Průvodce výběrem distančních sloupků a podložek pro plošné spoje

Distanční sloupek pro desku plošných spojů je malý sloupek, obvykle se závitem, který drží desku plošných spojů od povrchu nebo jiné desky a poskytuje mechanickou oporu, vůli a často elektrické spojení se zemí. Je to jedna z nejvíce přehlížených součástí v konstrukci, přesto nesprávný materiál, závit nebo typ způsobuje zkraty, uvolněné desky a problémy s montáží. Tato příručka vysvětluje rozdíl mezi distančním sloupkem pro desku plošných spojů a distančním prvkem, jak vybrat materiál a závit, hlavní typy a konfigurace a jak navrhnout montážní otvor tak, aby hardware fungoval spolehlivě.

Distanční sloupky vs. podložky: Jaký je rozdíl?

Tyto dva termíny se často používají volně, ale popisují různé části a toto rozlišení je důležité při specifikaci hardwaru.

• Patová situace obvykle má vnitřní, vnější nebo obojí závit, takže se k němu přímo upevňuje šroub nebo jiná distanční podložka. Odděluje součásti a zároveň poskytuje upevňovací bod.
• Distanční vložka je nezávitové pouzdro nebo trubka. Šroub prochází skrz ni celou délkou do závitového otvoru nebo matice na vzdálenější straně; distanční podložka pouze nastavuje mezeru.

V praxi závitová distanční podložka zajišťuje čistší a bezpečnější upevnění, protože poskytuje vlastní upevňovací bod, zatímco distanční podložka je jednodušší a levnější, když upevnění již provádí dlouhý průchozí šroub. Vyberte podle toho, jak se sada spojuje, a poté zvolte materiál a závit, které odpovídají.

Materiály a kdy je použít

Materiál je nejdůležitější volbou, protože určuje, zda distanční sloupek izoluje nebo vede, jak je pevný a jak zvládá teplo. Tabulka shrnuje běžné možnosti.

Jednoduché pravidlo

Pokud je distanční sloupek umístěn v blízkosti vodičů nebo plošek a nechcete elektrické spojení, použijte nylon, což je standardní izolační prvek, který zabraňuje náhodným zkratům. Kovový distanční sloupek použijte, pokud chcete uzemnit desku k šasi, odvést teplo nebo přenést mechanické zatížení. Mosaz je běžnou vodivou volbou; hliník přidává tepelnou cestu; ocel a nerezová ocel zvyšují pevnost a odolnost. U tepelně náročných desek jsou vodivé distanční sloupky součástí širší strategie řízení tepla, která zahrnuje i podklad, jako u kovových desek s jádrem.

Velikosti a normy závitů

Závit musí odpovídat šroubu a případným protilehlým odstupům, proto je vhodné ho přesně nastavit.

Pro většinu desek je rozumnou výchozí velikostí M3: široce dostupná, dostatečně pevná pro typické zatížení a kompatibilní s širokou škálou šroubů a distančních sloupků. U malých nebo přeplněných desek snižte velikost na M2 nebo M2.5 a u těžkých sestav postupně zvyšte na M4 nebo M5. Pokud se váš projekt řídí imperiálními konvencemi, ekvivalenty jsou #4-40 a #6-32. Ať už si vyberete cokoli, dodržujte ji v celé sestavě, takže jeden šroubovák a jedna velikost šroubu postačí pro celou konstrukci.

Typy a konfigurace

Kromě materiálu a závitu se distanční sloupky dodávají v několika tvarech a konfiguracích konců.

Tvar a konce

• Šestihranné vs. kulaté těloŠestihranná tělesa umožňují utažení klíčem; kulatá tělesa mají nižší profil.
• Muž ženaZávitový čep na jednom konci, závitový otvor na druhém, ideální pro stohování.
• Žena-ženaZávitové otvory na obou koncích, upevněné šrouby z každé strany.
• Muž-mužSvorníky na obou koncích, upevněné maticemi.

Montážní styly

• Zacvakávací / zatlačovací Distanční sloupky se zacvaknou do otvoru bez použití nářadí, což je běžné pro rychlou montáž.
• Samosvorné Distanční sloupky se trvale zatlačí do desky nebo šasi pro zajištění nespojitého upevňovacího prvku.
• Zamykací vlastnosti odolávají uvolnění vlivem vibrací.
• Distanční sloupky pro povrchovou montáž (SMT) se umisťují a přetavují s ostatními díly pro povrchovou montáž, takže montážní hardware se přidává během Sestava DPS spíše než jako samostatný krok.

Přizpůsobte konfiguraci způsobu stohování desek a způsobu konstrukce produktu. Distanční sloupky typu samec-samice jsou pro stohování desek na desku klíčové; zacvakávací a SMT typy snižují manuální montážní práci, což je nejdůležitější při velkoobjemové montáži desek plošných spojů.

Návrh montážního otvoru

Distanční sloupek funguje pouze tehdy, je-li pro něj montážní otvor desky určen. Důležité je několik detailů.

Velikost, vůle a zákaz vstupu

Otvor musí odpovídat šroubu nebo svorníku s odpovídající vůlí a ochranná zóna z mědi a součástek kolem něj zabraňuje zkratu nebo rozdrcení blízkých součástí hlavou šroubu, podložkou nebo tělesem distančního sloupku. Ponechání dostatečné ochrany je častým přehlédnutím a je to přesně ten typ věci, který DFM před výrobou upozorní.

Pokovené vs. nepokovené otvory

Tato volba přímo souvisí s uzemněním. Pokovený montážní otvor spojený s zemnící rovinou, použitý s kovovou distanční podložkou a šroubem, spojuje desku s šasi pro uzemnění a potlačení elektromagnetického rušení. Nepokovený otvor elektricky izoluje držák, což je potřeba při použití nylonového kování nebo když se držák musí vznášet. Určete elektrickou roli každého montážního bodu, poté specifikujte otvor a nezapomeňte, že kvalita pokovování a otvoru je funkcí kvality výroby desky plošných spojů.

Výška distančního odstupu a rozteč desek

Výška distančního sloupku určuje mezeru mezi deskou a materiálem, ke kterému se montuje. Jeho správný výběr poskytuje prostor pro komponenty a proudění vzduchu, aniž by se plýtvalo místem.

Co musí výška překonat

• Nejvyšší komponenty na spodní straně desky.
• Veškeré konektory, chladiče nebo hardware, které vyčnívají.
• Prostor pro proudění vzduchu, kudy je třeba odvádět teplo.

Změřte nejvyšší prvek, který musí být mimo dosah, přidejte určitou rezervu a zvolte distanční odstup alespoň o této výšce. U stohovaných desek plošných spojů výška také určuje vzdálenost mezi deskami ve stohu, což ovlivňuje propojení konektorů a chlazení, což je detail montáže, který je třeba ověřit během osazování plošných spojů. Tam, kde je problémem teplo, velkorysé rozestupy doplňují tepelně odolný substrát, jako je konstrukce s kovovým jádrem.

Montáž, utahovací moment a podložky

I správné kování selže, pokud je špatně smontováno. Několik praktických bodů udrží spoj v pořádku.

• Utáhněte na správnou úroveň. Přílišné utažení, zejména u nylonu nebo tenkých desek, strhává závity nebo praská v laminátu; nedostatečné utažení způsobuje, že se deska v důsledku vibrací uvolní.
• V případě potřeby použijte podložky. Plochá podložka rozkládá zatížení; ramenová nebo nylonová podložka může chránit desku nebo udržovat izolaci.
• Zvažte vibrace. U zařízení, která se třesou, udržují pojistné distanční sloupky nebo opatření k zajištění závitů utažené spojovací prvky.
• Chraňte měď v blízkosti kování. Ujistěte se, že uzávěr a případné podložky zabraňují kontaktu kovu s částmi, kterých by se dotýkat neměl.

U desek s vysokým proudem nebo vysokým zahříváním spolupracuje mechanický hardware a tepelná a uzemňovací strategie, což je oblast, kde zkušenosti s výrobou výkonové elektroniky pomáhají dosáhnout obou výsledků správně.

Kontrolní seznam pro rychlý výběr

Projděte si tyto otázky, abyste se dostali na správný bod:

• Izolovat, nebo vést? Nylon k izolaci, kov k uzemnění nebo vedení tepla.
• Jaké vlákno? Standardně M3; menší pro přeplněné desky, větší pro těžké zatížení.
• Jaká konfigurace? Samec-samice pro stohy, samice-samice nebo samec-samec dle požadavků upevnění.
• Jak je namontován? Závitové, zacvakávací, samosvorné nebo povrchově montované dle vaší sestavy.
• Je ta díra správná? Správná velikost, mezera, uzávěr a pokovení nebo nepokovení odpovídají elektrické roli.

Distanční sloupky jsou malé, ale výběr správného materiálu, závitu, typu a montážního otvoru z nich udělá spolehlivý mechanický a elektrický základ pro vaši desku. Rozhodnutí o utěsnění a pokovení proveďte již v době návrhu a montáž proběhne hladce. Více informací o společnosti Highleap Electronics a našich výrobních a montážních službách si můžete přečíst zde.

Často kladené dotazy

Jaký je rozdíl mezi distančním stojanem a rozpěrkou?

Distanční sloupek je obvykle závitový a poskytuje svůj vlastní upevňovací bod, zatímco distanční sloupek je nezávitové pouzdro, kterým prochází šroub do závitu nebo matice za ním. Distanční sloupek poskytuje bezpečnější upevnění; distanční sloupek je jednodušší, když je svazek již upevněn dlouhým průchozím šroubem.

Mám použít nylonové nebo kovové distanční sloupky?

Pokud je distanční sloupek umístěn v blízkosti mědi a chcete se vyhnout elektrickému spojení, použijte nylon, protože izoluje a zabraňuje zkratům. Kov (mosaz, hliník, ocel nebo nerez) použijte, pokud chcete desku uzemnit k šasi, vést teplo nebo snášet mechanické zatížení.

Jaká je nejběžnější velikost závitu pro distanční sloupky plošných spojů?

M3 je nejběžnější univerzální velikost, široce dostupná a kompatibilní s mnoha šrouby a distančními sloupky. M2 a M2.5 jsou vhodné pro malé nebo přeplněné desky, M4 a M5 jsou vhodné pro těžší sestavy a #4-40 a #6-32 jsou běžné imperiální ekvivalenty.

Měl by být můj montážní otvor pokovený nebo nepokovený?

Pokud chcete desku uzemnit k šasi pro potlačení elektromagnetického rušení, použijte pokovený otvor připevněný k zemnící rovině kovovými prvky. Nepokovený otvor použijte k elektrické izolaci držáku, například pomocí nylonových prvků nebo pokud se držák musí vznášet.

Jak pevně mám utáhnout distanční šroub?

Utáhněte na vhodný moment pro daný materiál a desku. Nadměrné utažení, zejména u nylonu nebo tenkých desek, může způsobit stržení závitů nebo prasknutí laminátu, zatímco nedostatečné utažení způsobí, že se deska uvolní vlivem vibrací. Použijte podložky k rozložení zatížení a v případě potřeby k udržení izolace.

Mohou být distanční sloupky připájeny na desku?

Ano. Distanční sloupky pro povrchovou montáž se umisťují a přetavují spolu s ostatními SMT díly, takže montážní materiál se přidává během montáže, nikoli se instaluje ručně. To snižuje manuální práci a je užitečné při velkoobjemové výrobě.