Bibliographie & annexes
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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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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.
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- Version courante de nov. 2016 par Jean-Louis VAGNEUR
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Décharges électrostatiques3. Moyens de vérification et de mesure des protections
Ce paragraphe présente brièvement les différents appareils et dispositifs utilisés pour mesurer les résistances des revêtements de sol, et les potentiels et les champs électrostatiques.
Les méthodes et les moyens de mesure sont décrits dans les normes (NF EN 61340 notamment). Les mesures peuvent être faites en laboratoire dans le cadre de la caractérisation d'un matériau, ou dans le cadre de la réception ou de la vérification périodique d'une zone EPA chez l'industriel.
Dans l'industrie électronique, un « coordinateur ESD » doit être chargé en interne de toutes les questions relatives à la protection des composants sensibles (formation et sensibilisation du personnel aux DES adaptées au poste de travail, assistance en cas de problèmes liés aux DES reportés par le responsable qualité, vérification du suivi des procédures notamment par les visiteurs extérieurs s'ils doivent entrer dans une EPA, etc.).
Les mesures spécifiques permettant le contrôle des DES sont les suivantes :
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Mesure des résistances des revêtements de sol
L'appareil de mesure (ohmmètre) comprend une source de tension adaptée à la valeur de résistance à mesurer (mesures tension/courant).
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La mesure de la résistance point à point d'un matériau est réalisée à l'aide de deux électrodes normalisées placées sur la surface éprouvette à mesurer et écartées d'une distance définie. Cette mesure est effectuée en laboratoire (ambiance contrôlée en humidité relative et en température) pour caractériser le matériau, ou en réception d'un revêtement de sol installé dans une EPA (les valeurs de température et d'humidité relative doivent alors être notées dans le rapport d'essai).
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La mesure de la résistance vis-à-vis de la terre d'un matériau est réalisée en laboratoire entre une électrode normalisée placée sur la surface éprouvette à mesurer et un point de terre situé sous la surface à mesurer. Cette mesure est effectuée, pour la réception d'un revêtement de sol installé, entre l'électrode de mesure et la terre du bâtiment.
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Pour un contrôle interne des valeurs de résistances des revêtements de sol et des surfaces de travail, il existe également des mesureurs de poche permettant une vérification dans une gamme étendue de valeurs (9...
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Moyens de vérification et de mesure des protections
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 : - -
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Partie 5-1: Protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques – Prescriptions générales.
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Partie 5-2 : Protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques – Guide d'utilisation.
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MIL-HDBK-263B - Electrostatic Discharge Control Handbook for Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipment....
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