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手机的静电测试方法
发布时间:2016-05-23 14:43

静电就是物体表面过剩或不足的相对静止的电荷,它是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果,是电能的一种表现形式,是通过电子转移而形成的。这些不平衡的电荷就产生了一个可以衡量其大小的电场,称为静电场,它能影响一定距离内的其他物体,使之感应带电,影响距离之远近与其电量的多少有关。静电会给人们的生活带来种种不便,随着家用电器的增多以及冬天人们穿着化纤衣服,家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来,加之居室内墙壁和地板多属绝缘体,空气干燥,因此更容易受到静电干扰,有时甚至会对人们的生命财产安全造成巨大的危害。消除静电的产生几乎是不可能的事情,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。
CTA 是中国检测联盟,一款手机要想拿到入网标贴,就必须通过 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,也是厂家为关注的问题之一。对手机进行静电测试的目的是测试样机抗静电干扰能力,为评估手机在实际使用中抗静电能力提供数据支持。静电测试需要在温度15℃~ 35℃,湿度 30% ~ 60% 的环境下进行,测试需要用到的工具有静电枪和 Keithley2302 电源。

一、手机静电测试台
手机静电测试除了静电发生器以外还有专用的静电测试台,台上有水平耦合板,垂直耦合板对手机的静电测试有很大影响,尺寸摆放都有固定的要求,静电测试台与静电测试仪一起才构成完整的手机测试系统。静电测试台示意图如图 1 所示,实物图如图 2 所示。静电测试台下面是一块大的钢片,必须可靠接地,钢片上放有一个木台,人操作时必须站在木台上,保证与地绝缘,桌上两边是垂直耦合板,用来手机立放时进行静电测试时使用,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,所有的钢片都必须可靠接地。

二、静电测试仪的使用方法
静电测试仪的实物图如图 3 所示,其操作流程如图 4 所示。步将静电放电枪插入静电检测仪的“输出(OutPut)”插口,注意插入时静电放电枪的插口凹槽位于正上方向,然后将连接套顺时针方向旋紧。
第二步选择静电检测仪的放电模式。如果选择接触放电试验,就选择尖锥形的放电电极,并在仪器面板“静电 / 放电试验方式选择开关”上拨动开关为 CONTACT 位置,要使静电放电枪确实与被测样机接触,并保持放电姿势不动 ;如果选择空气放电试验则选用球形的放电电极,并在仪器面板“静电 / 放电试验方式选择开关”上拨动开关为 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,再重新扣住静电放电枪机,将放电枪向测试手机靠近,进行放电。针对上述气隙放电的操作特点,气隙放电采用手动的单次放电。更换放电电极和插入静电放电枪时必须在断电情况下进行,以免遭到电击。
第三步将静电测试仪的“VOLTS ADJUST”电压调节旋钮逆时针方向旋到底,再按下“POWER”开关开启仪器, 选择极性“P+”或“P-”, 选择放电类型 :SINGLE(单次放电)、REPEAT(重复放电)、COUNT(计数放电)和 20PPS(每秒放电 20 次);如果选计数放电需在“DISCHARGE”设置放电次数,如果选重复放电需在“INTERVAL”设置放电速率 ; 按下“HV ON”按钮。
第四步调节“VOLTS ADJUST”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(READY)”开关,用右手握住静电枪将放电枪垂直于被测手机表面,并按下枪机进行放电 ;放电完成后将 VOLTS ADJUST 电压旋钮逆时针方向旋到底,再按下 HVOFF,才能选择极性。
放电枪使用时必须在断电的情况下才可更换放电电极,放电时只需扣下枪机即可 ;静电检测仪的 FG 端子要和地良好接触 ;静电检测仪上电后,不得用手去触摸静电放电枪,以防电击 ;静电检测仪关机时必须先将电压旋钮逆时针方向旋到底即断开位置,然后按下“HV OFF”键,后切断主机的工作电源,否则关机瞬间由于电压的突变可能会损坏高压电源。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。

三、手机的静电测试
手机的静电测试如图 5 所示,首先将被测样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(样机与绝缘垫边缘距离至少 2 英寸),再将手机开机 ;然后打开静枪,根据不同机型调节放电方式,接触放电 +/-6KV,2 枪 / 点 ;空气放电 +/-14KV,2 枪 / 点,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 ;后测试完成,记录数据并对手机功能做全面检查。以奥克斯 960T(TD 版本)手机为例,手机静电测试结果如表 1 所示。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
电则用作不能使用接触放电的场合。
手机的静电测是按照是否接充电器、是否通话共分为四种模式,如表 1 所示。不同的模式下有两种测试方式,屏朝上和朝下,因为静电测试台的台面是一块大的 0.5cm 厚的钢板,与地连接电势为零,当在打静电的时候,主板的电势会被瞬间拉低或者拉高,主板和钢板中间会形成电容效应,这样处在主板和钢板中间的器件(触摸板和屏,主要是驱动 IC)就会处在一个电容效应的环境
下,就很容易干扰触摸板和屏的控制信号,造成死机,定屏或者触摸失效的现象。
根据此款手机的静电测试情况发现在摄像头和充电接口处进行静电测试,当屏幕朝下时会出现定屏现象。解决此故障现象的方法就是尽量对驱动 IC 做好屏蔽,对屏的外框钢片做好接地,在触摸板和屏的 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。这种静电的解决方式和由于结构引起的静电处理方式完全不一样,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,现在智能手机的静电问题基本上都出现在屏和触摸板上,解决问题的关键在于找到被干扰的信号。

四、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、板层数和结构设计,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。手机的静电是主板和结构设计决定的,很大程度上取决于前期评估。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。


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