實用新型電氣一體化分斷掰平測試夾具

陸海娟　陳益紅

我公司坐落在于基礎設施齊全的現代化制造生產基地——天津南開區都市工業園區內，具有現代化的廠房和設備，擁有11條先進的SMT生產線體，5條自動化插裝生產線，17條自動化測試線體，具有大規模生產SMT/THT混裝工藝板卡的能力。多年來，我們憑借“創新、務實、追求卓越”的企業精神，走質量效益型道路，公司于1996年通過ISO9002質量體系認證。我們的總體目標是通過不斷的質量改進，降低不良率，讓所有的客戶滿意。在長期的生產加工過程中我們與國際公司MOTOROLA建立了長期穩定的合作關系，為ESG事業部提供加工服務。

我們生產的主要產品是手機鋰離子電池保護板，鋰離子電池較為“嬌氣”，若在充電過程中充電電壓高于規定電壓，充電電流就會超過規定電流；或在放電過程中有過大的放電電流；如果電池放電到終止放電電壓還繼續放電，就會損壞電池甚至使之報廢。電池保護板是鋰電池的控制中心，對鋰電池的安全性起著至關重要的作用，質量要求非常嚴格，這就對我們的生產提出很高的要求，特別是SMT生產線。

手機鋰離子電池保護板的BN系列產品，在新產品試制的初期MOTOROLA設計部門對供應商的加工工藝提出了新的更加嚴格的要求--先分斷后測試，PCM供應商要完成對產品TAB的掰平工藝（更好的保證PCM最終FCT測試的穩定性，使后線電池組裝工藝的安全性與穩定性得到進一步提提升）。這對于一直沿用傳統生產工藝流程加工手機鋰離子電池保護板的我們來說是一個很大的挑戰。

正常情況下我們是按照MOTOROLA發送給我們的新品文件進行正常生產前的一系列準備：BOM的整理、貼片程序的編寫、爐溫曲線的調試設定、測試夾具的制作、測試代碼的編寫、網板及相關工裝夾具的設計制作等。其中值得注意的是，之前我們的測試是在產品分斷前進行的。這也就意味著我們這次所要更改的不僅僅是后線生產中使用的分斷夾具還包括后續測試中使用的正板FCT測試夾具。如何滿足MOTOROLA 的要求呢？我們進行了一系列的試驗。

首先，我們要更改原有分斷夾具的基本功能。我們之前使用的分斷夾具只是完成對產品工藝邊的分斷。針對MOTOROLA提出的要求，我們的分斷夾具在實現將產品的工藝邊分斷的同時，需將產品上的TAB完成從90度到0度的折彎。出于成本考慮，我們準備在原有夾具的基礎上，更改其從屬部件--分斷小盒的結構來實現對最終產品的分斷掰平工序。目前我們使用的就是2個簡單的固定夾板來實現對分斷夾具中產品的夾持，輔助完成對產品工藝邊的分斷切割。原工藝流程：我們的操作順序是將測試結束后的PCB放入到分斷小盒中，在將分斷小盒放入到分斷夾具中，壓下銀白色的壓桿，在沖刀的作用下就可以完成工藝邊的切割分斷。而MOTOROLA對BN產品的要求是在完成對PCB工藝邊分斷的同時完成對TAB從90度到0度的折彎過程。我們從機械分斷的先后性及可行性上進行了系列的分析，最終得出結論：

為了確保產品在分斷中受到的應力最小，對TAB的折彎要放在對工藝邊的切割分斷以后。理由是將放有PCB的分斷小盒放到機械分斷夾具中進行分斷的的時候，只有豎直向下施加作用力， PCB板所受到的反作用力對板子的焊接影響才會是最小狀態（當在PCB的工藝邊上施加向下的剪切作用力時，PCB板本身受到一個與作用力反方向的力，在這個力的作用下板子有向上弓起的趨勢，但由于分斷小盒在夾具中的放置處兩端有限位鎖死機構，阻止了板子在剪切力的反作用力下的彎曲變形，更有利于保證產品的焊接質量）。如果我們在完成TAB的折彎工序之后，再按照上面的作用力方向進行工藝邊的切割分斷的話，已經折成0度的TAB會再次回到90度。所以我們決定將對TAB的折彎工藝放在工藝邊的切割分斷以后。

完成了工藝順序的確定，我們開始針對分斷小盒專用結構進行系列試驗。要實現分斷工藝邊后對TAB的折彎，我們嘗試著將分斷小盒下面的2個側支撐板做成可以活動的機構（在小盒進行切割分斷工藝邊的時候，2個支撐板是純粹的支撐作用，輔助完成對PCB工藝邊的切割分斷；當完成對PCB工藝邊的切割分斷以后，在相關輔助機構的作用下2個側支撐開始側滑動作為實現對TAB的展平折彎工序。）我們經過數次改造完成了對分斷夾具及分斷小盒底部結構的設計制作 。詳細結構請參考下圖：

上圖的綠色虛線部分是可以向兩邊打開的，這兩部分之間是通過導向桿和彈簧連接在一起的。它的工作原理是：

當上圖中分斷夾具的刀具（藍色）部分在氣缸的作用下，進行切割PCB工藝邊的流程的時候，銅材分斷小盒的兩個可打開部分在彈簧的拉力作用下保持閉合狀態；當刀具完成對PCB工藝邊的切割分斷以后，刀具在氣缸的帶動下恢復原位，同時出動微動開關分斷夾具底部氣缸開始工作：2個錐形頂針在氣缸的作用下向上頂起，剛好與銅材分斷小盒上的兩個導向柱楔形切口接觸，由于銅材分斷小盒兩端的可動部分是通過彈簧邊接的，在擠壓力的作用下，2擋板同時向外打開將TAB展平，動作結束后底部氣缸恢復原位，錐形頂針同時復位，這時銅材小盒上的連接2個擋板的導向柱失去了頂針的擠壓力，在彈簧的作用下恢復原位，完成對PCB的分斷掰平工藝。

這樣我們就解決了分斷夾具同時實現了對PCB工藝邊分斷和TAB展平的問題。下一個要考慮的就是：如何使用整板測試夾具完成對分斷掰平后的PCB的測試。

在該產品上PCB的測試點只有保證測試針都準確的扎在相應的測試點上才能準確的完成對產品的測試。

由于之前我們是整板測試，不存在對單拼產品的測試定位問題。但在MOTOROLA要求更改后線測試的工藝流程后，如果我們還希望對產品進行高效的連續性測試的話，就需要更改測試夾具的結構并設計制作新的工裝，它既能在分斷夾具上輔助產品的分斷掰平，同時在測試夾具上又具有準確定位的作用。朝著這個思路方向，我們進行了系列試驗。最終設計制作了分斷小盒的另一半結構。

為了保證分斷掰平后能夠準確的對產品進行高效連續性FCT測試，我們使用電木材料制作了小盒。按照整板PCB的間隔尺寸，在電木小盒的相應位置鑲嵌金屬銷子，結合在單拼產品金塊測試點位置的開孔，來完成對測試時產品的定位處理。這樣當我們使用電木小盒和銅材質小盒配合完成產品的分斷掰平以后，就可以直接將盛放有分斷掰平以后產品的電木小盒放入到測試夾具中，開始對產品進行最終的電性能測試。

經過一系列的試驗分析，我們終于完成了上述從單純的機械式分斷夾具到電氣一體化分斷掰平測試一體化夾具的改進與完善。我們的設計思路得到了MOTOROLA公司得認可與好評，由于我廠是最先完成該項工藝流程改進的供應商，我們拿到了MOTOROLA產品BN系列的訂單。由于該PCB分斷、掰平、測試電氣一體化夾具的使用，改變了公司原來的機械式、人員密集型的工作模式，原來2條線體6名操作員可以生產合格產品8000EA/班，現在只需要3名操作員就可以生產12000EA/班。該工裝夾具的使用有效地降低了分斷工位的勞動強度，顯著地提高了生產線體的工作效率。

作者簡介

陸海娟（1978-）女，工程師，本科，籍貫：江蘇，研究方向：電子、自動化。