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
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Moyens de vérification et de mesure des protections2. Moyens de prévention contre les décharges électrostatiques
Ce paragraphe traite succinctement et de manière non exhaustive des moyens de prévention contre les DES dans l'industrie électronique. Les moyens de prévention décrits dans les normes sont le plus souvent définis pour une sensibilité des composants égale ou supérieure à 100 V selon le modèle HBM.
2.1 Zones protégées contre les DES
Le contrôle des DES implique de limiter la génération de charges statiques, et d'écouler ces charges à la terre, tout en limitant le courant de décharge pour ne pas endommager les composants.
On définit des zones de travail protégées (EPA : Electrostatic Protected Area) clairement définies par un balisage au sol et des panneaux de signalisation normalisés incitant le personnel à respecter les précautions de manipulation des composants et des équipements sensibles aux DES (ESDS : ElectroStatic Discharges Sensitive). Dans ces zones, on cherche à établir une équipotentialité complète de tous les éléments susceptibles de porter des charges, personnel compris. L'équipotentielle correspondante est dénommée « terre EPA ». Elle est reliée directement à la terre générale du bâtiment.
Les principaux moyens de protection mis en œuvre dans l'EPA sont les suivants :
-
mise en place d'un revêtement de sol dissipateur sur toute la zone de travail ;
-
mise en place de revêtements dissipateurs sur les établis et les plans de travail, les chariots. La résistance des plans de travail doit être telle qu'un composant chargé déposé à sa surface puisse dissiper sa charge à travers le revêtement, sans que le courant de décharge risque d'endommager le composant par fusion des métallisations internes ;
-
sièges revêtus de tissu dissipateur ou astatique, roulettes dissipatrices pour les sièges roulants et les chariots ;
-
les matériaux susceptibles de générer ou de porter des charges électrostatiques (emballages non adaptés, pochettes plastiques, rubans adhésifs et étiquettes autocollantes, etc.) ne doivent pas être introduits dans la zone EPA.
Dans certains cas (voir 4), on peut avoir recours à des dispositifs ioniseurs, émettant en quantités égales ou non des ions positifs et négatifs pour neutraliser les charges statiques (voir § 2.3).
On...
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Moyens de prévention contre les 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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