Посібник з вибору стійків та прокладок для друкованих плат

Проставка для друкованої плати – це невеликий стовпчик, зазвичай різьбовий, який утримує друковану плату від поверхні або іншої плати, забезпечуючи механічну опору, зазор і часто електричне з'єднання із землею. Це одна з найбільш недооцінених деталей у конструкції, проте неправильний матеріал, різьба або тип спричиняють короткі замикання, ослаблення кріплення плат і проблеми зі складанням. У цьому посібнику пояснюється різниця між проставкою для друкованої плати та проставкою, як вибрати матеріал і різьбу, основні типи та конфігурації, а також як спроектувати монтажний отвір для надійної роботи обладнання.

Протилежні елементи проти прокладок: у чому різниця?

Ці два терміни часто використовуються нечітко, але вони описують різні частини, і ця різниця має значення, коли ви вказуєте апаратне забезпечення.

• Протистояння зазвичай має внутрішню, зовнішню або обидва види різьби, тому гвинт або інша проставка кріпиться безпосередньо до неї. Вона розділяє деталі та забезпечує точку кріплення.
• Розпірка являє собою нерізьбову втулку або трубку. Гвинт проходить крізь неї повністю в різьбовий отвір або гайку на протилежному боці; проставка лише встановлює зазор.

На практиці, різьбова дистанційна вставка забезпечує чистіше та надійніше кріплення, оскільки вона має власну точку кріплення, тоді як проставка є простішою та дешевшою, коли довгий наскрізний болт вже виконує кріплення. Вибирайте на основі того, як скріплюється стек, а потім підберіть матеріал та різьбу відповідно.

Матеріали та коли їх використовувати

Матеріал є найважливішим вибором, оскільки він визначає, чи ізолює, чи проводить дистанційний елемент, наскільки він міцний і як він справляється з теплом. У таблиці наведено поширені варіанти.

Просте правило

Якщо дистанційна прокладка розташована поблизу доріжок або контактних площадок, і вам не потрібне електричне з'єднання, використовуйте нейлон – ізоляційний матеріал за замовчуванням, який запобігає випадковим коротким замиканням. Використовуйте металеву дистанційну прокладку, коли потрібно заземлити плату до шасі, відвести тепло або прийняти механічне навантаження. Латунь є поширеним вибором для провідності; алюміній додає тепловий шлях; сталь і нержавіюча сталь додають міцності та довговічності. Для плат, що потребують теплового навантаження, провідні дистанційні прокладки є частиною ширшої стратегії управління теплом, яка також включає підкладку, як у випадку збірки з металевим осердям.

Розміри та стандарти різьби

Різьба повинна збігатися з гвинтом та будь-яким сполучним відступом, тому варто зробити все абсолютно правильно.

M3 – це розумний розмір за замовчуванням для більшості плат: широко доступний, достатньо міцний для типових навантажень і поєднується з широким асортиментом гвинтів та дистанційних кріплень. Зменште розмір до M2 або M2.5 на невеликих або переповнених платах і перейдіть до M4 або M5 для важких збірок. Якщо ваш проект дотримується імперських норм різьблення, еквівалентами є №4-40 та №6-32. Що б ви не обрали, дотримуйтесь однакового вибору по всій збірці, щоб одна викрутка та один розмір гвинта підходили для всієї конструкції.

Типи та конфігурації

Окрім матеріалу та різьби, стійки бувають різних форм та конфігурацій кінців.

Форма та кінці

• Шестигранний проти круглого корпусушестигранні корпуси дозволяють затягувати їх гайковим ключем; круглі корпуси мають нижчий профіль.
• Чоловік-жінкарізьбовий штифт на одному кінці, різьбовий отвір на іншому, ідеально підходить для штабелювання.
• Жінка-жінкарізьбові отвори на обох кінцях, закріплені гвинтами з кожного боку.
• Чоловік-чоловічий: шпильки з обох кінців, закріплені гайками.

Стилі монтажу

• Застібка / вставка Розпірки вставляються в отвір без інструментів, що звичайне для швидкого складання.
• Самозатискання Протилежні елементи постійно втискаються в плату або шасі для невипадного кріплення.
• Блокування характеристики стійкі до розхитування під впливом вібрації.
• Дистанційні стійки для поверхневого монтажу (SMT) розміщуються та оплавляються разом з іншими деталями поверхневого монтажу, тому монтажні елементи додаються під час Складання друкованої плати а не як окремий крок.

Підберіть конфігурацію відповідно до способу укладання плат та способу складання виробу. Роз'єми типу "чотири-мати" є основною робочою конячкою для з'єднання плат; типи Snap-in та SMT зменшують трудомісткість ручного складання, що найбільше важливо при великих обсягах складання друкованих плат.

Проектування монтажного отвору

Дистанційна стійка працює лише тоді, коли монтажний отвір плати призначений для неї. Важливими є кілька деталей.

Розмір, кліренс та заборона на вхід

Отвір повинен відповідати гвинту або шпильці з відповідним зазором, а зона захисту від потрапляння міді та компонентів навколо нього запобігає короткому замиканню або здавлюванню головки гвинта, шайби або корпусу стійки сусідніх деталей. Залишення належного захисту є частим недоліком, і це саме те, що визначається DFM- перевіркою перед виготовленням.

Покриті та непокриті отвори

Цей вибір безпосередньо пов'язаний із заземленням. Покритий гальванічним покриттям монтажний отвір, з'єднаний із заземлювальною площиною, який використовується разом з металевою стійкою та гвинтом, з'єднує плату з шасі для заземлення та контролю електромагнітних перешкод. Непокритий гальванічним покриттям отвір електрично ізолює кріплення, що потрібно, коли використовується нейлонова фурнітура або коли кріплення має бути плаваючим. Визначте електричну роль кожної точки кріплення, потім вкажіть отвір і пам'ятайте, що якість покриття та отвору залежить від якості виготовлення друкованої плати.

Висота відступу та відстань між дошками

Висота стійки визначає зазор між платою та будь-яким пристроєм, до якого вона кріпиться. Правильний вибір стійки забезпечує простір для компонентів та потік повітря без втрати простору.

Яку висоту має перевищувати

• Найвищі компоненти на нижній стороні плати.
• Будь-які роз'єми, радіатори або кріплення, що виступають.
• Простір для потоку повітря, куди має виходити тепло.

Виміряйте найвищий елемент, який повинен бути захищений, додайте певний запас і виберіть відстань щонайменше такої ж висоти. Для штабелених плат висота також визначає відстань між платами в стосі, що впливає на з'єднання роз'ємів та охолодження, деталь складання, яку варто перевірити під час складання друкованої плати. Там, де тепло є проблемою, велика відстань доповнює термостійку підкладку, таку як конструкція з металевим сердечником.

Збірка, крутний момент та шайби

Навіть правильна фурнітура виходить з ладу, якщо її неправильно зібрати. Кілька практичних порад допоможуть зберегти міцність з'єднання.

• Крутний момент до потрібного рівня. Надмірне затягування, особливо нейлону або тонких дощок, призводить до зриву різьби або розтріскування ламінату; недостатнє затягування дозволяє дошці розхитуватися під впливом вібрації.
• Використовуйте шайби, де це доречно. Плоска шайба розподіляє навантаження; буртик або нейлонова шайба може захистити дошку або забезпечити ізоляцію.
• Врахуйте вібрацію. У обладнанні, яке трясеться, стопорні стійки або засоби для блокування різьби забезпечують міцність кріплень.
• Захистіть мідь поблизу фурнітури. Переконайтеся, що захисний екран та будь-які шайби запобігають контакту металу з доріжками, яких він не повинен торкатися.

Для плат, які переносять значний струм або нагрівання, механічне обладнання та стратегія теплового захисту та заземлення працюють разом, і саме в цій галузі досвід виробництва силової електроніки допомагає правильно реалізувати обидва варіанти.

Контрольний список швидкого вибору

Розгляньте ці питання, щоб знайти правильну точку зору:

• Ізолювати чи проводити? Нейлон для ізоляції, метал для заземлення або теплопередачі.
• Яка нитка? M3 за замовчуванням; менший для переповнених дощок, більший для важких навантажень.
• Яка конфігурація? Чоловічий-жіночий для стеків, жіночий-жіночий або чоловічий-чоловічий, залежно від потреб кріплення.
• Як він монтується? Різьбові, застібкові, самозатискні або для поверхневого монтажу, залежно від вашої збірки.
• Чи правильний отвір? Правильний розмір, зазор, утримання подалі та покриття або відсутність покриття відповідно до електричної ролі.

Дистанційні стійки невеликі, але правильний вибір матеріалу, різьби, типу та монтажного отвору перетворює їх на надійну механічну та електричну основу для вашої плати. Приймайте рішення щодо захисту та покриття ще під час проектування, і складання пройде бездоганно. Ви можете дізнатися більше про Highleap Electronics та наші послуги з виробництва та складання.

Поширені запитання

Яка різниця між дистанційною стійкою та проставкою?

Розпірка зазвичай має різьбу, забезпечуючи власну точку кріплення, тоді як проставка — це нерізьбова втулка, крізь яку гвинт проходить у різьбу або гайку позаду неї. Проставка забезпечує надійніше кріплення; проставка простіша, коли довгий наскрізний болт вже кріпить стек.

Чи варто використовувати нейлонові чи металеві стійки?

Використовуйте нейлон, коли дистанційна планка розташована поблизу міді, і ви хочете уникнути будь-якого електричного з'єднання, оскільки він ізолює та запобігає коротким замиканням. Використовуйте метал (латунь, алюміній, сталь або нержавіючу сталь), якщо ви хочете заземлити плату до шасі, передати тепло або витримати механічне навантаження.

Який розмір різьби найпоширеніший для стійки для друкованих плат?

M3 — найпоширеніший розмір загального призначення, широко доступний та підходить для багатьох гвинтів і дистанційних кріплень. M2 та M2.5 підходять для невеликих або переповнених плат, M4 та M5 — для важчих збірок, а №4-40 та №6-32 — це поширені еквіваленти в імперській системі лічильника.

Чи повинен мій монтажний отвір бути покритим чи ні?

Використовуйте гальванізований отвір, прикріплений до заземлювальної площини металевими елементами, якщо ви хочете заземлити плату до шасі для контролю електромагнітних перешкод. Використовуйте негальванізований отвір для електричної ізоляції кріплення, наприклад, за допомогою нейлонових елементів або коли кріплення має плавати.

Як сильно слід затягувати гвинт-розпірку?

Затягніть з відповідним моментом затягування для матеріалу та плити. Надмірне затягування, особливо для нейлону або тонких плит, може зірвати різьбу або розтріскати ламінат, тоді як недостатнє затягування призводить до розхитування плити під впливом вібрації. Використовуйте шайби для розподілу навантаження та, де необхідно, для підтримки ізоляції.

Чи можна припаяти стійки до плати?

Так. Дистанційні опори для поверхневого монтажу встановлюються та оплавляються разом з іншими деталями поверхневого монтажу, тому монтажні елементи додаються під час складання, а не встановлюються вручну. Це зменшує обсяг ручної праці та є корисним у виробництві великих обсягів.