基于QC方法的缩短PCB底板压装时间技术研究

程虎　李绘娟　程鹏　韩世忠

摘 要：PCB底板压装工序耗时长，严重影响了生产任务。鉴于此，基于QC方法，采用统计表、因果图、柱状图等QC工具，从现状调查、要因确认、制定对策、对策实施、效果检查几个方面，提出了支撑模具让位设计和垫模镂空设计的思路方法，实现了缩短PCB底板压装时间的目标。

关键词：QC方法；PCB底板；压装时间

中图分类号：TN41  文献标志码：A  文章编号：1671-0797（2023）09-0077-05

DOI：10.10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.09.022

0    引言

质量管理（QC）小组活动作为一种质量改进方法，自1978年引进我国后，在各行各业发挥了巨大的作用[1-3]。QC小组围绕企业经营战略、方针目标和现场存在的问题，以改进质量、降低消耗、提高素质和经济效益为目的，运用质量管理的理论和方法开展活动[4]。PCB底板上连接器的安装分为焊接型和压接型[5]。压接方式是通过鱼眼端子等[6-8]将连接器引脚压接到高速背板上的金属孔内，通过鱼眼端子的塑性形变与孔壁紧密连接起来，实现导电连接。采用压接工艺的PCB不需要清洗，节约成本，环保安全，正在被广泛接受和使用[9]。PCB底板的压装在整个电装过程中普遍存在耗时长的情况，因此，缩短PCB底板压装时间成为一个亟需解决的问题。

1    实施过程

1.1    现状调查

现行PCB底板压装工艺操作步骤如表1所示。

针对PCB底板压装情况，QC小组与同行业进行了调研交流，获知了在同行业中PCB底板的压装时间普遍约为70 min。

QC小组分别针对PCB底板的压装工艺流程、各压装步骤的耗时开展现状调查。小组成员跟踪调查了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种典型PCB底板压装各工序的耗时情况，如表2所示。

从表2可以看出，连接器压接工序耗时最长，因此，连接器压接耗时长是本课题的症结所在。

1.2    要因确认

针对连接器压接耗时长这一症结，采用鱼骨图[10]从人、机、料、法、环5个角度开展分析，将讨论的原因归纳总结，如图1所示。

采取现场调查、比较分析等方法，对造成连接器压接耗时长的7个末端因素进行逐项确认，计划表如表3所示。

依据要因确认计划表，QC小组成员对7个末端因素进行了确认，找到了造成连接器压接耗时长的主要因素：支撑模具结构单一。现有模具实物图如图2所示。

1.3    制定对策

小组对已确定的要因制定了多项备选对策，将最有价值的对策列入对策表，如表4所示。

根据5W1H的原则，小组成员制定了以下对策，如表5所示。

1.4    对策实施

1.4.1    支撑模具结构设计

PCB底板需压接的连接器虽然种类多，但压接时底板下方需提供一个支撑的反作用力的原理是相同的。再结合产品的特点，对已装联的器件和连接器针脚做了对应的让位设计，设计了结构如图3所示的支撑模具。

1.4.2    支撑模具材质选择

由于支撑模具需要在压接平台上反复推送，从耐磨度、重量、成本几个方面考虑，最终选择了印制板的基材作为支撑模具的材料。实物图如图4所示。

1.4.3    垫模结构设计

由于支撑模具让位空较多，多次摩擦和压接会导致模具变形，为此又设计了垫模，将支撑模具放在垫模上整体推送使用。垫模的内框尺寸与支撑模具外形尺寸一致，为了减轻重量，垫模增加了镂空设计，垫模与压接平台之间需要一定的摩擦力，以免压接时发生移动，再结合耐磨度、重量、成本等几个因素，最终选择了铝材作为垫模的材料，如图5所示。

1.4.4    实施过程

具体实施步骤如下：

（1）将垫模放置于压接机平台上。

（2）将支撑模具放置于垫模上。

（3）将PCB底板对应放置于支撑模具上，注意PCB底板针脚与支撑模具镂空让位槽对应。

（4）将上压模具对应放置于待压连接器上。

（5）操纵压接机对上压模具施加压力，直至连接器压接完成。

实施示意图如图6所示。

2    实施效果检查

2.1    压接效果

压接实物图如图7所示。

2.2    检测

用塞规测量距离。

（1）压接后PCB上表面与连接器下表面之间的距离为0.18 mm，符合≤0.2 mm的要求。

（2）压接后相邻两个连接器的高度差为0.09 mm，符合≤0.1 mm的要求。

压接后的参数指标均符合单位标准要求，标准要求示意图如图8所示。

2.3    实施后耗时统计

QC小组用科学合理的方法，制定各项有效措施，严格按对策表要求逐一实施后，同样选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种底板，分别对其连接器压接耗时进行了收集统计，如表6所示。

实施前后效果对比图如图9所示。

以上结果说明：缩短PCB底板压装时间的问题得到了解決，PCB底板压装时间由原来的128 min缩短至68 min，达到了设定的缩短至70 min以下的预期目标。

3    结语

本文基于QC方法对缩短PCB底板压装时间的技术进行了研究，通过对支撑模具进行让位设计和垫模镂空设计，制造了新的模具，解决了PCB底板压装耗时长的问题。同时，让位设计和镂空设计的思路对同类行业有一定的借鉴价值。

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收稿日期：2023-02-03

作者简介：程虎（1986—），男，湖北武汉人，高级技师，研究方向：无线电装接。