某車型LVDS線束的優化及設計

白克勤

摘 要：隨著汽車娛樂顯示功能增多，以及客戶對高清顯示要求越來越高，LVDS（高清音視頻線）的使用越來越普及。但由于零部件制造過程復雜且精度要求高、整車布局、零件匹配等因素影響，LVDS線束易導致黑屏、花屏、閃屏等問題發生，影響客戶使用體驗，進而引起客戶強烈抱怨，因此，對于LVDS線束問題匯總研究，有助于對后續車型開發提供借鑒意義。

關鍵詞：LVDS線束 優化 設計

1 引言

LVDS線束主要用于連接汽車娛樂主機和顯示屏，傳輸LVDS高清視頻信號，主要包括兩端HSD（高速數據連接器）連接器和LVDS電線。

某車型LVDS線束在生產現場及售后均發生黑屏、花屏等問題，引起了客戶的強烈抱怨，為此，對線束生產過程及匹配設計過程進行了全方位調查。

2 LVDS線束生產過程問題調查

2.1 修剪屏蔽層、鋁箔紙工序

員工在挑起鋁箔紙時使用剪刀挑起，劃傷內部芯線，導致壓接后端子內部無銅絲。作業員工在修剪鋁箔紙過程中操作不當，未分離開LVDS線纜內部的芯線與防屏蔽鋁箔紙，就使用剪刀進行裁切，損傷到線纜內部芯線的銅絲，導致信號在線纜傳遞過程中出現丟失現象。

改善建議：規范修剪鋁箔紙手法，需使用手指撥開鋁箔紙后再使用剪刀修剪。更新 PFMEA和作業指導說明，明確修剪鋁箔紙的作業手法，先用手指撥開鋁箔紙使鋁箔與芯線分離，然后使用剪刀在遠離芯線的方向進行鋁箔紙裁切，完成鋁箔紙修剪后再100%檢查芯線的絕緣膠皮有無受損。

2.2 端子壓接

端子壓接后無CCD檢測進行保障。CCD檢測即CCD視覺檢測，它綜合了光學、機械、電子、計算機軟硬件等方面的技術，通過機器視覺產品CCD圖像傳感器將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統；然后根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號。圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作的一種檢測手段。CCD視覺檢測設備可以代替人眼來做測量和判斷，在檢測端子壓接缺陷和防止缺陷流出等方面具有不可估量的價值。CCD視覺檢測設備的基本組成部分主要有：1、光源；2、鏡頭；3、工業相機；4、圖像采集卡；5、光學視覺軟件；6、設備機構等部分。

改善建議：增加CCD檢測，對壓接外觀進行全檢。端子壓接機除CFA+壓力監控系統外，再增加一套CCD視覺檢測系統，實現對端子壓接狀態和芯線膠皮的100%檢測監控，能有效識別壓接故障。

2.3 彎折端子

人工彎折端子，彎折位置存在差異，無法保障一致性。操作人員手工進行端子折彎90°，然后卡入護套中，端子彎折過程中缺少工裝、設備等定位，作業效率很低且彎折位置點定位不準確，90°的彎折角度難以保證，有過彎、少彎、折斷等風險，影響到高清數據信號的傳輸。

改善建議：改為設備全自動彎折，保障彎折一致性。全自動彎折設備能很好的提升端子的彎折效率，避免作坊式的手工作業，端子彎折設備上布置有定位工裝，可以準確實現彎折拐點的定位，90°的彎折角度由設備進行參數設定和自動彎折，偏差不超過±2°，通過設備自動彎折，無論是端子的折彎點選擇還是彎折角度控制，過程一致性都有了可靠的保障。

2.4 膠芯裝配

使用螺絲刀將端子裝入到膠芯卡槽中，螺絲刀頭部較硬，容易損傷端子。端子彎折后需裝入到膠芯卡槽中，膠芯卡槽起固定端子作用，若端子沒有被緊密固定，會隨整車運動而在膠芯中一起晃動，數據信號無法正常傳遞，造成整車的多媒體黑屏、花屏等問題影響。若使用螺絲刀進行按壓裝配，螺絲刀的金屬頭部會損傷端子，且容易使端子無法完全固定在膠芯卡槽中，造成裝配不當等故障。

改善建議：使用塑料壓合棒進行壓接，可降低裝配時對端子的損傷風險。通過現場的評估和探究，根據端子的形狀開發出一種PVC塑料壓合棒，該壓合棒相比金屬螺栓刀有以下優點：①工具輕便，員工使用起來操作方便，效率高；②不損傷端子，PVC塑料材質，按壓裝配過程中不存在用力操作而損傷端子表面的鍍層；③能確保端子裝配到位，壓合棒的頭部是根據端子結構進行的設計，相比螺絲刀更容易把端子按壓進入到膠芯內部，能確保端子完全裝配到位。

2.5 套管壓接

套管壓接尺寸在標準上限，壓接后與線纜外皮有間隙，線纜可以轉動。金屬套管通過壓接機沖壓后抱緊LVDS電線，套管的壓接高度直接決定了對LVDS線纜外絕緣皮的緊固力。若壓接尺寸超過標準上限，壓接后套管會與LVDS線纜外皮存在一定間隙，線纜會在套管間產生相對運動，影響信號的正常傳輸；若壓接尺寸低于標準下限，壓接后套管會過緊的環抱LVDS線纜，有損傷LVDS線纜外絕緣皮和內部芯線，也會影響到信號的正常傳輸。

改善建議：調整壓接機，套管壓接尺寸在標準下限，壓接后線纜無法轉動，在壓接機旁邊規劃卡尺擺放區域，員工自檢壓接高度。通過調整壓接機的壓接參數，套管壓接高度由5.4mm調整到5.2mm，調整后壓接套管驗證，套管剛好能抱死線纜外絕緣膠皮，LVDS線纜無法轉動且不損傷外絕緣膠皮和內部芯線。通過改善套管的壓接尺寸后，LVDS線纜達到了無法轉動的目的。

2.6 功能測試

使用車機測試時只將兩端連接器對插后，屏幕點亮即可，未進行連接可靠性檢測。在連通車機、顯示屏進行LVDS線纜功能檢測時，只是簡單的對插兩端連接器，檢測顯示屏有點亮動作，未模擬在整車上的布局和裝車狀態，進行LVDS線纜連接可靠性的檢測。

改善建議：車機測試對插后，擺動兩端連接器根部位置，查看屏幕有無閃屏、花屏、黑屏現象。通過現場的設計優化，檢驗過程中模擬整車運動，增加搖晃LVDS線纜兩端連接器的檢查動作，驗證LVDS線纜的連接可靠性，若顯示屏幕未出現閃屏、花屏、黑屏等現象，則LVDS線纜的連接穩定可靠，信號傳輸完整。

3 匹配設計過程排查

設計因素對LVDS線束工作有重要影響，線束布局及匹配情況均有可能導致黑屏問題發生，因此，好的設計是LVDS線束正常工作的一個先決條件。

3.1 線束布局

某車型由于座艙布局緊湊，顯示屏與主機之間間隙小且不規則，在LVDS布局中存在很大的局限性，LVDS線束轉配后彎曲及變形，導致線束內部線束斷裂，見上圖10。

同時由于壓接環選型材料薄，在線束彎曲后起不到固定的作用，導致線束內部翹曲嚴重進而斷裂失效。

改善建議：LVDS線束布局時，建議避免彎折情況，如需彎折，避免在端子壓接點彎折，同時選用厚度較厚材料，避免彎折后失效。

LVDS線纜在整車布局中，一般需關注如下彎折情況：①電線纜在連接器根部，需滿足彎曲半徑彎折，避免出現小于90°的彎折角度；②纏繞膠帶距離連接器塑殼的距離須大于100mm，避免緊貼連接器根部纏繞；③控制電線纜的彎折角度，避免出現180°彎折扭曲，線纜的布置走向需平順圓滑，避免過多的扭曲纏繞，同時在貼近彎曲拐角處更不應該使用膠帶或扎帶過緊捆扎。

除了梳理LVDS線束的布局走向，連接器尾端的套管厚度也需進行相應提升，通過反復試驗驗證，套管厚度由4.5mm增大到5.9mm，可有效避免上述過度彎折造成的線芯斷裂問題，為LVDS線纜的完整信號傳輸提供了可靠的保證。

3.2 零件匹配

某車型反饋LVDS高清視頻線對接后出現端子孔變形問題，變形的孔位均集中在同一側位置，端子上存在明顯頂痕，未對正插接造成端子變形；調查發現零件的對接口在設計上緊靠外殼體邊緣，出現一個較高臺階，員工對接作業時因裝配空間受限出現了傾斜插植端子的情況，導致高清視屏線對接后端子對頂變形。

改善建議：零件設計布局時，連接器插植接口處應預留有足夠的操作空間，盡量遠離殼體邊緣、鈑金等空間受限區域，以免對作業人員的對正插植端子產生影響，保證連接器對接時能垂直進入，避免對頂的護套壁或端子壁造成歪針、退針等故障，從而影響到數據信息的傳輸。

4 結語

LVDS線束作為高清音視頻的重要橋梁紐帶，對于整個娛樂系統的穩定工作有著重要的作用，做好LVDS線束生產過程的管控及匹配設計，才能為汽車的智能化和網聯化打好堅實基礎。