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手机静电(ESD)测试及其整改方案

2009-03-04 15:20:51 栏目:通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词: 手机ESD测试、静电抗扰度整改、进网检测认证、接触放电测试、EMC电磁兼容
内容摘要: 手机静电(ESD)测试是进网认证的必测项目,涉及接触放电与空气放电两种模式,测试电压高达±8KV。本文详解测试方法、严酷度等级及专用/空闲双模式监测要求,为手机制造商提供合规检测与整改的技术参考。
AI 深度解读
静电放电(ESD)测试源于航空航天及微电子行业对高压静电防护的刚性需求,我国将其纳入手机进网强制检测体系,体现了对通信设备可靠性与用户安全的监管升级。该测试模拟人体或物体携带的万伏级静电释放场景,通过接触放电(±2KV/±4KV)与空气放电(最高±8KV)双路径验证设备抗扰能力。测试需在专用通信模式与空闲待机模式下分别执行,监测指标涵盖通信连接保持、功能丧失及数据完整性,实质是评估射频链路在瞬态高压下的鲁棒性。对于厂商而言,未通过ESD测试意味着市场准入受阻,常见整改方向包括屏蔽结构优化、接口防护电路设计及PCB接地策略调整。从行业视角看,ESD测试标准与欧盟EN 61000-4-2接轨,既是技术壁垒也是产品竞争力分水岭,尤其在5G高频场景下,天线布局与静电防护的协同设计将成为差异化难点。

      静电,是大家都非常熟悉的一种自然现象,在我国的北方,人们在脱外套或毛衣的时候,经常会听到一些噼里啪啦的声音,有时带着火花,其实,这就是人体身上所携带的静电。静电会给人们的生活带来种种不便,有时甚至会对人们的生命财产安全造成巨大的危害。因为, 静电通常产生的都是接近上万伏的高压,甚至几十万伏。试想一下,如果在航空航天的微电子行业出现这种静电,它对其中某一个电路芯片损坏所造成的后果,那将是不堪设想的。

      静电所带来的危害性已引起了各界广泛的关注,为了保护生命及国家财产的安全,国家出台了相应的法规条例,规定由相应的检测机构去执行检测任务。既然消除静电的发生是几乎不可能的事情,那么人们可以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,在这里,我们将为大家重点介绍在手机进网测试中,实验室静电抗扰度ESD测试的相关内容。

      静电抗扰ESD是手机进入各国市场的一个必测项目,也是厂家最为担心的问题之一。下面我们先来了解一下静电靠扰测试(ESD)是如何进行测试的:

(一)测试方法

      1. 严酷度等级:

          接触放电:+2KV -2KV,+4KV-4KV
          空气放电: +2KV-2KV,+4KV-4KV,+8KV-8KV

      2.对被测设备的监视:
 
      专用模式:被测移动电话与无线综合测试仪建立并保持通讯连接,在加扰的过程中,观察被测移动电话机是否维持通信连接。整个加扰过程结束后,观测被测移动电话机是否仍能保持通信连接,是否能正常工作,有无用户可察觉的通信质量的降低,有无用户控制功能的丧失或存储数据的丢失。

      空闲模式:观察发信机是否误操作。实验结束后,观测被测移动电话机是否仍能保持通信连接,是否能正常工作,有无用户可察觉的通信质量的降低,有无用户控制功能的丧失或存储数据的丢失。

      3.测试条件与结果:

      专用模式:被测设备的工作状态:被测移动电话机与无线综合测试仪通过空间链路连接。被测移动电话机与无限综合测试仪建立并保持通讯连接,GSM900MHZ时,ARFCN为62,BCCH为31;DCS1800MHZ时,ARFCN话机为700,BCCH为735。无线综合测试仪命令被测移动电话机工作在最大输出功率电平。被测移动电话机分别工作在与充电器相连进行充电的状态和*电池供电的状态。

实验结果:

试验点 实验条件

试验结果

结论

移动电话机样品1 +充电器样品1 移动电话机样品2 +充电器样品2 移动电话机样品3 +充电器样品3
裸露的金属板、水平偶合板、垂直偶合板 接触放电:每点测试次数10次 ,电平:+2KV-2KV,+4KV-4KV 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象 合格
机壳、接缝、接键、LED显示屏 空气放电:每点测试次数10次 ,电平:+2KV-2KV,+4KV-4KV+8KV-8KV 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象
合格
 

      空闲模式: 被测设备的工作状态:被测移动电话机与无线综合测试仪通过空间链路连接,BCCH信道激活,被测移动电话机与无线综合测试仪保持同步,处于待机状态;被测移动电话机分别工作在与充电器相连进行充电的状态和*电池供电的状态。

实验结果:

试验点 实验条件

试验结果

结论

移动电话机样品1 +充电器样品1 移动电话机样品2 +充电器样品2 移动电话机样品3 +充电器样品3
裸露的金属板、水平偶合板、垂直偶合板 接触放电:每点测试次数10次 ,电平:+2KV-2KV,+4KV-4KV 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象 合格
机壳、接缝、接键、LED显示屏 空气放电:每点测试次数10次 ,电平:+2KV-2KV,+4KV-4KV+8KV-8KV 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象 未检测到不通过现象
合格
 

(二)应对整改措施

      目前在手机的静电靠扰测试(ESD)中经常出现问题的地方有如下九处:

      1:Receiver 
      2:麦克风MIC
      3:键盘
      4:喇叭Speaker
      5:金属饰件
      6:电池后盖
      7:侧键及USB口
      8:显示屏
      9:中间缝隙,滑盖缝隙等

在对手机ESD出现问题的整改过程中,大致可采用以下两种办法:

      1.导:就是用导电胶带导电泡棉或者铜箔,将静电引入GND。

      2.堵:就是用类似绝缘胶带,堵住放电的路径,让静电放不出来。

下面用两个实际例子来说明以上这两种方法的应用。

实例一:LCD屏幕。采用导的方法。

      屏幕是最容易出问题的地方之一。屏幕上可以使用导的方法,把打在屏幕上的静电及时的疏导到主板地上。在处理的时候,有些地方要注意贴上绝缘胶带防止短路(如图1)。然后用铜箔包住屏的三个边,下压的时候正好接到主板地上(如图2)。正面屏边上不能露出太多的铜箔,不然装机后铜箔会露在外面(如图3)。

实例二:Keyboard键盘。用堵的方法。

键盘也是最容易出现问题的地方之一。特别是金属按键的键盘,基本上都需要处理。
如图4,中间按键+/-8K静电不过。打开手机,用绝缘胶带把整个键盘都包裹住,而且要用一整块的胶带,不能一小块的拼凑起来(如图5)。最后把键盘的FPC线也用绝缘胶带包裹起来,FPC线静电也很容易打坏。

      以上两种方法,不管是导或者堵的方法都能达到通过ESD测试的目的。用哪种方法可视具体的情况而定。笔者倒是习惯用导的方法,与其堵而抑之,不如疏而导之。

      以上所介绍的是关于手机静电抗扰(ESD)测试部分的内容及摩尔实验室(MORLAB)根据自己相关经验所总结的整改方案, 手机测试是个复杂的过程, 我们也将根据已有经验继续总结相关的整改方案, 以飨读者.

      如需更多资料,请发信到以下地址:info_sh@MORLAB.cn或致电:021-51089899。

 

 

常见问题
Q: 手机ESD测试中的接触放电和空气放电有什么区别?
A: 接触放电是将静电枪直接接触被测设备的金属部位进行放电,测试电压通常为±2KV和±4KV;空气放电则是在不接触设备的情况下,通过空气间隙对非金属部位(如机壳缝隙、按键、屏幕)放电,电压等级更高,可达±8KV。两者模拟了不同场景下的静电释放方式。
Q: 手机ESD测试未通过会有哪些典型表现?
A: 测试失败的典型现象包括:通信连接中断且无法自动恢复、屏幕触控失灵或显示异常、按键误触发、设备自动重启或关机、存储数据丢失等。这些故障直接影响用户体验,也是进网认证被否决的主要原因。
Q: 企业如何针对ESD测试失败进行有效整改?
A: 常见整改措施包括:优化金属外壳与内部电路的接地设计、在关键接口增加TVS管等防护器件、调整缝隙和开孔的电磁屏蔽结构、选用抗静电等级更高的显示屏与按键模组,以及通过软件算法增强通信链路的容错恢复能力。
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