手机的静电抗扰测试

李 雪

(武汉职业技术学院电子信息工程学院，湖北武汉 430074)

0 引言

所谓静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷［1］。当两个不同的物体相互接触并且相互摩擦时，一个物体的电子转移到另一个物体，这个物体因为缺少电子而带正电，而另一个得到一些剩余电子的物体则带负电，两个物体上均带上了静电［2］。静电的产生在工业生产中是不可避免的，静电放电会引起电子设备的故障，造成电磁干扰［3］，静电引力会吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率，高压静电放电会造成电击，危及人身安全［4］。消除静电的产生虽然是不可能的事情，但可通过在实验室检测物体抗静电的能力，以此来判断静电抗扰度。

一款手机要想拿到入网标贴，就必须通过中国质量检测联盟(CTA)的测试，即泰尔实验室的相关测试，其中静电抗扰ESD是CTA的一个必测项目，也是厂家最为关注的测试项目之一［5］。对手机进行静电测试的目的是测试手机抗静电干扰能力，为评估手机在实际使用中抗静电能力提供相应的数据支持。静电测试需要在温度为15～35℃，湿度为30% ～60%的环境中进行，测试用到的主要工具是静电测试仪。

1 手机静电测试台

手机的静电测试除了用到静电测试仪之外，还需要专用的静电测试台。手机的静电测试台上有水平耦合板和垂直耦合板，它们的摆放对手机的静电测试有很大影响，所以其尺寸摆放都有固定的要求［6］。静电测试台和静电测试仪构成一个完整的手机测试系统。静电测试台的下面摆放了一块大的钢板，钢板必须可靠接地，钢板上放有一个木质台阶，测试人员在进行静电测试操作时必须站在这个木质台阶上，保证与大地绝缘，测试台的桌面两边是垂直耦合板，用来手机摆放时进行静电测试时使用，测试台的桌面下方是一块水平耦合板，水平耦合板的上方是一层绝缘垫，所有钢片(板)都必须可靠接地。

2 静电测试仪

图1 静电测试仪操作流程图

静电测试仪的操作流程如图1所示［7］。首先将静电放电枪插入静电测试仪的“输出”插口，然后进行静电测试仪的放电模式选择。如果选择接触放电，则需要选用尖锥形的放电电极，并拨动试验方式选择开关为CONTACT位置，测试时要使静电放电枪确实与被测手机接触，并保持放电姿势不动;如果选择空气放电，则需要选用球形的放电电极，并拨动试验方式选择开关为AIR位置，用手扣住静电放电枪机，将静电放电枪慢慢接近要测试的手机(注意不能接触)，直到放电发生为止，然后移开静电放电枪，松开枪机，根据测试要求的时间间隔进行放电。接着将静电测试仪的电压调节旋钮逆时针方向旋到底，选择极性“P+”或“P－”和放电类型，如果选计数放电需设置放电次数，如果选重复放电需设置放电速率。最后调节电压旋钮，使得数字电压表内的读数达到所需要的值;按下“准备”开关，用右手握住静电枪将静电枪垂直于被测手机表面，并按下枪机进行放电。

空气放电正确的操作顺序是首先将前面板的拨动开关拨至“AIR”处，设定空气放电电压后，再按住静电枪的扳机将枪头缓慢靠近被测手机，待气隙放电后将枪头离开被测手机，同时松开扳机，反复这些操作直至放电次数达到测试要求［8］。

3 手机的静电抗扰测试

接触放电是优先选择的试验方法，因为可以避免由于静电放电枪接近被测手机的方式不同而导致试验结果上的差异，空气放电则用于不能使用接触放电的场合［10］。手机的静电抗扰测试如图2所示。

以奥克斯V960T(TD-SCDMA版本)手机为例，手机的静电测试是按照是/否接充电器、是/否通话共分为4种模式。首先将被测手机放置在静电测试台的绝缘垫上，用充电器加电使手机处于充电状态(被测手机与绝缘垫边缘距离2英寸以上)，再将手机开机;然后打开静电枪，根据不同机型调节放电方式，接触放电时静电强度为±6 kV，2枪/点;空气放电时静电强度为 ±14 kV，2 枪/点［9］，打一枪放一次电，并观察手机在测试过程中有无死机、通信链路中断、LCD显示异常、自动关机及其他异常现象;最后记录数据并对手机功能做全面检查［11］，其静电测试结果如表1所示。

图2 手机静电测试

表1 手机静电测试(报告1)

根据此款手机的静电测试结果发现在摄像头和充电接口处进行静电测试时，当手机屏幕朝下时会出现定屏现象。解决此类故障的方法就是尽量对液晶屏的驱动IC做好屏蔽，对屏的外框钢片做好接地，在触摸板和触摸屏的FPC走线上，对重要的控制线尽量加粗以及FPC表面的屏蔽效果［12］。这种静电的解决方式与由于结构引起的静电处理方式是完全不同的，传统的由于结构引起的静电问题，只要依据导和堵两种思路基本都能解决，现在智能手机存在的静电问题基本上都出现在触摸屏和触摸板上，解决这类问题的关键就是找到被干扰的信号［13］。

再以奥克斯V990AT(TD-SCDMA版本)为例，接触放电的实验点是裸露的金属件，每个测试点放电1次，释放静电1次，一共10次放电测试;空气放电的实验点是机壳、接键缝隙、接口等，每个测试点放电1次，释放静电1次，一共10次放电测试，测试前后做手机功能检查，其静电测试结果如表2所示。

在表2所示的测试结果中，Pass A代表测试样机功能不能发生任何失效或者削减，包括但不限于以下功能，如开关机，拨打接听电话，屏幕显示，按键功能，整机手感，照相机预览，拍照和保存，马达功能，电池充电，铃音播放等;Pass C代表测试后样机部分功能失常，在外力帮助下能够恢复，可以接受。例如手机死机，屏幕显示异常，不识别SIM卡，不能自行恢复，重装手机电池后功能正常(内置电池除外)等类似故障。以上测试结果表明被测手机在一般情况下使用，用户不会投诉，出现可以接受的故障［14］。

4 结语

手机的抗静电能力，很大程度上取决于前期的设计，包括主板的布线、主板层数、结构设计以及抗静电器件的选取，例如TVS管的使用，前期ID与MD评估的时候一定要严格，后续加贴导电布都是临时的处理措施，接地点的不稳定会带来更大的问题——影响天线性能［15］。静电放电对手机造成的危害主要有硬件损坏，自动关机，程序混乱，死机，要通过人为干预才能复位;死机，程序混乱，无法进行复位。

解决手机静电问题的思路主要有:①“堵”，即将手机的外围静电堵在手机以外，不让静电进到手机电路里面，为了达到这个目的需要壳体缝隙和结构设计的合理性，如果结构已经成型，可以考虑采取贴绝缘胶的方式解决。②“导”，即将静电尽可能的导入主板的强地上，让静电进来后直接在主板的地上被中和掉，这个导的效果主要取决于主板PCB设计时走线的好坏。③“做屏蔽”，一些芯片的驱动IC特别容易受到静电或一些其他控制信号的干扰，可以考虑把整个IC置于一个屏蔽盒内或者加个金属罩起到静电屏蔽作用来解决静电问题。

表2 手机静电测试(报告2)

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