Notre société TÜRCERT peut effectuer des tests de décharge électrostatique ESD dans ses propres laboratoires lors de tests CEM conformément aux normes CEI / EN ou uniquement en tant que tests ESD.
Une décharge électrostatique (ESD) est un courant électrique soudain, un court-circuit ou une panne diélectrique provoquée par le contact de deux objets chargés électriquement. L’augmentation de l’électricité statique peut être causée par un frottement ou une induction électrostatique. Les décharges électrostatiques (ESD) se produisent lorsque deux objets de charges différentes sont rassemblés ou se séparent, créant ainsi une étincelle visible.
Les décharges électrostatiques peuvent créer des étincelles extraordinaires (la foudre est un événement majeur dans le cas d’un tonnerre accompagné de tonnerre) ou de formes moins prononcées, qui sont encore suffisantes pour endommager les appareils électroniques sensibles. Les étincelles électriques nécessitent une intensité de champ dans l’air supérieure à environ 4 kV / cm, comme dans un éclair. D'autres formes d'ESD sont la décharge d'électrodes coupantes par décharge corona et d'électrodes non coupantes par fuite.
Les décharges électrostatiques peuvent avoir certains des principaux effets néfastes de l’industrie (notamment gaz, combustibles à la vapeur, explosions de poussières de charbon et défaillance de certains composants de l’électronique à l’état solide, tels que les circuits intégrés). Ils peuvent subir des dommages permanents lorsqu'ils sont exposés à une haute tension. Les fabricants d’électronique ont donc identifié les zones de protection électrostatique sans électricité statique en prenant des mesures de précaution (éviter les matériaux à forte charge électrique et fournir des moyens de récupération de la terre aux employés, fournir des moyens de captage du courant, contrôler l’humidité et prendre des mesures pour éliminer l’électricité statique).
Les simulateurs ESD peuvent être utilisés pour tester des outils électroniques. (Par exemple, modèle de corps humain avec un véhicule chargé électriquement)
Une décharge électrique peut se produire de la manière 2. L'autre façon est la décharge de contact. La décharge peut trouver son propre chemin dans les airs et sauter n'importe où sur l'appareil. Pour que la décharge se produise par contact, la surface métallique doit être touchée et la décharge se produit au point de contact. Par conséquent, la chose la plus importante à retenir et à retenir dans un environnement de test ESD doit être de maintenir l'objet à tester et de l'approcher trop.
Causes
Une des raisons de l'EDD est l'électricité statique. L’électricité statique est généralement causée par un frottement (distribution des charges électrostatiques par contact puis séparation des deux substances). Marcher sur le tapis, frotter un peigne en plastique sur des cheveux secs, frotter un ballon dans un pull, monter sur le siège en tissu d'une voiture ou retirer des emballages en plastique sont des exemples d'électrification par friction.
L'induction électrostatique est une autre cause des dommages causés par les décharges électrostatiques. L'induction électrostatique se produit lorsqu'un objet chargé électriquement est placé à côté d'un matériau conducteur séparé du sol. La présence de l'objet chargé crée un champ électrostatique qui provoque la redistribution des charges électriques à la surface de l'autre objet. Bien que la charge électrostatique totale de l'objet ne change pas, il a maintenant des régions de charge trop positives et négatives. Un événement ESD peut se produire lorsque l'objet entre en contact avec le chemin conducteur. Par exemple, les zones chargées à la surface de la tasse ou du sac en polystyrène peuvent induire un potentiel dans les composants sensibles aux décharges électrostatiques par induction électrostatique. Si ce composant est mis en contact avec un dispositif métallique, un événement de décharge électrostatique peut se produire.
formats
La forme la plus extraordinaire d’ESD est l’étincelle générée par un fort champ électrique créant un canal conducteur ionisé dans l’air. Cela peut causer une gêne mineure aux personnes, des dommages importants aux équipements électroniques, ainsi que des incendies et des explosions si l'air contient des gaz et des particules combustibles.
Mais la plupart des événements ESD se produisent sans étincelles invisibles et inaudibles. Une personne avec une charge électrique relativement faible peut ne pas être capable de sentir une décharge suffisante pour endommager un composant électronique sensible. Certains véhicules peuvent être endommagés avec une petite décharge aussi petite que 30V. Ces formes d'ESD invisibles peuvent entraîner directement des perturbations électroniques des véhicules ou des formes moins prononcées de perte d'efficacité de la fiabilité et des performances à long terme des véhicules. La détérioration de certains véhicules peut ne pas être évidente pendant la période de service.
étincelles
Article principal: étincelles électriques
L'étincelle se déclenche lorsque l'intensité du champ électrique dépasse environ 4-30kV / cm (intensité du champ diélectrique de l'air). Ce phénomène peut entraîner une augmentation soudaine du nombre d'électrons et d'ions libres dans l'air, entraînant la transformation soudaine de l'air en un conducteur électrique dans le processus appelé dégradation diélectrique.
L'exemple le plus connu d'étincelle naturelle est probablement la foudre. Dans ce cas, le potentiel électrique entre le nuage et le sol ou entre les deux nuages atteint souvent des centaines de millions de volts. En conséquence, le courant traversant le canal de déplacement provoque un transfert d'énergie énorme. À une échelle beaucoup plus réduite, des étincelles peuvent se produire lors de décharges électrostatiques dans des objets aussi chargés que 380 V. (Loi de Paschen) L'atmosphère terrestre est composée de% 21 oxygène (O2) et% 78 azote (N2). Lors d'une décharge électrostatique, telle qu'un éclair, les molécules atmosphériques affectées sont étirées électriquement. Les molécules d'oxygène diatomique sont séparées. Ils se présentent sous la forme d'ozone (O3), instable ou réagissant avec les métaux et les substances organiques. Si la tension électrique est suffisamment élevée, des oxydes d'azote (NOx) peuvent se former. Les deux produits sont toxiques pour les animaux et des oxydes d'azote sont nécessaires pour la fixation de l'azote. L'ozone adhère à toutes les substances organiques avec décomposition de l'ozone et est utilisé dans le traitement de l'eau.
Les étincelles sont une source de combustion pour les environnements hautement inflammables et peuvent provoquer des explosions dévastatrices dans ces environnements de combustible dense. La plupart des explosions se produisent après une très petite décharge électrostatique, qu'il s'agisse d'une fuite de carburant imprévue qui envahit un dispositif à étincelles à l'air libre ou d'une étincelle inattendue dans un environnement riche en carburant. Si de l'oxygène est présent et que les trois conditions du triangle de feu sont combinées, le résultat est identique.
Prévention des dommages en électronique
Partie du déchargeur statique d'un vaisseau spatial.
De nombreux composants électroniques, en particulier les puces, peuvent être endommagés par les décharges électrostatiques. Composants de précision; il doit être protégé pendant et après la fabrication, pendant le transport et l'assemblage des pièces et à l'état fini.
Protection en cours de fabrication
La prévention de l’ESD dans la fabrication repose sur la zone protégée contre les décharges électrostatiques (EPA). L’EPA peut être une petite zone de travail ou une grande zone de fabrication. Le principe de base de l’EPA consiste à éviter la présence de matériaux très chargés à proximité des composants électroniques sensibles aux décharges électrostatiques. Tous les matériaux et travailleurs conducteurs sont mis à la terre et les composants électroniques sensibles aux décharges électrostatiques empêchent toute accumulation de charge. Les normes internationales spécifient un EPA typique, qui se trouve dans des exemples tels que la Commission électrotechnique internationale (CEI) ou l’American National Standards Institute (ANSI).
Prévention de l'EDD dans les APE; l'utilisation de matériaux emballés appropriés contre les décharges électrostatiques, l'utilisation de fils fins conducteurs dans les vêtements portés par les employés, l'utilisation de poignets et de serre-pieds conducteurs pour empêcher toute accumulation de haute tension dans le corps des employés, l'utilisation de tapis antistatiques ou de revêtements de sol conducteurs pour maintenir les charges électriques néfastes à l'écart du lieu de travail et le contenu en humidité. contrôle. La fine couche d'humidité accumulée sur la plupart des surfaces servant à dissiper les charges électriques, les conditions humides empêchent la formation de charges électrostatiques.
Les générateurs d'ions sont parfois utilisés pour injecter des ions dans le flux d'air du milieu. Les systèmes d'ionisation aident à neutraliser les régions de surface chargées des isolants ou des matériaux diélectriques. Les matériaux conducteurs sujets à l'électrification par friction doivent être tenus à l'écart des dispositifs sensibles afin d'éviter toute charge accidentelle due à l'induction. Dans les aéronefs, des déchargeurs statiques sont utilisés aux extrémités des ailes et autres surfaces.
Les fabricants et les utilisateurs de circuits combinés devraient prendre un certain nombre de mesures pour éviter les décharges électrostatiques. La prévention des décharges électrostatiques peut faire partie du dispositif lui-même ou peut inclure des techniques de conception spécifiques pour les terminaux d’entrée et de sortie. Des composants de protection externes peuvent également être utilisés avec la conception du circuit.
En raison de la nature diélectrique des composants électroniques et des outils, la charge électrostatique ne peut pas être complètement empêchée lors de la gestion des dispositifs. La fabrication et la gestion de la plupart des outils et composants électroniques sensibles aux décharges électrostatiques (ESD) sont si petites qu'elles peuvent être finies avec un équipement automatisé. Les processus de prévention des décharges électrostatiques sont donc très importants avec ces processus dans lesquels les composants sont mis en contact direct avec les surfaces matérielles. Il est également important de prévenir les décharges électrostatiques dès que les composants sensibles aux décharges électrostatiques entrent en contact avec d'autres parties conductrices du produit lui-même. Le moyen le plus efficace de prévenir les décharges électrostatiques consiste à utiliser des matériaux peu conducteurs mais capables d’éliminer lentement les charges statiques. Ces matériaux sont appelés distributeurs statiques et ont des résistances dans la gamme des ohmmètres 105 à 1012. Dans la fabrication automatisée, les matériaux qui touchent les zones conductrices des composants électroniques sensibles aux décharges électrostatiques doivent être constitués de matériau dispersant et doivent être mis à la terre.
Protection pendant le transport
Les appareils sensibles doivent être protégés pendant le transport, l'utilisation et le stockage. L'augmentation et l'évacuation de l'électricité statique peuvent être minimisées en contrôlant la résistance de surface des matériaux d'emballage et le volume de résistivité. Le processus d'emballage est également conçu pour minimiser l'électrification par friction des emballages pendant le transport, ce qui peut être nécessaire pour que le matériau d'emballage contienne une protection électrostatique ou électromagnétique.
Simulation et test pour appareils électroniques
Décharge électrique
Un simulateur de décharge électrostatique, souvent appelé modèle de corps humain (HBM) avec un circuit de sortie spécial, est souvent utilisé pour tester la sensibilité des dispositifs électroniques à la décharge électrostatique, qui peut résulter du contact humain. Il consiste en un condensateur connecté en série avec la résistance. Le condensateur est chargé à une certaine haute tension par une source externe et la charge est soudainement déchargée via la résistance jusqu'aux extrémités de l'appareil à tester (DUT). Les normes JEDEC 22-A114-B les plus largement utilisées (le condensateur pico farad 100 et la résistance ohm 1500 sont spécifiés comme). La méthode MIL-STD-883 3015 et la norme ESD STM5.1 de l'ESD Association sont d'autres normes similaires. Les spécifications de test CEI / EN 61000-4-2 sont utilisées pour se conformer aux normes de l'Union européenne sur les équipements de technologie de l'information (UE, Union européenne). Mesurer la stabilité du produit; directives et exigences concernant les géométries des unités d’essai, les spécifications du fabricant, les niveaux d’essai, le débit et les formes d’onde, les formes et les points de décharge dans le produit «victime deki» et les critères opérationnels.
Le test du modèle d’appareil chargé (MCD, Modèle d’appareil chargé) est utilisé pour déterminer la décharge électrostatique (ESD) à laquelle l’appareil peut résister lorsque l’appareil a sa propre charge électrostatique et s’il est déchargé par contact métallique. Cette forme de décharge est la forme la plus courante d'ESD dans les appareils électroniques et provoque la plupart des dommages lors de la fabrication. La décharge CDM dépend principalement des paramètres d'interférence de la décharge, ainsi que de la taille et de la forme du composant d'emballage. JEDEC a identifié l'un des modèles de test de simulation MDP les plus largement utilisés.
Les autres circuits de test ESD normalisés sont le modèle de la machine (MM, modèle de la machine) et les vibrations de la ligne de transmission (TLP).
ESD Abréviation de décharge électrostatique (décharge). Les décharges d'électricité statique sont une série d'événements physiques que nous pouvons vivre chaque jour. Charges statiques; il peut se produire sur des matériaux conducteurs et non conducteurs ou sur des êtres humains. Le corps humain est à la fois une résistance et un condensateur. les gens; frottements lors de la marche, de l’entrée et de la sortie des véhicules, du travail à la table, du port de vêtements, etc. pendant les activités quotidiennes telles que (+) ou (-) sont chargées avec une charge électrique. Tout en serrant la main dans la vie quotidienne, le fait de toucher la poignée de la porte donne une impression de déformation. Toutes ces formations sont des décharges de charges électrostatiques accumulées sur l'homme.
Nous ne réalisons pas la décharge dans notre vie quotidienne. parce que; Il est nécessaire de décharger plus de 3000 Volts pour ressentir, 5000 Volts pour voir et 10.000 Volts pour voir.
Bien que les développements dans l'industrie électronique se poursuivent rapidement, cela pose de nombreux problèmes. Le plus important de ces problèmes est l’EDD. Les dommages causés par les décharges électrostatiques ne sont pas du tout sous-estimés. Il a été déterminé que ces dommages sont causés par% 25 dans les supports électroniques et par% 50 dans les dispositifs en fonctionnement. Considérant que le coût des défaillances ESD dans le monde à ce jour avoisine les billions de dollars 25, il est inévitable de prendre des mesures ESD partout où elles sont utilisées dans la fabrication et en utilisant des technologies de pointe. Les installations de maintenance et de production d’aéronefs, les unités de soins intensifs, les unités de contrôle radar, les salles d’émar et de radiographie, les imprimeries, les salles d’opération, les centres de traitement de données, l’industrie pharmaceutique, les unités d’assemblage et de contrôle de la fabrication de produits électroniques
L'EDD est fondamentalement; équipements et équipements pouvant être facilement affectés par l'environnement, ou la sensibilité à la tension des composants utilisés à une sensibilité très élevée. On sait que l’électricité statique a un effet écrasant depuis quelques milliers d’années. Récemment, ces effets commencent tout juste à être compris et les avantages et inconvénients de ces effets ont été observés dans de nombreuses applications. Malheureusement, certaines situations indésirables d’électricité statique posent des problèmes. De nombreux éléments de circuit, composants, circuits, produits de haute technologie provoquent des défaillances indésirables et une qualité médiocre du produit en raison du changement soudain de charge électrostatique. Cela signifie Cela signifie qu'il existe une charge d'énergie dans l'environnement, par exemple une décharge de charge électrostatique ou une décharge électrostatique. Équipements affectés par l'EDD; transistors, diodes, diodes laser, dispositifs électro-optiques, résistances à couche de précision, résistances à couche mince et épaisse, condensateurs, différents semi-conducteurs, microcircuits, dispositifs hybrides, cristaux piézoélectriques et encore plus complexes à circuits intégrés peuvent être facilement affectés par l'environnement ESD. éléments. De nombreux générateurs électrostatiques incluent une charge triboélectrique; Cela peut s'expliquer par un contact qui peut se produire entre les deux matériaux, suivi de la séparation des points de contact. Dans une telle action, le mouvement des électrons se fera d'une surface à l'autre, créant un déséquilibre de charge entre les matériaux. À ce stade, les décharges électrostatiques peuvent directement endommager les sources de charge ou les objets chargés au moment du contact. Ces situations nous prouvent à quel point la puissance de l’EDD est efficace et négative dans notre vie professionnelle.
Précautions contre les décharges électrostatiques:
Tous les conducteurs et le personnel de la zone de travail sont en contact direct avec le sol. Ce contact crée un potentiel égal entre tous les conducteurs et le personnel en activité. Le potentiel de tension (O) à la terre est supérieur à zéro et le même potentiel pour tous les autres éléments. Des mesures de protection continues doivent être prises contre ce potentiel. L’ensemble de la zone de travail (EPA) est protégé par des symboles et des symboles sensibles et remarquables de protection antistatique. La zone de travail doit être protégée de la décharge électrostatique par un marquage avant que le personnel n’entre dans la zone.
L'isolation et l'isolement requis dans les processus visent à empêcher le flux d'électrons des conducteurs et fournissent ainsi un système d'ionisation.
Dans une zone extérieure protégée contre les décharges électrostatiques, le sac antistatique sensible constitue un bouclier de protection, tel qu'une cage de Faraday, contre la charge triboélectrique. Ces sacs sont protégés contre les décharges de champs électrostatiques (EPA) et la pénétration dans le sol. Le personnel et les visiteurs entrant dans la zone de travail; la mise à la terre doit être assurée en portant des bracelets ou des talonnières, des gants ou des mains courantes. Les tabliers ESD doivent être portés régulièrement, les points de travail et les documents doivent être conservés dans un protecteur.
Les nettoyants contenant du silicone ne doivent pas être utilisés. Parce que de tels matériaux empêchent la conductivité de la couche isolée ou le bon fonctionnement du matériau dissipatif, nettoyer les couvercles ESD; Des nettoyants ESD contenant un dissolvant statique et une solution doivent être utilisés.
En termes de sécurité du personnel, les matériaux anciens ou périssables doivent être remplacés par des nouveaux. Un disjoncteur de terre défectueux et d'autres dispositifs de sécurité doivent être mis en évidence. Cependant, les employés sont constamment en contact avec des sources électriques, où qu'ils se trouvent.
Une étude détaillée est requise pour la conception environnementale de contrôle ESD (marquages), l'inspection du produit, les essais, le stockage, le chargement, l'utilisation, la maintenance, la rénovation et la réparation.
