中央空調線(xiàn)控器顯示可靠性分析與研究

中央空調相對于傳統空調更加簡(jiǎn)潔美觀(guān)大方, 且與家庭裝修完美融合，被越來(lái)越多人接受, 安裝量逐年提高。隨著(zhù)中央空調的普及因線(xiàn)控器故障導致的售后投訴明顯上升，研究線(xiàn)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

空調線(xiàn)控器在應用中出現多單顯示亂碼故障（圖1），通電后整個(gè)屏幕都顯示，線(xiàn)控器無(wú)法觀(guān)察，但功能正?？梢蚤_(kāi)停機及模式轉換。通過(guò)對故障件深入分析發(fā)現出現亂碼的線(xiàn)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，另外一部分亂碼現象穩定故障無(wú)法消除。

圖1 線(xiàn)控故障現象

2   線(xiàn)控器顯示亂碼原因分析及解決對策

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

2.1 亂碼故障穩定不可恢復

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(xiàn)控器上故障復現，測試芯片46 腳對地短路，芯片開(kāi)封發(fā)現46 腳處有明顯灼傷痕跡，判斷為EOS 導致。IC 抗靜電實(shí)驗結果顯示A 廠(chǎng)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，均表現為短路，其中1單從2 000 V開(kāi)始，每次增加1 000 V，測試到5 000 V時(shí)，出現短路失效，另一單直接上5 000 V測試，管腳有損傷。測試B 廠(chǎng)家IC 抗靜電能力人體模式最高8000V（設備最大輸出8 000 V），機械模式最高2 000 V 優(yōu)于A(yíng) 廠(chǎng)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(shí)生產(chǎn)線(xiàn)加強防靜電管控，對線(xiàn)控器安裝過(guò)程靜電防護進(jìn)行排查，離子風(fēng)扇使用情況，生產(chǎn)現場(chǎng)操作情況，非防靜電物料進(jìn)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(xiàn)及開(kāi)封實(shí)物

②液晶異常

部分線(xiàn)控器更換液晶正常, 對液晶進(jìn)行分析發(fā)現液晶ITO（indium tin oxide，氧化銦錫）引線(xiàn)劃傷導致。

圖3 液晶ITO引線(xiàn)劃傷

ITO 引線(xiàn)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域，已涂膠的待曝光良品，在4 小時(shí)內用完，定期給員工培訓正規抽插籃手法，取放玻璃手勢和技巧。c. 抽插籃時(shí)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(jìn)行二次檢查。e. 顯影中途每2 批在CCD 鏡頭下確認圖案效果。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，同步延時(shí)2 秒，肉眼也可對顯示不良進(jìn)行識別挑選，預防漏檢。

圖4 液晶ITO劃傷改善

部分液晶檢測ITO 引線(xiàn)正常，電測有短路報警情況確定為液晶盒間導電雜質(zhì)短路。液晶生產(chǎn)過(guò)程中盒內落入微小導電類(lèi)雜質(zhì)導致上下導通不良，導電雜質(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. 定期對周轉鋼籃清洗一次、對設備運轉部件作保養、檢查，發(fā)現磨損、產(chǎn)生金屬屑的情況，及時(shí)處理、清潔。b. 優(yōu)化測試參數，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(xiàn)控顯示亂碼經(jīng)簡(jiǎn)單處理可恢復正常

①清洗液晶FPC （flexible printed circuit，柔性電路板）連接器后恢復正常：此類(lèi)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致，更換液晶后現象未消除，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(xiàn)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(wàn)用表測量?jì)蓛梢_間距短，判斷異物導致。隨著(zhù)高密度、小型化端子的廣泛使用，絕緣體的有效壁厚越來(lái)越薄。例如絕緣子表面或內部有金屬過(guò)剩，生產(chǎn)過(guò)程中板面產(chǎn)生錫珠錫渣, 焊劑等污染物受潮等，都會(huì )影響連接設備造成短路、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(jìn)行刷膠操作, 防止刷膠時(shí)帶入導電物質(zhì)。如確需刷膠需對輔料清潔度、刷膠方式方法進(jìn)行管控、定期清潔臺面更換毛刷，推廣使用自動(dòng)噴膠機對PCB 進(jìn)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 后恢復正常。生產(chǎn)過(guò)程反饋液晶FPC 較軟不好插裝同時(shí)由于生產(chǎn)線(xiàn)速度過(guò)快且FPC 顏色與針座顏色接近不好觀(guān)察是否插裝到位。對于此類(lèi)裝配異常推動(dòng)液晶生產(chǎn)廠(chǎng)家延長(cháng)FPC 接口處補強板, 且延長(cháng)部分不貼合到FPC 上, 方便插裝時(shí)拿取。同時(shí)在FPC 下端增加白色絲印線(xiàn)便于插裝時(shí)對齊防止插歪。

圖8 延長(cháng)FPC補強板

③重新安裝液晶FPC 正常：此類(lèi)問(wèn)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)現異常。清洗針座故障未消除，查看FPC 裝配到位無(wú)歪斜，將液晶取下重新安裝后正常。X光觀(guān)察線(xiàn)控器FPC 和針座配合情況，未發(fā)現短路情況，余量和偏移情況良好，無(wú)錯位情況。但使用萬(wàn)用表對故障線(xiàn)控器主芯片及排線(xiàn)針座測量均發(fā)現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(xún)線(xiàn)控器使用的FPC 連接器端子材料

A 廠(chǎng)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(shù)膠（LCP）；外罩：耐熱性樹(shù)膠（PA9T）

B 廠(chǎng)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(shù)膠（LCP）；外罩：耐熱性樹(shù)膠（LCP）

2）查詢(xún)FPC 連接器端子外形尺寸

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

3）針座金相結構分析：對針座進(jìn)行正面和側面兩個(gè)面做金相實(shí)驗，側面金相研磨，發(fā)現排線(xiàn)在針座內有輕微的曲翹變形，但無(wú)短路隱患，正面金相研磨查看無(wú)異常，針座和排線(xiàn)對正接觸情況良好。

4）針座排線(xiàn)匹配分析：在放大鏡下對針座和排線(xiàn)連接的對應情況進(jìn)行查看，排線(xiàn)和針座對應情況良好，無(wú)明顯偏移現象，無(wú)短路隱患。解剖針座查看排線(xiàn)插入情況，對正接觸情況同樣良好，無(wú)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問(wèn)題。

圖11 針座和排線(xiàn)連接情況

FPC 連接器端子結構按功能可分為3 個(gè)主要區域：插件區、壓接區、過(guò)渡區。壓接的好壞直接決定了電傳輸的性能，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(xiàn)控常見(jiàn)的四種連接端子方式：FMN 式（單側接口結構）、FHY 式（帶凸緣、正翻蓋結構）、FHH 式（帶凸緣、后翻蓋結構）、JMCS 式（板對板結構）。目前失效線(xiàn)控器均采用普通正翻蓋FPC連接方式，經(jīng)過(guò)對這幾種連接方式對比發(fā)現FMN 式的連接端子結構簡(jiǎn)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(xiàn)端子更高的可靠性。由于此三種結構都須對連接的FPC 軟排線(xiàn)進(jìn)行特殊處理（FHY、FHH 式需選用帶凸緣的FPC 軟排線(xiàn)，JMCS 式需將針座一端焊接在FPC 軟排線(xiàn)上），經(jīng)綜合評估選用FHY 型針座操作簡(jiǎn)單，可靠性提高也可以兼容普通的FPC 為首選方案。新結構與現用的針座最大的一個(gè)區別就是采用凸緣式FPC。經(jīng)過(guò)對FPC 連接器進(jìn)行整改后線(xiàn)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區別

3   失效整改總結及意義

結合產(chǎn)品實(shí)際應用過(guò)程中問(wèn)題反饋，本文通過(guò)對線(xiàn)控器顯示亂碼問(wèn)題產(chǎn)生的原因分析，FPC 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(xiàn)控器進(jìn)行綜合可靠性整改。結合整改后制品市場(chǎng)反饋情況，新制品售后投訴顯著(zhù)降低，線(xiàn)控器顯示可靠性顯著(zhù)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(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年5月期）