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PCB钻孔尺寸——最重要的是合适的

  • 发表时间:2021-07-16 09:21:44
  • 来源:PCB
  • 人气:64

关于PCB Drill Size,当从头开始制作电子设备时;你最终将不得不打几个洞。仅仅在几十年前,每个人都使用简单的钻头来制作 PCB 孔。人们将他们的木板移动到位,然后拉动杠杆开始钻孔。然后他们将电路板移到下一个位置并重复该过程。

他们使用手头上的任何钻头。这些钻架很大,几乎可以容纳每个标准钻头,与这些标准钻头的偏差会增加费用。

随着时间的推移,PCB 组件尺寸和复杂性 使得传统的钻孔方法变得不可能。现在,我们有标准的PCB钻孔尺寸,使过程更容易。你是否知道pcba来料加工是什么?这些钻头非常适合标准的自动 CNC 机器,可实现有效且一致的印刷电路。

在本指南中,您将了解钻头的尺寸以及如何选择满足您需求的钻头尺寸

PCB 钻孔尺寸

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今天的 PCB 往往有超过 10,000 个不同尺寸的钻孔。虽然现代的自动化 CNC 工具让您无需任何额外工作即可使用您想要的任何钻头尺寸,但标准钻头尺寸使其成为一个相当简单的过程。

准备空白PCB 需要了解成品的用途、结构和可维护性。并非所有 PCB 都足够厚,可以处理那里的每个钻头。如果您将钻孔尺寸保持在电路板的纵横比或其厚度与推荐钻孔尺寸之间的比率之下,将会有所帮助。

例如,3 比 1 (3:1) 纵横比板厚 0.062 英寸,可承受 0.020 英寸直径的钻孔。

除了纵横比之外,通孔还决定了您需要的钻孔尺寸。PCB 过孔电镀通孔)有各种形状和尺寸,具体取决于电路的复杂性。您可以使用激光钻孔来制造最大 0.006 英寸的小钻孔,但大多数构建都需要从 CNC 机器上切割出小的“微通孔”。您还需要多个尺寸的钻孔,因为如果您的项目必须使用多个板层,一些通孔将部分穿过。 

因此,您需要带有预制标准 PCB 钻孔尺寸的 PCB,或者如果您打算自己钻孔,则至少要有一些标准化钻头。这是因为每个人都会想要它们。

如果您正在为客户构建 PCB,您的客户会要求这些标准尺寸和规格,以便他们可以根据需要进行调整。

非专业人士会发现标准尺寸更易于使用,让您占据上风。

标准 PCB 钻孔尺寸

幸运的是,PCB 制造商提供了多种可用的钻孔和孔尺寸。对于所使用的每种使用过的钻头尺寸,有些收费,但许多会提供标准尺寸,无需更改。 

其中一些标准尺寸包括:

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尽管上表以英寸为单位,但 PCB 标准规范以毫米为单位表示钻孔尺寸。

虽然您可以同时使用所有这些尺寸,但您可能并非在所有项目中都需要它们。如果使用过大的钻头,则会浪费焊料和电路板面积。如果您的钻头太小,您将无法在板上安装所有组件。您还可能会遇到其他问题,包括填充。

一般提示是使您的孔比您的组件宽 0.3 毫米 (mm)。例如,如果您的组件为 0.4 毫米,那么您需要钻孔直径为 0.7 毫米。

如果您还考虑了电路板的规格标准,将会有所帮助。对于 SSS 规范,电路板上的孔数不得超过 500。DSS 最大为 2000 个孔。

印刷电路板设计

这些规范是良好 PCB 设计的核心。它们提供了您应该用于项目的薄度和标准组件。然而,它们只是良好 PCB 设计的一个方面。

无论您是在家庭技术实验室还是在专业环境中制作它们,PCB 设计都从一个好的原理图开始,然后从那里开始。

最好在开始购买电路板、组件和钻头之前很久就创建了项目的电路原理当您完成项目、布置走线、过孔、钻孔以及电路所需的所有其他内容时,此图将作为您的蓝图。

在制作原理图时,您应该在绘制电线之前从组件开始。一个好的原理图会坚持使用标准的原理图符号,但您可以使用任何您想要的符号,只要您保持一致并公开您的符号即可。

无论哪种方式,您都必须考虑组件所需的占用空间和用途。

PCB 封装定义了组件在电路板上的物理存在。它还设置了您必须放置铜焊盘或通孔的位置。

一个组件的目的是它对整个项目的作用。您可以将具有相关用途的组件放置在同一区域,以减少走线的长度。然后,您应该尽可能线性地放置这些区域组,从而创建从一个部分到下一个部分的直接路径流。

一旦你弄清楚你的组件和它们的足迹,你就可以用所有符号的电线和标签来完成你的图表。您最终会将这些标签复制到板上相应的位置。所以,你想让它们易于理解和阅读。

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3.1 PCB 形状和尺寸

PCB 有各种形状和尺寸,但在大多数情况下,您希望它们尽可能小。除了组件封装外,其他因素也可能会影响您所需的尺寸。

如果您将 PCB 放置在外壳中,外壳可能会定义其尺寸。

您还可以考虑组件的物理深度。例如,虽然表面贴装元件通常很小,但通孔部件往往很大,但通常更容易焊接。

由于您的电路板可能还需要多个用户接口,例如电源连接、电位计、LED 和音频插孔,因此您的电路板必须足够大和足够厚以将它们固定到位。

 

3.2 PCB 层数

PCB可以具有通过由连接的多个层的孔和板,虽然大电路容易只使用单一的层。如果您的轨迹会以其他方式相交,您仍然可能需要单独的图层。通孔,因此镀铜孔将这些层连接成单个电路,但您也可以通过组件进行连接。

尽管如此,其他项目可能会保留一层用于接地。通常,底层,这些接地层只是延伸板的整个尺寸的铜板。

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PCB设计中的钻孔尺寸

很多PCB设计是元件的放置。它们是您设备的核心,提供其功能,但您必须将它们放置在某个地方。如果这些组件不占用它们所做的物理空间,这将不是问题,这包括它们如何连接到您的电路板。

钻头尺寸占很大一部分。您在电路板上钻的任何孔都将移除原本可以用于组件封装的表面积。因此,您希望设计您的电路,以便您的钻孔在组装过程中不会引起任何问题。

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您可以通过设计一套标准钻头来做到这一点,或者您可以使用与您已有的尺寸相匹配的组件。每种方法都有其优点和挑战。

虽然使用您已有的钻头尺寸可以为您节省 CNC 设备的费用,但您可能会发现很难或不可能使用正确尺寸的部件。使用标准套件,您可以合理地假设您拥有的任何部件都适合您的孔并固定在您的板上。

推荐的 PCB 钻孔尺寸

那么,您应该为您的项目获得什么钻头尺寸?

要回答这个问题,您必须了解您的需求。虽然很容易说您应该使用标准零件,但被视为标准的东西可能会根据项目类型而变化。除此之外,您可能不需要标准中的所有内容。

您首先要考虑的是 PCB 的纵横比。电路板的薄度与推荐的钻孔尺寸之间的这个比率是选择合适尺寸的关键,特别是如果您的项目必须保持在一定的纵横范围内。

你应该考虑的另一件事是董事会的建设。有些材料只能承受某些尺寸和钻头而不会开裂。例如,最常见的玻璃纤维 (FR4) 板需要碳化钨钻头。玻璃纤维很快就会吃掉标准的高速钢 (HSS) 钻头。因此,如果您不能使用硬质合金钻头,则只能在其上使用大 (>2mm) 高速钢钻头。这是因为硬质合金刀头昂贵且易碎。如果您需要小于 1 毫米的钻头,则需要一个好的立式钻架。

由于您的大多数项目将使用硬质合金钻头,因此钻头样式也会发挥作用。硬质合金钻头有直柄和压缩柄两种形式。直柄钻头沿其整个轴保持相同的尺寸。同时,厚的、涡轮增压的或减少的柄钻头逐渐减小到一些标准尺寸。直钻头非常适合直径小于 1 毫米的孔,因为它们不像缩小的钻头那样容易折断。它们通常也更便宜。

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如果您接下来考虑项目的组件的引线直径,这将有所帮助。电气元件的引线设置了钻孔所需的尺寸。如果您无法将某个部件连接到您的电路板上,您就无法在您的电路中使用它。幸运的是,大多数组件都有标准的引线直径。

其中一些直径包括:

  • IC、电阻器 – 0.8m

  • 较大的二极管(1N4001 等)、方针接头、D 连接器、IDC 连接器、TO-220 引线等。- 1.0mm

  • 接线端子、微调器等。1.2 至 1.5 毫米

大多数项目很少需要直径小于 0.8 毫米的孔。因此,0.8 毫米应该是钻头尺寸的下限。因此,您的机架中至少需要两个 0.8 毫米钻头,因为小钻头往往很脆且容易折断。1.0 毫米及更大的钻头更有弹性,但您应始终至少准备一个备用钻头以防万一。

您还需要确保您的孔比引线大 0.007 毫米。例如,具有 0.022 英寸引线的电阻器需要直径至少为 0.029 英寸的孔。

如何计算

现在您知道在为您的 PCB 项目决定合适的钻孔尺寸时要考虑什么,您可以开始计算您需要的尺寸。虽然听起来很有挑战性,但如果你知道从哪里开始,这个过程非常简单。

 

6.1 求最大引线直径

在做任何其他事情之前,您应该已经选择了项目的电气组件。因此,他们的潜在客户是一个很好的起点。您想找到引线最粗的元件并测量它们的直径。您可以在组件的数据表或包装上找到组件的引线直径

 

6.2 计算最小孔径

掌握最大引线直径后,您可以计算最小孔尺寸。

最小孔尺寸根据以下公式计算:

  • 1.最小孔径=最大引线直径+0.25mm(IPC-2222的A级)

  • 2.最小孔径=最大引线直径+0.25mm(针对IPC-2222的A级)

  • 3.最小孔径=最大引线直径+0.25mm(针对IPC-2222的A级)

 

6.3 计算焊盘直径

您可以使用最小孔尺寸逐步计算焊盘直径。为此,您需要最小的环形环或围绕项目过孔的最小焊盘面积。对于大多数项目,该值应为 0.05 毫米或 50 微米。

如果您还决定了可接受的制造津贴,那将是最好的。虽然您希望您的值接近理想值,但在您的钻孔中总会存在一些错误和偏差。您的制造余量是您的项目在不引起问题的情况下可以承受多少这种偏差。根据 IPC-2221 标准规范,您的余量不应小于 A 级的 0.6 毫米、B 级的 0.5 毫米和 C 级的 0.4 毫米。

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收集所有这些信息后,您可以通过以下方式计算 PCB 的焊盘尺寸:

焊盘直径 = 最小孔尺寸 + 最小环形圈 X 2 + 最小制造公差

  • 1.焊盘直径=最小孔径+0.1mm+0.60mm(IPC-2221的A级)

  • 2.焊盘直径=最小孔径+0.1mm+0.50mm(IPC-2221的B级)

  • 3.焊盘直径=最小孔径+0.1mm+0.40mm(IPC-2221的C级)

例如,引线直径为 0.55mm:

  • A级焊盘直径:最小孔径=0.80mm;垫直径 = 1.50mm

  • B级焊盘直径:最小孔径=0.75mm;垫直径 = 1.35mm

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  • C级焊盘直径:最小孔径=0.70mm;垫直径 = 1.20mm

 

6.4 密度级别 A、B 和 C 之间的差异

如果你做到了这一点,你可能想知道 A、B 和 C 级别。IPC-2221 标准要求三种不同的元件放置密度。

密度级别 A 是 PCB 制造商最喜欢的规格级别。它定义了通用设计可生产性标准,要求低组件密度和最大化的占地面积几何形状。

B 级定义了中等设计生产力标准。作为所有 PCB 项目的默认标准,您可以将其用于回流焊、波峰焊、拖焊或浸焊。它要求采用中等尺寸的几何形状,提供坚固的焊接附件。

C 级定义了高设计生产力标准。C 也称为降低级别,允许以小尺寸实现高组件密度。手持和便携式设备通常使用 C 级标准。

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结论

从头开始创建 PCB 应用程序时,您必须钻几个孔。空白 PCB 不会预先打孔,您无法将所有东西都贴在表面上。无论是焊点还是过孔,钻孔只是PCB组装的一部分但是,就像在任何其他 CNC 项目中一样,您不能使用任何钻头。相反,您应该只使用符合您的组件和项目需求的钻头尺寸。

正确的钻头尺寸可让您将所有东西牢固地固定到电路板上,而不会浪费空间或焊料。虽然您可以计算所需的钻头尺寸,但通过确保在您的项目中使用标准钻头尺寸,您可以获得更多优势。如果您需要帮助决定项目所需的尺寸,请立即联系我们。我们的专家技术人员将帮助您评估您的项目规格,以便您可以选择适合您需要的尺寸和样式的钻头。