设计指南丨PCB工具孔设计

 

 

“优秀的侦探，总能察觉哪些似乎完全不引人注目的细节。未被别人注意到的小问题可能是解决一个谜团的线索。同样，在PCB设计中某些孔看似无关紧要，但是如果没有这些“工具孔”，该板将无法实现预期的功能，甚至无法正确制造生产。”

 

单独来看，电路板上的工具孔看起来很普通，因为它们是在电路板上钻出的规则外观的通孔。只有仔细去研究它们的作用，才能真正了解它们的重要性。

 

这些通孔有的用于将硬件连接到电路板上，而另外一部分则用于帮助电路板的制造和组装。

在PCB的设计和制造中，通常会在板子上钻出许多不同尺寸的孔，这些孔将适用于不同的功能。
 

 

大多数孔用于在层之间互连电信号，还有部分孔用于焊接元件，以及用于安装不同硬件。

 

用于连接硬件的工具孔（也称为“安装孔”）可以与组件的封装图案相关联，也可以单独标注。

除了使引线或引脚焊接到电路板上之外，一些组件还具有用于增加物理支持的安装硬件。

 

连接器通常用螺栓固定在板上，以保护其焊接部分免受电缆插拔的压力。其他较重或用作接口的组件也可能被拧紧了，包括开关，风扇，电池和扬声器。

 

这些孔可能还需要将安装硬件连接到电气接地或通过板传导热量以分散在内部平面层上。

 

最后，为了将PCB安装到其系统中，通常使用隔离孔将需要安装的硬件或支架连接到电路板上。

可以在板上放置PCB工具孔，从而方便配合不同的制造阶段。

 

这些孔引导电路板完成其组装过程，例如回流焊，波峰焊和自动光学检查（AOI）。如果PCB需要进行额外的测试，则在测试过程中也会使用工具孔。

 

 

 

如果在任何制造过程中板上都需要工具孔，则制造商会要求将其添加到设计中。

 

通常，制造商将使用板上已有的孔或将其添加到制造文件中。而创建用于安装硬件的孔，并且必须使用正确的设计参数进行加工才能发挥预期的功能：

 

位置：加工孔的数量及其位置取决于电路板和组件的要求。组件数据表通常指定这些孔的位置，设计人员应该将其包括在其PCB占位面积中。

 

首选大小：这依旧要取决于组件的要求。通常，这些零件将使用4-40或6-32螺钉，并且必须钻孔以匹配安装硬件。如果设计中没有包含系统安装孔，则PCB 制造商一般会建议添加一些通用尺寸为0.100或0.125英寸的孔，从而方便后续的安装选择。

 

电镀：这取决于需要安装的硬件需求。对于需要与电路板电连接的硬件，必须对孔进行电镀并连接至适当的网络，否则就应该使用无电镀孔。

 

平面连接：不得将连接到电源或接地平面的电镀孔连接到任何其他平面，以防止电源和接地网短路。设计不当的安装孔可能最终会干扰设计规则检查。

 

间距：容纳安装硬件的孔通常需要在其周围有较大的遮挡区域。安装硬件需要有足够的空间来牢固地接触电路板，而不损坏组件引线或金属走线和平面。围绕电镀孔的额外间隙也是至关重要的，电镀孔需要钻得大一点，这样才能让添加的电镀材料能够按需要的尺寸对孔进行精加工。

 

虽然工具孔和安装孔对于PCB布局似乎是没有太大影响。但实际上，在设计和安装孔时，需要与PCB设计环节一样重视细节。设计中还有一些很多要素对于制造也很重要。

 

 

除了安装硬件和生产辅助工具所需的不同PCB工具孔以外，设计中还需要注意那些有可能影响PCB制造的设计问题。

 

其中包括用于表面安装元件引脚的焊膏垫，用于保护电路板的阻焊膜和用于元件参考标记的丝网印刷标记以及企业标识。

除此之外，设计人员还应该注意基准焊盘的问题。它们是在自动组装过程中用于PCB对齐的小焊盘。

 

基准焊盘通常放置在具有高引脚数的大型SMT器件的板角和中心。

对于设计人员来说，要想满足PCB制造和组装需要的所有要求，可能是具有挑战性的一件事。

 

但这正是一位优秀的PCB设计工程师应该做到的事。