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#1 20-11-2017 20:29:37

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La décharge électrostatique ESD

Documentation technique du véhicule

Décharge électrostatique ESD

Contenu

-introduction
-Bases physiques
-Décharge électrostatique
-Mesures protectives
-Travailler sur des composants électroniques

Décharge électrostatique ESD

Introduction

Les exigences croissantes de confort et de fonctionnalité entraînent également une augmentation du nombre de composants électroniques. Combinaison de plusieurs unités de commande et modules dans un composant, par ex. dans l'ordinateur de communication de voiture, signifie que les composants électroniques individuels seront également remplacés à l'avenir.

Une attention particulière doit être accordée aux décharges électrostatiques ESD lors du remplacement de composants électroniques. Le non-respect des exigences de sécurité peut endommager les autres composants électroniques du véhicule.

Symbole-d-alerte-ESD.jpg

Fig. 1: Symbole d'avertissement ESD

Décharge électrostatique ESD se produit à la suite de l'égalisation soudaine de différents potentiels électriques.

Bases physiques

Tous les matériaux contiennent des porteurs de charge électrique. Comme deux objets se frottent l'un contre l'autre, de nombreux points sur les deux surfaces font contact et se séparent simultanément. Ce faisant, les surfaces se chargent électrostatiquement en ce que, lors du contact, des porteurs de charges libres (électrons) passent d'une surface à l'autre et l'égalisation n'est plus possible en raison de la séparation.

La charge électrostatique a la propension à l'égalisation. La condition préalable, cependant, est qu'un courant électrique puisse circuler.

La charge s'égale immédiatement si un objet conducteur est mis à la terre. Cependant, la charge est conservée pendant une période plus longue si un objet conducteur est isolé ou si l'objet est non conducteur.

Une charge électrostatique peut survenir suite à:

- Friction (contact et séparation de deux matériaux)
- Induction électrostatique (influence d'un champ électrique sur les matériaux)

La charge électrostatique peut se produire dans les exemples suivants:

- En marchant sur des matériaux de revêtement de sol isolants
- En se levant de chaises
- Par le frottement de l'air sur les véhicules
- Grâce à l'émission de gaz des moteurs à réaction
- Lors de la manipulation des plastiques
- Lors du retrait du papier de l'emballage plastique


- Charge électrostatique par frottement

Au contact, les matériaux initialement neutres en termes électriques dégagent des électrons (chargés positivement) ou absorbent des électrons (chargés négativement). Selon le matériau, les charges peuvent être positives ou négatives par rapport au potentiel de la terre.

Après la séparation, les électrons ne peuvent pas transférer assez rapidement sur l'isolateur et restent collés d'un côté. La tension augmente à la suite de fréquentes séquences de contact et de séparation.

Augmentation-de-la-tension-chargee-chez-une-personne.jpg

Fig. 2: Augmentation de la tension chargée chez une personne

La tension peut augmenter jusqu'à env. 40 kV en fonction du type de matériau et des conditions ambiantes. Une personne peut charger jusqu'à environ 30 kV en fonction de la chaussure, du revêtement de sol et de l'humidité atmosphérique.

Les tensions dépendent fortement de l'humidité atmosphérique. Les tensions les plus élevées sont atteintes dans l'humidité atmosphérique sèche. La tension chute brusquement à mesure que l'humidité atmosphérique augmente.

Materiau-de-base-ESD-de-decharge-electrostatique.png

- Charge électrostatique par induction

Initialement, la polarisation se produit lorsqu'une partie neutre électriquement conductrice se déplace dans un champ électrique. La partie restera chargée positivement si les porteurs de charge négatifs s'écoulent via une connexion conductrice (contact ou éclateur). La pièce conserve sa charge même après avoir quitté le champ électrique.

Influence-de-l-induction-electrostatique-sur-le-corps.jpg

Fig. 3: Influence de l'induction électrostatique sur un corps

Remarque: Si la partie soumise à un champ électrique est un circuit électrique, le courant interne associé à l'effet de polarisation peut déjà endommager ou même détruire le circuit électrique.

Décharge électrostatique

Le phénomène de décharge électrostatique le plus connu est probablement la foudre. D'autres formes de décharge électrostatique sont possibles, par ex. lorsque vous touchez des porte-vêtements dans les grands magasins ou lorsque vous ouvrez la voiture.

Decharge-electrique-au-contact-de-la-voiture.jpg

Fig. 4: Décharge électrique au contact de la voiture

Des courants très élevés peuvent se produire pendant la décharge dans la plage nanoseconde. Les composants peuvent être endommagés ou détruits par une décharge soudaine, même en dessous du seuil de perception (<3000 V). Les composants peuvent déjà être endommagés à partir de 100 V.

Courbe-de-decharge-typique-d-une-personne-chargee.jpg

Fig. 5: courbe de décharge typique d'une personne chargée

Remarque: Les composants semi-conducteurs (MOS, CMOS) sont particulièrement à risque. Les dommages qui se produisent ne doivent pas toujours être immédiatement visibles, mais la fonction peut être altérée à un moment ultérieur.

Effets-dans-la-chaine-de-processus.jpeg

Fig. 6: Effets dans la chaîne de processus

Cela peut entraîner les dysfonctionnements suivants:

- Détérioration de la rigidité diélectrique
- Augmentation du courant de fuite
- Détérioration des émissions sonores
- Réduction de la vitesse de fonctionnement (processeurs)
- Dommages ou panne de modules de mémoire (RAM / ROM)

En ce qui concerne les décharges électrostatiques, une différenciation est faite entre la décharge de la personne et la décharge de l'objet.

- Décharge de personne

Décharge de personne signifie décharge électrostatique a lieu entre un
personne accusée et un composant.

Decharge-electrique-d-une-personne-dans-un-composant.jpg

Fig. 7: Décharge électrique d'une personne dans un composant

Le seuil de perception d'un être humain est d'environ 3000 V. Le seuil de visibilité de décharge d'étincelle (sparkover) est d'env. 5000 V.

- Décharge d'objet

Lors de la décharge d'un objet, une décharge électrostatique se produit entre un objet chargé et un composant.

Decharge-electrique-d-un-objet-dans-un-composant.jpg

Fig. 8: Décharge électrique d'un objet dans un composant

L'autre possibilité est la décharge d'un composant chargé par rapport à un objet ou lors de la connexion au faisceau de câblage.

Decharge-electrique-d-un-composant-charge-dans-un-objet.jpg

Fig. 9: Décharge électrique d'un composant chargé dans un objet
 
La décharge d'objet d'un composant dans le faisceau de câblage d'un véhicule représente le plus grand risque pour les autres composants. Il y a un risque de charge électrostatique si, par exemple, une unité de contrôle n'a pas été stockée ou transportée correctement dans son emballage d'origine.

L'unité de commande se décharge dans le faisceau de câblage au moment où l'unité de commande est connectée au faisceau de câblage. Les tensions élevées qui en résultent peuvent endommager ou détruire des composants dans les unités de contrôle et les modules.

Mesures protectives

Les mesures suivantes doivent être respectées afin de minimiser le risque de décharge électrostatique lors de la manipulation de composants électroniques. Il est nécessaire d'éviter que les personnes et les matériaux soient chargés et que les personnes et les objets chargés soient déchargés avant de commencer le travail.

Ceci est réalisé avec les aides suivantes:

- Vêtements de protection et chaussures de travail conductrices
- Surfaces de travail (établis, tables, etc.) à faible potentiel de charge
- Planchers antistatiques
- Emplacements de stockage à la terre ou conducteurs
- Garder les composants dans leur emballage d'origine
- Transport correct des composants
- Manipulation correcte des composants

- Vêtements de protection

Un soin particulier doit être pris lors du travail sur des composants électroniques pour s'assurer que les vêtements antistatiques sont portés. Cela réduit considérablement le risque que des personnes soient chargées électrostatiquement. Les vêtements de protection comprennent les vestes de travail prescrites par BMW, les pantalons de travail et les chaussures de travail à semelles conductrices. Les vêtements de travail doivent avoir une teneur élevée en coton (> 50%).

Vetements-de-travail-ESD.png

Fig. 10: Vêtements de travail ESD

- Lieu de travail

Un lieu de travail doit être mis en place correspondant aux exigences ESD pour travailler sur des composants électroniques dans l'atelier, par ex. remplacer un pcboard ou un module. Ces mesures comprennent les parties suivantes:

- Un établi relié à la terre avec une surface de travail en bois
- Un point de mise à la terre sécurisé
- L'outil spécial (12 7 192) - tapis antistatique

L'établi

La surface de travail de l'établi devrait être faite de bois non verni. La surface de travail ne doit en aucun cas être en PVC ou en métal. Les parties métalliques de l'établi doivent être mises à la terre.

ESD-Lieu-de-travail-avec-point-de-mise-a-la-terre.jpgTrousse-d-outils-speciaux-12-7-192.jpg

Fig. 11: Lieu de travail ESD avec point de mise à la terre

Le point de mise à la terre

Le point de mise à la terre pour connecter le câble de mise à la terre du tapis antistatique doit avoir une bonne connexion à la terre. Le point de mise à la terre doit être fixé à un point vide et non isolé d'une conduite d'eau ou de chauffage reliée à la terre. Une vis de mise à la terre peut également être installée dans la maçonnerie ou dans le sol avec une prise murale en métal (n'utilisez pas de chevilles en plastique).

A l'aide d'adaptateurs spéciaux, les conducteurs PE des prises de courant peuvent également être utilisés.

Outil spécial

Le tapis antistatique du kit d'outils spécial (12 7 192) sert de surface de travail pour les composants électroniques. Le tapis antistatique est fabriqué à partir d'un plastique conducteur. Le tapis antistatique est relié par un câble de mise à la terre au point de mise à la terre. Un brassard de poignet est connecté via un second câble au tapis. Un autre câble sert à la mise à la terre du boîtier du composant.

Etageres-de-stockage-avec-des-boites-de-stockage-ESD-pour-les-composants-electroniques.png

Fig. 12: Kit d'outils spéciaux 12 7 192

- Sol antistatique

Un sol antistatique doit être prévu dans les pièces utilisées pour travailler avec
Composants electroniques.

Remarque: Il existe un risque élevé de charge électrostatique dans les bureaux dont les tapis ne sont pas antistatiques. Par conséquent, aucun travail sur les appareils électroniques ne devrait être effectué dans ces salles.

- Emplacements de stockage

Les composants doivent être stockés dans leur emballage d'origine
rayonnages conducteurs et reliés à la terre.

Emplacements-de-stockage.jpeg

Fig. 13: Rayonnages de stockage avec boîtes de stockage ESD pour composants électroniques

- Garde

Les composants doivent être conservés dans leur emballage d'origine et dans des récipients spécialement prévus à cet effet.

Garde.jpeg

Fig. 14: Conservez toujours les composants électroniques dans leur emballage d'origine

Les modules et les unités de contrôle ne doivent pas être stockés en tant que matériau en vrac.

La-bonne-et-mauvaise-facon-de-stocker-les-composants.png

Fig. 15: La manière correcte et incorrecte de stocker des composants

Remarque: Les pièces remplacées (pièces de garantie) doivent également être conservées dans leur emballage d'origine afin que la cause correcte de la défaillance puisse être déterminée lors de l'inspection de qualité ultérieure.

Les-pieces-de-rechange-sont-de-retour-dans-leur-emballage-d-origine.jpeg

Fig. 16: Pièces de rechange dans leur emballage d'origine

- Transport

Un soin particulier doit être pris lors du transport des modules et des unités de contrôle pour s'assurer qu'ils ne sont transportés que dans leur emballage d'origine.

Les composants ne doivent en aucun cas être transportés dans des sacs PE (polyéthylène) sans emballage de protection ESD. Des précautions doivent être prises lors du retrait des composants de l'emballage pour s'assurer que les doigts ne sont pas en contact avec les broches de connexion ou les composants semi-conducteurs.

manutention-de-composants-pendant-le-transport.png

Fig. 17: The correct and wrong way of handling components during transport

Travailler sur des composants électroniques

- Travail préparatoire

Les points suivants doivent être observés lorsque vous travaillez sur des composants électroniques de l'ordinateur de communication de voiture correspondant au concept de service.

Tous les travaux doivent être effectués sur un établi conducteur et relié à la terre. L'outil spécial 12 7 192 est également utilisé à cet effet.

Le câble de mise à la terre doit être connecté à un point de mise à la terre sûr et fiable (conduite d'eau, tuyau de chauffage, prise de terre). Avant de sortir les pièces de leur emballage, la personne travaillant sur les composants doit d'abord mettre le poignet pour se décharger. Les composants électroniques sont placés sur le tapis antistatique et connectés au câble de mise à la terre.

- Remplacement

Les composants électroniques doivent être remplacés comme décrit dans les instructions de réparation et conformément aux mesures de prévention des décharges électrostatiques décrites ci-dessus.

Travailler-seulement-en-portant-des-poignets.jpg

Fig. 18: Travailler uniquement en portant des poignets


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#2 21-11-2017 08:25:34

DaddyKool
Administrateur

Inscription : 30-05-2016
Messages : 225
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Re : La décharge électrostatique ESD

Bonjour,

Merci pour ce sujet très intéressant, car c'est vrai qu'on l'oublie souvent et meme certains professionnels de l'automobile ne sont pas sensibilisés au problème de la décharge électrostatique.

Ayant régulièrement l'occasion de manipuler des composants électroniques et informatiques, je conseille de prendre les précautions qui s'imposent lorsqu'on est amené à travailler sur des éléments sensibles et couteux. Le calcul est vite fait: il vaut mieux investir quelques dizaines d'euros dans du matériel adapté anti-statique plutot que de cramer un boitier à 2000€.

Quelques équipements utiles:

- Tapis anti-statique
- Gants anti-statiques
- Bracelet anti-statique


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