Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La plupart des corps (solides et produits pulvérulents, liquides, gaz) peuvent être porteurs de charges statiques et donc susceptibles de générer des décharges électrostatiques (DES). Les DES doivent impérativement être prises en compte dans de nombreuses industries, telles que électronique, automobile, aéronautique, pétrolière, chimique (poudres et explosifs), etc., car elles peuvent engendrer des dommages importants aux matériels, aux biens, voire aux personnes. Pour illustrer ce vaste sujet, cet article présente les phénomènes liés aux DES dans le domaine des équipements électroniques, et quelques exemples de situations fréquemment rencontrées dans d’autres industries (industrie automobile, aéronautique).
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This article deals with electrostatic discharge (ESD). Most bodies (solids and powders, liquids, gases) can carry static charges, and then are prone to producing an electrostatic discharge (ESD). Electrostatic discharges have be taken into account in numerous industries: electronic, automotive, aeronautical, petroleum, chemical (powders and explosives), etc., because they can cause severe damage to equipment, goods, and sometimes persons. To illustrate this vast subject, this article presents the phenomena related to ESD in the electronic equipment domain, with some examples frequently encountered in the automotive and aeronautical industries.
Auteur(s)
-
Jean-Louis VAGNEUR : Ingénieur CEM
INTRODUCTION
Tout matériau peut être porteur de charges statiques après électrisation (acquisition de charges) provoquée par différentes causes telles que le frottement, la charge par influence (ou induction électrostatique), le transfert de charges par contact, etc. Les décharges électrostatiques sont caractérisées par le passage d'un courant impulsionnel entre deux matériaux chargés à des potentiels différents, soit par contact direct, soit par décharge disruptive dans l'air. Cet article présente succinctement les phénomènes générateurs de charges électrostatiques, et les caractéristiques des matériaux selon leur aptitude à dissiper ces charges.
Dans le cas des équipements électroniques, la prévention contre les DES repose sur le contrôle et l'écoulement à la terre des charges statiques pouvant être générées à tous les stades de la fabrication, de la réception des composants et des cartes équipées jusqu'à la livraison de l'équipement. Pour cela, tout un ensemble de moyens de protection est mis en œuvre : création de zones protégées et balisées avec sol dissipateur, avec port de vêtements et de chaussures dissipatrices pour le personnel y ayant accès, mise résistive à la terre des opérateurs, des plans de travail, des outillages, emploi d'emballages astatiques (matériau minimisant toute génération de charges) ou dissipateurs, etc.
Si on considère les composants électroniques, la diminution continue de leur taille augmente leur sensibilité aux DES, donc les risques de dysfonctionnement ou de destruction de ces composants, et de défaillance des équipements utilisateurs. Par exemple, dans les transistors couche mince (Thin-Film Transistor) des écrans plats, le courant de drain augmente rapidement avec la tension drain-source, d'où un risque de destruction en cas de surtension. L'utilisation de modèles de décharges électrostatiques dans les différents scénarios rencontrés dans l'industrie électronique est donc nécessaire pour mettre en œuvre des moyens de protection des entrées/sorties des composants et valider expérimentalement leur tenue.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ESD | electrostatic discharge
VERSIONS
- Version courante de nov. 2016 par Jean-Louis VAGNEUR
DOI (Digital Object Identifier)
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Moyens de prévention contre les décharges électrostatiques1. Décharges électrostatiques
1.1 Génération des charges électrostatiques
La compréhension des phénomènes électrostatiques peut s'appuyer sur la constitution de l'atome décrit dans le modèle de Bohr : un noyau constitué de protons et de neutrons autour duquel gravitent des électrons disposés sur plusieurs couches ou bandes d'énergie. Les charges électriques portées par les protons et les électrons sont identiques en valeur absolue et de signe opposé. Un atome peut céder ou acquérir des électrons sous l'effet d'une sollicitation extérieure (mécanique, chimique, électrique...) et passer ainsi de l'état neutre à l'état ionisé positif ou négatif.
Si l'on considère les deux bandes périphériques, la bande de valence et la bande de conduction, les électrons de la bande de valence jouent un rôle dans la cohésion du solide, seuls les électrons de la bande de conduction peuvent se déplacer. Dans le cas d'un conducteur, les deux bandes se recouvrent partiellement. Il y a donc un plasma d'électrons libres de se déplacer entre les ions métalliques positifs. Dans le cas d'un isolant, il existe un « gap » entre les deux bandes et seuls quelques électrons peuvent le franchir, mais les charges créées sont très peu mobiles.
On ne s'intéresse dans cet article qu'à l'électrisation des solides, bien que les liquides et les gaz soient également susceptibles d'acquérir des charges dans certaines conditions (gaz ionisé à haute température ou contenant des particules solides électrisées par frottement, ou air ionisé par effet corona).
Les charges statiques présentes sur les matériaux peuvent être créées principalement par séparation et friction, induction ou contact direct.
HAUT DE PAGE1.1.2 Charge par effet triboélectrique
Assemblage, séparation et friction : lorsqu'on accole ensemble deux matériaux différents, les électrons des couches externes des atomes du matériau A « donneur d'électrons »...
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Décharges électrostatiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Electricité statique - * - Brochure de l'Institut National de Recherche et de Sécurité http://www.inrs.fr/
-
(2) - ESD journal™ - * - http://www.esdjournal.com/ Revue éditée par l'ESDA (USA).
-
(3) - Compliance engineering™ - * - http://www.ce-mag.com/ Revue éditée par Canon Communications (USA) et présentant de nombreux articles dédiés aux DES.
-
(4) - Interference Technology™ - * - http://www.interferencetechnology.com/ Revue éditée par ITEM (USA) et présentant quelques articles dédiés aux DES.
-
(5) - DURAND (E.) - Electrostatique - (3 tomes) Masson éditeur (1966). Cet ouvrage est difficile à trouver, car il ne semble plus réédité.
-
(6) - GOËAU (C.) - Etude de la décharge électrostatique...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Protection contre les perturbations
-
Compatibilité électromagnétique. Notions fondamentales
ANNEXES
-
5 th International ESD Workshop (IEW 2011) organisé par l'ESDA (USA)
-
33 th EOS/ESD Symposium (2011) organisé par l'ESDA (USA)
-
NF EN 61340 - Electrostatique. Norme française (NF) dérivée de la norme européenne (EN), elle-même dérivée de la norme internationale IEC (International Electrotechnical Commission). Elle comprend 5 parties. On se reportera en particulier aux parties suivantes : - -
-
Partie 5-1: Protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques – Prescriptions générales.
-
Partie 5-2 : Protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques – Guide d'utilisation.
-
-
MIL-HDBK-263B - Electrostatic Discharge Control Handbook for Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipment....
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