手機(jī)的靜電測(cè)試

李 雪

0 引言

靜電就是物體表面過?；虿蛔愕南鄬?duì)靜止的電荷，它是正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果，是電能的一種表現(xiàn)形式，是通過電子轉(zhuǎn)移而形成的。這些不平衡的電荷就產(chǎn)生了一個(gè)可以衡量其大小的電場(chǎng)，稱為靜電場(chǎng)，它能影響一定距離內(nèi)的其他物體，使之感應(yīng)帶電，影響距離之遠(yuǎn)近與其電量的多少有關(guān)。靜電會(huì)給人們的生活帶來種種不便，隨著家用電器的增多以及冬天人們穿著化纖衣服，家用電器所產(chǎn)生的靜電荷會(huì)被人體吸收并積存起來，加之居室內(nèi)墻壁和地板多屬絕緣體，空氣干燥，因此更容易受到靜電干擾，有時(shí)甚至?xí)?duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的危害。消除靜電的產(chǎn)生幾乎是不可能的事情，可通過在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)物體抗靜電的能力，以此來判斷靜電抗擾度。

CTA是中國檢測(cè)聯(lián)盟，一款手機(jī)要想拿到入網(wǎng)標(biāo)貼，就必須通過CTA的測(cè)試，即泰爾實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)測(cè)試，其中靜電抗擾ESD是CTA的一個(gè)必測(cè)項(xiàng)目，也是廠家最為關(guān)注的問題之一。對(duì)手機(jī)進(jìn)行靜電測(cè)試的目的是測(cè)試樣機(jī)抗靜電干擾能力，為評(píng)估手機(jī)在實(shí)際使用中抗靜電能力提供數(shù)據(jù)支持。靜電測(cè)試需要在溫度15℃～35℃，濕度30%～60%的環(huán)境下進(jìn)行，測(cè)試需要用到的工具有靜電槍和Keithley2302電源。

1 手機(jī)靜電測(cè)試臺(tái)

手機(jī)靜電測(cè)試除了靜電發(fā)生器以外還有專用的靜電測(cè)試臺(tái)，臺(tái)上有水平耦合板，垂直耦合板對(duì)手機(jī)的靜電測(cè)試有很大影響，尺寸擺放都有固定的要求，靜電測(cè)試臺(tái)與靜電測(cè)試儀一起才構(gòu)成完整的手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。靜電測(cè)試臺(tái)示意圖如圖1所示，實(shí)物圖如圖2所示。靜電測(cè)試臺(tái)下面是一塊大的鋼片，必須可靠接地，鋼片上放有一個(gè)木臺(tái)，人操作時(shí)必須站在木臺(tái)上，保證與地絕緣，桌上兩邊是垂直耦合板，用來手機(jī)立放時(shí)進(jìn)行靜電測(cè)試時(shí)使用，桌面下方是一塊水平耦合板，水平耦合板的上方是一層絕緣墊，所有的鋼片都必須可靠接地。

圖1 靜電測(cè)試臺(tái)示意圖

圖2 靜電測(cè)試臺(tái)實(shí)物圖

2 靜電測(cè)試儀的使用方法

圖3 靜電測(cè)試儀實(shí)物圖

靜電測(cè)試儀的實(shí)物圖如圖3所示，其操作流程如圖4所示。

第一步將靜電放電槍插入靜電檢測(cè)儀的“輸出（OutPut）”插口，注意插入時(shí)靜電放電槍的插口凹槽位于正上方向，然后將連接套順時(shí)針方向旋緊。

第二步選擇靜電檢測(cè)儀的放電模式。如果選擇接觸放電試驗(yàn)，就選擇尖錐形的放電電極，并在儀器面板“靜電/放電試驗(yàn)方式選擇開關(guān)”上撥動(dòng)開關(guān)為CONTACT位置，要使靜電放電槍確實(shí)與被測(cè)樣機(jī)接觸，并保持放電姿勢(shì)不動(dòng)；如果選擇空氣放電試驗(yàn)則選用球形的放電電極，并在儀器面板“靜電/放電試驗(yàn)方式選擇開關(guān)”上撥動(dòng)開關(guān)為AIR位置，用手扣住靜電放電槍機(jī)，將靜電放電槍慢慢接近要測(cè)試的手機(jī)（注意不能接觸），直到放電發(fā)生為止，然后移開靜電放電槍，松開槍機(jī)，根據(jù)測(cè)試要求的時(shí)間間隔，再重新扣住靜電放電槍機(jī)，將放電槍向測(cè)試手機(jī)靠近，進(jìn)行放電。針對(duì)上述氣隙放電的操作特點(diǎn)，氣隙放電采用手動(dòng)的單次放電。更換放電電極和插入靜電放電槍時(shí)必須在斷電情況下進(jìn)行，以免遭到電擊。

第三步將靜電測(cè)試儀的“VOLTS ADJUST”電壓調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針方向旋到底，再按下“POWER”開關(guān)開啟儀器，選擇極性“P+”或“P-”，選擇放電類型 ：SINGLE（單次放電）、REPEAT（重復(fù)放電）、COUNT（計(jì)數(shù)放電）和20PPS（每秒放電20次）；如果選計(jì)數(shù)放電需在“DISCHARGE”設(shè)置放電次數(shù)，如果選重復(fù)放電需在“INTERVAL”設(shè)置放電速率； 按下“HV ON”按鈕。

第四步調(diào)節(jié)“VOLTS ADJUST”電壓旋鈕，使得數(shù)字電壓表內(nèi)的讀數(shù)達(dá)到所需要的值；按下“準(zhǔn)備（READY）”開關(guān)，用右手握住靜電槍將放電槍垂直于被測(cè)手機(jī)表面，并按下槍機(jī)進(jìn)行放電；放電完成后將VOLTS ADJUST電壓旋鈕逆時(shí)針方向旋到底，再按下HV OFF，才能選擇極性。

放電槍使用時(shí)必須在斷電的情況下才可更換放電電極，放電時(shí)只需扣下槍機(jī)即可；靜電檢測(cè)儀的FG端子要和地良好接觸；靜電檢測(cè)儀上電后，不得用手去觸摸靜電放電槍，以防電擊；靜電檢測(cè)儀關(guān)機(jī)時(shí)必須先將電壓旋鈕逆時(shí)針方向旋到底即斷開位置，然后按下“HV OFF”鍵，最后切斷主機(jī)的工作電源，否則關(guān)機(jī)瞬間由于電壓的突變可能會(huì)損壞高壓電源?？諝夥烹娬_的操作順序是首先將前面板的撥動(dòng)開關(guān)撥至“AIR”處，設(shè)定空氣放電電壓后再按住靜電槍的扳機(jī)將槍頭緩慢靠近被測(cè)手機(jī)，待氣隙放電后將槍頭離開被測(cè)手機(jī)，同時(shí)松開扳機(jī)，反復(fù)這些操作直至放電次數(shù)達(dá)到測(cè)試要求。

3 手機(jī)的靜電測(cè)試

手機(jī)的靜電測(cè)試如圖5所示，首先將被測(cè)樣機(jī)放置在靜電測(cè)試臺(tái)的絕緣墊上，用充電器加電使手機(jī)處于充電狀態(tài)（樣機(jī)與絕緣墊邊緣距離至少2英寸），再將手機(jī)開機(jī)；然后打開靜電槍，根據(jù)不同機(jī)型調(diào)節(jié)放電方式，接觸放電+/-6KV，2槍/點(diǎn)；空氣放電+/-14KV，2槍/點(diǎn)，打一槍放一次電，并觀察手機(jī)在測(cè)試過程中有無死機(jī)、通信鏈路中斷、LCD顯示異常、自動(dòng)關(guān)機(jī)及其他異常現(xiàn)象；最后測(cè)試完成，記錄數(shù)據(jù)并對(duì)手機(jī)功能做全面檢查。以奧克斯960T（TD版本）手機(jī)為例，手機(jī)靜電測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 手機(jī)靜電測(cè)試報(bào)告

接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗(yàn)方法，因?yàn)榭梢员苊庥捎陟o電放電槍接近被測(cè)手機(jī)的方式不同而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果上的差異，空氣放電則用作不能使用接觸放電的場(chǎng)合。

手機(jī)的靜電測(cè)是按照是否接充電器、是否通話共分為四種模式，如表1所示。不同的模式下有兩種測(cè)試方式，屏朝上和朝下，因?yàn)殪o電測(cè)試臺(tái)的臺(tái)面是一塊大的0.5cm厚的鋼板，與地連接電勢(shì)為零，當(dāng)在打靜電的時(shí)候，主板的電勢(shì)會(huì)被瞬間拉低或者拉高，主板和鋼板中間會(huì)形成電容效應(yīng)，這樣處在主板和鋼板中間的器件（觸摸板和屏，主要是驅(qū)動(dòng)IC）就會(huì)處在一個(gè)電容效應(yīng)的環(huán)境下，就很容易干擾觸摸板和屏的控制信號(hào)，造成死機(jī)，定屏或者觸摸失效的現(xiàn)象。

根據(jù)此款手機(jī)的靜電測(cè)試情況發(fā)現(xiàn)在攝像頭和充電接口處進(jìn)行靜電測(cè)試，當(dāng)屏幕朝下時(shí)會(huì)出現(xiàn)定屏現(xiàn)象。解決此故障現(xiàn)象的方法就是盡量對(duì)驅(qū)動(dòng)IC做好屏蔽，對(duì)屏的外框鋼片做好接地，在觸摸板和屏的FPC走線上，對(duì)重要的控制線盡量加粗以及FPC表面的屏蔽效果。這種靜電的解決方式和由于結(jié)構(gòu)引起的靜電處理方式完全不一樣，傳統(tǒng)的由于結(jié)構(gòu)引起的靜電問題，只要依據(jù)導(dǎo)和堵兩種思路基本都能解決，現(xiàn)在智能手機(jī)的靜電問題基本上都出現(xiàn)在屏和觸摸板上，解決問題的關(guān)鍵在于找到被干擾的信號(hào)。

圖5 手機(jī)靜電測(cè)試

4 結(jié)語

手機(jī)的抗靜電能力，很大程度上取決于前期的設(shè)計(jì)，包括主板的布線、板層數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及抗靜電器件的選取，例如TVS管的使用，前期ID與MD評(píng)估的時(shí)候一定要嚴(yán)格，后續(xù)加貼導(dǎo)電布都是臨時(shí)的處理措施，接地點(diǎn)的不穩(wěn)定會(huì)帶來更大的問題——影響天線性能。手機(jī)的靜電是主板和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定的，很大程度上取決于前期評(píng)估。靜電放電對(duì)手機(jī)造成的危害主要有硬件損壞，自動(dòng)關(guān)機(jī)，程序混亂，死機(jī)，要通過人為干預(yù)才能復(fù)位；死機(jī)，程序混亂，無法進(jìn)行復(fù)位。

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