Pepperl+Fuchs倍加福傳感器失效故障分析及整改

    Pepperl+Fuchs倍加福傳感器是燃油系統(tǒng)的重要監(jiān)測元件，如果燃油壓力傳感器出現(xiàn)故障，組合儀表會報(bào)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈，引起客戶恐慌、抱怨，而且無法正常監(jiān)測燃油系統(tǒng)壓力，燃油系統(tǒng)壓力出現(xiàn)故障如不能及時(shí)處理，會導(dǎo)致排放異常、不達(dá)標(biāo)，對環(huán)境造成污染。

    Pepperl+Fuchs倍加福傳感器失效故障，均為0公里故障，導(dǎo)致車輛無法啟動(dòng)，故障率達(dá)到945ppm。對故障件進(jìn)行測試，兩只傳感器大氣壓下輸出一只為0.817V，一只為0.736V。加壓測試，兩只傳感器輸出電壓都沒有變化，仍然維持原狀。

    Pepperl+Fuchs倍加福傳感器輸出電壓無變化故障現(xiàn)象，進(jìn)一步將傳感器解剖，發(fā)現(xiàn)壓力芯片已脫落。傳感器內(nèi)部壓力芯片粘貼部位失效，燃油已進(jìn)入傳感器內(nèi)部。傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理：陶瓷板中央上有一個(gè)小孔，芯片粘貼在陶瓷板的小孔上，傳感器串聯(lián)在油路系統(tǒng)中。芯片背面與燃油接觸，監(jiān)測燃油管路壓力。根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：芯片與陶瓷板用膠水進(jìn)行粘接密封，燃油僅接觸芯片背面，不接觸其他部位，失效件均為粘接膠水從陶瓷板處脫落。

    Pepperl+Fuchs倍加福傳感器調(diào)查結(jié)論：根據(jù)失效故障件分析，燃油壓力傳感器故障為陶瓷板處的粘接膠水失效，壓力芯片脫落，是導(dǎo)致燃油壓力傳感器失效的原因。說明問題癥結(jié)為：陶瓷板處的粘接膠水脫落。

    Pepperl+Fuchs倍加福傳感器采用故障樹對陶瓷板處的粘接膠水脫落問題進(jìn)行原因分析。共找到8項(xiàng)問題原因，其中膠水保存及使用嚴(yán)格按工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，此問題原因可排除；傳感器生產(chǎn)均是在無塵車間生產(chǎn)，每年定期按GB/T16292標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)環(huán)境有污染問題也可進(jìn)行排除；員工上崗均是有上崗證，而且定期進(jìn)行考評，所以員工技能不足也可進(jìn)行排除；剩余膠水粘接強(qiáng)度不足、陶瓷板未清洗干凈、貼片機(jī)貼片強(qiáng)度不足需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

    3 試驗(yàn)驗(yàn)證

    3.1 膠水本身粘接強(qiáng)度不足問題進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證

    芯片面積為2.7mm2，粘接力最小值需要達(dá)到1.7Kg；粘接膠水按軍標(biāo)MIL-STD-883標(biāo)準(zhǔn)測試，剪切力按在10kg試驗(yàn)，芯片無脫落現(xiàn)象；對傳感器進(jìn)行過載試驗(yàn)，過載壓力1.45MPa，保持10min，恢復(fù)后傳感器功能正常；進(jìn)行了壓力溫度沖擊試驗(yàn)，壓力在0～1MPa范圍內(nèi)交變，頻率0.2～0.5Hz，同時(shí)加載溫度在-40℃～100℃交變，試驗(yàn)共計(jì)500個(gè)溫度循環(huán)，根據(jù)最小頻率推算壓力交變的次數(shù)至少達(dá)到360萬次以上，滿足使用要求。

    根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，膠水本身粘接強(qiáng)度滿足使用要求。

    膠水選型時(shí)選用耐油的環(huán)氧膠水，同時(shí)，對粘接后的傳感器進(jìn)行耐油試驗(yàn)，使用乙醇汽油、甲醇汽油、無鉛汽油和FAM-B，每種燃油5只樣品，進(jìn)油口一端封閉，將4種燃油（M15、WQQY、FAM-B、乙醇汽油）分別灌入傳感器壓力孔內(nèi)，灌滿燃油后再封閉另一端，一個(gè)月后，其貼片膠均未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，測試傳感器輸出正常。得出結(jié)論：膠水耐汽油滿足使用要求。

    3.3 貼片機(jī)粘貼強(qiáng)度不足問題進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證

    芯片貼片采用桌面式自動(dòng)貼片機(jī)貼片，程序自動(dòng)運(yùn)行，檢查設(shè)備點(diǎn)檢記錄表無異常；同期也使用該貼片機(jī)生產(chǎn)吉利產(chǎn)品，未反饋不良；使用自動(dòng)設(shè)備粘貼了50只芯片，進(jìn)行推力測試，推力值遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)要求且數(shù)值穩(wěn)定。調(diào)查結(jié)果：貼片設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，檢測陶瓷片，推力值符合要求，且數(shù)值穩(wěn)定。

    3.4 對陶瓷板未清洗干凈問題進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證

    3.4.1 P28傳感器生產(chǎn)工藝

   Pepperl+Fuchs倍加福傳感器 陶瓷片→粘接PCB板總成→平鋪清洗→粘接芯片→傳感器裝配

    3.4.2 故障傳感器生產(chǎn)工藝

    陶瓷片→堆疊清洗→粘接PCB板→粘接芯片→傳感器裝配

    根據(jù)調(diào)研結(jié)果，僅在清洗過程中兩種傳感器生產(chǎn)不一致，因P28是先粘接PCB板，如堆疊清洗，會造成PCB板劃傷，所以采用了平鋪清洗；而江淮清洗前，陶瓷片為單件，不怕劃傷，所以采用堆疊清洗；堆疊清洗每次清洗2000件，而平鋪清洗每次生產(chǎn)70件。堆疊清洗方式，一次清洗2000PCS只全部進(jìn)行剪切力測試。其中2只測試失敗。平鋪清洗方式，清洗2000pcs，粘接芯片后進(jìn)行剪切力測試，測試值均合格。根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，因陶瓷片堆疊清洗，導(dǎo)致陶瓷片未清洗干凈，導(dǎo)致陶瓷片與膠水脫落，對問題癥結(jié)影響大，PPM值與整車故障率一致。

    根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，膠水粘接強(qiáng)度滿足使用要求、貼片機(jī)貼片強(qiáng)度滿足使用要求，陶瓷板因堆疊清洗，是芯片脫落的問題原因，清洗工藝由堆疊清洗改為平鋪清洗后，芯片未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，壓力傳感器失效故障消除。本文通過對某壓力傳感器生產(chǎn)工藝、試驗(yàn)進(jìn)行排查分析，最終找到了該壓力傳感器失效的原因，并對問題點(diǎn)調(diào)整了生產(chǎn)工藝，提升了傳感器可靠性性、生產(chǎn)穩(wěn)定性