냉납

 


1. 개요
2. 원인
3. 해결책
4. 예방책
5. 사례
5.1. 모바일 기기
5.2. GPU
5.3. 전자기기
6. 관련 문서


1. 개요

'''냉납''' (Cold Solder Joint; Cold Joint; 冷鑞)이란 전자기기의 기판과 전자부품 이어주는 납땜이 온도의 문제로 전기적 연결이 되지 않는 현상이며 생산공정상의 온도관리 문제로 일어날 수도 있으나 CPU, GPU등의 전력소모와 발열이 심한 반도체에서는 진행성 불량으로 나타나기도 하며 드물게는, 반도체 설계 자체의 문제인 경우도 있다.

2. 원인

냉납 현상의 주요 원인으로는 생산공정상 부적합한 온도설정, 반도체의 발열, 외부의 급격한 온도 변화, 솔더의 노후화,등이 있다. 금속은 열이 가해지면 부피가 팽창하고 식으면 부피가 축소된다. 전자부품과 기판을 이어주는 솔더도 마찬가지인데 반도체의 특성상 크기가 작고 얇아서 팽창했다 축소되기를 반복하면서 끊어지는 것이다. 따라서 이러한 현상은 발열이 심한 컴퓨터나 스마트폰의 CPU, GPU(그래픽카드),SoC에서 주로 보고된다. 그러나 이러한 요인은 실제로 보고되고 있는 냉납 사례들 중 일부에 지나지 않는다.
2000년대 중후반에 등장한 RoHS 규제에 맞춰 전자제품 제조사들은 납땜 방식을 일반적인 납/주석의 솔더에서 납을 함유하지 않은 주석/은/구리 합금의 무연솔더로 바뀌었는데 이때쯤 생산된 전자제품들은 생산과정에서의 노하우가 축적되기 전이므로 이 시기의 제품들은 냉납 현상이 잘 발생한다.
최근에 출시되는 전자제품이나 전자부품들은 제조사들이 무연솔더에 대한 대응이 이미 끝났기 때문에 일반 소비자 가전제품이 냉납으로 문제되는 경우는 드물다.

3. 해결책

냉납의 절대 다수는 육안으로 확인하기 힘들고 BGA등 납땜면이 직접 노출되지 않는 방식의 솔더링 작업은 엑스레이등 고가의 비파괴 검사를 시행해야 하므로 냉납을 직접 판정하기 보다는 고장증상으로 냉납을 유추하기 마련이다.
다만 컴퓨터 부품중 그래픽카드에 한해서 오븐으로 굽거나, 열풍기(히팅건)로 지지거나, 다리미질을 해서 복구한 사례가 여럿 나오고 있다. 심지어 그래픽카드의 '''히트씽크와 팬을 제거하고, 자체발열만으로 고친 사례'''도 존재한다..이는 PC용 GPU가 크고 아름다운 크기를 자랑하여 소비전력과 발열이 심하므로 고장원인의 첫번째 원인으로 거의 냉납을 지목하며 비교적 고가이므로 고쳐서 쓰려는 심리가 강한것을 이유로 들 수 있겠다.
최근 매일 많은 양을 처리하는 메이커의 정식A/S에서 냉납등의 납땜불량을 포함한 기판의 직접 수리를 기대하기는 어려우며 해당 모듈의 교체를 하는것이 일반적이다. 그래서 수리비가 비싸다. 대신 모듈을 통째로 교체하는 것이니만큼 신뢰성은 더 높다. 다만 사설 수리의 경우 장비를 갖추고 직접 수리가 가능한 경우도 있으니 이쪽의 도움을 받는것도 고려해 볼만하다.
외부의 급격한 온도차로 인해 일시적으로 냉납이 되었을 때는 휴대폰의 온도가 올라가면 다시 작동되는 경우도 있다.(주로 아이폰) 이런 경우는 보통 생산 과정에서 두께를 줄이기 위해 납을 얇게 발라놓은 기종이나 오래된 기종(3년 이상)에서 자주 일어난다.

4. 예방책

냉납현상을 예방하기 위한 근본적인 방법은 부품이 고온 환경에 노출되지 않도록 하는 것이다. 즉, 냉각에 신경써야 한다는 것. 냉각 대책이 미흡한 스마트폰 등의 모바일 기기는 발열로 인해 냉납이 일어날 위험이 특히 높으므로 각별한 주의가 필요하다. 또한 급격한 온도 변화와 물리적 충격 또한 냉납의 원인 중 하나이므로 이에 주의해야 한다.
2017년부터 가상화폐 채굴에 동원되었던 그래픽카드 물량이 중고 시장에 대거 풀림에 따라 이 중고 그래픽카드들의 냉납 현상에 대한 우려가 커졌었다.
하지만 다행히도 GIGABYTE, XFX, ASUS의 2017,2018년도 불량률 발표를 보면 냉납으로 판정된 제품은 소폭 증가로 그쳤지만 전원부 고장에 대한 비율이 압도적으로 높아졌다.[1]
2010년대 초반에 출시된 전자제품이나 전자기기들은 무연납으로 납땜 방식이 바뀌는 과도기[2]에 생산되었기 때문에 기본적으로 내구도가 좋지 못한 경우가 많다. 생산 과정에서부터 납땜 상태가 좋지 못했기 때문이다. 중고로 매입할 경우에는 이들 제품들은 가급적 피하는 것이 좋다.

5. 사례

이 항목에서는 냉납 현상이 자주 보고되는 것으로 알려진 전자제품 및 전자부품을 기재하는 곳이다.

5.1. 모바일 기기

  • 갤럭시 노트 II[A]
  • 갤럭시 Win[A]
  • 갤럭시 S6[B]
  • 갤럭시 S7[B]
  • 갤럭시 S7 엣지[B]
  • 갤럭시 노트 FE[B]
  • LG G2[C]
  • LG G Pro 2[C]
  • LG G3[C]
  • LG G4[D]
  • LG V10[D]
  • 넥서스 5X[D]

5.2. GPU

자체적 디자인 결함으로 인해 그래픽칩셋 오버히트로 인한 냉납현상이 자주 발생하였다.기사 : Inquirer: Every Nvidia Graphics Card With G84 or G86 Chipset Is Ready to Die(영문) 칩셋 구조적인 문제였기 때문에, 해당 칩셋을 사용한 사용자들은 금전적인 보상을 받거나 워린티가 1년 연장되었다.
이 칩셋 구조문제는 엔비디아 직원의 양심선언으로 밝혀진 문제였지만, 의외로 많은 사용자들이 이 사실을 몰랐다. 워런티 기간에 문제가 발생하여 제조사에 문의한 경우 이 사실을 알게 되어 금전적인 보상과 워런티 연장혜택을 받았으나, 1년 이상이 되어 워런티 기간이 끝난 노트북 사용자들은 워런티 기간이 끝났기에 스스로 고쳐 써야 했으므로 이러한 사실을 몰랐기에 고통받을 수 밖에 없었다. 8600M GT은 2008년 당시 노트북 그래픽칩셋군중 상급에 속하는 비싼 물건이였기 때문에, "결함"문제인것을 모르는 유저들은 노트북을 쉽게 포기할 수가 없었기에 대부분 수리하여 사용하였다. 본문에 나오는 헤어드라이기신공, 히팅건, 오븐신공, 다리미신공, 구리판신공[3][4][5] 등을 행하는 경우가 많았다. (구리판 구매가 힘들땐 동전을 이용하기도 했다...)[6] 사례1 사례2
보상금 또한 문제가 있었다. 신청날짜에 따라 차등적으로 보상하였기 때문에, 이 사실을 늦게 안 유저들은 더욱 분통이 터질수밖에 없었다.

5.3. 전자기기

  • Xbox 360: 초기 모델이 냉납으로 사망하는, 속칭 "레드링"으로 큰 논란을 일으켰다.
  • PlayStation 3: 2000년대 중후반에 발매된 초기모델(일명 참치)은 냉납으로 인해 사망하는 문제의 대표 기기 중 하나이다.

6. 관련 문서

[1] 냉납이란 원인으로 고장난게 적었을 뿐이지 전원부 고장이 늘었다는건 어쨋든 채굴로 고장난 제품이 증가한건 맞다.[2] 여담으로 일본 소니는 납땜 무연화를 2000년대 초중반부터 점진적으로 시작했다. 첫 스타트를 한 기기 중 하나가 소니 라디오 ICF-T45.[A] A B Wi-Fi칩 냉납. 사실 냉납은 아니여서 접촉만 해주면 쉽게 고쳐진다.[B] A B C D 전원부 냉납으로 인한 무한부팅.[C] A B C GPS, 블루투스, Wi-Fi칩 냉납.[D] A B C AP 냉납으로 인한 무한부팅. 이쪽은 확률도 독보적으로 높고 사례가 많아서 언론 등지에 공론화까지 되었다.[3] 조그만한 구리판을 쿨러와 칩셋 사이에 넣어 세게 조여놓는 방법을 말한다.[4] 위의 신공을 발휘하더라도 구조적인 문제였기 때문에 냉납현상이 재발생 하였다. 위의 신공들을 반복해야 했었다.[5] 자가수리를 하면 할수록 냉납현상은 더욱 심화되어 리볼링을 해야 수리가 가능할 지경까지 이르게 되는 경우가 많았다.[6] 위 신공들은 쿨러를 분리해야 효과적이다. 그런데... 노트북 쿨러를 분리하면 워린티 보상 제외 대상이 되므로 더욱더 안습.[7] 일명 읒증 현상.

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