手機的靜電測試

李 雪

0 引言

靜電就是物體表面過剩或不足的相對靜止的電荷，它是正負電荷在局部范圍內失去平衡的結果，是電能的一種表現形式，是通過電子轉移而形成的。這些不平衡的電荷就產生了一個可以衡量其大小的電場，稱為靜電場，它能影響一定距離內的其他物體，使之感應帶電，影響距離之遠近與其電量的多少有關。靜電會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，家用電器所產生的靜電荷會被人體吸收并積存起來，加之居室內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，有時甚至會對人們的生命財產安全造成巨大的危害。消除靜電的產生幾乎是不可能的事情，可通過在實驗室檢測物體抗靜電的能力，以此來判斷靜電抗擾度。

CTA是中國檢測聯盟，一款手機要想拿到入網標貼，就必須通過CTA的測試，即泰爾實驗室的相關測試，其中靜電抗擾ESD是CTA的一個必測項目，也是廠家最為關注的問題之一。對手機進行靜電測試的目的是測試樣機抗靜電干擾能力，為評估手機在實際使用中抗靜電能力提供數據支持。靜電測試需要在溫度15℃～35℃，濕度30%～60%的環境下進行，測試需要用到的工具有靜電槍和Keithley2302電源。

1 手機靜電測試臺

手機靜電測試除了靜電發生器以外還有專用的靜電測試臺，臺上有水平耦合板，垂直耦合板對手機的靜電測試有很大影響，尺寸擺放都有固定的要求，靜電測試臺與靜電測試儀一起才構成完整的手機測試系統。靜電測試臺示意圖如圖1所示，實物圖如圖2所示。靜電測試臺下面是一塊大的鋼片，必須可靠接地，鋼片上放有一個木臺，人操作時必須站在木臺上，保證與地絕緣，桌上兩邊是垂直耦合板，用來手機立放時進行靜電測試時使用，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 靜電測試臺示意圖

圖2 靜電測試臺實物圖

2 靜電測試儀的使用方法

圖3 靜電測試儀實物圖

靜電測試儀的實物圖如圖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儀的“輸出（OutPut）”插口，注意插入時靜電放電槍的插口凹槽位于正上方向，然后將連接套順時針方向旋緊。

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

第三步將靜電測試儀的“VOLTS ADJUST”電壓調節旋鈕逆時針方向旋到底，再按下“POWER”開關開啟儀器，選擇極性“P+”或“P-”，選擇放電類型 ：SINGLE（單次放電）、REPEAT（重復放電）、COUNT（計數放電）和20PPS（每秒放電20次）；如果選計數放電需在“DISCHARGE”設置放電次數，如果選重復放電需在“INTERVAL”設置放電速率； 按下“HV ON”按鈕。

第四步調節“VOLTS ADJUST”電壓旋鈕，使得數字電壓表內的讀數達到所需要的值；按下“準備（READY）”開關，用右手握住靜電槍將放電槍垂直于被測手機表面，并按下槍機進行放電；放電完成后將VOLTS ADJUST電壓旋鈕逆時針方向旋到底，再按下HV OFF，才能選擇極性。

放電槍使用時必須在斷電的情況下才可更換放電電極，放電時只需扣下槍機即可；靜電檢測儀的FG端子要和地良好接觸；靜電檢測儀上電后，不得用手去觸摸靜電放電槍，以防電擊；靜電檢測儀關機時必須先將電壓旋鈕逆時針方向旋到底即斷開位置，然后按下“HV OFF”鍵，最后切斷主機的工作電源，否則關機瞬間由于電壓的突變可能會損壞高壓電源。空氣放電正確的操作順序是首先將前面板的撥動開關撥至“AIR”處，設定空氣放電電壓后再按住靜電槍的扳機將槍頭緩慢靠近被測手機，待氣隙放電后將槍頭離開被測手機，同時松開扳機，反復這些操作直至放電次數達到測試要求。

3 手機的靜電測試

手機的靜電測試如圖5所示，首先將被測樣機放置在靜電測試臺的絕緣墊上，用充電器加電使手機處于充電狀態（樣機與絕緣墊邊緣距離至少2英寸），再將手機開機；然后打開靜電槍，根據不同機型調節放電方式，接觸放電+/-6KV，2槍/點；空氣放電+/-14KV，2槍/點，打一槍放一次電，并觀察手機在測試過程中有無死機、通信鏈路中斷、LCD顯示異常、自動關機及其他異常現象；最后測試完成，記錄數據并對手機功能做全面檢查。以奧克斯960T（TD版本）手機為例，手機靜電測試結果如表1所示。

表1 手機靜電測試報告

接觸放電是優先選擇的試驗方法，因為可以避免由于靜電放電槍接近被測手機的方式不同而導致試驗結果上的差異，空氣放電則用作不能使用接觸放電的場合。

手機的靜電測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試方式，屏朝上和朝下，因為靜電測試臺的臺面是一塊大的0.5cm厚的鋼板，與地連接電勢為零，當在打靜電的時候，主板的電勢會被瞬間拉低或者拉高，主板和鋼板中間會形成電容效應，這樣處在主板和鋼板中間的器件（觸摸板和屏，主要是驅動IC）就會處在一個電容效應的環境下，就很容易干擾觸摸板和屏的控制信號，造成死機，定屏或者觸摸失效的現象。

根據此款手機的靜電測試情況發現在攝像頭和充電接口處進行靜電測試，當屏幕朝下時會出現定屏現象。解決此故障現象的方法就是盡量對驅動IC做好屏蔽，對屏的外框鋼片做好接地，在觸摸板和屏的FPC走線上，對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構引起的靜電處理方式完全不一樣，傳統的由于結構引起的靜電問題，只要依據導和堵兩種思路基本都能解決，現在智能手機的靜電問題基本上都出現在屏和觸摸板上，解決問題的關鍵在于找到被干擾的信號。

圖5 手機靜電測試

4 結語

手機的抗靜電能力，很大程度上取決于前期的設計，包括主板的布線、板層數和結構設計，以及抗靜電器件的選取，例如TVS管的使用，前期ID與MD評估的時候一定要嚴格，后續加貼導電布都是臨時的處理措施，接地點的不穩定會帶來更大的問題——影響天線性能。手機的靜電是主板和結構設計決定的，很大程度上取決于前期評估。靜電放電對手機造成的危害主要有硬件損壞，自動關機，程序混亂，死機，要通過人為干預才能復位；死機，程序混亂，無法進行復位。

[1]朱文立.手機電磁兼容問題分析及其改進對策[J].中國電子商情（基礎電子），2012（7）

[2]白宇皎.手機測試部分要點分析[J].科技傳播，2011（8）：227

[3]康艷，楊愛軍.手機類通信終端市場分析及手機性能測試[J].信息通信，2011（8）：125

[4]王益芝，吳言潤，李艷，李特.淺析智能手機的自動化測試[J].現代電信科技，2012（12）：23-25