Décharge électrostatique (ESD) : causes, effets et stratégies de prévention

23 février 2021

La décharge électrostatique (ESD) est un phénomène qui provoque une surtension électrique entre deux objets électriquement chargés. C'est l'une des préoccupations fréquentes dans les circuits imprimés (PCB). Elle est aussi responsable de courts-circuits électriques, de pannes de PCB, etc. Certains problèmes causés par l'ESD peuvent entraîner une défaillance du système électrique, une électrocution, etc. Il est donc essentiel de traiter le problème de la décharge électrostatique. Cependant, il est aussi essentiel de savoir ce qu'est exactement l'ESD, quelles en sont les causes et comment résoudre les problèmes. Cet article introduit le concept de décharge électrostatique suivi de ses causes et solutions.

Introduction à la décharge électrostatique (ESD)

La décharge électrostatique (ESD) est la surtension soudaine de charge électrique entre deux éléments électriquement chargés en proximité. Dans une configuration électrique ou électronique comme un PCB, l'induction électrostatique fait augmenter l'électricité statique, ce qui entraîne une ESD soudaine. L'induction électrostatique se produit lorsque deux éléments différemment chargés entrent en contact direct ou en proximité par la rupture du diélectrique entre eux.

L'ESD apparaît comme une version microscopique de la foudre. Elle apparaît comme une étincelle entre deux éléments différemment chargés (l'un négativement, l'autre positivement), qui porte un potentiel de destruction suffisant pour détruire un circuit imprimé (PCB) entier ou un circuit électrique/électronique intégré.

Dans un PCB ou une configuration intégrée électrique/électronique, l'ESD est souvent causée par les raisons suivantes :

• Ne pas utiliser de bracelet antistatique ou d'équipement de protection lors du dépannage d'équipements électroniques peut déclencher l'ESD.
• Présence de matériaux synthétiques comme le plastique, le polystyrène, etc., à proximité du passage électrique dans le circuit électronique.
• L'utilisation de circulation d'air forcé sur des équipements électriquement actifs peut causer l'accumulation de potentiel électrique statique, qui finit par entraîner l'ESD.

Les PCB peuvent subir des dommages latents ou catastrophiques dus à l'ESD, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement partiel ou complet des PCB. Comme le potentiel de destruction de l'ESD est élevé dans les PCB ou configurations intégrées, il est essentiel de prévenir l'ESD.

Discutons de quelques mesures préventives ou solutions à l'ESD.

Mesures de prévention/Solutions pour l'ESD dans les PCB

Les PCB peuvent être protégés contre l'ESD en concevant diligemment des PCB sans statique ou en adoptant un processus de fabrication et d'utilisation de PCB préventif contre l'ESD. Discutons de quelques directives pour les deux méthodes préventives.

• Directives de prévention ESD pour la conception PCB :

  Les conseils suivants aideront à prévenir l'accumulation d'ESD dans la conception PCB.

  • Pour réduire l'inductance parasite, il est important de réduire la longueur des lignes électriques. Une inductance parasite plus élevée empêche les circuits de protection de fonctionner correctement, causant ainsi l'ESD. Réduire la longueur de ligne et l'inductance parasite prévient l'ESD.
  • Un espacement/entrefer adéquat entre deux composants électroniques consécutifs doit être prévu. Cet espace d'air empêche l'interaction de tension directe entre deux composants. En cas de fonctionnement haute tension du PCB, une isolation appropriée entre deux composants peut être requise.
  • Les bords du PCB sont très sensibles à l'accumulation d'ESD, donc les pistes de CI ne doivent pas passer près des bords du PCB.
  • L'utilisation de plots d'isolation pour les connecteurs métalliques peut aider à prévenir l'ESD dans les PCB.
• Directives de prévention ESD par le processus :

  Les étapes suivantes peuvent être suivies pour prévenir l'ESD pendant la fabrication et l'utilisation des PCB.

  • Pendant la fabrication PCB, il est essentiel de former un environnement sans statique ou préventif contre l'ESD. Cela peut impliquer la protection ESD des tables de fabrication. Les plans de travail doivent être protégés avec des tapis antistatiques et une mise à la terre correcte. Selon NFPA-77, les pratiques pour créer un environnement préventif ESD incluent l'utilisation de tapis de mise à la terre antistatiques, bracelets à haute résistance, etc.
  • L'utilisation de matériaux d'emballage et de peintures résistants à l'électricité statique peut résister à l'occurrence de l'ESD.

Maintenant que le concept de décharge électrostatique (ESD) dans les PCB est clarifié, il est essentiel de travailler avec un fabricant sous-traitant PCB aux USA qui offre des services de conception et fabrication préventifs contre l'ESD, comme Creative Hi-Tech. L'entreprise propose des conceptions PCB de haute qualité et sécurisées ainsi que des services de fabrication rapide. Elle est certifiée ISO 9001:2015, IPC-WHMA-A-610 et IPC-CC-830B. De plus, elle offre des services d'assemblage PCB conformes IPC-A-610-D et ANSI/J-STD-001 pour garantir une qualité et une performance optimales.

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