肖训华：PCB板预埋紧固件设计

深圳市宝慧和科技有限公司深圳市，深圳，518076

【摘 要】PCB板是电子元器件电气链接的提供者，其预埋紧固件的设计会影响到其固定效果，并最终对整个系统带来影响。为了能够让PCB板获得更好的固定效果，在文中主要就PCB板的预埋紧固件设计进行探讨，以期为PCB板提供更好的固定效果。

【关 键 词】PCB板;预埋;紧固件;设计

Embedded Fastener Design of PCB Board

Xiao Xunhua

Shenzhen Bowful Technology Co., Ltd , Shenzhen, 518076

【Abstract】PCB board is a provider of electronic components and electrical link, whose design of embedded fastener will affect its fixed effect, and ultimately affect the entire system. The paper mainly discusses the design of the embedded PCB board so as to achieve a better fixed effect of PCB board.

【Key words】PCB board, Embedded, Fastener, Design

引言

为了实现PCB板与板对插后的固定以及PCB板与其它结构件的固定，通常的设计方法是采用螺钉螺柱或通过板金件来过渡，结构复杂，零件数量多。采用PCB板预埋紧固件的设计，可以大大简化结构，减少零件数量。

主要供结构设计工程师设计PCB板预埋紧固件参考，供PCBA加工厂加工PCB板预埋紧固件参考，以及供工艺工程师编写PCB板预埋紧固件加工工艺和检验要求参考。

1 PCB板预埋紧固件的固定方式

方式一：翻边涨铆

翻边涨铆PCB板预埋紧固件的材料为铝，表 面镀锡，镀镍，钝化或白色导电氧化处理。预埋紧固件首先套在PCB板上，通过工装将其与PCB板翻边涨铆在一起。该种方式加工简单，联接牢固，不易松动和脱落，对PCB板的损伤小，其能承受的扭矩和拉力远能满足使用要求，推荐使用，缺点是涨铆后反面会形成0.5mm左右高，0.5mm左右宽的凸台，不方便从反面打螺钉。该种加工方式是在完成PCB板元器件的锡焊后单独用工装来进行加工的。该种固定方式如图1所示：

图1翻边涨铆固定方式示意图

Fig.1 Flange rivet fixed mode

方式二：锡焊

锡焊PCB板预埋紧固件的材料为中炭钢，表面镀锡。预埋紧固件首先套在PCB板上，预埋紧固件的反面比PCB板低0.3mm左右，预埋紧固件通过波峰焊与PCB板固定在一起，预埋紧固件和PCB板在孔周边和孔的上边缘，下边缘通过锡焊连接。该种固定方式连接牢固，外观美观，方便从反面打螺钉，对PCB板没有损伤，缺点是加工难控制，容易形成虚焊和孔的上边缘焊锡不饱满，影响固定强度和外观，容易产生脱落，可以考虑在加工工艺成熟时使用。该种加工方式是在PCBA厂进行PCB板元器件的锡焊时同时进行加工的。该种固定方式如图2所示：

图2锡焊固定方式示意图

Fig.2 Soldering fixed mode 方式三：齿形压铆

齿形压铆的PCB板预埋紧固件的材料为中炭钢，表面镀镍或白锌，预埋紧固件与PCB板之间通过工装压铆在一起。该种方式加工连接牢固，但加工要求比较高，预埋紧固件需要垂直压入PCB板，容易偏斜，对PCB板上孔的加工精度要求也比较高，对PCB板的损伤比较大。该种加工方式是在PCBA厂完成PCB板元器件的锡焊后单独用工装来进行加工的。该种固定方式如图3所示：

图3齿形压铆固定方式示意图

Fig.3 Tooth pressure riveting fixed mode

2 PCB板预埋紧固件的种类

PCB板预埋紧固件的种类主要包含预埋螺柱、预埋套筒、预埋螺母和预埋定位/支撑柱。

3 PCB板预埋紧固件的设计规格

(1) PSM公司齿形压铆预埋螺母和预埋螺柱的设计规格，外形如图4所示：

图4预埋螺母(PCBR系列)预埋螺柱(SCBR系列)

Fig.4 Embedded nut (PCBR series) and

Embedded nut (SCBR series)

尺寸规格如图5所示：

图5 螺母尺寸规格示意图

Fig.5 Nut dimension

PCB板上的加工孔径公差要求为0~+0.075mm，必须严格控制。预埋螺母和预埋螺柱的材料为中碳钢，表面镀镍或白锌。齿形压铆预埋螺母和预埋螺柱所能承受的最小扭力矩和最小拉力可以参照SECC板上相应预埋螺母和预埋螺柱的要求。

PSM公司齿形压铆预埋螺柱和预埋螺母的命名方式如下：

M3预埋螺母：PCBR-M3

M3X5预埋螺柱：SCBR-M3-5

(2) 翻边涨铆预埋螺柱设计规格参照图6：(以M3X8预埋螺柱为例)

图6 M3X8预埋螺柱示意图

Fig. 6 M3X8Embedded stud

PCB板上的加工孔径为4.8mm，公差范围为0~+0.13mm，禁布区大小建议直径为8mm，板厚建议为1.4~2.0mm，加工孔中心与PCB板边距尺寸和长度系列可以参照PSM公司的齿形压铆螺柱。禁布区要求表面铺铜镀锡，禁布区处的PCB板内 部禁止走线。预埋螺柱的材料为铝，表面镀锡，镀镍，钝化或白色导电氧化处理。M3翻边涨铆预埋螺柱所能承受的最小扭力矩要求为11kgf ? cm，所能承受的最小拉力要求为190N。预埋螺柱与PCB板的地层接触良好，其与PCB板地层的接地电阻取决于预埋螺柱自身的电阻。预埋螺柱的制造需要单独出图，零件由公司提供给PCBA加工厂，其加工方式和加工要求应在PCBA加工工艺文件中描述清楚。

(3) 锡焊预埋螺柱的设计规格可以参照翻边涨铆预埋螺柱的设计规格;锡焊预埋螺柱所能承受的最小扭力矩和最小拉力可以参照SECC板上相应预埋螺柱的要求。

4 翻边压铆预埋螺柱的加工方式

翻边压铆预埋螺柱的加工如图7所示：

图7 翻边压铆预埋螺柱的加工示意图

Fig.7 Process of flange rivet embedded stud

冲头的材料为40Cr，表面淬火HRC48°。

冲头尺寸如8所示：(以M3X8预埋螺柱为例)

图8冲头尺寸示意图

Fig.8 Punch dimension

5 总结

PCB板预埋紧固件的应用，大大增加了PCB板固定结构设计的灵活性，必将在越来越多的产品上得到应用。此文对PCB板预埋紧固件的种类，加工方式和加工要求作了一些浅显的介绍。由于对 PCB板预埋紧固件的认识不深，应用不多，文中一定存在许多不完善的地方，比如翻边涨铆预埋螺柱的标准化问题，有待进一步完善。希望此文能起到抛砖引玉的作用，让大家一起来加深对它的认识，在未来的产品设计中得到更好的应用。

参考文献

[1]张冬冬. 新型PCB数控钻床的动力学分析与研究[D].西华大学,2013.

[2]刘艳锋. 恶劣环境下电子组装芯片焊点疲劳寿命预测的研究[D].哈尔滨工业大学,2014.

[3]李登桥. 电子产品组装CAPP系统研究与开发[D].三峡大学,2015.

[4]谢如元,施佳林. PCB板时钟电路的电磁兼容设计[J]. 现代电子技术,2012,(02):142-144+147.