电子百科 | PCB安装孔：小孔中的大学问

在电子产品设计与制造的世界里，PCB（印制电路板） 是不可或缺的核心。它承载着无数元器件，构成复杂的电子回路。然而，PCB本身也需要稳固地固定在设备外壳或机箱内，以抵御外部震动和冲击，并确保其电气性能的可靠性。这时，PCB安装孔（Mounting Hole） 便扮演了至关重要的角色。

安装孔虽小，其设计却是一门大学问，蕴含着从机械固定到电磁兼容性（EMC）的诸多考量。对于任何硬件工程师或PCB设计师而言，深入理解和正确应用安装孔的设计原则，是确保产品质量和可靠性的基本功。

安装孔设计的重要性与原则

尽管安装孔在每块PCB上都随处可见，但令人惊讶的是，鲜有详尽的设计规范或文档对其进行明确定义。许多时候，它的设计被默认为一种“常识”，然而这种疏忽往往会导致严重的设计或质量问题。

设计中的预先考量：

安装孔的摆放绝不能被忽视。工程师在进行PCB布局设计时，必须提前与结构工程师沟通，获取准确的装配尺寸和位置。否则，在PCB线路密集的小尺寸板子上，可能在完成所有元器件布局后才发现，已无处可为安装孔留出空间，导致设计返工。

整体布局的协调性：

安装孔不仅用于固定PCB本身，还可能涉及其他关键组件的安装，例如散热器（Heatsink）。在设计像主板这样复杂的电路板时，设计师可能会将大部分精力集中在芯片的扇出、走线长度匹配和阻抗控制上，而忽略了散热器的安装孔位置。这种遗漏在设计后期发现，将带来巨大的修改成本。

安装孔的种类与设计细节

根据其功能和结构特点，PCB安装孔可大致分为两类：非支撑孔和支撑孔。

非支撑孔（Non-Plated Through Hole, NPTH）：

定义： 这类孔的孔壁通常没有镀铜，且上下层可能没有焊盘。它们的主要功能是纯粹的机械固定，不用于电气连接，例如用作螺钉的固定孔。

设计细节： 在设计非支撑孔时，除了要匹配螺钉的直径外，还需要为螺钉头部预留足够的空间，通常通过在PCB设计软件中设置一个禁布区（Keepout）来实现，以防止元器件或走线侵入此区域。

支撑孔（Plated Through Hole, PTH）：

定义： 支撑孔的孔壁有完整的镀铜，且上下两端都设有焊盘。这些焊盘通常直接连接到PCB的地平面（Ground Plane），以实现电气连接和接地功能。

设计细节： 支撑孔的设计中，各层焊盘的直径可能有所不同，并且通常采用直连方式与地平面相连，而非热焊盘，以确保低阻抗的接地路径。

带过孔的支撑孔：

这是一种增强型的支撑孔设计。除了常规的镀铜孔和焊盘外，在其周围还额外增加了一组过孔。

作用： 当螺钉拧入时，孔壁的镀铜层可能会因机械应力而剥落。而这些额外的过孔能够确保螺钉头与地平面之间仍然保持充分且可靠的电气连接。此外，过孔还能在拧螺钉时为PCB提供额外的机械保护，分散过大的扭矩应力，防止板子开裂或分层。

安装孔的设计参数与标准

正确设计安装孔的关键在于根据螺钉尺寸和安装方式来确定孔径、焊盘直径和放置空间。

安装方式：

紧配合安装（Close Fit）： 适用于尺寸较小的PCB，可确保紧密、稳固的固定。设计师通常会参考ISO标准进行设计。例如，对于常见的M3螺钉，在不使用垫片的情况下，安装孔径通常为3.1mm，焊盘直径为6.1mm。

松配合安装（Loose Fit）： 适用于尺寸超过100mm的大型PCB。其孔径、焊盘和放置空间都比紧配合更大，以应对更大的尺寸公差和热胀冷缩。

敷铜与接地：

安装孔是否需要敷铜并接地，取决于其用途。

如果安装孔仅用于机械固定，不涉及任何电气连接，那么使用非支撑孔（NPTH）即可，无需敷铜和接地，这样可以避免不必要的电气短路风险。

如果安装孔需要将PCB的地平面与机箱、散热器或其他部件进行电气连接以进行电磁屏蔽或散热，则必须使用支撑孔（PTH），其孔壁必须镀铜并与地平面相连。

PCB安装孔的设计并非简单的打个孔，它需要设计师在早期阶段就与结构、热学和EMC工程师紧密协作，充分考虑机械、电气和热学等多种因素。一个看似不起眼的安装孔，其设计参数、是否敷铜接地、是否使用过孔，都直接影响着整个电子产品的可靠性、稳定性和电磁兼容性。只有将理论知识与实践经验相结合，才能绘制出真正高质量的PCB，确保产品在各种严苛环境下都能稳定运行。

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