问题：EDA设计中固定孔与过孔的常见间距设置问题

Question

在EDA设计中，固定孔（如螺钉孔）与过孔（Vias）之间的间距设置是一个常见且关键的问题。设计时若两者间距过小，可能导致机械加工与电气连接之间的干扰，影响PCB的可靠性与安全性；间距过大则可能造成布线空间浪费，增加板卡尺寸与成本。常见的技术问题包括：如何根据制造工艺、电压等级及机械强度要求合理设置固定孔与过孔之间的最小安全间距？不同应用场景（如高密度HDI板、电源板）下，间距设置是否存在差异？如何在PCB设计软件中有效设置规则以避免间距违规？

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一、固定孔与过孔间距设计的基本概念

在PCB设计中，固定孔（如螺钉孔）与过孔（Vias）之间的间距设置直接影响PCB的电气性能、机械强度和制造可行性。过孔是用于层间电气连接的关键结构，而固定孔通常用于机械安装，本身不参与电气连接。若两者间距过小，可能在钻孔过程中导致铜箔撕裂或短路，影响电气安全；若间距过大，则会浪费宝贵的布线空间。

因此，合理设置两者之间的最小安全间距是PCB设计中的一个关键参数。

二、影响固定孔与过孔间距的主要因素

在确定固定孔与过孔之间的最小安全间距时，需要综合考虑以下几个方面：

• 制造工艺限制：包括钻孔精度、孔壁与铜箔的最小距离（Annular Ring）等。
• 电气安全要求：根据电压等级设置足够的爬电距离与电气间隙。
• 机械强度：固定孔周围的铜箔结构是否能承受安装时的应力。
• PCB材料特性：如FR4、高频材料等的热膨胀系数、机械强度等。

例如，在高压应用中，需考虑空气击穿电压，通常建议间距至少为0.2mm/100V，但需结合实际材料与环境。

三、不同应用场景下的间距差异

不同类型的PCB应用场景对固定孔与过孔间距的要求存在显著差异：

应用场景	典型特征	推荐最小间距	说明
高密度HDI板	布线密集、层数多	0.3mm - 0.5mm	需兼顾布线空间与制造能力
电源板	大电流、高电压	0.8mm - 1.5mm	需满足电气安全标准
消费类电子产品	成本敏感、尺寸紧凑	0.4mm - 0.8mm	平衡电气性能与空间利用率

四、PCB设计软件中的规则设置方法

在EDA设计软件（如Altium Designer、Cadence Allegro、Mentor Xpedition等）中，可以通过设置设计规则来确保固定孔与过孔之间的间距合规。

以Altium Designer为例，设置步骤如下：

1. 进入“Design → Rules”菜单；
2. 在“Electrical”类别下选择“Clearance”规则；
3. 新建规则，设置对象为“Via”与“Mounting Hole”之间的间距；
4. 输入最小允许间距值；
5. 应用规则并运行DRC检查。

示例规则定义代码（Altium规则语言）：

Name: MountingHoleToViaClearance
RuleClass: Clearance
Condition: InNetClass('All') And InObjectKind('Via') And InObjectKind('MountingHole')
Value: 0.8mm

五、设计验证与DRC检查流程

为了确保设计符合间距要求，必须进行设计规则检查（DRC）。以下是一个典型的设计验证流程：

graph TD
            A[开始设计] --> B[放置固定孔与过孔]
            B --> C[设置间距规则]
            C --> D[布线与布局]
            D --> E[DRC检查]
            E -- 通过 --> F[输出Gerber文件]
            E -- 失败 --> G[修正设计]
            G --> C