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的重要監測元件，如果燃油壓力傳感器出現故障，組合儀表會報發動機故障燈，引起客戶恐慌、抱怨，而且無法正常監測燃油系統壓力，燃油系統壓力出現故障如不能及時處理，會導致排放異常、不達標，對環境造成污染。

    Pepperl+Fuchs倍加福傳感器失效故障，均為0公里故障，導致車輛無法啟動，故障率達到945ppm。對故障件進行測試，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象，進一步將傳感器解剖，發現壓力芯片已脫落。傳感器內部壓力芯片粘貼部位失效，燃油已進入傳感器內部。傳感器結構及工作原理：陶瓷板中央上有一個小孔，芯片粘貼在陶瓷板的小孔上，傳感器串聯在油路系統中。芯片背面與燃油接觸，監測燃油管路壓力。根據傳感器的結構進行分析：芯片與陶瓷板用膠水進行粘接密封，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倍加福傳感器調查結論：根據失效故障件分析，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，是導致燃油壓力傳感器失效的原因。說明問題癥結為：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行原因分析。共找到8項問題原因，其中膠水保存及使用嚴格按工藝標準執行，此問題原因可排除；傳感器生產均是在無塵車間生產，每年定期按GB/T16292標準進行檢測，標準要求，生產環境有污染問題也可進行排除；員工上崗均是有上崗證，而且定期進行考評，所以員工技能不足也可進行排除；剩余膠水粘接強度不足、陶瓷板未清洗干凈、貼片機貼片強度不足需要進行試驗驗證。

    3 試驗驗證

    3.1 膠水本身粘接強度不足問題進行試驗驗證

    芯片面積為2.7mm2，粘接力最小值需要達到1.7Kg；粘接膠水按軍標MIL-STD-883標準測試，剪切力按在10kg試驗，芯片無脫落現象；對傳感器進行過載試驗，過載壓力1.45MPa，保持10min，恢復后傳感器功能正常；進行了壓力溫度沖擊試驗，壓力在0～1MPa范圍內交變，頻率0.2～0.5Hz，同時加載溫度在-40℃～100℃交變，試驗共計500個溫度循環，根據最小頻率推算壓力交變的次數至少達到360萬次以上，滿足使用要求。

    根據試驗結果，膠水本身粘接強度滿足使用要求。

    膠水選型時選用耐油的環氧膠水，同時，對粘接后的傳感器進行耐油試驗，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，灌滿燃油后再封閉另一端，一個月后，其貼片膠均未出現脫落現象，測試傳感器輸出正常。得出結論：膠水耐汽油滿足使用要求。

    3.3 貼片機粘貼強度不足問題進行試驗驗證

    芯片貼片采用桌面式自動貼片機貼片，程序自動運行，檢查設備點檢記錄表無異常；同期也使用該貼片機生產吉利產品，未反饋不良；使用自動設備粘貼了50只芯片，進行推力測試，推力值遠超過標準要求且數值穩定。調查結果：貼片設備運行穩定，檢測陶瓷片，推力值符合要求，且數值穩定。

    3.4 對陶瓷板未清洗干凈問題進行試驗驗證

    3.4.1 P28傳感器生產工藝

   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 故障傳感器生產工藝

    陶瓷片→堆疊清洗→粘接PCB板→粘接芯片→傳感器裝配

    根據調研結果，僅在清洗過程中兩種傳感器生產不一致，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70件。堆疊清洗方式，一次清洗2000PCS只全部進行剪切力測試。其中2只測試失敗。平鋪清洗方式，清洗2000pcs，粘接芯片后進行剪切力測試，測試值均合格。根據驗證結果，因陶瓷片堆疊清洗，導致陶瓷片未清洗干凈，導致陶瓷片與膠水脫落，對問題癥結影響大，PPM值與整車故障率一致。

    根據試驗結果，膠水粘接強度滿足使用要求、貼片機貼片強度滿足使用要求，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，芯片未出現脫落現象，壓力傳感器失效故障消除。本文通過對某壓力傳感器生產工藝、試驗進行排查分析，最終找到了該壓力傳感器失效的原因，并對問題點調整了生產工藝，提升了傳感器可靠性性、生產穩定性