秦灭韩。良年少,未宦事韩。韩破,良家僮三百人,弟死不葬,悉以家财求客刺秦王,为韩报仇,以大父、父五世相韩故。良尝学礼淮阳。东见仓海君。得力士,为铁椎重百二十斤。秦皇帝东游,良与客狙击秦皇帝博浪沙中,误中副车。秦皇帝大怒,大索天下,求贼甚急,为张良故也。 - 《史记•留侯世家》
权力与暗杀自古相伴,以秦始皇为例,他奋先祖之余烈,吞并六国,一统天下,书同文,车同轨,何等开天辟地。尔后却严刑峻法,大兴土木,不施仁德。许多六国遗民因戍边、劳役而转为盗匪。而原先六国中的贵族更是积怨甚深、立志复仇,如同张良,弟弟死了不重葬,省下钱并散尽家财,只为刺杀秦帝。
在手机的设计中,侧键控制着手机的开启和关闭,它如同秦始皇嬴政一样,是个开天辟地、掌握生杀大权的角色。
历史上嬴政经受过多次刺客暗杀,如荆轲、高渐离、张良。而手机侧键同样面临杀机,那些看不见的刺客在暗处潜伏,伺机发动属于它们的博浪沙一击。
防护背景
静电在日常生活中可谓是无处不在,被静电电到时,不仅你恼火,对手机类消费电子设备也有重大影响。故手机中的人机交互领域,比如按键部位、接口部位(如type-C、SIM卡等)以及屏幕等,进行防静电设计是非常有必要的,否则将影响产品的使用寿命,降低产品口碑。

防护设计也是需要成本的,从这个角度来说,不存在性价比机型。对于营销味道比较浓的厂商,要监督它是否在用户看不见的地方节省成本。
手机侧键原理
手机的侧键,虽然从外面只能看到一个小凸起,但如果你把它拆开,便能发现其本质上是个薄膜开关(Membrane Switch)。
薄膜开关的核心原理是通过弹性薄膜的形变实现电路导通,当手指按压时,上下层的导电触点相互接触,触发信号;松开后薄膜回弹,电路断开,由此实现按键功能。

薄膜开关具有长寿命(100万次以上)、防水防尘密封结构特、尺寸小的特点。当然这是业界的水平,具体到手机厂商,有部分手机厂商做不到长寿命,表现为售后手机按键不回弹,手机不停地重启,贻笑大方。
防护设计
手机的侧键目前有音量键(VOL-KEY)、电源键(PWRKEY),虽然是不同的功能,但它们的防护设计基本是一样的。下面以PWRKEY按键为例,讲解一下防护设计。
如下图,在手机平台中,薄膜开关产生的信号会被送往两处:Main PMIC 的PWRKEY引脚和Charger PMIC的QONB引脚。
- Main PMIC处的PWRKEY引脚在芯片内部默认上拉到1.8V电压(即VDIG18,这个VDIG18用于PMIC接口的供电,即使手机处于关机状态,也是有1.8V电压的)。按下PWRKEY按键后,Main PMIC的PWRKEY引脚被连接到地,触发硬件上电时序。
- PWRKEY按键同时也连接到charger PMIC的QONB脚,用于退出运输模式(ship mode)。出厂的机器默认是处于ship mode状态的,以减小漏电流,使得用户在第一时间就可以开机。用户按PWRKEY按键的动作可以让手机退出运输模式。
按键信号连接到芯片,但芯片是脆弱且娇贵的,它可以接收正常的按键信号,接受不了静电高压信号。
这便涉及到防护,下图是手机按键的防护电路设计,涉及三种器件,其中:
- 电阻,用来限流,要尽可能靠近按键放置,通常选择1K 0201电阻;
- TVS,用来抗ESD,要尽可能靠近按键放置,其作用是提供一个静电对地释放路径。由于是低速场景,TVS寄生电容不care;正常工作时线路上只有正电压,故使用单向TVS也是可以的,单向TVS对负ESD的钳位更低。
- 电容,PF级,用于滤除周围环境中的高频干扰,我们都知道手机集成度高,有各种各样射频场景,该电容可以防止按键误动作。
对于实际项目而言,通常电阻是必需的,有的项目会省掉TVS和电容,仅留一个占位。

以上是电路方面的防护,在结构方面也可以采取一些防护措施,比如FPC按键上的UV胶,尽量保持均匀、完全覆盖缝隙,让静电找不到入口,如果FPC均匀性无法克服,那就增加胶量,务求密不透风。
总结
有了上述防护措施,售后上很少发现有静电通过侧键损坏主板的案例。售后上更多看到的是按键自身失灵。
作为消费者,如果我们发现按键失灵(顿挫感消失、卡住),可以首先check下按键缝隙是否积聚了较多灰尘,导致按键不弹起。我们可用微湿的纸巾反复擦拭,有一定的几率可将污垢祛除。
而如果是按键本身损坏或排线损坏,就只能开膛破肚、拆开检测维修了。