Comme on le sait, l’électricité statique désigne les charges relativement statiques accumulées à la surface d’un objet, ce qui correspond à un déséquilibre des charges positives et négatives dans un champ local. L’ESD, forme abrégée de « Electrostatic Discharge » (décharge électrostatique), désigne le transfert de charges statiques entre des objets ou des surfaces présentant des potentiels électrostatiques différents. L’ESD peut être classée en décharge par contact et en décharge par claquage de champ électrique. En outre, les dommages ESD désignent le phénomène de dégradation des performances ou de défaillance subi par les composants électroniques sous l’effet de l’ESD. En tant que l’une des technologies d’assemblage les plus répandues actuellement, la SMT (Surface Mount Technology, technologie de montage en surface) est largement appliquée dans des produits destinés à différents domaines. Par conséquent, afin de garantir une fiabilité et des performances optimales des produits électroniques, les dommages ESD doivent être évités pendant le processus d’assemblage SMT, et cet article expliquera comment y parvenir.
Génération d’ESD
L’électricité statique est en réalité générée par une série de processus physiques, notamment le contact et la séparation de substances, l’induction électrostatique, la polarisation diélectrique et l’adhésion de corpuscules chargés. En raison d’un déséquilibre partiel des charges électriques à la surface des substances, l’électricité statique existe à la surface des substances sous forme d’énergie électrique élevée. Là où il y a mouvement, il y a électricité statique. Dans le cadre du procédé d’assemblage SMT, l’électricité statique peut apparaître dans les situations suivantes :
a. ESD par frottement
En tant que principale source de décharge d’électricité statique, le frottement a été une cause majeure d’électricité statique dans le processus d’assemblage SMT. Après tout, dès que deux substances de matériaux différents sont séparées après un contact dans la vie quotidienne, de l’électricité statique est générée. En ce qui concerne le processus d’assemblage SMT, les ESD apparaissent généralement après le frottement, le contact et la séparation entre le corps humain et les vêtements, chaussures, chaussettes, etc. De manière générale, plus un matériau est isolant, plus l’électricité statique générée par frottement sera importante. D’après les études concernées, l’électricité statique due aux mouvements humains présente une tension comprise entre 100 V et 3 500 V, ce qui est considéré comme la principale cause de dommages irréversibles ou de défaillances temporaires des composants électroniques.
b. ESD par induction
Dans le processus de fabrication électronique, lorsque des substances électrostatiques stockant une énorme énergie s’approchent de composants électroniques, ces composants électroniques deviennent également des sources électrostatiques. Si un matériau conducteur est placé dans le champ, des charges positives et négatives seront transférées avec l’électricité statique générée. Cependant, si deux substances sont en contact étroit, une migration d’électrons sera générée au niveau de la jonction. En outre, des décharges électrostatiques (ESD) peuvent également être induites sur les équipements et les outils utilisés pour la fabrication électronique, tels queÉquipement d’assemblage SMT, ordinateur et moniteur, fer à souder électrique, four de refusion, four à vague et instrument d’inspection.
c. DES par conduction
Il est courant de voir que les composants électroniques possèdent des broches ou des pattes métalliques et, dès qu’ils entrent en contact avec des objets chargés d’électricité statique, les charges sont rapidement transférées du corps chargé au corps métallique, rendant les composants électroniques électrostatiques. Dès que ces composants électrostatiques entrent en contact avec la terre, des dommages ESD peuvent éventuellement survenir.
Attributs de l’EDD
L’électricité statique se caractérise par un potentiel élevé et une faible puissance, et sa tension peut atteindre des centaines à des milliers de volts, parfois même davantage. L’électricité statique agit généralement pendant quelques microsecondes, et l’humidité est si étroitement liée à l’électricité statique qu’une augmentation de l’humidité contribue à réduire les dommages dus aux décharges électrostatiques (ESD). Parmi les autres caractéristiques de l’électricité statique, on peut citer :
a. Déguisement
L’électricité statique ne peut généralement pas être perçue physiquement par l’être humain et celui-ci ne peut pas ressentir avec certitude une décharge électrique, car seules les décharges électrostatiques (ESD) d’une tension supérieure à 2 kV peuvent être perçues, ce qui constitue un caractère dissimulé de l’électricité statique. Les défaillances ou la dégradation des performances causées par les dommages ESD ne peuvent pour la plupart être révélées que si des inspections sont effectuées ou si les composants sont effectivement mis en application.
b. Complexité
La puissance de l’ESD appartient à la charge d’espace, qui se caractérise par une capacité de stockage d’énergie limitée. En tant qu’impulsion de haute tension instantanée, elle n’est capable de fournir qu’une énergie de choc électrique de courte durée aux composants. Malgré la faible énergie électrique que possède l’électricité statique, il n’est pas si facile de la dissiper en toute sécurité et il est complexe de la contrôler. Les ESSD (dispositifs sensibles à l’électricité statique) présentent des circuits si fins que l’analyse de défaillance est difficile à réaliser après que les composants électroniques ont subi des dommages dus à l’ESD.
c. Gravité
La défaillance potentielle due aux décharges électrostatiques (ESD) ne provoque que des modifications partielles des paramètres. Tant qu’elles restent dans un domaine raisonnable, les composants ayant subi des dommages ESD passeront sans difficulté les inspections, ce qui sera à l’origine de défaillances précoces. Les défauts résultant des dommages ESD sont difficilement surmontables aux étapes ultérieures. Pire encore, ils ne sont pas révélés lors de la phase d’inspection.
Dommages ESD
En ce qui concerne l’industrie électronique, les produits électroniques tendent à devenir miniaturisés et multifonctionnels, et l’intégration de certains composants ne cesse d’augmenter. De plus, la couche isolante interne devient de plus en plus fine, les fils d’interconnexion plus délicats, et la capacité à supporter la tension applicable est réduite. Un certain nombre de CMS (Composants Montés en Surface) sensibles à l’électricité statique présentent une tension de claquage inférieure à la tension électrostatique que les personnes sont capables de percevoir. Cependant, la tension électrostatique générée au cours des processus de fabrication, de transport et de stockage est bien supérieure à la tension de claquage, ce qui entraîne généralement des chocs durs ou des chocs doux sur les composants. Finalement, les CMS subiront des défaillances ou leur fiabilité sera considérablement réduite.
Selon les statistiques, parmi toutes les causes de défaillances électroniques, les décharges électrostatiques (ESD) représentent de 8 % à 33 % et les dommages qu’elles provoquent se chiffrent à plusieurs milliards de dollars américains. Dans le processus d’assemblage SMT de haute technologie, le contrôle efficace des ESD permet donc d’augmenter l’efficacité de fabrication, d’améliorer la qualité des produits et de générer des bénéfices. Il est donc d’une grande importance de mettre en œuvre des mesures efficaces pour prévenir les ESD.
Les décharges électrostatiques (ESD) provoqueront des défaillances soudaines ou latentes des composants sensibles. La défaillance soudaine, également appelée dommage dur, peut entraîner une perte totale de fonction des composants, provoquant une défaillance permanente ou des circuits ouverts dans leurs parties internes. La défaillance latente, également appelée dommage mou, peut entraîner une dégradation des composants en termes de paramètres de performance, les faisant fonctionner de manière instable ou provoquant la dégénérescence ou la perte de certaines fonctions partielles. En ce qui concerne l’ensemble des défaillances causées par les ESD, les défaillances latentes représentent 60 % à 90 %, tandis que les défaillances soudaines représentent 10 %, ce qui signifie que la plupart des défaillances sont des défaillances latentes. La nature de la défaillance latente est que les défauts des composants sont difficilement détectables par l’inspection et qu’il est difficile d’identifier la véritable cause de la défaillance. De plus, la retouche et le retraitement sont très coûteux et la durée de vie en stock des composants sera également raccourcie.
Protections ESD dans le processus d’assemblage SMT
Le but essentiel de la protection ESD pendantProcessus d’assemblage SMTconsiste à empêcher que les ESSD (dispositifs sensibles à l’électricité statique) ne soient endommagés par l’électricité statique. Le principe de base est que l’accumulation électrostatique doit être efficacement contrôlée dans les endroits où une ESD peut être générée, que la formation de champs électrostatiques doit être empêchée et que les sources électrostatiques doivent être rigoureusement contrôlées. De plus, la quantité de charges électrostatiques doit être finalement réduite et une surveillance, une inspection et une maintenance en temps réel doivent être mises en œuvre sur tous les équipements résistants à l’électricité statique. Les protections ESD sont principalement mises en œuvre au niveau de l’environnement de l’atelier, du personnel opérateur, de la mise à la terre et de la neutralisation des charges électrostatiques.
•Protections ESD dans l’environnement d’atelier
a. Application de mise à la terre antistatique
L’atelier de fabrication est une zone de protection ESD si importante que toutes ses parties doivent être exemptes d’électricité statique, y compris le sol, les murs, le plafond, les portes, les fenêtres, les tables d’opération, les outils de fabrication, etc. En tant que source électrostatique majeure, les protections ESD doivent être soigneusement mises en place. Les mesures couramment utilisées comprennent l’application de sols en PVC antistatique, de peintures de sol antistatiques et de revêtements en caoutchouc.
Pour mieux utiliser le sol antistatique et prolonger sa durée de vie, certaines mesures doivent être prises au quotidien. Par exemple, le sol doit être nettoyé et exempt d’objets pointus susceptibles de provoquer des rayures. Il faut éviter que la saleté ne pénètre dans l’atelier et la saleté graisseuse sur le sol doit être nettoyée à temps.
b. Contrôle de l’humidité relative
L’humidité relative de l’usine de fabrication joue un rôle important dans l’influence sur l’ESD, de sorte qu’une ESD élevée sera générée lorsqu’elle n’est pas correctement contrôlée, ce qui entraîne une probabilité plus élevée d’accidents de fabrication dus à l’électricité statique. Ainsi, l’humidité relative peut être augmentée de manière appropriée dans l’atelier d’assemblage sans nuire aux produits. De plus, les matériaux présentant une forte électricité statique doivent être éloignés de la ligne de production.
c. Utilisation de matériaux de protection statique
Le matériau de protection antistatique désigne un type de matériau capable d’empêcher la génération d’électricité statique, de dissiper les charges électrostatiques ou de prévenir les décharges électrostatiques (ESD). Ainsi, les performances du matériau sont essentielles pour l’ensemble du système de protection ESD.
•Système de mise à la terre électrostatique du corps humain
Le système de protection ESD du corps se compose d’une tenue de protection ESD, d’un bracelet, de chaussures, de chaussettes, de bonnets, de gants ou de doigtiers, d’un tablier, de sangles de pied, etc. L’ensemble du système assure les fonctions de fuite, de neutralisation et de blindage de l’électricité statique. Le système de mise à la terre électrostatique du corps humain est en réalité un circuit de mise à la terre complet destiné à empêcher l’accumulation d’électricité statique, composé d’un bracelet, d’une sangle de pied, de chaussures, d’un tapis, d’un plancher, d’un tapis de sol, d’une dérivation de mise à la terre et d’une dérivation commune.
•Mise à la terre ESD
La méthode essentielle pour éliminer l’électricité statique dans le processus d’assemblage SMT consiste à dissiper rapidement l’électricité statique générée au cours du processus de fabrication et d’exploitation. La mise à la terre désigne le processus par lequel des dispositifs électriques peuvent être reliés à un objet capable de fournir ou de recevoir une grande quantité de charges. La mise à la terre peut être classée en mise à la terre dure et mise à la terre souple. La première désigne une connexion à la terre à faible impédance, tandis que la seconde désigne une connexion à la terre à haute impédance.
•Neutralisation de la charge électrostatique
Lorsqu’il s’agit de conducteurs ou de matériaux semi-conducteurs dissipatifs, la protection ESD peut être obtenue par la mise à la terre, mais cela ne fonctionne pas sur les isolants. Par conséquent, il convient d’utiliser la neutralisation par ions pour éliminer les charges électrostatiques.
En un mot, des protections ESD doivent être appliquées à l’ensemble du processus de fabrication de l’assemblage SMT. Alors que la technologie électronique progresse constamment aujourd’hui, les protections ESD doivent également être améliorées. Étant donné qu’il s’agit d’un processus complexe, différentes mesures doivent être prises afin d’être compatibles avec des exigences variées, de manière à assurer une protection ESD efficace des dispositifs.
Les décharges électrostatiques (ESD) représentent un risque important pour les composants électroniques, en particulier durant le processus d’assemblage en technologie de montage en surface (SMT). Provoquées par l’électricité statique, les ESD peuvent détruire les composants électroniques à la fois de manière directe et insidieuse, affectant la fiabilité et la fonctionnalité des produits. À mesure que les appareils électroniques se miniaturisent et deviennent de plus en plus complexes, il est crucial de gérer efficacement les ESD grâce à des environnements antistatiques, des systèmes de mise à la terre et la neutralisation des charges.
L’intégration de procédures complètes de protection contre les décharges électrostatiques (ESD) dans le processus de production garantit une meilleure qualité des produits et une durée de vie prolongée. Pour protéger vos assemblages électroniques des défauts induits par les ESD, envisagez d’intégrer ces mesures robustes. Notre expertise dans l’intégration de précautions ESD réfléchies au sein du processus d’assemblage SMT fait de nous votre partenaire idéal pour vos besoins en fabrication électronique. En travaillant avec PCBCart, vous bénéficiez de notre engagement envers la qualité et l’innovation. Contactez-nous dès aujourd’hui pour recevoir un devis personnalisé et découvrir comment nos solutions innovantes peuvent protéger et améliorer vos projets électroniques.
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