中央空調線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。隨著中央空調的普及因線控器故障導致的售后投訴明顯上升，研究線控器可靠性對提高產品品質, 降低維修費用支出具有重要意義。

1   背景

空調線控器在應用中出現多單顯示亂碼故障（圖1），通電后整個屏幕都顯示，線控器無法觀察，但功能正?？梢蚤_停機及模式轉換。通過對故障件深入分析發現出現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，另外一部分亂碼現象穩定故障無法消除。

圖1 線控故障現象

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?？苫謴驼Ｅc不能恢復正常，下面分別闡述這兩種情況產生故障的原因分析。

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控器上故障復現，測試芯片46 腳對地短路，芯片開封發現46 腳處有明顯灼傷痕跡，判斷為EOS 導致。IC 抗靜電實驗結果顯示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（設備最大輸出8 000 V），機械模式最高2 000 V 優于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，離子風扇使用情況，生產現場操作情況，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, 對液晶進行分析發現液晶ITO（indium tin oxide，氧化銦錫）引線劃傷導致。

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，發現有涂膠刮傷及雜質不良立即挑出返工，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. 抽插籃時按方格順序作業，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 鏡頭下確認圖案效果。f. 提高員工AOI 電測業務技能水平。g. 黑片高頻測試環節，同步延時2 秒，肉眼也可對顯示不良進行識別挑選，預防漏檢。

圖4 液晶ITO劃傷改善

部分液晶檢測ITO 引線正常，電測有短路報警情況確定為液晶盒間導電雜質短路。液晶生產過程中盒內落入微小導電類雜質導致上下導通不良，導電雜質與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，發現磨損、產生金屬屑的情況，及時處理、清潔。b. 優化測試參數，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 線控顯示亂碼經簡單處理可恢復正常

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部有金屬過剩，生產過程中板面產生錫珠錫渣, 焊劑等污染物受潮等，都會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行刷膠操作, 防止刷膠時帶入導電物質。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。生產過程反饋液晶FPC 較軟不好插裝同時由于生產線速度過快且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、液晶未發現異常。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，未發現短路情況，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

對比發現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。取消針座底部刷膠后實際生產過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控亂碼的主因。

3）針座金相結構分析：對針座進行正面和側面兩個面做金相實驗，側面金相研磨，發現排線在針座內有輕微的曲翹變形，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情況進行查看，排線和針座對應情況良好，無明顯偏移現象，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問題。

圖11 針座和排線連接情況

FPC 連接器端子結構按功能可分為3 個主要區域：插件區、壓接區、過渡區。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，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）。目前失效線控器均采用普通正翻蓋FPC連接方式，經過對這幾種連接方式對比發現FMN 式的連接端子結構簡單，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。由于此三種結構都須對連接的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。新結構與現用的針座最大的一個區別就是采用凸緣式FPC。經過對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區別

3   失效整改總結及意義

結合產品實際應用過程中問題反饋，本文通過對線控器顯示亂碼問題產生的原因分析，FPC 連接可靠性，物料防靜電及不良率控制，人員業務技能提升對線控器進行綜合可靠性整改。結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].環境技術.2021(02):145-149.

（本文來源于《電子產品世界》雜志2022年5月期）