초코볼의 inside Tech

아두이노와 전자부품 취미를 시작한 2016년부터 사용한 인두기는 HAKKO FX-951 입니다.

물론 정품을 구입하게 되면, 가격이 비싼지라 차선택으로 7만원 정도로 판매되는 중국 짭을 구매했었습니다.

짭이라고 하지만, 기능적인 면이나 안정성은 전혀 문제가 없었어요. 오히려 정말 잘 썼습니다.

그도 그럴 것이 같은 기술을 사용했을 터이니...

FX-951 문제는 전혀 없었으나, 이쪽 분야에서 인기가 일기 시작한 KSGER 시리즈를 알게 되어, 1여년 고민 후 구입하게 되었습니다.

KSGER 시리즈의 장점은, 기본 성능은 HAKKO 와 동일하면서,상태 표시창을 통해 많은 정보를 보여주며, 간편 기능이 더 많아서 입니다.

물론 가격도 정가의 FX-951 에 비교 불가할 정도로 저렴합니다.

그래서 지금은 KSGER T12 를 주력으로 사용하고 있습니다.

* Hardware | KSGER T12 납땜 인두기 구입기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-KSGER-T12-soldering-station

* Hardware | Hakko FX-951 마데인 차이나 구입기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hakko-FX951-made-in-China

그렇지만, HAKKO FX-951 의 내부를 본 적은 없는것 같아서, 이번에 한번 뜯어 봤습니다.

1. 구성품

큰 종이상자 안에는 이런 모습으로 수납할 수 있게 되어 있습니다.

배송시 사용된 기본 박스 이지만, 상시 꺼내 놓을 수 없는 가정집 환경에다 저만의 방이 없는 관계로 이렇게 수납하고 있어요.

납땜 작업 할 때마다, 꺼내 쓰고 다시 집어 넣는... ㅠㅠ

본체, 인두 핸들, 고무 패드 (뜨거운 인두기 잡고 교환시 사용), 거치대, 설정 Key, 전원 케이블...

그리고 메뉴얼로 구성되어 있습니다. 언어는 영어, 중국어, 그리고 일어 버전 입니다.

나중을 위해서 PDF 형식의 메뉴얼을 첨부해 놓습니다.

* 사용자 메뉴얼

FX951_user_manual_KR.pdf

FX951_user_manual_EN.pdf

FX951_user_manual_CN.pdf

FX951_user_manual_JP.pdf

* 유지보수

FX951_maintenance_KR.pdf

FX951_maintenance_EN.pdf

FX951_maintenance_CN.pdf

FX951_maintenance_JP.pdf

2. 외관

뒷면은 전원 커넥터와 퓨즈가 있으며, 기기 안내 스티커가 붙어 있습니다.

이 스티커를 보고 75W 용량이라는 것을 이번에 알게 되었습니다.

생산은 싱가포르라고 되어 있네요. 퓨즈 용량은 2A 입니다.

밑면입니다.

앞면 입니다.

위에서부터 온도 및 설정값 표시창, 설정 버튼들, 설정 Key 삽입구, 인두 헨들 커넥터 입니다.

설정을 변경할 시에는, 저 설정 Key 삽입구에 설정 Key 를 끼워 넣어야만 설정 변경이 가능하도록 되어 있습니다.

물론, Key 없이 설정하는 기본 설정 자체도 변경할 수 있구요.

옆면입니다. 열 배출구가 위 아래로 뚫려 있는 것은 좋은 디자인이라 생각해요.

또한 위쪽 열 배출구는 본체를 잡아서 이동할 때, 손가락을 걸 수 있어서 편하게 잡을 수 있도록 설계 되었습니다.

윗면입니다. 전원 버튼만 있습니다.

3. 분해

3여년동안 사용해 왔지만, 분해는 처음 해봅니다. 우선 퓨즈.

퓨즈 소켓 밑에 11자 홈에 일자 드라이버를 지렛대 삼아 들어 올리면, 딸깍 소리와 함께 들어올려 집니다.

2A 250V 용량의 퓨즈가 들어가 있습니다.

옆면 뚜껑을 분리하면, 바로 내부를 볼 수 있습니다.

역시 가장 눈에 띄는 부품은, 큰 인덕터네요. 뒷심 있게 전류를 뽑아주는 인덕터 코일 입니다.

QC 의 문제가 보입니다. 수축튜브를 충분히 가열하지 않아, 단자를 감싸주지 못하고 있습니다.

QC 문제 두 번째. 급하게 뚜껑을 닫았는지, 전원 커넥터 지지대 하나가 부러져 있네요.

이는 옆면 뚜껑을 닫을 때, 커넥터 정렬을 확인하지 않고 무리하게 힘을 줘서 닫아서 발생한 듯 보입니다.

전면 패널은 슬라이드 형식을 되어 있으니, 뉘였을 때 위로 뽑으면 쉽게 빠집니다.

원래 PCB 디자인에서 부품이 많이 빠져 있습니다.

MCU 는 Holtek Semiconductor Inc. 에서 생산한 HT46R24 를 사용했습니다.

The HT46R24/HT46C24 are 8-bit, high performance, RISC architecture microcontroller devices specifically designed for A/D applications that interface directly to analog signals, such as those from sensors.

* HT46R24/HT46C24

- https://www.holtek.com/productdetail/-/vg/46x24

46x24v201.pdf

QC 문제 세 번째. LED 리드선을 납땜 후, 필요 없는 부분을 절단해 놓지 않았네요.

설정 Key 를 인식하는 센서가 메인보드 밑부분에 보입니다.

신기하게 패키징이 온통 흰색의 chip 도 보입니다.

Arduino DIY 하면서 알게 된, 저에게 친숙한 LM358 칩도 보이네요.

보드 버전이 951 v2.2  라고 표기되어 있습니다.

4MHz 로 동작하는 오실레이터가 보입니다.

ATMLH132 이라는 의미 불분명한 chip 도 있습니다.

ATmega 계열이면 flash memory 일 듯 한데, AliExpress 에서 찾아 보면 voltage regulator 라고도 하네요.

4. 조립

조립하면서 수축튜브는 열을 가해서 붙여주고, 부러진 전원 플러그 지지대는 순간 접착제로 붙여 주었습니다.

조립 후, 정상 동작하는지 tip 을 삽입하지 않고 전원을 켜 봤구요.

실 사용을 위한 온도 및 설정 진입도 실시해 봤습니다.

5. 마무리

HAKKO FX-951 은 베스트 셀러 이면서, 단순한 구조 + 단순한 기능 (출시 당시에는 최신) 이므로,

중국에서 fake 로 만들 대상으로 적당했을 듯 합니다.

초기 모델 생산이 2005년도... 거진 15년 전이군요.

기능 구현이야 8bit MCU 로 충분히 따라 할 수 있고, 설정에 맞는 단순 컨트롤도 가능하니까요.

한가지 좋은 점은 큰 용량의 코일 인덕터를 가지고 있으므로,

요즘 나오는 전자 제어식 소형 인두기 보다는 전류 공급은 안정적일 것 같다는 생각이 듭니다. (그만큼 무겁지만)

다만, 역시 아쉬운 부분은, QC 가 제대로 되어 있지 않다는 점이겠네요.

1. 인두질 생활

기존에 가지고 있던 중국산 HAKKO FX-951 을 쓰던 중, 아래 너Tube 를 보게 됩니다.

* Buying Your First Soldering Station (UPDATE READ DESCRIPTION)

- https://www.youtube.com/watch?v=cGdHJ3BTh_c

본체가 작으면서 여러 기능이 탑재되어 있어, 이 동영상을 보자 마자 구입 충동이 올라 왔습니다.

대략 기능을 뽑아 보자면 다음과 같습니다.

- OLED 화면에 많은 정보를 뿌려 줌

- 인두팁을 달구는 속도가 무척 빠름

- sleep mode 에서 깨어나는 방법 중, 인두 핸들을 흔들어 주면 됨

- sleep mode 들어갈 때 인두를 몇 도까지 식힐지를 선택할 수 있슴

- 실내 온도 (CPU 온도) 를 표시해 줌

- 현재 전력 사용량을 % 로 보여 줌

- 온도가 상승하는 값를 피드백 해줌

- 노브를 이용하여 BOOST 로 설정한 온도로 점프 및 다운 할 수 있슴

- 사용중인 시간을 보여 줌

- 사용하는 인두팁을 설정할 수 있슴 (온도 프로파일)

기존 HAKKO 에서 느낄 수 없는 풍부한 기능의을 가지고 있었습니다. 거기에 가격도 저렴. (약 5만원 초반대)

1년여동안 눈팅만 하던 인두기/납땜기를, 드디어 이번 알리 세일기간에 구입했습니다.

* KSGER Soldering Station DIY Kit STM32 2.1S OLED 1.3 Display Temperature Controller Digital Electronic Welding Iron T12 Iron Tips

- https://www.aliexpress.com/item/32820505482.html

저는 set 2 를 구입 했습니다. 이 세트에 들어있는 핸들이 손에 촥 감긴다 하더군요.

추가로 K 팁과 ILS 팁이 동봉 되어 있습니다.

2. 도착

비싼 물건이라 그런지 2주만에 도착.

사진으로는 크게 보이지만, 본체가 그리 크지 않으므로 A4 보다 조금 더 작은 사이즈.

HAKKO 의 T12 팁 시리즈와 동일한 품명의 중국 짭도 동봉되어 있습니다.

손에 촥 감긴다는 핸들.

그리고 본체가 들어 있습니다.

본체의 후면. 스위치, 퓨즈, 그리고 전원 연결 단자가 있습니다.

참고로, 전원 케이블은 구성품에서 빠져 있으니, PC 에 쓰이는 케이블이 추가로 필요합니다.

3. 설명서

설명서 한장이 동봉되어 있는 것을 스캔하여 올려 놓습니다.

사용법은 직감적으로 사용할 수 있습니다.

모든 설정은 노브를 꾹~ 눌러서 setup 이나 설정을 하고, 좌우로 돌리면서 선택할 내용을 바꿔 주는 방법입니다.

실제 화면은 인터넷에 올라와 있는 캡춰 화면을 여기에 올려 놓습니다.

4. 분해

최초 이 제품에 관심을 가지게 만들어준 너Tube 를 보면,

구동 회로의 구성품이 잘 만들어져 있고, 부품도 나쁘지 않게 사용했다고 합니다.

동일 이름의 제품이다 하더라도, 중국에서 오는 물건은 확인해 봐야 한다 해서, 저도 분해해 봤습니다.

앞면의 육각 나사를 풀면, controller 부가 분리 됩니다.

사용된 MCU 는, STMicroelectronics 사의 STM32F103 (STM32 32-bit Arm Cortex 칩) 입니다.

* STM32 32-bit Arm Cortex MUCs

- https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus.html

* STM32F103

- https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f103.html

STM32F103 제품 중 에서도, Flash memory 와 RAM 사이즈가 각각 128K / 20K 버전인 STM32F103RB 되겠습니다.

* STM32F103RB6

- https://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers-microprocessors/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32-mainstream-mcus/stm32f1-series/stm32f103/stm32f103rb.html

stm32f103rb.pdf

stm32f103rb.pdf

시간과 설정을 유지하기 위해 배터리 하나가 연결되어 있습니다.

PCB 보드에는 "Soldering Power V2.04" 라고 보드 버전이 표시되어 있네요.

신호적 분리를 위해, 기판이 두 개로 분리되어 있습니다.

주로 코일 부품이 그 사이를 연결하고 있고, 그 밑 부분에 작은 부품이 추가로 연결되어 있습니다.

220V 를 실사용 전압으로 변경해주는 부분들 이겠죠?

전원 입력부는 굵은 패턴과 충분한 납으로 접점이 되어 있습니다.

220V 서지용 퓨즈 외에, PCB 보드에도 소자 보호용 퓨츠가 따로 하나 더 있습니다.

전원 인입부 쪽에는 대용량 캐패시터 - 400V / 68uF - 이 있구요.

출력부에는 SANYO (아마도 짝퉁) 35V / 1000uF 이 실장되어 있습니다.

내부 모습 전체 샷 입니다.

5. 핸들

납땜 핸들 부분 입니다.

기존 HAKKO FX-951 처럼, tip 은 쉽게 교환할 수 있도록 되어 있습니다.

인두 tip 은 HAKKO FX-951 에 쓰던 것 그대로 사용 가능했습니다. T12 계열과 완벽 호환이 됩니다.

핸들의 본체 연결은 전면부 왼쪽 HEATER 커넥터 쪽에 연결하면 됩니다.

예전 마이크 연결 단자처럼 되어 있네요. 배열에 맞게 넣고 조이면 됩니다.

핸들의 케이블도 낭창낭창 하여, 기존 FX-951 보다 훨씬 가볍게 작업할 수 있습니다. 느낌이 다릅니다.

전원을 키면, 빠른 속도로 인두팁을 달구어 줍니다. 이 부분이 제일 임팩트 있는 것 같습니다.

동영상 들어 갑니다. BOOST 도 얼마나 편한지...

실제로 KSGER T12 를 사용하여 작업해 보면, 이 quick heat 가 얼마나 편한지 모릅니다.

작업 하면서도 감탄이 나와요.

6. 비교

중국 짝퉁 HAKKO FX-951 과의 외관 비교 입니다.

옆으로는 살짝 더 넓지만, 두깨나 높이는 월등히 작습니다. 거기다 성능도 훨씬 좋아!!!

집안에 저의 공간이 없는 만큼, 수납해야 하는데, 이젠 관련 케이스에 쉽게 수납할 수 있게 되었습니다.

올 한해, 알리에서 구입한 물품 중, 가장 만족스러운 제품입니다.

기존 HAKKO FX-951 일랑 처분해 버리고, 오로지 이것만 사용해야겠습니다.

1. SMD

Surface-Mount Device 의 약자로, PCB 기판을 뚫고 납땜하는 것이 아닌, PCB 기판 위에 바로 납땜할 수 있는 부품을 일컫습니다.

결과적으로 PCB 의 상하부 양면을 다양한 부품들로 채울 수 있고,

부품 자체를 소형화 할 수 있어, 제한된 공간 안에 많은 부품을 실장할 수 있는 장점이 있습니다.

다만, 작아진 부품 크기로 인해, 일반 인두기로는 한계가 있습니다.

그리하여, SMD 납땜은 다음과 같은 준비가 필요합니다.

- Solder Paste : 납 알갱이와 flux 가 결합된 paste. 가열하면 이쁜 납 접점이 만들어 집니다.

- 액체 Flux : 비교적 낮은 온도로 납을 녹여 패턴을 정리할 수 있슴.

- 온풍기 : 작은 소자에 열을 가해야 하므로, 인두기가 아닌 뜨겨운 바람으로 가열해 주는 장비.

- 트위저 : 핀셋 같은 것으로, 작은 부품을 세밀하게 위치시킬 수 있는 기구.

Arduino 를 DIY 하면서 SMD 실장을 하게 되었고, 그 시행착오 과정을 공유해 봅니다.

2. Solder Paste

솔더 페이스트는 주걱으로 떠서, 스텐실 위에 바르는 형식과, 주사기 같은 형식이 있습니다.

* High quality 35GSolder Paste Flux Original HK MECHANIC Soldering Paste XG-40 XG-50 XG-Z40Solder Tin Sn63/Pb67 For soldering iron

- https://www.aliexpress.com/item/32957538277.html

스텐실이 없어 불필요함에도, 왜 구입했는지 이유는 모르겠지만, 깡통형과 주사기형 둘다 구입했습니다.

주사기형은 위와 같습니다. 183 도쯤에서 녹는다고 하네요.

구글에서 찾은, Solder paste 가 발라진 모양을 보면 아래 사진과 같습니다. 저게 녹아서 깔끔한 납접점을 만들어 줍니다.

인두기로 지져서 하는 납땜과는 결과물이 하늘과 땅 차이 입니다.

3. Solder Paste 주둥이

위의 주사기형 solder paste 는 조금씩 사용하기에는 주둥이가 너무 넓습니다.

조금씩 짜서 사용하려면, 주사기 바늘같은 제품이 필요합니다.

* 10pcs/set Dispensing Needles Syringe Tip Needle 1.5" Length 14 Gauge Syringes for Mixing Many Liquid

- https://www.aliexpress.com/item/32978438776.html

위의 링크에서 구입했습니다.

도착샷은 예의 입니다.

각각 따로 구입한 solder paste 와 바늘.

설마 맞을까 했지만 기우.

딱 들어맞고 고정되는 바늘.

4. 트위저

끝이 뭉툭한 일반 핀셋으로는 힘들고, 끝부분이 첨예하게 만들어져 있는 트위저가 필수 입니다.

* 1/6 PCS Anti-static ESD Stainless Steel Tweezers Maintenance Tools Industrial Precision Curved Straight Tweezers Repair Tools

- https://www.aliexpress.com/item/32955271790.html

도착샷은 예의.

2천원 정도에 이정도 제품이면 만족.

이 정도로 예리해야 조그마한 SMD 부품들을 집어서 원하는 위치에 안착시킬 수 있습니다.

오무렸을 때, 이렇게 끝이 딱 맞아야 사용하기 편합니다.

살짝 꺾인 트위저가 손목이 편한 상태로 작업이 가능합니다.

딱 2천원 정도의 품질. 많이 아쉬운 부분.

비교적 길이가 긴 부품을 잡을 수 있는 트위져.

강철로 만들어져 있어서, 끝 맞춰 보겠다고 구부려서 구부려지는게 아님.

5. 주사기

액체 Flux 를 적당량 뿌리기 위한 주사기도 필요합니다.

일반 약국에서 500원인가... 주고 샀던 기억이 (확실하지 않지만, 매우 저렴).

그냥 사용하기에는 너무 위험하니, 끝부분을 잘라냅니다.

액체 플럭스를 주입하고 사용하면, 엄청 경제적으로, 소량 / 적정량을 사용 가능합니다.

주사기를 활용하기 전까지는 거의 들이 붙다 싶이 하여, 필요 없이 많이 낭비했습니다.

액제 플럭스 구입기는 아래 링크 참조.

* Hardware | 납땜 주변 용품

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-soldering-gadgets

6. 열풍기 / 오븐

열풍기로는 부분적으로 가열할 수 있어, 원하는 부분만 땜을 할 수 있습니다.

오븐을 이용하더라도 solder paste 를 녹일 수 있습니다.

다만, 오븐을 사용하면, PCB 전체를 가열하게 되므로, 작업을 한방에 해결할 수 있도록 밑작업이 필요합니다.

오븐 취득기는 아래 눈물의 포스트를 참고해 보세요.

* Hardware | SMD 부품 납땜용 오븐 취득기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-SMD-soldering-oven-salvage

오븐을 이용하여 solder paste 를 녹이면, 다음 동영상처럼 진행됩니다.

바쁘신 분은 40초부터 보시길.

제가 구한 오븐을 가지고 작업하면, solder paste 가 녹는 온도인 183도까지 대략 3분정도 걸립니다.

(알기 쉽도록 아래 사진에서는 타이머 10분부터 시작)

"쪼륵~" 하면서 붙는 모습을 지켜 보는 것이, 왠지 모를 쾌감.

7. Solder Paste 납땜의 주의점

아래는 실패한 arduino duemilanove 기판입니다. 좋은점과 실패한 부분을 하나씩 짚어 보죠.

- 빨간색 화살표 : solder paste + 오븐 작업 후, IC 다리가 서로 붙은 상태로 완성되는 경우가 많습니다.

인두기 + 액체 flux 로 살짝씩 지져주면서 정리해 줍니다.

- 파란색 화살표 : LED 전극이 잘못된 것을 알고, solder wick 으로 납을 제거 후, 기판에서 때어 내려고 했으나,

납이 완전히 제거되지 않은 상태에서 힘을 가해버려, PCB 기판 패턴이 일어나버린 상태. 이것때문에 이 기판은 폐기.

- 노란색 화살표 : solder paste 를 아주 조금만 했으나, 가장 적절하고 이쁘게 붙은 케이스.

부족하다 싶을 정도만 solder paste 를 도포하는 것이 맞는 방법인 듯 합니다.

위의 사진은 일반 인두기로 땜한 작품.

열이 너무 많이 가해지거나, 납이 필요 이상 많아진 결과를 보여줍니다.

일반 인두기로는 패턴이 부품 밑으로만 만들어져 있는 납땜은 거의 불가능 합니다.

Oscillator 바닥에 만들어진 패턴에 어찌어찌 인두기로 작업 했으나, 너무 많은 열을 가해서 정상 작동하지 못할 것으로 예상.

그 외의 부분은 납이 필요 이상 많은 경우.

Solder paste 끼리 가깝게 도포되었을 경우, 서로 붙어버리는 결과가.

오픈에서 구운 다음, 빨리 식힌다고 바로 꺼내면, 미처 굳지 못한 납으로 인하여 부품이 떨어져 버리는 결과도 생김.

시간을 충분히 들여, 완전히 식을 때까지 기다리는 것이 필요.

Solder paste 도포 후, 부품 실장 시, 살포시 올려만 놓으면, 삐뚤삐툴하게 고정됩니다.

Solder paste 도포한 위에, 부품을 꾹 눌러서 안착시키는 것이 필요.

더욱이 부품이 확실히 붙지 못하고 분리되어 버릴 수도 있슴.

부족하다 싶은 정도가 가장 적절.

대략 이런 모양으로 되면 best.

빨간색 사각형 안은, 전원 관련 부품들이 올라갈 부분이며, 패턴 면적도 크므로, 일반 부품보다 많이 도포한 케이스.

파란색 사각형 안은, 밀집된 IC 다리일 경우, 지그재그로 하면, 서로 붙지도 않고 후처리 필요 없는 깔끔한 땜이 됨.

Before.

After. 어때요? 잘 되었죠?

(4개 기판 실패 후, 겨우 성공)

세밀한 다리를 가지는 IC 는 최소한의 solder paste 만을 사용.

8. 양면 기판일 경우

양면 PCB 의 경우는 한쪽을 굽고, 열을 차단시키는 캡톤 테이프로 감쌓아,

반대편 작업 시, 먼저 작업한 부품들이 이탈되는 것을 방지.

양면 PCB 기판이지만, 위의 과정을 통해 성공한 케이스.

뒷면도 깔끔하게 마무리 되었습니다.

시행착오를 꽤 겪었지만, 하나씩 알아가는 것이 즐겁습니다.

이 경험들을 바탕으로, 최종적으로 성공한 arduino DIY 글을 올려보도록 하겠습니다.

1. 시작

2015년... 그러니까 작년 1월에 구입 추진했던 Hakko FX-951 이, 돈만 나가고 물품이 오지 않는 Aliexpress 에 심하게 당하고 나서 한동안 멘붕 상태였습니다.

그러나 제대로 된(?) 인두기가 필요했던 지라, 정품 살 바에야 마데인차이나 2번 속아도 정품보다 싸! 라는 생각에 다시금 추진합니다.

이번엔 환불 요구하는 dispute 라는 것도 알고 (처음에는 몰랐슴), 간간히 배송 채크하면서 기다리니 왔네요.

무려 1년 6개월이 걸렸습니다. (아 내 인생...)

2. 도착

배송비가 20 USD 이상인 만큼 배송이 괜찮게 옵니다. (무료배송도 찾아 봤으나, total cost 는 이게 더 쌈)

3. Unboxing

겉에 쌓여진 뽁뽁이와 테이프를 잘라내면 그럴듯한 박스가 나옵니다.

정품같아 보이지만, 저는 알고 있죠...

맨 위에 설명서를 지지하는 판지를 들춰 내면 내용물이 보입니다.

4. 짜잔~

선물이라고 해서, 여러가지 핀셋류, 칼팁, 인두기 거치대, 납 등이 추가로 포함되어 있습니다.

다만, 전원케이블은 많은 전류를 사용함이 분명하지만, 원가 절감을 목적으로 얇은 케이블이 동봉되어 있습니다.

동봉된 전원 케이블은 미련없이 버리고, 주변에 돌아다니는 아주 굵고 름늠한(?) 놈으로 교체합니다.

이제 뭘하지 ?!!!

FIN

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Update 2017.01.22

굵은 전원케이블로 교환!

마음이 편안하네요.

왼쪽이 새로이 교체한 두꺼고 아름다운 케이블이고, 왼쪽이 동봉되어 있던 비실한 케이블 입니다.