无线耳机制造流程的失效分析设备用途.pdf

今 日 自 动 化Automation Today智能制造与设计Intelligent manufacturing and Design62 2 0 2 3.5 今日自动化2 0 2 3 年第5 期2023 No.5无线耳机是随着苹果 TWS（真正的无线立体声）耳机 Airpods，在2016年12月上市大卖后，迅速崛起的电子消费品。其在短短的几年中吸引了一大批手机品牌企业进入该行业，如华为、OPPO、VIVO 等，也涌现出来好几家上市企业，如蓝牙芯片制造商珠海杰理、深圳中科蓝讯、代工厂易力声科技等。易力声公司作为一家专注制造各种耳机的公司，自1986年成立以来一直秉承着产品质量是企业第一生命线的理念，近年来公司从制造代工型工厂逐渐向高端制造科技型工厂转变，为了更好地配合公司转型升级，近年来陆续引进了一些高端精密的设备，来辅助产品做质量高精度检测分析，这些设备能够更有效、精准的对一些失效问题进行重点、难点剖析。1 无线耳机生产制造流程管理无线耳机制造商非常重视流程，他们会从战略高度进行流程管理，在流程的节点中，过程管理是核心，摘 要文章阐述了无线耳机从开发到生产过程中高品质保证的失效分析方法，从设计到工序测试和用户早期退货全流程的分析中用到的高精密度设备汇总，旨在给当前元件微型化的各种电子产品制造商提供更有效、更快速的判定手段，及时找到原因，便于采取改善对策，提高对产品的质量控制能力，从而确保高品质。关键词无线耳机；高速摄像机；失效分析；流程中图分类号TN642 文献标志码A 文章编号20956487（2023）05006203Failure Analysis Device Use for the Wireless Headphone Manufacturing ProcessWU ZhaowenAbstractFor the enduring electronic consumer products wireless headphones from development to the production of high quality assurance failure analysis method,from the design to process test and user early returns the analysis of high precision equipment summary,used to give the current components miniaturization of various electronic products manufacturers to provide more effective,more rapid judgment means,timely find the reason,easy to improve countermeasures,improve the product quality control ability,so as to ensure high quality.Keywordswireless headset;high-speed camera;failure analysis;process无线耳机制造流程的失效分析设备用途吴兆文（易力声科技（深圳）有限公司，深圳518103）2.4 非导电材料的应用2.4.1 尽量不使用非导电材料AGV 使用塑料材料时，应选择导电材料，尽量不使用非导电材料。或者通过降低可起电面积，在非导电材料可能放电的表面下，通过设置导电层或导电网的方式，降低塑料材料产生静电的可能性。2.4.2 AGV不要安装会与地面摩擦产生静电的装置有时 AGV 的路面情况可能不太理想，会有石子等小型障碍物在车轮路径上，影响车辆正常行驶，通常做法是在 AGV 底部安装毛刷扫除障碍物。但毛刷一般是塑料材料制成，其与地面摩擦会极易产生静电，产生危害。为考虑成本，可通过加强保洁等方法，保证 AGV 的行驶路面没有小型障碍物。可以不安装AGV 上的毛刷，如果 AGV 的行驶路面必须安装毛刷等器件时，须选用防静电毛刷。3 结束语随着国家工业智能化和制造业智能化的不断发展，AGV 的发展会逐渐趋向成熟，在不远的未来，随着 AGV 的标准不断迭代更新，新技术的不断发展，都会给行业带来新的技术革命。AGV 的防静电设计与使用也会进一步成熟，从而标准化的应用。参考文献1 爆炸性环境第 26 部分：静电危害指南：GB/T 3836.262019S.2 自动导引车（AGV）在危险生产环境应用的安全规范：GB/T 376692019S.3 低压配电设计规范：GB 500542011S.4 武慧锋.浅谈对住宅楼等电位联结的认识 J.承德职业学院学报，2007（4）：90.5 汽车导电静电橡胶拖地带：JT2301995S.6 孟雪，吕威.浅谈 AGV 车辆的防爆设计 J.电气开关，2018（4）：4.今 日 自 动 化Automation Today智能制造与设计Intelligent manufacturing and Design2 0 2 3.5 今日自动化 632 0 2 3 年第5 期2023 No.5这中间会有很多问题产生，企业会运用质量管理及运营管理中解决问题的方法进行消除隐患，常见的有全面质量管理，其是指“上下”都要关注质量，其3个核心为：持续改进、全员参与、追求顾客满意度，即将原来检查的最终产品或服务为监控产品和生产产品全过程。另外也有运用6sigma（六西格玛）的 BPI（流程改进）业务流程导入方式进行。2 全过程失效分析常用设备分析可以发现问题的核心。以某工厂为列，罗列出失效分析在不同的阶段所用到的分析设备是如何起到关健性作用的。通常来说，产品生产流程中检验和测试工序产生的不良品，需要分析，而实际上由于当今制造业的工序复杂程度偏向集成化、微型化，所以不少顶尖公司会有逆向改善工程，和设计面向制造（DFM），更注重从产品概念，研发，制造，售后中做失效分析。以 INN 公司为例，失效分析工程组有一个团队，从早期的新产品试产就开始进行日常工序不良/信赖性测试不良的分析及报告，推进提高产线良率；量产阶段可靠性测试，生产变更试验中的不良分析，风险评估，减少报废；出货后收集早期不良全面分析，给出持续改善的方向。INN 公司引入之高端精密仪器设备实际分析的案例很多，以下为一些非常实用和高效的设备和效果。2.1 X射线2D检测仪（X-ray）X-ray 采用封闭式反射靶微焦点的 X 射线源，当射线穿过被测物体时，物体能吸 x 射线（金属吸收 x射线能力最强），从而呈现出图像。因此，X-ray 检测技术被广泛应用于 PCBA（印刷电路板组件）的锡点质量分析及耳机内部元件及线材的2D 无损检测。最常用到的是表面贴装工序及组装焊接和市场退回产品，图1为常见产品元件位置检测。针对围脖耳机不良问题，可利用 X-ray 进行市场 RMA（退料审查）退货耳机的头带线内部断线位置的定位；可用检查耳机主板上面 BGA（焊球阵列封装）焊盘的底部焊球是否有连锡，虚焊等不良现象；由于头带支臂上面垫片的位移并挤压到头带硅胶导致变形造成的可靠性REL 不良，可利用 X-ray 进行头带式耳机头带鼓包异常检查。2.2 非破坏性3D立体断层扫描仪（CT-Scan）立体断层扫描是经检测系统测量样品中的辐射信号，在放大和模拟数字转换后，在计算机重建三维图像的过程。其被称为无损检测技术，能清楚且直观地显示被测对象的内部结构、组成材料和缺陷状态。通过利用二维图像和三维计算机扫描样品，获取样品里结构的画面信息，从而进一步分析样品的质量好坏和失效模式。（a）断线 （b）走线方式图1 常见产品元件位置检测工作原理是高压发生器产生的高压，通过系统控制计算机的程序从高压电缆传输到射线管。射线管利用高压电场的作用，将内部产生的高速电子流撞击靶，高速电子流的能量转换，其中一部分生成 X 射线，控制操作单元，将安装在平台上的被检测样品，进行驱动轴控制器移动导轨调整至待测位置，数字探测器可以将经过照射被检测样品的 X 射线，转化成电子信号而形成实时灰度成像，得到显示内部结构的二维图像，并且可以将待测物旋转一周而得到的一系列二维图像数据，安装在图像处理工作站的程序进行图像数据的三维重建，得到待测物的三维结构数据，可以进行样品在两维空间上进行断层观察，可针对电池来料鼓包品质异常进行分析，通过非破坏性3D 立体断层扫描仪扫描可清晰看见（见图2）电池 CELL 内部正负极板和隔离膜结构完好，出现鼓包可能是由于电解液内部掺杂空气进去所导致的。还可利用该设备针对无线耳机内部结构分析和测量。图2 电池CELL内部正负极板和隔离膜结构2.3 高速摄像机高速摄影机是用于高速成像的摄影机，与每秒24帧（frame）的普通相机相比，高速摄影机每秒至少可拍摄1 000帧，每秒最多可以拍摄20亿帧。拍摄后，以正常速度播放（PAL25帧/s，NTSC29.97帧/s）。通过对慢镜头的拍摄，可进行故障机理分析，判断故障根本原因，主要对工厂试产和量产定期验证出现产今 日 自 动 化Automation Today智能制造与设计Intelligent manufacturing and Design64 2 0 2 3.5 今日自动化2 0 2 3 年第5 期2023 No.5品断裂的分析。针对头带式耳机初期容易出现断裂失效分析，进行1.5 m 跌落试验，图3（a）为其跌落过程。利用高速摄像机捕捉断裂过程画面，通过慢镜头回放了解撞击受力点位置，进而可为合理的结构设计提供参考。图3（b）是使用高速摄像机拍摄的围脖式耳机1 m 跌落瞬间画面，可通过跌落模拟实验的慢镜头回放还原耳壳后盖脱落真实原因。（a）头带式耳机（Fold）1.5 m跌落试验（b）围脖式耳机1 m自由落体跌落试验图3 跌落展示2.4 非接触式三维扫描仪三维扫描是结合投影头的两个相机实施相关操作来完成的。在测量过程中，系统将精确的条纹图案投射在物体表面，两台摄像机按照立体摄像原则进行记录。对于反光的表面或者凹凸复杂的物体，其优势明显，加上配套的软件，可以对物体进行三维测试数据分析，能满足质量控制，产品研发及优化生产工艺等需求。紧凑型三维光学扫描仪构造简单，在测量和分析各种零件和模型领域应用多，多用于测量模具尺寸，复制模准确性较高。其特点有：“蓝光”技术可以扫描和测量探头、体积；可以根据不同的测量任务调整清晰度和精度及、辨率；仅须使用同一测量头对不同的工件进行数字化处理，就能对工件和零件进行全面分析；测量尺寸宽、体积小。对于无线耳机结构件装配后形成的段差和缝隙，可以进行数据与3D 图设计要求比对。图4（a）为利用非接触式三维扫描仪对耳机铰链表面轮廓度分析，一般外观结构不良耳机的铰链面轮廓度超出0.15 mm 的公差会导致产线装配问题。此外耳壳支架线性尺寸测量实物与设计须使用该仪器进行3D 绘图。如图4（b）所示，通过曲线对比可发现耳机中壳变形，从而导致中壳在组装过程中与 Housing产生间隙。（a）耳机铰链曲面比较-1+0.110+0.107+0.119+0.039+0.079+0.093+0.059+0.016+0.046+0.021+0.015ZY+0.010+0.004+0.018+0.013+0.042+0.036+0.065+0.093+0.107+0.092+0.051-0.013-0.071-0.069-0.048-0.017-0.073-0.003-0.021-0.002-0.053-0.017+0.087+0.048+0.098+0.020+0.007+0.158+0.060+0.075+0.015+0.040+0.0591.0000.9030.8060.7090.6120.5150.4180.3210.2240.1270.030-0.030-0.127-0.224-0.321-0.418-0.515-0.612-0.709-0.806-0.903-1.000mm+0.049+0.114-0.001-0.022-0.080-0.055-0.048-0.050-0.000-0.046-0.072（b）耳壳支架表面图4 扫描结果图示3 结束语无线耳机生产商 INN 公司，随着以上精密设备的不断应用，加上失效分析团队技术与经验的不断累积，增强了其快速应对处理品质异常的能力，能高效精准地对不良品进行分析定位，及时找到根本原因并快速解决。尤其在客户高度关注的品质难点问题上能够快速突破，令客户十分满意，增强了互信，有利于公司的技术创新并提供可靠支持和制造可行性分析，加强了其公司在行业内技术及分析话语权，提升了在客户端的影响力，使得 INN 公司在业界赢得良好的口碑及知名度。参考文献1 邢白灵，于小利.TWS 耳机的发展趋势 J.科学技术创新，2020（21）：88-89.