手機的靜電抗擾測試

李 雪

(武漢職業技術學院電子信息工程學院，湖北武漢 430074)

0 引言

所謂靜電，就是一種處于靜止狀態的電荷或者說不流動的電荷［1］。當兩個不同的物體相互接觸并且相互摩擦時，一個物體的電子轉移到另一個物體，這個物體因為缺少電子而帶正電，而另一個得到一些剩余電子的物體則帶負電，兩個物體上均帶上了靜電［2］。靜電的產生在工業生產中是不可避免的，靜電放電會引起電子設備的故障，造成電磁干擾［3］，靜電引力會吸附灰塵，造成集成電路和半導體元件的污染，大大降低成品率，高壓靜電放電會造成電擊，危及人身安全［4］。消除靜電的產生雖然是不可能的事情，但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。

一款手機要想拿到入網標貼，就必須通過中國質量檢測聯盟(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測試項目之一［5］。對手機進行靜電測試的目的是測試手機抗靜電干擾能力，為評估手機在實際使用中抗靜電能力提供相應的數據支持。靜電測試需要在溫度為15～35℃，濕度為30% ～60%的環境中進行，測試用到的主要工具是靜電測試儀。

1 手機靜電測試臺

手機的靜電測試除了用到靜電測試儀之外，還需要專用的靜電測試臺。手機的靜電測試臺上有水平耦合板和垂直耦合板，它們的擺放對手機的靜電測試有很大影響，所以其尺寸擺放都有固定的要求［6］。靜電測試臺和靜電測試儀構成一個完整的手機測試系統。靜電測試臺的下面擺放了一塊大的鋼板，鋼板必須可靠接地，鋼板上放有一個木質臺階，測試人員在進行靜電測試操作時必須站在這個木質臺階上，保證與大地絕緣，測試臺的桌面兩邊是垂直耦合板，用來手機擺放時進行靜電測試時使用，測試臺的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，所有鋼片(板)都必須可靠接地。

2 靜電測試儀

圖1 靜電測試儀操作流程圖

靜電測試儀的操作流程如圖1所示［7］。首先將靜電放電槍插入靜電測試儀的“輸出”插口，然后進行靜電測試儀的放電模式選擇。如果選擇接觸放電，則需要選用尖錐形的放電電極，并撥動試驗方式選擇開關為CONTACT位置，測試時要使靜電放電槍確實與被測手機接觸，并保持放電姿勢不動;如果選擇空氣放電，則需要選用球形的放電電極，并撥動試驗方式選擇開關為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進行放電。接著將靜電測試儀的電壓調節旋鈕逆時針方向旋到底，選擇極性“P+”或“P－”和放電類型，如果選計數放電需設置放電次數，如果選重復放電需設置放電速率。最后調節電壓旋鈕，使得數字電壓表內的讀數達到所需要的值;按下“準備”開關，用右手握住靜電槍將靜電槍垂直于被測手機表面，并按下槍機進行放電。

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［8］。

3 手機的靜電抗擾測試

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，空氣放電則用于不能使用接觸放電的場合［10］。手機的靜電抗擾測試如圖2所示。

以奧克斯V960T(TD-SCDMA版本)手機為例，手機的靜電測試是按照是/否接充電器、是/否通話共分為4種模式。首先將被測手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(被測手機與絕緣墊邊緣距離2英寸以上)，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，接觸放電時靜電強度為±6 kV，2槍/點;空氣放電時靜電強度為 ±14 kV，2 槍/點［9］，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;最后記錄數據并對手機功能做全面檢查［11］，其靜電測試結果如表1所示。

圖2 手機靜電測試

表1 手機靜電測試(報告1)

根據此款手機的靜電測試結果發現在攝像頭和充電接口處進行靜電測試時，當手機屏幕朝下時會出現定屏現象。解決此類故障的方法就是盡量對液晶屏的驅動IC做好屏蔽，對屏的外框鋼片做好接地，在觸摸板和觸摸屏的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［12］。這種靜電的解決方式與由于結構引起的靜電處理方式是完全不同的，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，現在智能手機存在的靜電問題基本上都出現在觸摸屏和觸摸板上，解決這類問題的關鍵就是找到被干擾的信號［13］。

再以奧克斯V990AT(TD-SCDMA版本)為例，接觸放電的實驗點是裸露的金屬件，每個測試點放電1次，釋放靜電1次，一共10次放電測試;空氣放電的實驗點是機殼、接鍵縫隙、接口等，每個測試點放電1次，釋放靜電1次，一共10次放電測試，測試前后做手機功能檢查，其靜電測試結果如表2所示。

在表2所示的測試結果中，Pass A代表測試樣機功能不能發生任何失效或者削減，包括但不限于以下功能，如開關機，撥打接聽電話，屏幕顯示，按鍵功能，整機手感，照相機預覽，拍照和保存，馬達功能，電池充電，鈴音播放等;Pass C代表測試后樣機部分功能失常，在外力幫助下能夠恢復，可以接受。例如手機死機，屏幕顯示異常，不識別SIM卡，不能自行恢復，重裝手機電池后功能正常(內置電池除外)等類似故障。以上測試結果表明被測手機在一般情況下使用，用戶不會投訴，出現可以接受的故障［14］。

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、主板層數、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［15］。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。

解決手機靜電問題的思路主要有:①“堵”，即將手機的外圍靜電堵在手機以外，不讓靜電進到手機電路里面，為了達到這個目的需要殼體縫隙和結構設計的合理性，如果結構已經成型，可以考慮采取貼絕緣膠的方式解決。②“導”，即將靜電盡可能的導入主板的強地上，讓靜電進來后直接在主板的地上被中和掉，這個導的效果主要取決于主板PCB設計時走線的好壞。③“做屏蔽”，一些芯片的驅動IC特別容易受到靜電或一些其他控制信號的干擾，可以考慮把整個IC置于一個屏蔽盒內或者加個金屬罩起到靜電屏蔽作用來解決靜電問題。

表2 手機靜電測試(報告2)

［1］李 雪.通信終端故障檢測與維修［M］.天津:天津大學出版社，2012.

［2］劉尚合，武占成.靜電放電及危害防護［M］.北京:郵電大學出版社，2004.

［3］張寶銘，林文獲.靜電防護技術手冊［M］.北京:電子工業出版社，2000.

［4］付軍霞，王鳳英.淺談靜電危害與靜電防護［J］.科技情報開發與經濟，2007，17(5):281.

FU Jun-xia， WANG Feng-ying.Talking about the Hazard and Prevention oftheStatic Electricity［J］.Sci-tech information development＆economy，2007，17(5):281.

［5］郭新軍.通信系統終端設備原理與維修［M］.北京:高等教育出版社，2008.

［6］勞動和社會保障部教材辦公室.用戶通信終端維修員(中級)——職業資格培訓教材［M］.北京:中國勞動社會保障出版社，2005.

［7］王為民.移動通信終端設備(手機)維修實訓［M］.北京:電子工業出版社，2012.

［8］通信產品有害物質安全限值及測試方法第1部分:電信終端產品 GB/T22727.1-2008［M］.北京:中國標準出版社，2009.

［9］GB/T15662-1995導電、防靜電塑料體積電阻率測試方法［M］.北京:中國國家標準化管理委員會，1995.

［10］用戶通信終端(移動電話機)維修員——國家職業標準［M］.北京:北京科文圖書信息技術有限公司，2005.

［11］陳 燕.靜電放電測試標準解析［J］.環境技術，2012(2):41-45.

CHEN Yan.Analysis of ESD Test Standards［J］.Environmental Technology，2012(2):41-45.

［12］張 靚，陳洪亮.基本電路理論測試系統的開發和診斷算法研究［J］.實驗室研究與探索，2006，25(5):572-575.

ZHANG Liang，CHEN Hong-liang.Development of the Online Test＆Exercise System of Basic Theory of Circuits and the Research of the Diagnosis Algorithm［J］.Research and Exploration in Laboratory，2006，25(5):572-575.

［13］汪夢琪，李 筠.安卓手機自動化壓力測試淺析［J］.信息技術，2012(11):72-75.

WANG Meng-qi，LI Jun.Mobile phone automation pressure test［J］.Information Technology，2012(11):72-75.

［14］徐曉英，王定虎，肖集雄.虛擬儀器在靜電測試中的應用［J］.河北大學學報(自然科學版)，2007(10):113-116.

XU Xiao-ying，WANG Ding-hu，XIAO Ji-xiong.Application of Virtual Instrument in the Electrostatic Test［J］.Journal of Hebei University(Natural Science Edition)，2007(10):113-116.

［15］狄德海.WCDMA手機音頻測試［J］.中國測試，2009，35(1):125-128.

DI De-hai.Audio testing of WCDMA mobile phone［J］.China measurement＆test，2009，35(1):125-128.