2025. 3. 28. 00:13ㆍ카테고리 없음
반도체 및 CPU, 회로기판의 내열 한계와 380도에서 분리해도 고장나지 않는 이유
반도체, CPU 및 회로기판은 고온 환경에서도 정상적으로 작동하도록 설계됩니다. 하지만 이들의 내열 한계는 재료와 구조에 따라 다르며, 특정 온도를 초과하면 물리적·화학적 손상이 발생할 수 있습니다. 특히 CPU를 380도의 열로 가해 분리할 수 있음에도 불구하고 고장나지 않는 이유는 반도체의 구조적 특성과 납땜 방식에서 기인합니다.
🏭 반도체 및 CPU의 내열 한계
1️⃣ 반도체 재료의 내열성
반도체의 핵심 재료는 실리콘(Si)이며, 실리콘은 약 **1,400~1,600℃**까지 견딜 수 있습니다. 그러나 실리콘을 보호하는 다른 재료(금속 배선, 절연체 등)는 상대적으로 낮은 온도에서 변형됩니다.
- 실리콘(Si) 자체의 융점: 약 1,414℃
- CPU 내부의 금속 배선(구리, 알루미늄 등): **600~700℃**에서 용융
- 절연체(실리콘 산화물, 질화물 등): **900~1,200℃**에서 변형
즉, 반도체 자체는 매우 높은 온도에서 견딜 수 있지만, 주변 부품은 낮은 온도에서도 손상을 입을 수 있습니다.
🔥 회로기판(PCB)의 내열 한계
회로기판(PCB, Printed Circuit Board)은 다양한 재료로 구성되며, 내열성이 가장 중요한 특성 중 하나입니다.
1️⃣ 회로기판의 주요 재료 및 내열성
- FR4(일반적인 PCB 소재, 유리섬유 + 에폭시 수지): **130~150℃**에서 물리적 변화
- 고급 세라믹 PCB: 1,000℃ 이상에서도 견딜 수 있음
- 알루미늄 PCB: 600℃ 이상에서 물리적 변화
회로기판에 사용되는 솔더링(납땜) 재료도 내열성을 결정짓는 중요한 요소입니다.
- 일반 납땜(63% Sn, 37% Pb): **183℃**에서 녹음
- 무연 납땜(SAC305, 96.5% Sn, 3% Ag, 0.5% Cu): **217~220℃**에서 녹음
🔎 CPU에 380도의 열을 가해 분리해도 고장나지 않는 이유
1️⃣ CPU는 직접 380℃의 열을 받지 않는다
CPU를 회로기판에서 분리할 때 380℃의 열을 가하는 것은 **칩 자체가 아닌, 솔더볼(Solder Ball)**을 녹이기 위해서입니다.
- 솔더볼은 납땜 방식으로 기판에 부착됨
- 무연 솔더볼(SAC305)의 녹는점이 217~220℃
- 380℃의 열을 가하면 솔더볼이 완전히 녹아 CPU가 쉽게 분리됨
CPU 내부의 실리콘 칩은 보호막(패키징)에 싸여 있고, 순간적인 고온 노출은 내부 회로에 영향을 주지 않습니다.
2️⃣ 패키징 재료는 고온에서도 견딜 수 있다
CPU는 단순한 실리콘 덩어리가 아니라 여러 보호층과 패키징으로 이루어져 있습니다.
- 패키징 소재(에폭시 몰딩 화합물, EMC): 400~500℃까지 견딜 수 있음
- 다이 부착 재료(실버 페이스트, 솔더 등): 250~350℃의 내열성
즉, CPU 자체가 380℃에 직접 노출되는 것이 아니라, 솔더볼을 녹이기 위한 국소적 가열이므로 고장이 발생하지 않습니다.
3️⃣ 순간적인 고온 노출은 반도체 손상을 일으키지 않음
CPU의 반도체 구조는 순간적인 고온보다 지속적인 온도 변화에 더 민감합니다.
- 반도체 내부의 트랜지스터는 온도 변화보다 전압 및 전류 과부하에 더 취약
- 380℃의 열을 가하는 것은 매우 짧은 시간(수 초~수십 초) 동안 이루어짐
- 내부 반도체까지 도달할 만큼 열이 축적되지 않음
이러한 이유로 CPU를 380℃에서 분리해도 고장이 나지 않는 것입니다.
📊 반도체 및 전자 부품의 내열 한계 비교
🚀 결론
반도체 및 CPU는 매우 높은 온도를 견딜 수 있지만, 주변 부품(배선, 솔더, PCB 등)은 상대적으로 낮은 온도에서도 손상될 수 있습니다. CPU를 380℃에서 분리해도 고장나지 않는 이유는 다음과 같습니다.
1️⃣ CPU 자체가 아니라, 솔더볼을 녹이기 위해 380℃를 가하는 것
2️⃣ CPU의 패키징 및 내부 재료는 높은 내열성을 갖고 있음
3️⃣ 순간적인 고온 노출이 CPU 내부의 트랜지스터에 영향을 주지 않음
따라서 CPU를 기판에서 제거할 때 고온을 이용하는 것은 일반적인 절차이며, 올바르게 진행하면 성능 저하 없이 재사용이 가능합니다.