안 “하늘이 무너지는 듯” 심각한 신뢰성 문제는 없었습니다. 어떻게 설명하면 좋을까요? 다트머스 대학교 셰이어 (Thayer) 공대의 제 사무실은 IT (정보 기술) 부서에서 복도를 가로지른 곳에 있습니다. IT부서는 셰이어에서 사용하는 PC, 프린터, 디스플레이 등을 수백만 달러 어치씩 구입합니다. 저는 몇년 전 (2011년 초쯤일 겁니다), 부원들이 거의 다 있을때 IT부서에 들러서 무연 조립이 실시된 이후 구입한 장비들의 신뢰성이 낮아졌는지 물어 보았습니다. 그들은 일제히 저에세 “무연 조립이 무엇입니까”라고 묻더군요. 제가 무연 조립에 대해 설명하자 그들은 신뢰성에 변화를 알아차리지 못했다고 확인해 주었습니다. RoHS 시행 이후 제 가족은 100개가 넘는 전자 기기를 구입했습니다. 이 가운데 극소수만이 신뢰성에 문제가 있었습니다. 거의 옛날과 같은 정도였지요. 대부분은 하드 드라이브의 결함이 원인이었습니다. 저의 많은 친구와 동료들 중에 전자제품의 고장이 더 많아졌다고 지적한 사람은 아직 한 명도 없습니다. 따라서 저는, 저의 가족이나 친구들 및 그밖의 많은 사람들이 의식하지 못했다면 소비자를 위한 제품의 신뢰성은 “실질적으로” 악화되지 않았다는 결론을 내렸습니다.

무연 납땜과 주석-납 납땜의 신뢰성 데이터를 비교하는 비공식 연구를 하여 신문에 발표한 적이 있습니다. 록웰 콜린스 (Rockwell Collins)의 JCAA/JGF-PP 납을 사용하지 않는 납땜 프로젝트: -55C-125C 열주기 시험 최종 보고서에서의 서술이 저의 개괄적인 결론을 잘 요약해 주고 있습니다. “무연 재료 (특히 주석-은-구리)로 조립된 시험 차량은 일부 시험 조건에서 낮은 신뢰성을 나타냈다”. 납 사용 금지에 반대하는 사람들은 잽싸게 이 말이 무연이 좋지 않다는 뜻이라고 주장할 것입니다. 그러나 이 서술을 다음과 같이 달리 표현할 수도 있습니다: “무연 재료로 조립된 시험 차량들은 많은 시험 조건들의 절반 이상에서 높은 신뢰성을 나타냈다”. 록웰 콜린스 논문에서의 비교를 보면 무연이 더 나은 경우는 51건, 주석-납이 더 나은 경우는 31건, 그리고 1건은 동점이었습니다. 그렇지만 무연 조립 시험 차량들 중 작은 비율이 주석-납 시험 차량에서보다 훨씬 더 낮은 신뢰성을 나타냈다는 사실이 충격적입니다. 이 최신 정보를 보고 저는 무연 조립이 아직은 필수적이고, 높은 신뢰성 및 긴 수명이 요구되는 제품에 대해서는 준비가 덜 되어 있다는 생각을 하게 되었습니다. 빈약한 신뢰성을 보여준 이 소수의 조립을 이해해야 하며 필수 전자기기에 대해 무연 조립이 황금기를 맞이하려면 먼저 이 점이 정정되어야 합니다. 오늘날 가전 제품들의 수명이 훨씬 짧아진 점이 이 우려를 덮어줄 수도 있습니다.

가격 면에서는 어떻습니까? 납을 사용하지 않고 RoHS에 순응하기 위해 숱한 사람들이 치른 경비를 최소화 할 생각은 전혀 없습니다. 2007년 경, 우리 동료들 중 한 명이 전자 산업이 RoHS에 순응하기 위해서 200억 달러가 든다고 추정했습니다. 저는 이 금액이 낮게 추정된 것이라고 생각하지만, 소비자의 관점에서 보면 비용이 문제될 것은 없습니다. 아래 그림에서 보듯, PC 가격은 RoHS 도입 중 및 도입 후 계속 떨어지고 있습니다. 저는 동료, 가족 및 친구들을 상대로 과학적이 아닌 방법으로 조사를 진행하면서 가격에 대해서도 질문했습니다. 모두 다 전자제품 가격이 그 어느때보다 싸다는데 동의하더군요.

아직도 도전은 있습니다. 가전 제품에서조차 베개 위의 머리(Head-in-Pillow, 포도알 현상 (Graping), 땜납 젖음 불량 (non wet opens) 및 그밖의 결함들이 발생합니다. 그렇지만 우리는 합리적인 신뢰성의, RoHS에 순응하는 무연 조립 제품들을 저렴한 가격에 구입할 수 있습니다.