车载摄像头售后外三包进水案例分析及防水技术研究

卢艺文

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

0 引言

汽车智能化浪潮汹涌而来，车载摄像头的应用也越来越广泛，成为汽车智能化发展必不可少的零部件之一。车载摄像头根据应用场景可分为视频监控类、行车辅助类和驻车辅助类，根据安装位置不同，可分为车内和车外两大部分（图1）。作为汽车智能驾驶感知层的核心部件，车载摄像头的可靠性很大程度上影响了用户的驾驶体验。

图1 车载摄像头分类

作为主机厂，外三包问题的分析解决效果和效率，是事关用户满意度、市场竞争力以及品牌美誉度的重要课题。笔者根据实际工作案例进行数据总结，某车型倒车摄像头售后因进水引起的黑屏和影像模糊问题占全部故障的72.55%，引发了客户的不满。对此，笔者对于引发该问题的原因以及如何解决进行了深入研究，总结出可以复制推广的经验。

1 外三包问题的特点和对策

与制造现场问题相比，外三包问题原因以及诱因复杂，且失效模式多样、故障现象不单一，难以系统地总结故障现象[1]。因此，需结合其特点总结规律，制定结构化的分析方案。

外三包问题特点：①问题发生的地点分散；②故障多样性，问题描述不完整；③信息滞后，影响范围广；④退件返还周期长；⑤断点验证费时比较久。基于外三包问题的特殊性和复杂性，故障件是唯一且珍贵的线索，通过分析故障件找到失效点所在，对问题分析思路的确定及调查工作的开展具有关键意义。

1.1 问题分析思路及工作展开

问题分析应以实际客户的抱怨为参考，基于准确的信息收集和判断，对关键要素开展调查进行证伪或确认，从而得到问题原因的结论。在问题原因得到验证的基础上，再针对性地制定有效的对策，组织实施和断点，并持续监控断点效果。

1.2 问题信息收集和判断

数据统计是进行问题分析、过程监控和质量改进的必要工具，数据收集是统计分析的前提，本案例需明确数据收集以及统计分析的范围：①退件详细信息：包括零部件信息、故障车信息、以及经销商维修信息；②统计退件数量与零部件批次、车辆批次、生产车间、车辆里程、地区分布及季节分布等因素的关系；③统计故障模式：结合维修信息所阐述的失效模式，进行复测确认。

1.3 产品和过程调查

针对倒车摄像头进水这一症结，经拆解发现，有2 个主要原因：摄像头的镜头密封胶结合处有异物，导致使用过程中密封胶脱胶导致进水；壳体开裂进水，对开裂样品进行材料及性能测试，结果故障件壳体熔融指数偏高，原材料被降解成易发生脆裂的低分子材料，进而导致后壳开裂（图2）。

图2 镜头与前壳密封胶结合处有异物以及摄像头壳体开裂进水

对原材料、后壳制造过程、装配工艺以及生产设备等方面逐一排查，找到与本失效模式相关联的质量风险，即为零部件质量变异主要原因之一。经调查，发现前壳注塑喷涂脱模剂等异物未清洁干净以及注塑烘料超时这2 项风险点，需对此关键信息进行故障再现验证，以锁定问题原因。

1.4 问题验证及措施制定和实施方案

问题的根本原因必须通过准确的试验验证、故障再现后才能确认，从而制定有效的改进措施。

（1）基于调查结论，调动可利用的资源，模拟故障件的生产过程，得到可试验的样件。根据样件对问题原因进行验证，总结规律，即可找到零部件失效的根本原因。

（2）改进措施的有效性需通过试验验证后，统计改善后样件失效的比例，数据分析有明显改善方可正式导入。

（3）改进措施经过验证能有效抑制问题后，即可正式导入、实施断点，断点后需持续跟踪零件售后表现。

2 防水结构设计

车载摄像头尤其是倒车摄像头，长期暴露于户外，除了要经受风吹、日晒和雨淋，还要面对洗车水枪的喷射，因此防水设计尤为重要[2]。基于以上案例，结合摄像头的结构，车载摄像头防水结构设计需要考虑4 个方面的防水：①镜头与前壳之间防水；②前壳与后壳之间防水；③后壳与线束连接处防水；④壳体本身防水。

2.1 镜头与前壳之间防水

镜头是摄像头的重要组成部件，摄像头厂家在产品设计选型时，就已经确定镜头本身具有防水功能。目前的主流设计是在镜头与壳体之间点密封胶，以实现摄像头的密封功能。另外，镜头与前盖密封胶采用隐蔽式，可对胶水提供足够的正面保护。即选用带法兰结构的镜头，点胶槽隐藏在法兰底部，密封胶只有少许暴露（图3）。

图3 镜头与前壳结构图

2.2 前壳和后壳之间防水

前后壳是摄像头的主体结构，也是镜头和集成电路板（PCBA）的载体结构，结构上要求选用尺寸稳定性好、变形小、硬度高以及耐候性好的材料[3]。前后壳的防水结构设计上，目前主要有几种方式：①用螺钉将前后壳锁附在一起，使用密封圈实现防水；②采用激光焊接工艺将前后壳焊接在一起防水；③采用超声波焊接工艺将前后壳焊接起来实现防水。以上3 种前后壳防水方式优缺点及应用如表1所示。

表1 补电状态中触发退出补电的条件

2.3 后壳与线束连接处防水

摄像头的供电以及信号输出需要通过线束传送，线束出线端的防水方式主要有2 种：一种是密封圈防水，另一种是结构胶填充防水。随着百万高清摄像头的普及，现在常见的防水方式为密封圈防水（图4）。

图4 后壳与线束连接处防水结构

2.4 壳体本身防水

壳体是摄像头的构成主体，PCBA 装配在壳体内部，因此壳体本身的防水更为重要。壳体材料有塑料和金属两种，其中选用的塑料材料要求耐高低温环境、变形小、耐腐蚀、抗氧化以及耐候性强，可承受一定物理条件的冲击，具备一定的强度和塑性等特性。目前应用比较普遍的是“聚酰胺（PA）+玻璃纤维（GF）”或“聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）+GF”等材料。

3 生产制程关键管控项

车载摄像头防水，可靠的防水结构设计是前提，因此生产过程中对质量进行有效的监控和管理也至关重要。尤其需要识别关键产品和过程特性，并制定对应措施，以确保生产过程在受控制状态下进行，保证产品质量符合规定的要求，才能保证零件质量持续稳定输出。

3.1 清洁度管控

摄像头属于精密电子类产品，一旦灰尘或者水汽进入进入，都会影响到其清晰度和成像等问题。尤其镜头与前壳通过密封胶实现密封，若胶水结合面有异物残留，将出现胶水粘合不牢、脱胶等现象，从而导致零件密封失效进水的问题，故相关部件的清洁度管控尤为重要。

为此，笔者针对遇到的实际案例提出几项改善措施：①塑料前壳注塑脱模过程中，应优化工艺、模具，避免使用脱模剂等化学成分；②零件组装前，应对镜头集中进行等离子风除尘处理；③前壳零件上线前，对胶水接触面进行除尘去污，即规范员工使用棉签擦拭前壳，并用气枪吹拭杂质（图5）。采取以上措施，即可保证前壳与镜头胶密封牢固。

图5 前壳异物管控措施

3.2 壳体注塑过程管控

为避免摄像头壳体出现形变、开裂等影响产品性能的问题，需对塑料壳体注塑过程进行重点管控。管控项主要有以下几点。

（1）原材料：禁止使用回料；对烘料时间、温度进行管控点检；根据生产节拍制定加料频次和用量。

（2）模具：定期维护保养，监控设备状态和工作温度。

（3）样件管理：严格执行首件检查并与标准样件进行核对。

（4）质量检验：严格执行质量检验，对于开班、换班、停机、新员工上岗以及过程调机等情况，均需要增加设备和产品的质量检验并保存记录。

4 结束语

放眼市场，近2年大部分新车都搭载了基于摄像头或者毫米波雷达的驾驶辅助系统，以实现更高的驾驶安全性和更好的驾乘舒适性，车载传感器也因此进入了新一轮的爆发期，将有更多的应用和创新[4]。对于这一发展趋势，要求设计人员对摄像头防水结构的设计展开更加深入的研究，保障零件的设计质量；同时工艺人员也应从生产制造方面深入研究，做好制程关键工艺的管控，确保零件质量稳定输出。

而对于质量人员，则应不断学习掌握质量分析工具，一旦出现售后问题，能快速分析原因，制定有效措施遏制问题。外三包问题的分析为产品的设计验证提供了一个直接的数据来源，起到反向提高产品质量的作用。通过本案例，提炼出外三包退件的问题分析以及调查方法，对后续处理相关问题具有参考意义。