在pcb画螺丝孔

在 PCB 设计中添加螺丝孔（也称为安装孔或机械孔）是一个常见的步骤，用于将电路板固定到外壳、散热器或其他结构上。以下是关键步骤和注意事项：

? 核心原则： 螺丝孔是纯粹的机械结构，通常不应连接任何电气网络（除非设计需要它们作为接地路径），并且需要避开布线区域。

? 设计步骤与要点

确定螺丝规格和类型：
- 你需要知道你将要使用的螺丝型号（例如 M2, M2.5, M3, M4, 4-40, 6-32 等）。
- 确定螺丝孔的用途：
  - 通过孔： 螺丝直接穿过PCB拧入外壳的螺柱或螺母中。
  - 自攻孔： 螺丝直接拧入PCB材料（通常FR4）中，用于轻负载。需要特殊设计且仅适用于小螺丝（如M2），不推荐用于受力大或需要反复拆装的场景。
  - 压铆螺母柱孔： 用于安装压铆螺母柱，螺母柱压入孔中后提供螺纹。这是最常见和最可靠的方式（尤其是M3及以上）。
  - 沉头孔： 螺丝头需要沉入PCB表面以下。需要更大的顶层开口角度（通常90度或120度）。
计算孔径（Hole Size）：
- 基本原则： 孔径必须大于螺丝的公称直径（Major Diameter），为螺丝杆提供间隙。
- 推荐值 (常见螺丝):
  - M2 螺丝： 孔径通常为 2.2mm - 2.4mm (推荐 2.2mm 用于压铆螺母柱)。
  - M2.5 螺丝： 孔径通常为 2.7mm - 2.9mm (推荐 2.7mm)。
  - M3 螺丝： 孔径通常为 3.2mm - 3.4mm (推荐 3.2mm 或 3.3mm)。这是最常用的尺寸。
  - M4 螺丝： 孔径通常为 4.2mm - 4.5mm (推荐 4.2mm 或 4.3mm)。
  - 英制螺丝 (如4-40)： 孔径通常为 0.120英寸 (约3.05mm)。
- 重要提示：
  - 查阅标准/供应商资料： 最可靠的方法是查阅你选用的压铆螺母柱供应商推荐的标准孔径尺寸！ 不同供应商或标准可能略有差异（例如，M3螺丝对应的压铆孔常见有3.2mm和3.3mm）。
  - 考虑公差： PCB制造和螺丝本身都有公差，孔径需留有余量。
  - 自攻螺丝孔： 孔径需要更小（通常仅比螺丝根部直径大一点），具体尺寸查阅螺丝规格书，风险较高，谨慎使用。强烈推荐使用压铆螺母柱代替自攻螺丝。
设计焊盘/环形圈 (Annular Ring)：
- 螺丝孔周围的铜箔区域（焊盘）是为了提供一定的机械支撑和防止孔壁开裂。
- 尺寸： 环形圈宽度（孔边缘到铜箔边缘的距离）通常在 0.25mm - 0.5mm (10mil - 20mil) 左右。例如，一个3.2mm的孔，焊盘直径可以设置为 *3.2mm + 2 0.3mm = 3.8mm**。
- 电气隔离：
  - 最关键点！ 螺丝孔通常不应连接任何电气网络，否则螺丝会把该网络与外壳短路！
  - 隔离环： 螺丝孔周围必须有一个足够宽的无铜区域（隔离环） ，确保螺丝和垫片/螺母不会意外接触到附近的走线或铜皮。这个隔离区宽度至少≥1mm（40mil），越大越安全。对于高压板，隔离要求更严格。
PCB设计软件中放置螺丝孔：
- 方法一（推荐）：在封装库中创建螺丝孔封装
  - 打开PCB库编辑器?。
  - 创建一个新封装（Footprint），命名为类似 MountingHole_3.2mm。
  - 放置一个焊盘（Pad）。
  - 设置焊盘属性：
    - Hole Size：设置计算好的孔直径（如3.2mm）。
    - Diameter：设置焊盘外径（如3.8mm）。
    - Layer：Multi-Layer（表示这是一个贯穿所有层的孔）。
    - Plated：通常选择No（非金属化孔）。原因：
      - 成本： 非金属化孔更便宜。
      - 避免导电： 金属化孔的内壁导电，如果螺丝与其接触，可能造成短路（除非你明确需要用螺丝孔接地）。
      - 强度： 非金属化孔的孔壁是FR4，比铜更耐磨，螺丝拧紧时不易损坏。金属化孔（Plated = Yes）更坚固，常用于需要更高承载力的场合或作为电气接地点。
    - Designator：通常命名为非电气位号，如 MH1, MH2。
  - 添加禁止布线区（Keep-Out Layer, KOL）：
    - 切换到Keep-Out Layer（在Altium Designer中是KeepOut Layer）。
    - 在螺丝孔焊盘周围画一个圆形或方形区域，直径/边长至少比焊盘直径大 2mm（80mil） 以上（例如焊盘3.8mm，KOL圈直径≥7.8mm）。这个区域禁止放置任何走线、铜皮、覆铜、丝印、阻焊开窗、其他焊盘。这是保证电气隔离的关键步骤！
  - 可选：添加丝印标记：
    - 在顶层丝印层（Top Overlay）围绕焊盘外侧画一个圆圈或十字标记，方便视觉定位。
    - 标注孔尺寸（如 Ø3.2）。
- 方法二：在PCB文件中直接放置焊盘
  - 在PCB编辑模式下，选择放置焊盘（Place Pad）。
  - 按步骤3中的说明设置焊盘属性（孔大小、焊盘大小、层、是否金属化、位号）。
  - 关键： 手动在Keep-Out Layer围绕该焊盘绘制禁止布线区（尺寸要求同上）。
放置螺丝孔到PCB板边：
- 将创建好的螺丝孔封装（或设置好的焊盘）放置在PCB的机械边框（Mechanical Layer或Board Outline/Cutout Layer）之内，通常是靠近板角或边缘的位置。
- 精确定位： 使用坐标精确定位螺丝孔，确保它们与外壳上的支柱孔位精确匹配。考虑板制造公差。
- 间距： 孔中心到板边缘的距离至少 ≥ 螺丝孔半径 + 隔离环宽度（例如≥2.5mm），确保结构强度。更大的间距更安全。
螺丝孔接地（如果需要）：
- 如果设计需要将PCB的地平面通过螺丝连接到金属外壳进行屏蔽或接地：
  - 将螺丝孔焊盘的网络分配为GND。
  - 螺丝孔必须设置为金属化孔（Plated = Yes）。
  - 使用较宽的走线或直接在铺铜区将焊盘连接到GND网络。
  - 注意： 这样螺丝本身就会把GND网络连接到外壳。确保这是设计要求，并且外壳是接大地的（通常通过电源线）。如果外壳是浮空的或在不同电位，可能会引入噪声或地环路问题。
  - 即使接地，周围的隔离环（禁止布线区）仍然需要！只是隔离环内的焊盘连接到GND。