電子百科 | PCB安裝孔：小孔中的大學(xué)問(wèn)

在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的世界里，PCB（印制電路板） 是不可或缺的核心。它承載著無(wú)數(shù)元器件，構(gòu)成復(fù)雜的電子回路。然而，PCB本身也需要穩(wěn)固地固定在設(shè)備外殼或機(jī)箱內(nèi)，以抵御外部震動(dòng)和沖擊，并確保其電氣性能的可靠性。這時(shí)，PCB安裝孔（Mounting Hole） 便扮演了至關(guān)重要的角色。

安裝孔雖小，其設(shè)計(jì)卻是一門(mén)大學(xué)問(wèn)，蘊(yùn)含著從機(jī)械固定到電磁兼容性（EMC）的諸多考量。對(duì)于任何硬件工程師或PCB設(shè)計(jì)師而言，深入理解和正確應(yīng)用安裝孔的設(shè)計(jì)原則，是確保產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的基本功。

安裝孔設(shè)計(jì)的重要性與原則

盡管安裝孔在每塊PCB上都隨處可見(jiàn)，但令人驚訝的是，鮮有詳盡的設(shè)計(jì)規(guī)范或文檔對(duì)其進(jìn)行明確定義。許多時(shí)候，它的設(shè)計(jì)被默認(rèn)為一種“常識(shí)”，然而這種疏忽往往會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)計(jì)或質(zhì)量問(wèn)題。

設(shè)計(jì)中的預(yù)先考量：

安裝孔的擺放絕不能被忽視。工程師在進(jìn)行PCB布局設(shè)計(jì)時(shí)，必須提前與結(jié)構(gòu)工程師溝通，獲取準(zhǔn)確的裝配尺寸和位置。否則，在PCB線路密集的小尺寸板子上，可能在完成所有元器件布局后才發(fā)現(xiàn)，已無(wú)處可為安裝孔留出空間，導(dǎo)致設(shè)計(jì)返工。

整體布局的協(xié)調(diào)性：

安裝孔不僅用于固定PCB本身，還可能涉及其他關(guān)鍵組件的安裝，例如散熱器（Heatsink）。在設(shè)計(jì)像主板這樣復(fù)雜的電路板時(shí)，設(shè)計(jì)師可能會(huì)將大部分精力集中在芯片的扇出、走線長(zhǎng)度匹配和阻抗控制上，而忽略了散熱器的安裝孔位置。這種遺漏在設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)，將帶來(lái)巨大的修改成本。

安裝孔的種類與設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

根據(jù)其功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，PCB安裝孔可大致分為兩類：非支撐孔和支撐孔。

非支撐孔（Non-Plated Through Hole, NPTH）：

定義： 這類孔的孔壁通常沒(méi)有鍍銅，且上下層可能沒(méi)有焊盤(pán)。它們的主要功能是純粹的機(jī)械固定，不用于電氣連接，例如用作螺釘?shù)墓潭住?

設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)： 在設(shè)計(jì)非支撐孔時(shí)，除了要匹配螺釘?shù)闹睆酵?，還需要為螺釘頭部預(yù)留足夠的空間，通常通過(guò)在PCB設(shè)計(jì)軟件中設(shè)置一個(gè)禁布區(qū)（Keepout）來(lái)實(shí)現(xiàn)，以防止元器件或走線侵入此區(qū)域。

支撐孔（Plated Through Hole, PTH）：

定義： 支撐孔的孔壁有完整的鍍銅，且上下兩端都設(shè)有焊盤(pán)。這些焊盤(pán)通常直接連接到PCB的地平面（Ground Plane），以實(shí)現(xiàn)電氣連接和接地功能。

設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)： 支撐孔的設(shè)計(jì)中，各層焊盤(pán)的直徑可能有所不同，并且通常采用直連方式與地平面相連，而非熱焊盤(pán)，以確保低阻抗的接地路徑。

帶過(guò)孔的支撐孔：

這是一種增強(qiáng)型的支撐孔設(shè)計(jì)。除了常規(guī)的鍍銅孔和焊盤(pán)外，在其周圍還額外增加了一組過(guò)孔。

作用： 當(dāng)螺釘擰入時(shí)，孔壁的鍍銅層可能會(huì)因機(jī)械應(yīng)力而剝落。而這些額外的過(guò)孔能夠確保螺釘頭與地平面之間仍然保持充分且可靠的電氣連接。此外，過(guò)孔還能在擰螺釘時(shí)為PCB提供額外的機(jī)械保護(hù)，分散過(guò)大的扭矩應(yīng)力，防止板子開(kāi)裂或分層。

安裝孔的設(shè)計(jì)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)

正確設(shè)計(jì)安裝孔的關(guān)鍵在于根據(jù)螺釘尺寸和安裝方式來(lái)確定孔徑、焊盤(pán)直徑和放置空間。

安裝方式：

緊配合安裝（Close Fit）： 適用于尺寸較小的PCB，可確保緊密、穩(wěn)固的固定。設(shè)計(jì)師通常會(huì)參考ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于常見(jiàn)的M3螺釘，在不使用墊片的情況下，安裝孔徑通常為3.1mm，焊盤(pán)直徑為6.1mm。

松配合安裝（Loose Fit）： 適用于尺寸超過(guò)100mm的大型PCB。其孔徑、焊盤(pán)和放置空間都比緊配合更大，以應(yīng)對(duì)更大的尺寸公差和熱脹冷縮。

敷銅與接地：

安裝孔是否需要敷銅并接地，取決于其用途。

如果安裝孔僅用于機(jī)械固定，不涉及任何電氣連接，那么使用非支撐孔（NPTH）即可，無(wú)需敷銅和接地，這樣可以避免不必要的電氣短路風(fēng)險(xiǎn)。

如果安裝孔需要將PCB的地平面與機(jī)箱、散熱器或其他部件進(jìn)行電氣連接以進(jìn)行電磁屏蔽或散熱，則必須使用支撐孔（PTH），其孔壁必須鍍銅并與地平面相連。

PCB安裝孔的設(shè)計(jì)并非簡(jiǎn)單的打個(gè)孔，它需要設(shè)計(jì)師在早期階段就與結(jié)構(gòu)、熱學(xué)和EMC工程師緊密協(xié)作，充分考慮機(jī)械、電氣和熱學(xué)等多種因素。一個(gè)看似不起眼的安裝孔，其設(shè)計(jì)參數(shù)、是否敷銅接地、是否使用過(guò)孔，都直接影響著整個(gè)電子產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性和電磁兼容性。只有將理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，才能繪制出真正高質(zhì)量的PCB，確保產(chǎn)品在各種嚴(yán)苛環(huán)境下都能穩(wěn)定運(yùn)行。

憑借多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的制造工藝，迅得電子嚴(yán)格遵循各類設(shè)計(jì)規(guī)范，提供高品質(zhì)的PCB制造服務(wù)。我們對(duì)安裝孔的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌芽?，無(wú)論是精確的鉆孔、可靠的鍍銅，還是精細(xì)的阻焊處理，都旨在確保您設(shè)計(jì)的每一個(gè)安裝孔都能完美實(shí)現(xiàn)其功能。選擇迅得電子，就是選擇了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的極致追求，我們將成為您在PCB設(shè)計(jì)與制造道路上最堅(jiān)實(shí)的合作伙伴。