做PCB的朋友应该都有过这种经历板子画完了布局布线一切顺利到了最后一算螺丝孔突然发现不知道该用什么工具放进去。用Pad还是Via要不要镀铜孔径该留多大孔边上要不要禁止布线这些问题看似小真到了打样回来拧螺丝的时候一个孔位选错整块板子可能就废了。这篇文章专门讲Altium Designer里的PCB安装孔设计我会把三种主流做法全部拆开来讲Pad法、Via法、Board Cutout开槽法。每种方法包含详细参数设置、操作步骤、使用场景最后再讲一讲我实际踩过的坑。新手可以直接照着抄参数老手也可以看看有没有自己忽略掉的细节。1. 安装孔设计的基础常识先搞清孔是干什么的1.1 安装孔不只是“打个洞”它承担机械和电气双重职责很多人刚接触PCB设计时觉得安装孔就是“螺丝穿过去的一个洞”随手放个Pad就完事。真做起来才发现问题一堆螺丝头碰到铜皮短路了孔位离板边太近导致板子断裂孔径留小了螺丝拧不进去甚至因为孔没做非金属化整个板子的地平面被无意中截断。安装孔在PCB中至少承担三件事第一是物理固定把板子锁在外壳、支架或另一块板子上这是它最本职的工作第二是电气连接有些安装孔会连到GND或机壳地用于屏蔽、防静电或者接地第三是工艺定位PCB生产时需要使用定位孔做拼板、钻孔和对位这类孔往往有严格的公差要求。所以在动手画安装孔之前先停下来问自己几个问题这个孔是给螺丝用的还是给定位销用的孔壁需不需要金属化镀铜孔位附近是否允许走线和铺铜板子是多层板还是双面板内层有没有大面积的电源或地层会被安装孔切断把这些想清楚再去选择用哪种方法画孔思路就清晰了。1.2 金属化孔与非金属化孔选择不对返工加倍金属化孔Plated的孔壁有一层铜在电气上和板子的层别相连。常见用途是螺丝接地电源模块的安装孔常常要求连到GND利用金属外壳和螺柱形成屏蔽回路。金属化孔还可以增强安装强度因为孔壁有铜和电镀层支撑反复拧螺丝不容易磨损。非金属化孔Non-Plated则没有孔壁铜纯粹是一个物理孔洞。绝大多数使用普通螺丝尼龙垫片固定的PCB安装孔都建议做成非金属化。原因有三个一是避免螺丝头或螺柱意外接触到孔壁上的铜引发短路二是便于电气隔离螺丝本身不带电位不需要考虑爬电距离和净空三是生产工艺更简单成本略微降低。这里有个非常容易踩的坑在新版Altium Designer中Pad的属性面板里有一个Plated复选框如果你放置安装孔时不去注意它默认是勾选状态也就是金属化孔。很多新手画的安装孔其实就是一排金属化的接地孔如果后面没有正确铺铜连接孔壁上那一圈裸露铜皮就成了“悬空铜”在高压或有振动场景下容易出现电化学迁移。提示安装孔使用金属化还是非金属化应该在做PCB设计前和硬件工程师、结构工程师确认清楚。如果是自己主导项目那就遵循一个原则需要接地/屏蔽的设计成金属化孔只是单纯固定螺丝的一律做成非金属化孔。2. 方法一用Pad做安装孔90%场景的首选方案2.1 Pad法安装孔的核心参数孔径、外径、Plated、阻焊Pad法是Altium Designer里最标准、最通用的安装孔做法。原理很简单放置一个圆形焊盘把中间的孔尺寸设置成螺丝需要的钻孔大小外圈尺寸设置成螺丝头或垫片的避让区域。放Pad不是随手一丢关键参数要逐个理清第一个参数是Hole Size钻孔直径。这个值直接对应PCB工厂钻头的大小也是螺丝能不能顺利穿过的关键。以M3螺丝为例如果螺丝是穿过通孔后加螺母固定孔径一般做3.2mm到3.5mm如果是自攻螺丝直接拧进塑料外壳或铜柱孔径要根据基材调整通常在2.6mm到2.8mm之间。注意孔径宁大勿小3.0mm的孔配M3螺丝在理论上是能穿的但PCB钻孔有公差、板材会热胀冷缩、螺丝本身也有镀层厚度实际装配时会很紧批量产线容易断料。第二个参数是Pad外径Size and Shape里的X/Y尺寸。这个尺寸本质上决定了孔周围的“露铜禁区”有多大。常见做法是外径取孔径的1.5到2倍M3孔做3.2mm钻孔时外径做到5.5mm到6.0mm比较舒服。外径太小螺丝头边缘会和板边或元件打架外径太大PCB上可用于走线和铺铜的空间又被白白浪费。第三个参数是Plated选项。前面说过需要接地就勾选需要电气隔离就取消勾选。第四个参数是阻焊层Solder Mask Expansion。Pad默认会在阻焊层上开窗也就是孔周围的铜皮会裸露出来。如果安装孔需要做绝缘处理比如和机壳间要用绝缘垫片在属性里可以手动设置Solder Mask Expansion的值为负数让阻焊层把焊盘外圈盖住一部分如果追求更彻底的绝缘可以直接把阻焊层开口关掉。2.2 Pad法实操步骤与多板层注意事项操作流程非常简单在PCB编辑器中按快捷键P键再按P键或者点击顶部菜单Place下的Pad就会进入放置状态。在放置状态下直接按Tab键打开Pad属性面板先设置好孔径和外径再设置Plated属性最后把坐标填进去确定后放下即可。批量放安装孔有个小技巧在放置第一个Pad前先按Tab设置好所有参数不要急着点鼠标放置而是一边按快捷键一边在板框图纸上把孔位坐标提前算好。放置第一个Pad后继续放置后续Pad时Altium Designer会保留上一次的Pad属性设置所以后面几个孔只要直接点位置就行不用再翻属性面板。多层板设计时要特别注意内层连接。金属化安装孔如果上下层是地中间层夹着电源和信号层那么Pad在中间层的定义方式会影响整个平面的完整性。我的习惯是如果安装孔只是用于固定螺丝我通常会进入Layer Stack管理器中给内层设置较宽的安全间距或者在所有内层上把安装孔区域画成Keep-Out避免铺铜时自动连接到安装孔。如果是需要接地的安装孔那么Pad属性中要确认Internal Plane连接方式是Relief还是Direct电流不大时用Relief热焊盘方便焊接和返修大电流地连接用Direct但要注意散热太快的问题。注意Pad法做安装孔时如果取消勾选Plated做成非金属化孔Pad属性里的Internal Plane连接选项会变成灰色不可用这是正常的因为孔壁没有铜内层自然不会自动连接。3. 方法二用Via做安装孔小孔和多孔阵列的灵活方案3.1 为什么有人会用Via做安装孔以及它和Pad的本质差异很多新手看到系统提示“可以使用Via放置安装孔”就会产生疑问Pad和Via到底有什么本质区别直接从功能上看Pad是元件引脚的一部分可以在原理图中有对应的管脚而Via是纯粹的布线过孔它是用来连接不同层走线的。但在实际PCB设计中Via也经常被当作安装孔使用。典型场景有几种一种是定位孔孔径在1.0mm左右用于SMT产线的定位销用Via就够另一种是屏蔽孔/接地孔阵列比如射频板上的屏蔽罩区域需要一圈小过孔把顶层和底层地连接起来这时候用小孔径Via阵列比一个大Pad效果好得多还有一种是辅助固定孔负载不大、对精度要求不高只是想给小板子加个防松脱用的螺丝孔用Via快速放置也能满足。Via和Pad的最大差异在于默认属性Via默认是金属化孔而且很难在放置时一步到位地设置成非金属化另外Via的外径Diameter和孔径Hole Size之间有最小差值的工艺限制一般钻孔直径比外径小至少0.2mm到0.3mm如果你想做一个2.5mm钻孔的安装孔对应的Via外径至少要设到2.8mm以上这在很多PCB设计软件里会有设计规则校验报错。3.2 Via法实操步骤与阵列技巧Via法的操作和Pad法类似快捷键P键再按V键或者Place菜单下选择Via。放置过程中按Tab打开Via属性设置Hole Size和Diameter。举个例子我想做一个M2固定螺丝的安装孔用Via来实现。M2螺丝穿过PCB的孔径建议为2.2mm那么Via外径Diameter设为2.8mm左右钻孔Hole Size设为2.2mm。如果DirectX版本的AD对最大Via孔径有默认限制比如最大孔径不能超过2.54mm在规则管理器Design Rules Manufacturing Hole Size中把它放开即可。多孔阵列的放法有个经验如果要做屏蔽孔阵列不要手一个一个放。选中第一个Via后用Edit菜单下的Paste Special勾选Paste Array设置横向和纵向的复制数量与间距。或者用Altium Designer的智能粘贴先复制再按E、A组合键在弹出的阵列设置面板里输入增量坐标一次就能生成一排等间距的小过孔。这里必须提醒一个常见误区Via法做安装孔很多人直接把它和某个Net如GND相连但又不希望它真的连接到内层地平面。做法是在Via属性Net栏中选择No Net并且在Keep-Out层画一个小圆把Via包住。如果这个孔只是用来安装螺丝、不承担电气功能最稳妥的办法是单独设一个类Class然后在铺铜规则中给这些Via增加额外的安全间距。4. 方法三用Board Cutout和机械层做开槽与异形孔4.1 什么时候必须用板切孔而不只是放一个圆形PadPad和Via只能做圆形孔但PCB安装孔不一定都是圆形散热器的固定槽是长条形的电源模块的卡扣孔是异形的需要避开板内大电流铜排的过孔有时也是不规则图形。Altium Designer从比较早的版本开始就提供了Board Cutout板切孔功能专门用于在PCB内定义真实的物理开孔区域。Board Cutout和Pad/Via的最大区别在于它是纯机械定义没有任何电气属性。你画的这个圆或矩形会在3D视图中显示为真正的物理镂空在输出Gerber文件时也会反映到板框层或机械层。它的应用场景非常明确大开槽、异形孔、长条螺丝孔以及那些无法用标准Pad表达的孔位。除此之外还有一种做法是在Keep-Out层或机械层画圆然后在制造说明Fab Notes里标注“此处开孔非金属化”。这种方式在文件层面是可行的但依赖板厂读图人员理解。考虑到现在很多PCB打样平台是自动审核文件机械层上有个圆但板框没开槽容易造成漏加工所以更推荐用Board Cutout来做物理开孔再配合机械层标注文字说明。4.2 Board Cutout实操步骤与异形槽设置Board Cutout的操作非常简单点击Place菜单下拉选择Board Cutout或者使用快捷键P键后选Cutout。在PCB上拖拽出一个封闭多边形。默认是矩形实际使用中建议先放一个矩形/圆形然后在属性面板中修改精确的坐标和尺寸。如果是圆形开孔双击Cutout在属性中设置圆心坐标和半径如果是长条槽可以画一个矩形再修改四个角的圆角半径Altium Designer支持在Board Cutout属性里直接设置Corner Radius做成跑马槽形状。对于常见的DC电源插座、接线端子避让孔用Board Cutout画好形状后我习惯同时在机械层1添加上边框并写上一行文字比如“M3 SLOT PLATED 3.2X6.0”让板厂一目了然。虽然AD的新版本支持Board Cutout直接输出但多数工厂的工程确认环节仍然会看机械层的标注说明两者结合最保险。Board Cutout方案中还有一个细节如果你在3D视图里看到孔已经出来了但Gerber文件里没有对应开孔很大概率是Output设置中没有包含Board Cutout层。在Gerber Setup对话框中需要确认板框层、机械层和所有Cutout相关图层都勾选输出。5. 三种方法怎么选差异对照与决策建议前面三种方法讲完很多人可能还是拿不准自己该用哪个。这里直接给一张表把三种方法的适用场景、优缺点、注意事项列出来方便对照选择。设计方法适用场景优点缺点与注意事项Pad法大多数圆形安装孔M2-M6螺丝固定孔、接地孔参数直观支持金属化/非金属化切换可在原理图层面定义管脚外径和孔占用面积大多层板需要注意内层连接策略Via法小型定位孔、屏蔽孔阵列、辅助固定小孔放置效率高适合阵列复制孔小对布线影响小默认金属化非金属化设置繁琐孔径受规则限制不能做太大Board Cutout法开槽孔、异形孔、大面积避让、非标准孔位任意形状真实3D镂空预览不影响电气连接没有电气属性无法直接连接网络需要配合机械层标注说明从决策角度讲我的建议排序很明确普通的圆形螺丝固定孔优先用Pad法因为它兼具电气和机械两方面定义能力并且对PCB制造规则理解得最透彻。如果只是做产线定位孔且孔径小于等于1.2mm用Via法更快。如果遇到了狭长槽孔或者需要大面积镂空避让直接上Board Cutout不要用Pad或者Via硬凑。还有一个容易忽略的维度是成本。PCB钻孔是按“钻头次数”计算的一个异形槽往往要用多个钻头逐步铣出来成本和加工时间都比圆孔高一大截。如果你能通过结构设计把异形槽改成两个圆孔加一条V槽或者用圆孔替代价格差可达两三倍。所以不是万不得已我一般会在评审阶段就建议结构工程师优先用圆孔。6. 安装孔设计中的常见问题与排查技巧6.1 螺丝拧上之后器件短路先查非金属化孔的覆铜连接这是我见过最多的问题板子打样回来装好螺丝一通电电源指示灯异常排查半天发现螺丝金属部位碰到了PCB上的铜皮。原因几乎都是安装孔被设计成了金属化孔或者孔周围铺铜太近。排查步骤很简单在Altium Designer中打开PCB按3键进入3D视图检查孔壁内侧是否有铜环有铜环且没连上任何网络就是“悬空铜”没铜环则孔壁绝缘。然后使用DRC检查Tools Design Rule Check专门跑Clearance和Un-Routed Net两项看安装孔周围是否有间距报错。如果你确定要把这个孔设置为非金属化却在Drill文件里发现金属化钻孔请务必检查Pad属性里的Plated复选框是否取消勾选。这里有个细节在某些AD版本中放置Pad后如果从别处复制粘贴Plated属性会被覆盖成默认值所以批量放置后一定要再抽查几个关键孔的属性。6.2 孔位距板边太近导致板子断裂规划好“孔边距”安装孔离板边太近是另一个高频问题。PCB的基材在钻孔加工时会受到机械应力孔边距太小容易导致板边崩裂或开裂。常规经验是孔中心到板边的距离至少等于孔径比如3.2mm孔孔边到板边最小也要3.2mm以上如果要上螺丝、受力较大这个距离建议做到5mm以上。在结构器件特别密集、空间不够时至少要把安装孔放在板角倒圆角的圆心位置。板角本身应力集中孔如果再贴近边缘强度堪忧。在Altium Designer中可以用快捷键D、S、R调出Rulers简单测量一下或者直接使用Tools菜单下的Distance Measurement快捷键CtrlM连线测量孔边到板边的距离。提示对于需要经常拆装、或者要承受震动环境的板子建议在安装孔周围加一圈“泪滴铜皮”或局部铺铜补强同时把孔边距再放大一点并在板边做工艺边加厚处理这样能明显改善机械强度。6.3 小技巧安装孔区域如何快速设置禁布区安装孔周围往往会期望形成一块“禁区”不要走线、不要铺铜、不要放器件。做法是使用Keep-Out层Keep-Out Layer画一个圆半径就是螺丝头半径加上安全间距。但这里要澄清一个常见误解Keep-Out层画出圆并不会在板子上产生物理孔洞它只是在设计规则中定义了一块禁止布线的区域。想要真正做到物理开孔还是要结合Pad的孔或者Board Cutout。另一个更灵活的方法是利用Room或Rule区域。在Design Rules Placement Room中框选一块区域把这块区域的Clearance规则、Copper Connection规则单独定义比如全部设为100mil只针对安装孔类通过Rule的Query过滤生效。这个方法的最大的好处是板子上有多个类似安装孔时规则可以一次设置批量套用而不是对每个孔单独画Keep-Out。我在实际项目中通常这样组合Pad负责物理孔径Keep-Out圆负责禁布禁铜Room或Class规则负责全局统一间距。三者配合下来安装孔区域既干净又有规范后续修改孔位时只要移动PadKeep-Out圆和Room跟随移动即可。6.4 关于安装孔使用的最终实践经验做了这么多年PCB我自己的习惯是新建PCB的第一时间先把所有安装孔位确认好、放好然后再开始布局布线。顺序不能反否则最后放孔会发现把之前的走线和铜皮打断或者为了挪孔位不得不调整大半个板面。具体操作上我会先找结构工程师要一份DXF板框和孔位图导入AD后直接根据DXF中的圆形轮廓来放置Pad或Board Cutout。这样孔位误差可以控制在0.1mm以内。导入后我会用常规的“Pad Keep-Out”组合同时把所有安装孔单独放入一个叫MOUNT_HOLE的类在规则里统一设置安全间距至少0.5mm这样即使后面板子改版安装孔的相关属性也不会丢。参数方面最后再分享一张我个人常用的安装孔参数速查表方便直接抄作业螺丝规格建议钻孔直径Pad或Via外径典型使用场景M22.2mm3.5mm小板卡、测试板M2.52.7mm4.0mm标准子板、挡板固定M33.2mm5.5mm绝大多数电源板、控制板M3定位孔3.0mm5.0mm配合定位销使用公差更紧M44.3mm7.0mm大功率模块、支架固定如果你是做高密度板子安装孔周围空间极度紧张可以把外径适当缩小到孔径的1.4倍左右但一定要在规则中确认阻焊开窗后的最小环宽防止螺丝头直接压到露铜边缘造成短路。总之一句话安装孔设计看着不起眼但在整个PCB项目里它是连接结构和电气的枢纽多花几分钟把参数和规则想清楚后面能省下大量返工成本。