JP2004071661A

JP2004071661A - Printed circuit board

Info

Publication number: JP2004071661A
Application number: JP2002225482A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hara; 原　進
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a printed circuit board which restrains the separation of a land without deteriorating a soldering strength even when a no-lead solder is used as a connecting solder. <P>SOLUTION: On the printed circuit board, a square land 3 is formed on the printed circuit board and solder resists 4A, 4B are formed on the surface of the same. The board is constituted so that the corners of the square land 3 are coated by the solder resists 4A, 4B. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板に関し、特に、プリント配線板に実装する挿入部品を、無鉛はんだではんだ付け接続するプリント配線板において、配線密度やはんだ付け強度を低下させることなく熱ストレスによるランドの剥がれを防止するプリント配線板のランド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板と挿入部品の接続には、主にはんだが長年使用されているが、はんだの中には鉛が含有（以降、「有鉛はんだ」と称す）しており、人体に悪影響を及ぼすことが知られている。このため、最近は鉛を含まない無鉛はんだが開発され、ノートＰＣや冷蔵庫等の民生製品に、人や地球に優しい環境配慮型の製品として実用化が始まっている。
【０００３】
無鉛はんだには、大別して従来の有鉛はんだよりも融点が高い高温タイプ、高温タイプより融点が低い中温タイプ、従来の有鉛はんだと同等の融点を持つ低温タイプの３タイプがある。無鉛はんだは、一般的にはんだ自体の強度は有鉛はんだより強いが、延性が乏しく、プリント配線板に使用されている材料と無鉛はんだの熱膨張係数との差は有鉛はんだよりも大きい。はんだの延性や熱膨張係数は、はんだ付け時に発生するプリント配線板の収縮と密接な関係がある。
【０００４】
はんだ付け接続を行なう際に、ランドの剥離が問題となる。すなわち、プリント配線板及びランドと無鉛はんだの熱膨張係数がそれぞれ異なり、プリント配線板及び四角形状のランドの方が無鉛はんだより収縮が早い。この収縮速度の違いと、無鉛はんだ自体の延性が乏しいことから、プリント配線板に形成されたランドに応力が集中する。この応力は、プリント配線板とプリント配線板上に形成されているランドの接着強度よりも大きく、プリント配線板からランドが剥がれてしまう、ランド剥離が発生する。特にランドが４角形の場合は、ランドのコーナーが隔離する現象が多発する。
【０００５】
そこで、プリント配線板のランド剥離の抑制方法として、特開２００１−３３２８５１号公報に開示されている技術がある。この技術は、プリント配線板に形成された円状のランドの全周に、プリント配線板の表面に形成されたソルダレジストを被覆するものである。このような構成によって、ランド剥離を防止する構成としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術は、プリント配線板に形成されたスルーホールとランドの間隔が狭い場合に問題が生じる。すなわち、被覆したソルダレジストにより、プリント配線板上のスルーホールとソルダレジストのクリアランスが十分に確保できなくなってしまうという問題がある。この結果、プリント配線板の製造時に起こるランドとソルダレジストのズレにより、ソルダレジストがプリント配線板のスルーホールの穴内に入り込み、ランドに無鉛はんだが接続されず、はんだ付け強度の低下を招いてしまう。
【０００７】
このように、従来のプリント配線板に形成された四角形状のランドとプリント配線板の表面に形成されたソルダレジストの構造によるランド剥離の抑制では、はんだ付け強度が低下する。また、高密度プリント配線板を提供できない課題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決し、ランド剥離を抑制出来、はんだ付け強度を低下させることなく、高密度プリント配線板を提供できる、プリント配線板に形成されている四角形状のランドとプリント配線板の表面に形成されているソルダレジストのランド構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プリント配線板において、プリント配線板上に形成した四角形状のランドとプリント配線板の表面に形成されたソルダレジストにおいて、四角形状のランドのコーナーにソルダレジストを被覆した構造とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるプリント配線板に形成した四角形状のランドとプリント配線板の表面に形成したソルダレジストを図１、２を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態で、プリント配線板に形成した四角形状のランドのコーナーにプリント配線板の表面に形成したソルダレジストを被覆した場合の平面図、図２は図１の実施の形態を示す断面図である。
【００１１】
まず、図１、２において、プリント配線板１に形成したスルーホール２及び四角形状のランド３は、コーナーにソルダレジスト４Ａを５Ｂの寸法だけ被覆した４Ｂの八角形の構造とし、挿入部品６のリード７と無鉛はんだ８ではんだ付け接続できるようになっている。はんだ付け接続は、プリント配線板１に形成されたスルーホール２に挿入部品６のリード７を手動又は自動で挿入し、フロー装置と呼ぶ、はんだ槽の中を、挿入部品６のリード７を挿入したプリント配線板１が移動し、はんだ槽にプリント配線板１のはんだ付け面が接触すると、スルーホール２に無鉛はんだ８が吸い揚がる。その後、はんだ槽からプリント配線板１のはんだ付け面が離れると、無鉛はんだ８が徐々に冷却されはんだ付けが終了する。
【００１２】
本実施形態では、図１において、四角形状のランド３は、コーナーを５Ｂの寸法だけ被覆した４Ｂの八角形の構造となっている。この５Ｂの寸法は、プリント配線板１の製造時に発生する、ソルダレジスト４Ｂのズレと、はんだ付け強度が満足できる四角形状のランド３に接続する無鉛はんだ８の面積の関係を考慮した寸法としている。したがって、プリント配線板１及びプリント配線板１に形成された四角形状のランド３と無鉛はんだ８の熱膨張係数の違いにより、はんだ付け冷却時に発生する、プリント配線板１から四角形状のランド３が剥がれるランド剥離を、四角形状のランド３のコーナーに５Ｂの寸法だけ被覆したソルダレジスト４Ｂの八角形のソルダレジスト４Ａによって抑制している。
【００１３】
また、本発明の実施形態の図１、２では、プリント配線板１に形成された四角形状のランド３の全周にソルダレジスト４Ａを被覆していないので、スルーホール２の中にソルダレジスト４Ａが入り込むことがなく、はんだ付け強度の低下を防止することができる。
【００１４】
また、本発明の実施形態の図１、２では、プリント配線板１に形成された四角形状のランド３を大きくせずとも、プリント配線板１から四角形状のランド３が剥がれるランド剥離を防止できる。すなわち、プリント配線板１に形成された四角形状のランド３の間に配線できる導体９の本数を減少させる必要がない。従って、既に設計済のプリント配線板を無鉛はんだではんだ付け接続する場合、配線を変更する必要がなく、ソルダレジストの変更のみでランド剥離を防止できるため、プリント配線板の設計変更費用も低減することができる。
【００１５】
なお、本実施の形態では、ランドの形状が正方形であり、レジストの形状は、正八角形であるが、これに限らない。例えば、ランドの形状が長方形であれば、レジストの形状も、それに合わせて変形してもよい。また、レジストの形状は、八角形に限らず、正円や楕円などの円形でもよい。ようするに、剥離しやすいランドのコーナーを抑える形状であればよい。
【００１６】
また、本発明の第２の実施形態の基板では、四角形状のランドを大きく構成する。ランド剥離を抑制できる大きさなのかどうか判断できない場合は、第１の実施の形態のように、プリント配線板１に形成された四角形状のランド３Ａのコーナーをソルダレジスト４Ａで被覆する。本実施の形態では、プリント配線板１の製造時に、プリント配線板１上に形成する四角形状のランド３Ａとソルダレジスト４Ａの位置が多少ずれたとしても、プリント配線板１に形成されたスルーホール２と四角形状のランド３Ａに、スルーホール２の中にソルダレジスト４Ａが入り込まない程度の間隔５Ｅを確保することができる。
【００１７】
このように、ランド剥離の抑制として、プリント配線板１に形成された四角形状のランド３Ａを大きくして、はんだ付け時に発生する四角形状のランド３Ａへの応力よりも、プリント配線板１と四角形状のランド３Ａの接着強度の方が大きくなるようにする方法もある。しかし、ランド３を大きくすることは、ランド３Ａの間に配線できる導体９の本数が少なくなり、高密度プリント配線板には、不向きである。
【００１８】
本実施の形態における四角形状のランド３Ａの場合は、ランド３Ａの形状を大きくしたことにより四角形状のランド３Ａの間に配線できる導体９の本数が減少するが、無鉛はんだ８が接続する面積が図１よりも多いため、図１のようにプリント配線板１に形成された四角形状のランド３とソルダレジスト４Ａのクリアランス５Ａを考慮する必要をなくすことができる。
【００１９】
また、図４のように、導体９Ａを図３の導体９よりも細くすることで、プリント配線板１に形成された四角形状のランド３Ａの間に配線できる導体９Ａの本数が減少することがなく、高密度配線が可能となる。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態では、フロー装置による無鉛はんだのはんだ付け接続を説明したが、フロー装置に限定したことではなく、例えば、手はんだ付けにおいても同様の効果を得ることができる。
【００２１】
このように、接続はんだが無鉛はんだになっても、はんだ付け強度を低下させることなく、ランド剥離を抑制できる。また、スルーホールと四角形状のランドの間隔が狭くなっても、配線密度が低下しない。また、ソルダレジストの変更のみでランド剥離を防止できるため、プリント配線板の設計変更費用も低減できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、本発明の構成により、プリント配線板１から四角形状のランド３が剥がれるランド剥離を、はんだ付け強度及び配線密度を低下させることなく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の第１の実施形態のランド構造（平面図）である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のランド構造（平面図）である。
【図４】本発明の第３の実施形態のランド構造（平面図）である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・プリント配線板
２・・・・・・・・・・・部品リード挿入及びはんだ付けスルーホール
３〜３Ａ・・・・・四角形状のランド
４Ａ〜４Ｂ・・・ソルダレジスト
５Ａ・・・・・・・・・四角形状のランドとソルダレジストのクリアランス
５Ｂ・・・・・・・・・四角形状のランドへ被覆するソルダレジスト領域
５Ｃ・・・・・・・・・スルーホールと四角形状のランドの間隔
５Ｄ・・・・・・・・・スルーホールとソルダレジストのクリアランス
６・・・・・・・・・・・実装部品
７・・・・・・・・・・・実装部品のリード
８・・・・・・・・・・・無鉛はんだ
９、９Ａ・・・・・導体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a printed wiring board, and in particular, in a printed wiring board in which an insertion component to be mounted on the printed wiring board is soldered and connected with lead-free solder, land peeling due to thermal stress without reducing wiring density or soldering strength. The present invention relates to a land structure of a printed wiring board for preventing the problem.
[0002]
[Prior art]
Solder has been used for many years to connect printed wiring boards and insertion parts, but lead is contained in the solder (hereinafter referred to as "leaded solder"), which has a bad effect on the human body It is known. For this reason, lead-free solders that do not contain lead have recently been developed and have begun to be used in consumer products such as notebook PCs and refrigerators as environmentally friendly products that are friendly to people and the earth.
[0003]
Lead-free solder is roughly classified into three types: a high-temperature type having a higher melting point than the conventional leaded solder, a medium-temperature type having a lower melting point than the high-temperature type, and a low-temperature type having a melting point equivalent to that of the conventional leaded solder. Lead-free solders generally have higher strength than leaded solders, but have poor ductility, and the difference between the material used for printed wiring boards and the coefficient of thermal expansion of lead-free solders is greater than that of leaded solders. The ductility and coefficient of thermal expansion of the solder have a close relationship with the shrinkage of the printed wiring board that occurs during soldering.
[0004]
When solder connection is made, peeling of the land becomes a problem. That is, the thermal expansion coefficients of the printed wiring board and the land and the lead-free solder are different from each other, and the printed wiring board and the square land have a faster shrinkage than the lead-free solder. Due to this difference in shrinkage speed and the poor ductility of the lead-free solder itself, stress concentrates on the lands formed on the printed wiring board. This stress is larger than the adhesive strength between the printed wiring board and the land formed on the printed wiring board, and the land is peeled off from the printed wiring board, causing land peeling. In particular, when the land has a quadrangular shape, a phenomenon that the corner of the land is isolated frequently occurs.
[0005]
Then, as a method of suppressing land peeling of a printed wiring board, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-332851. In this technique, the entire periphery of a circular land formed on a printed wiring board is coated with a solder resist formed on the surface of the printed wiring board. With such a configuration, the configuration is such that land separation is prevented.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, this technique has a problem when the distance between the land and the through hole formed in the printed wiring board is small. That is, there is a problem that the clearance between the through-hole on the printed wiring board and the solder resist cannot be sufficiently secured by the coated solder resist. As a result, the gap between the land and the solder resist that occurs during the manufacture of the printed wiring board causes the solder resist to enter the through-hole of the printed wiring board, and the lead-free solder is not connected to the land, resulting in a decrease in soldering strength. .
[0007]
As described above, the suppression of land peeling due to the structure of the square land formed on the conventional printed wiring board and the structure of the solder resist formed on the surface of the printed wiring board reduces the soldering strength. In addition, there is a problem that a high-density printed wiring board cannot be provided.
[0008]
The present invention solves such a problem, can suppress land peeling, and can provide a high-density printed wiring board without lowering the soldering strength. An object of the present invention is to provide a land structure of a solder resist formed on a surface of a wiring board.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a printed wiring board having a structure in which a square land formed on the printed wiring board and a solder resist formed on the surface of the printed wiring board are coated with solder resist at corners of the square land.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a quadrangular land formed on a printed wiring board and a solder resist formed on the surface of the printed wiring board according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention in which a corner of a rectangular land formed on a printed wiring board is covered with a solder resist formed on the surface of the printed wiring board, and FIG. 2 is an embodiment of FIG. It is sectional drawing which shows a form.
[0011]
First, in FIGS. 1 and 2, a through hole 2 and a square land 3 formed in a printed wiring board 1 have a 4B octagonal structure in which a solder resist 4A is covered by a size of 5B at a corner. The lead 7 and the lead-free solder 8 can be connected by soldering. The soldering connection is performed by manually or automatically inserting the lead 7 of the insertion component 6 into the through hole 2 formed in the printed wiring board 1 and inserting the lead 7 of the insertion component 6 in a solder bath called a flow device. When the printed wiring board 1 moves and the soldering surface of the printed wiring board 1 comes into contact with the solder bath, the lead-free solder 8 is drawn into the through hole 2. Thereafter, when the soldering surface of the printed wiring board 1 is separated from the solder bath, the lead-free solder 8 is gradually cooled, and the soldering is completed.
[0012]
In this embodiment, in FIG. 1, the quadrangular land 3 has a 4B octagonal structure in which the corners are covered by a size of 5B. The dimension of 5B is a dimension in consideration of the relationship between the displacement of the solder resist 4B, which occurs during the manufacture of the printed wiring board 1, and the area of the lead-free solder 8 connected to the square land 3 with satisfactory soldering strength. . Therefore, due to the difference in the thermal expansion coefficient between the printed wiring board 1 and the rectangular land 3 formed on the printed wiring board 1 and the lead-free solder 8, the rectangular land 3 generated from the printed wiring board 1 during cooling by soldering is formed. The peeling off of the land is suppressed by the octagonal solder resist 4A of the solder resist 4B which covers the corner of the square land 3 by the dimension of 5B.
[0013]
In FIGS. 1 and 2 of the embodiment of the present invention, since the solder resist 4A is not coated on the entire periphery of the rectangular land 3 formed on the printed wiring board 1, the solder resist 4A is formed in the through hole 2. Is prevented from entering, and a decrease in soldering strength can be prevented.
[0014]
Also, in FIGS. 1 and 2 of the embodiment of the present invention, land separation in which the square land 3 is peeled off from the printed wiring board 1 can be prevented without enlarging the square land 3 formed on the printed wiring board 1. . That is, there is no need to reduce the number of conductors 9 that can be wired between the rectangular lands 3 formed on the printed wiring board 1. Therefore, when an already designed printed wiring board is connected by soldering with lead-free solder, it is not necessary to change the wiring, and land change can be prevented only by changing the solder resist, thereby reducing the cost of changing the design of the printed wiring board. be able to.
[0015]
In the present embodiment, the shape of the land is a square, and the shape of the resist is a regular octagon, but is not limited to this. For example, if the shape of the land is rectangular, the shape of the resist may be changed accordingly. The shape of the resist is not limited to an octagon, but may be a circle such as a perfect circle or an ellipse. In this case, any shape may be used as long as it suppresses corners of the land that are easily peeled.
[0016]
In the substrate according to the second embodiment of the present invention, a quadrangular land is configured to be large. If it is not possible to determine whether or not the size is such that land peeling can be suppressed, the corners of the rectangular land 3A formed on the printed wiring board 1 are covered with the solder resist 4A as in the first embodiment. In the present embodiment, when the printed wiring board 1 is manufactured, even if the position of the square land 3A formed on the printed wiring board 1 and the position of the solder resist 4A are slightly shifted, the through holes formed in the printed wiring board 1 are formed. 2 and the land 3A having a square shape can secure an interval 5E such that the solder resist 4A does not enter the through hole 2.
[0017]
As described above, in order to suppress the land peeling, the square land 3A formed on the printed wiring board 1 is enlarged, and the rectangular land 3A generated at the time of soldering is more stressed on the printed wiring board 1 than the square land 3A. There is also a method in which the bonding strength of the land 3A having a shape is increased. However, enlarging the land 3 reduces the number of conductors 9 that can be wired between the lands 3A, and is not suitable for a high-density printed wiring board.
[0018]
In the case of the rectangular land 3A in the present embodiment, the number of conductors 9 that can be wired between the rectangular lands 3A is reduced by enlarging the shape of the land 3A, but the area to which the lead-free solder 8 is connected is small. Since the number is larger than that in FIG. 1, it is not necessary to consider the clearance 5A between the square land 3 formed on the printed wiring board 1 and the solder resist 4A as shown in FIG.
[0019]
Also, as shown in FIG. 4, by making the conductor 9A thinner than the conductor 9 of FIG. 3, the number of conductors 9A that can be wired between the square lands 3A formed on the printed wiring board 1 is reduced. And high-density wiring becomes possible.
[0020]
As described above, in the embodiment of the present invention, the soldering connection of the lead-free solder by the flow device has been described. However, the present invention is not limited to the flow device, and the same effect can be obtained in, for example, manual soldering.
[0021]
Thus, even if the connection solder becomes lead-free solder, land peeling can be suppressed without lowering the soldering strength. Also, even if the distance between the through hole and the rectangular land is reduced, the wiring density does not decrease. Further, since land separation can be prevented only by changing the solder resist, the cost of changing the design of the printed wiring board can be reduced.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, land peeling in which the rectangular land 3 peels off from the printed wiring board 1 can be suppressed without lowering the soldering strength and the wiring density.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a land structure (plan view) of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of FIG.
FIG. 3 is a land structure (plan view) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a land structure (plan view) according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Printed wiring board 2: Component lead insertion and soldering through holes 3 to 3A .... Square lands 4A to 4B ... Solder resist 5A ... Square land and solder resist clearance 5B ... Solder resist area 5C to cover the square land ..... Space between through hole and square land 5D ..... Clearance between through hole and solder resist 6. ... Leads of mounted parts 8 Lead-free solder 9, 9A ... conductor

Claims

四角形状のランドと、
前記ランドの４隅を被覆する形状のソルダレジストが形成されていることを特徴とするプリント配線板。A square land,
A printed wiring board, wherein a solder resist having a shape covering four corners of the land is formed.

請求項１記載のプリント配線板において、
前記ランドは正方形の形状であり、
前記ソルダレジストは正八角形の形状であり、
前記ソルダレジストは、前記ランドの一辺が前記ソルダレジストの一辺と平行になるように形成されていることを特徴とするプリント配線板。The printed wiring board according to claim 1,
The land has a square shape,
The solder resist has a regular octagonal shape,
The printed wiring board, wherein the solder resist is formed such that one side of the land is parallel to one side of the solder resist.