中央空調(diào)線控器顯示可靠性分析與研究

中央空調(diào)相對于傳統(tǒng)空調(diào)更加簡潔美觀大方, 且與家庭裝修完美融合，被越來越多人接受, 安裝量逐年提高。隨著中央空調(diào)的普及因線控器故障導(dǎo)致的售后投訴明顯上升，研究線控器可靠性對提高產(chǎn)品品質(zhì), 降低維修費用支出具有重要意義。

1   背景

空調(diào)線控器在應(yīng)用中出現(xiàn)多單顯示亂碼故障（圖1），通電后整個屏幕都顯示，線控器無法觀察，但功能正常可以開停機及模式轉(zhuǎn)換。通過對故障件深入分析發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)亂碼的線控器有一部分重新插拔FPC, 用洗板水清洗連接器后故障可消除，另外一部分亂碼現(xiàn)象穩(wěn)定故障無法消除。

圖1 線控故障現(xiàn)象

2   線控器顯示亂碼原因分析及解決對策

從退回故障件來看顯示亂碼主要分為兩種情況?？苫謴?fù)正常與不能恢復(fù)正常，下面分別闡述這兩種情況產(chǎn)生故障的原因分析。

2.1 亂碼故障穩(wěn)定不可恢復(fù)

①芯片異常：一部分故障品更換芯片后正常，將故障芯片裝配到正常線控器上故障復(fù)現(xiàn)，測試芯片46 腳對地短路，芯片開封發(fā)現(xiàn)46 腳處有明顯灼傷痕跡，判斷為EOS 導(dǎo)致。IC 抗靜電實驗結(jié)果顯示A 廠家抗靜電能力人體模式最高5 000 V，機械模式最高2 000 V，失效后，均表現(xiàn)為短路，其中1單從2 000 V開始，每次增加1 000 V，測試到5 000 V時，出現(xiàn)短路失效，另一單直接上5 000 V測試，管腳有損傷。測試B 廠家IC 抗靜電能力人體模式最高8000V（設(shè)備最大輸出8 000 V），機械模式最高2 000 V 優(yōu)于A 廠家。對于因芯片損傷引起顯示異常需提升芯片抗靜電能力。同時生產(chǎn)線加強防靜電管控，對線控器安裝過程靜電防護進行排查，離子風(fēng)扇使用情況，生產(chǎn)現(xiàn)場操作情況，非防靜電物料進行隔離, 減少芯片靜電損傷。

圖2 芯片引腳EOS損傷QT2特性曲線及開封實物

②液晶異常

部分線控器更換液晶正常, 對液晶進行分析發(fā)現(xiàn)液晶ITO（indium tin oxide，氧化銦錫）引線劃傷導(dǎo)致。

圖3 液晶ITO引線劃傷

ITO 引線劃傷改善對策：a. 前工序在涂膠崗位必須全檢其效果，發(fā)現(xiàn)有涂膠刮傷及雜質(zhì)不良立即挑出返工，確保每片玻璃均是OK 品。b. 涂膠良品與不良品劃分區(qū)域，已涂膠的待曝光良品，在4 小時內(nèi)用完，定期給員工培訓(xùn)正規(guī)抽插籃手法，取放玻璃手勢和技巧。c. 抽插籃時按方格順序作業(yè)，不允許從玻璃中間插籃，且只能使用籃具運輸。d. 曝光前對涂膠效果進行二次檢查。e. 顯影中途每2 批在CCD 鏡頭下確認(rèn)圖案效果。f. 提高員工AOI 電測業(yè)務(wù)技能水平。g. 黑片高頻測試環(huán)節(jié)，同步延時2 秒，肉眼也可對顯示不良進行識別挑選，預(yù)防漏檢。

圖4 液晶ITO劃傷改善

部分液晶檢測ITO 引線正常，電測有短路報警情況確定為液晶盒間導(dǎo)電雜質(zhì)短路。液晶生產(chǎn)過程中盒內(nèi)落入微小導(dǎo)電類雜質(zhì)導(dǎo)致上下導(dǎo)通不良，導(dǎo)電雜質(zhì)與LCD 盒厚大小臨近，正常電測條件下不能完全有效篩選出。

圖5 液晶盒間短路故障

盒間短路改善對策：a. 定期對周轉(zhuǎn)鋼籃清洗一次、對設(shè)備運轉(zhuǎn)部件作保養(yǎng)、檢查，發(fā)現(xiàn)磨損、產(chǎn)生金屬屑的情況，及時處理、清潔。b. 優(yōu)化測試參數(shù)，電測、管腳測試和模組測試由之前15 V 增加到30 V 高壓測試。

圖6 液晶盒間短路改善

2.2 線控顯示亂碼經(jīng)簡單處理可恢復(fù)正常

①清洗液晶FPC （flexible printed circuit，柔性電路板）連接器后恢復(fù)正常：此類故障品上電顯示暗劃，測試功能正常，首先判斷為液晶故障導(dǎo)致，更換液晶后現(xiàn)象未消除，更換主芯片后故障仍然存在，因此排除芯片和液晶異常。清洗FPC 連接針座后正常，線控器FPC連接針座采用0.5X40P( 貼片) 式連接器，尺寸小、間距窄，針座引腳密集。萬用表測量兩兩引腳間距短，判斷異物導(dǎo)致。隨著高密度、小型化端子的廣泛使用，絕緣體的有效壁厚越來越薄。例如絕緣子表面或內(nèi)部有金屬過剩，生產(chǎn)過程中板面產(chǎn)生錫珠錫渣, 焊劑等污染物受潮等，都會影響連接設(shè)備造成短路、漏電和絕緣不良。對于連接器絕緣性能降低不建議對連接器進行刷膠操作, 防止刷膠時帶入導(dǎo)電物質(zhì)。如確需刷膠需對輔料清潔度、刷膠方式方法進行管控、定期清潔臺面更換毛刷，推廣使用自動噴膠機對PCB 進行噴膠。

圖7 針座錫渣短路與PCB刷膠

② FPC 未裝配到位插歪導(dǎo)致兩腳間短路。故障件FPC 可明顯看出插歪，補強板未與針座下端平行, 重新插裝FPC 后恢復(fù)正常。生產(chǎn)過程反饋液晶FPC 較軟不好插裝同時由于生產(chǎn)線速度過快且FPC 顏色與針座顏色接近不好觀察是否插裝到位。對于此類裝配異常推動液晶生產(chǎn)廠家延長FPC 接口處補強板, 且延長部分不貼合到FPC 上, 方便插裝時拿取。同時在FPC 下端增加白色絲印線便于插裝時對齊防止插歪。

圖8 延長FPC補強板

③重新安裝液晶FPC 正常：此類問題售后失效占比最大, 故障件返回上電顯示多劃，測試功能正常，測量芯片、液晶未發(fā)現(xiàn)異常。清洗針座故障未消除，查看FPC 裝配到位無歪斜，將液晶取下重新安裝后正常。X光觀察線控器FPC 和針座配合情況，未發(fā)現(xiàn)短路情況，余量和偏移情況良好，無錯位情況。但使用萬用表對故障線控器主芯片及排線針座測量均發(fā)現(xiàn)兩兩引腳間短路情況。初步判斷FPC 與連接器配合可靠性差。

圖9 FPC連接器端子外形尺寸

1）查詢線控器使用的FPC 連接器端子材料

A 廠家：磷青銅，鎳底鍍金( 帶鎳條)；增強片: 磷青銅，銅底鍍錫；塑殼：耐熱性樹膠（LCP）；外罩：耐熱性樹膠（PA9T）

B 廠家：磷青銅，鎳底鍍金( 帶鎳條)；增強片: 磷青銅，銅底鍍錫；塑殼：耐熱性樹膠（LCP）；外罩：耐熱性樹膠（LCP）

2）查詢FPC 連接器端子外形尺寸

對比發(fā)現(xiàn)A，B 廠家連接器材料與外形尺寸無明顯差別，且使用兩個廠家連接端子的線控器均有顯示亂碼情況，可判定與廠家物料無關(guān)。取消針座底部刷膠后實際生產(chǎn)過程中測試針座兩腳間仍有短路情況，可判定刷膠不是導(dǎo)致線控亂碼的主因。

3）針座金相結(jié)構(gòu)分析：對針座進行正面和側(cè)面兩個面做金相實驗，側(cè)面金相研磨，發(fā)現(xiàn)排線在針座內(nèi)有輕微的曲翹變形，但無短路隱患，正面金相研磨查看無異常，針座和排線對正接觸情況良好。

4）針座排線匹配分析：在放大鏡下對針座和排線連接的對應(yīng)情況進行查看，排線和針座對應(yīng)情況良好，無明顯偏移現(xiàn)象，無短路隱患。解剖針座查看排線插入情況，對正接觸情況同樣良好，無明顯短路隱患。

圖10 針座排針匹配情況金相研磨

綜上可以確定FPC 連接器連接可靠性出現(xiàn)問題。

圖11 針座和排線連接情況

FPC 連接器端子結(jié)構(gòu)按功能可分為3 個主要區(qū)域：插件區(qū)、壓接區(qū)、過渡區(qū)。壓接的好壞直接決定了電傳輸?shù)男阅?，所以選擇與端子壓接相匹配的壓接方式才能達到良好的壓接狀態(tài)，才能保證FPC 連接器良好的電連接性能。線控常見的四種連接端子方式：FMN 式（單側(cè)接口結(jié)構(gòu)）、FHY 式（帶凸緣、正翻蓋結(jié)構(gòu)）、FHH 式（帶凸緣、后翻蓋結(jié)構(gòu)）、JMCS 式（板對板結(jié)構(gòu)）。目前失效線控器均采用普通正翻蓋FPC連接方式，經(jīng)過對這幾種連接方式對比發(fā)現(xiàn)FMN 式的連接端子結(jié)構(gòu)簡單，插裝困難， 淘汰此方案。FHY、FHH、JMCS 這三種都有較之前普通接線端子更高的可靠性。由于此三種結(jié)構(gòu)都須對連接的FPC 軟排線進行特殊處理（FHY、FHH 式需選用帶凸緣的FPC 軟排線，JMCS 式需將針座一端焊接在FPC 軟排線上），經(jīng)綜合評估選用FHY 型針座操作簡單，可靠性提高也可以兼容普通的FPC 為首選方案。新結(jié)構(gòu)與現(xiàn)用的針座最大的一個區(qū)別就是采用凸緣式FPC。經(jīng)過對FPC 連接器進行整改后線控器亂碼故障大幅下降，整改可行有效。

圖12 凸緣式FPC與普通FPC區(qū)別

3   失效整改總結(jié)及意義

結(jié)合產(chǎn)品實際應(yīng)用過程中問題反饋，本文通過對線控器顯示亂碼問題產(chǎn)生的原因分析，F(xiàn)PC 連接可靠性，物料防靜電及不良率控制，人員業(yè)務(wù)技能提升對線控器進行綜合可靠性整改。結(jié)合整改后制品市場反饋情況，新制品售后投訴顯著降低，線控器顯示可靠性顯著提高。

參考文獻：

[1]李永忠,溫德波.影響LCD顯示質(zhì)量的因素[J].液晶與顯示.2003(01):48-53.

[2]郭金花.電連接器典型失效模式及機理分析[J].環(huán)境技術(shù).2021(02):145-149.

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年5月期）