中央空调线控器显示可靠性分析与研究

李金良 王少辉 杨守武

关键词：静电;锡珠锡渣;FPC连接器;液晶

中央空调相对于传统空调更加简洁美观大方， 且与家庭装修完美融合，被越来越多人接受， 安装量逐年提高。随着中央空调的普及因线控器故障导致的售后投诉明显上升，研究线控器可靠性对提高产品品质， 降低维修费用支出具有重要意义。

1 背景

空调线控器在应用中出现多单显示乱码故障（图1），通电后整个屏幕都显示，线控器无法观察，但功能正常可以开停机及模式转换。通过对故障件深入分析发现出现乱码的线控器有一部分重新插拔FPC， 用洗板水清洗连接器后故障可消除，另外一部分乱码现象稳定故障无法消除。

2 线控器显示乱码原因分析及解决对策

从退回故障件来看显示乱码主要分为两种情况。可恢复正常与不能恢复正常，下面分别阐述这两种情况产生故障的原因分析。

2.1 乱码故障稳定不可恢复

①芯片异常：一部分故障品更换芯片后正常，将故障芯片装配到正常线控器上故障复现，测试芯片46 脚对地短路，芯片开封发现46 脚处有明显灼伤痕迹，判断为EOS 导致。IC 抗静电实验结果显示A 厂家抗静电能力人体模式最高5 000 V，机械模式最高2 000 V，失效后，均表现为短路，其中1单从2 000 V开始，每次增加1 000 V，测试到5 000 V时，出现短路失效，另一单直接上5 000 V测试，管脚有损伤。测试B 厂家IC 抗静电能力人体模式最高8000V（设备最大输出8 000 V），机械模式最高2 000 V 优于A 厂家。对于因芯片损伤引起显示异常需提升芯片抗静电能力。同时生产线加强防静电管控，对线控器安装过程静电防护进行排查，离子风扇使用情况，生产现场操作情况，非防静电物料进行隔离， 减少芯片静电损伤。

②液晶异常

部分线控器更换液晶正常， 对液晶进行分析发现液晶ITO（indium tin oxide，氧化铟锡）引线划伤导致。

ITO 引线划伤改善对策：a. 前工序在涂胶岗位必须全检其效果，发现有涂胶刮伤及杂质不良立即挑出返工，确保每片玻璃均是OK 品。b. 涂胶良品与不良品划分区域，已涂胶的待曝光良品，在4 小时内用完，定期给员工培训正规抽插篮手法，取放玻璃手势和技巧。c. 抽插篮时按方格顺序作业，不允许从玻璃中间插篮，且只能使用篮具运输。d. 曝光前对涂膠效果进行二次检查。e. 显影中途每2 批在CCD 镜头下确认图案效果。f. 提高员工AOI 电测业务技能水平。g. 黑片高频测试环节，同步延时2 秒，肉眼也可对显示不良进行识别挑选，预防漏检。

部分液晶检测ITO 引线正常，电测有短路报警情况确定为液晶盒间导电杂质短路。液晶生产过程中盒内落入微小导电类杂质导致上下导通不良，导电杂质与LCD 盒厚大小临近，正常电测条件下不能完全有效筛选出。

盒间短路改善对策：a. 定期对周转钢篮清洗一次、对设备运转部件作保养、检查，发现磨损、产生金属屑的情况，及时处理、清洁。b. 优化测试参数，电测、管脚测试和模组测试由之前15 V 增加到30 V 高压测试。

2.2 线控显示乱码经简单处理可恢复正常

①清洗液晶FPC （flexible printed circuit，柔性电路板）连接器后恢复正常：此类故障品上电显示暗划，测试功能正常，首先判断为液晶故障导致，更换液晶后现象未消除，更换主芯片后故障仍然存在，因此排除芯片和液晶异常。清洗FPC 连接针座后正常，线控器FPC连接针座采用0.5X40P（ 贴片） 式连接器，尺寸小、间距窄，针座引脚密集。万用表测量两两引脚间距短，判断异物导致。随着高密度、小型化端子的广泛使用，绝缘体的有效壁厚越来越薄。例如绝缘子表面或内部有金属过剩，生产过程中板面产生锡珠锡渣， 焊剂等污染物受潮等，都会影响连接设备造成短路、漏电和绝缘不良。对于连接器绝缘性能降低不建议对连接器进行刷胶操作， 防止刷胶时带入导电物质。如确需刷胶需对辅料清洁度、刷胶方式方法进行管控、定期清洁台面更换毛刷，推广使用自动喷胶机对PCB 进行喷胶。

② FPC 未装配到位插歪导致两脚间短路。故障件FPC 可明显看出插歪，补强板未与针座下端平行， 重新插装FPC 后恢复正常。生产过程反馈液晶FPC 较软不好插装同时由于生产线速度过快且FPC 颜色与针座颜色接近不好观察是否插装到位。对于此类装配异常推动液晶生产厂家延长FPC 接口处补强板， 且延长部分不贴合到FPC 上， 方便插装时拿取。同时在FPC 下端增加白色丝印线便于插装时对齐防止插歪。

③重新安装液晶FPC 正常：此类问题售后失效占比最大， 故障件返回上电显示多划，测试功能正常，测量芯片、液晶未发现异常。清洗针座故障未消除，查看FPC 装配到位无歪斜，将液晶取下重新安装后正常。X光观察线控器FPC 和针座配合情况，未发现短路情况，余量和偏移情况良好，无错位情况。但使用万用表对故障线控器主芯片及排线针座测量均发现两两引脚间短路情况。初步判断FPC 与连接器配合可靠性差。

FPC 连接器常见故障：a. 接触不良，连接器内部的金属端子是连接的核心区域，负责将信号传输到对应触点。因此导体触点必须结构优良，接触稳定，导电良好。结构设计不合理，选材错误，热处理和电镀异常等等均有可能造成接触不良。b. 固定不良、如果连接器的针脚没有正确固定，会造成连接器端子在配合状态下的结构不可靠。c. 绝缘性差，生产刷胶过程带入锡珠锡渣，助焊剂污染，受潮等均会造成绝缘性能降低形成短路漏电。

1）查询线控器使用的FPC 连接器端子材料A 厂家：磷青铜，镍底镀金（ 带镍条）;增强片： 磷青铜，铜底镀锡;塑壳：耐热性树胶（LCP）;外罩：耐热性树胶（PA9T）

B 厂家：磷青铜，镍底镀金（ 带镍条）;增强片： 磷青铜，铜底镀锡;塑壳：耐热性树胶（LCP）;外罩：耐热性树胶（LCP）

2）查询FPC 连接器端子外形尺寸

对比发现A，B 厂家连接器材料与外形尺寸无明显差别，且使用两个厂家连接端子的线控器均有显示乱码情况，可判定与厂家物料无关。取消针座底部刷胶后实际生产过程中测试针座两脚间仍有短路情况，可判定刷胶不是导致线控乱码的主因。

3）针座金相结构分析：对针座进行正面和侧面两个面做金相实验，侧面金相研磨，发现排线在针座内有轻微的曲翘变形，但无短路隐患，正面金相研磨查看无异常，针座和排线对正接触情况良好。

4）针座排线匹配分析：在放大镜下对针座和排线连接的对应情况进行查看，排线和针座对应情况良好，无明显偏移现象，无短路隐患。解剖针座查看排线插入情况，对正接触情况同样良好，无明显短路隐患。

综上可以确定FPC 连接器连接可靠性出现问题。FPC 连接器端子结构按功能可分为3 个主要区域：插件区、压接区、过渡区。压接的好坏直接决定了电传输的性能，所以选择与端子压接相匹配的压接方式才能达到良好的压接状态，才能保证FPC 连接器良好的电连接性能。线控常见的四种连接端子方式：FMN 式（单侧接口结构）、FHY 式（带凸缘、正翻盖结构）、FHH 式（带凸缘、后翻盖结构）、JMCS 式（板对板结构）。目前失效线控器均采用普通正翻盖FPC连接方式，经过对这几种连接方式对比发现FMN 式的连接端子结构简单，插装困难， 淘汰此方案。FHY、FHH、JMCS 这三种都有较之前普通接线端子更高的可靠性。由于此三种结构都须对连接的FPC 软排线进行特殊处理（FHY、FHH 式需选用带凸缘的FPC 软排线，JMCS 式需将针座一端焊接在FPC 软排线上），经综合评估选用FHY 型针座操作简单，可靠性提高也可以兼容普通的FPC 为首选方案。新结构与现用的针座最大的一个区别就是采用凸缘式FPC。经过对FPC 连接器进行整改后线控器乱码故障大幅下降，整改可行有效。

3 失效整改总结及意义

结合产品实际应用过程中问题反馈，本文通过对线控器显示乱码问题产生的原因分析，FPC 连接可靠性，物料防静电及不良率控制，人员业务技能提升对线控器进行综合可靠性整改。结合整改后制品市场反馈情况，新制品售后投诉显著降低，线控器显示可靠性显著提高。