La norme IEC 61000-4-2 définit la décharge électrostatique (D.E.S.) comme « un transfert de charge électrique entre des corps de potentiel électrostatique différent à proximité ou par contact direct ».

Comment les équipements électriques et électroniques sont-ils soumis à des disques électrostatiques ?

Les normes d’essai ESD établissent une base commune et reproductible pour évaluer la performance des équipements électriques et électroniques lorsqu’ils sont soumis à des décharges électrostatiques.

L’essai de décharge électrostatique (ESD) est l’un des essais de compatibilité électromagnétique (EMC) qui s’appliquent aux produits ou composants électriques. Les essais ESD sont considérés comme des essais d’immunité, l’un des types d’essais CEM. Les tests ESD sont effectués conformément à la norme du produit concerné et à la norme ESD. Les normes de test ESD dépendent du produit et de son domaine d’utilisation.

Quel instrument de test est utilisé lors des tests ESD ?

Les tests de décharges électrostatiques sont effectués à l’aide de
Générateurs ou simulateurs ESD
. Ils peuvent être appelés « pistolets » car leur forme ressemble à celle d’un pistolet. Les pistolets ESD existent en différentes versions en fonction de leurs niveaux de tension maximale, tels que 15kV, 16kV, 30kV ou plus.

Quelles sont les normes appliquées pour les tests ESD ?

De nombreuses normes de produits font référence aux normes ESD. Avant de procéder aux essais ESD, il convient de vérifier les caractéristiques du produit ou de l’EUT et de choisir les normes adéquates. La plupart des produits finis commerciaux sont couverts par la norme

IEC 61000-4-2

de la norme CEI 61000-4-2. Pour l’automobile,

ISO 10605

qui décrit les procédures d’essai pour l’évaluation des modules électroniques sur banc et des véhicules complets, est utilisée. La norme ISO 10605 s’applique à tous les types de véhicules routiers, quel que soit le système de propulsion (par exemple, moteur à allumage commandé, moteur diesel, moteur électrique). Pour les produits utilisés dans l’avionique, la norme la plus utilisée est la norme RTCA DO-160, dont la section 25 définit les exigences en matière de tests ESD.

ANSI/ESDA/JEDEC JS-001
Cette norme établit la procédure d’essai, d’évaluation et de classification des composants et des microcircuits en fonction de leur susceptibilité (sensibilité) à l’endommagement ou à la dégradation par exposition à une décharge électrostatique (ESD) définie sur un modèle de corps humain (HBM).

ANSI/ESDA/JEDEC JS-002
Cette norme établit la procédure de test, d’évaluation et de classification des dispositifs et des microcircuits en fonction de leur susceptibilité (sensibilité) à être endommagés ou dégradés par l’exposition à une décharge électrostatique (ESD) induite par un champ défini selon le modèle de dispositif chargé (CDM). Tous les dispositifs semi-conducteurs emballés, les circuits à couches minces, les dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW), les dispositifs optoélectroniques, les circuits intégrés hybrides (HIC) et les modules multi-puces (MCM) contenant l’un ou l’autre de ces dispositifs doivent être évalués conformément à la présente norme. Pour effectuer les tests, les dispositifs doivent être assemblés dans un emballage similaire à celui prévu dans l’application finale.

Il existe plusieurs normes relatives aux tests ESD. En savoir plus sur les normes de test ESD.

Définitions

Pour comprendre les termes de chaque norme, vous devez vérifier les définitions des normes. Consultez les définitions ci-dessous données dans la norme ISO 10605:2008 :

Décharge d’air

méthode d’essai caractérisée par l’approche de l’électrode du générateur d’essai du dispositif testé (DUT) ; la décharge se fait par arc électrique sur le DUT

Contact Décharge

méthode d’essai caractérisée par le contact de l’électrode du générateur d’essai avec l’objet sous essai, la décharge étant déclenchée par l’interrupteur de décharge du générateur

Dispositif sous test (DUT)

composant unique ou combinaison de composants tels que définis à tester

Décharge directe

décharge directement sur l’objet sous essai

Générateur ESD

instrument qui simule le modèle ESD humain

Plan de référence du sol (PRS)

surface conductrice plane dont le potentiel est utilisé comme référence commune. (Le cas échéant, il est conseillé que la tension d’essai de l’objet sous test et la masse de l’opérateur soient également référencées par rapport au plan de masse).

Temps de maintien

intervalle de temps pendant lequel la diminution de la tension d’essai due aux fuites, avant la décharge, est de 10 %.

Plan de couplage horizontal (HCP)

plan métallique orienté dans la direction horizontale, auquel des décharges sont appliquées pour simuler une décharge électrostatique sur des objets adjacents à l’objet sous test.

Modèle ESD humain

réseau d’éléments passifs et tension qui caractérise une personne chargée comme source d’une décharge électrostatique pour les conditions automobiles

Décharge indirecte

décharge sur un plan de couplage à proximité de l’objet sous essai (Le courant de décharge produit un champ transitoire qui peut affecter l’objet sous test. La décharge indirecte simule la décharge d’un être humain sur des objets situés à proximité de l’objet sous essai).

Surface

zone de logement ininterrompue, espace ou ouverture

Niveaux d’essai ESD

Chaque norme d’essai ESD définit les niveaux d’essai ESD à appliquer à l’EUT. La norme CEI 61000-4-2 énumère les niveaux d’essai comme suit :

Niveau	Décharge de contact Tension d’essai (kV)	Décharge d’air Tension d’essai (kV)
1	2 kV	2 kV
2	4 kV	4 kV
3	6 kV	8 kV
4	8 kV	15 kV
X	spécial	spécial

Le niveau X est un niveau ouvert qui doit être négocié entre le fabricant et l’acheteur ou défini par le comité de produit.

L’EUT doit être testé par rapport aux niveaux d’essai applicables à son environnement d’installation ou d’utilisation. La norme IEC 61000-4-2 étant une norme d’essai et non une norme de produit, vous devez vérifier les niveaux d’essai ESD à partir de la norme de produit applicable. Par exemple, pour les dispositifs médicaux, la norme IEC/EN 60601-1-2 définit les niveaux de test comme étant -/+2kV, -/+4kV et -/+8kV pour les décharges dans l’air et -/+2kV, -/+4kV et -/+6kV pour les décharges par contact. La norme CEI/EN 60601-1-2 définit les niveaux d’essai ESD et renvoie à la norme CEI 61000-4-2 pour ce qui est de la manière d’effectuer les essais ESD.

D’autres normes d’essai ESD, telles que la norme ISO 10605, basée en partie sur la norme IEC 61000-4-2 et décrivant les exigences spécifiques à l’automobile, peuvent définir des niveaux d’essai plus élevés que les niveaux indiqués dans le tableau ci-dessus. Ainsi, la définition de la norme de votre produit facilitera la définition des niveaux de test ESD pour votre produit. Les niveaux de test ESD peuvent aller jusqu’à 30 kV et ces niveaux peuvent être appliqués avec les générateurs ESD qui sont capables de générer 30 kV.

Paramètres du générateur ESD

La norme CEI 61000-4-2 définit les paramètres généraux des générateurs d’ESD comme suit. Ces paramètres peuvent être mis à jour en cas de mise à jour de la norme CEI 61000-4-2.

Plage de tension mode de décharge des contacts	au moins 1 – 8 kV
Plage de tension Mode de décharge de l’air	au moins 2 – 15 kV
Précision de la tension de sortie	égale ou inférieure à 5%
Polarité de la sortie	positifs et négatifs
Temps de montée du courant de court-circuit en mode décharge de contact (10 % à 90 %)	0,7 – 1 ns
Temps d’attente	au moins 5 secondes.
Capacité de stockage typique	150 pF
Résistance typique à la décharge	330 ohms

La norme CEI 61000-4-2 indique que lorsqu’un générateur d’ESD est alimenté par une source d’alimentation externe, en courant alternatif ou continu, ou contrôlé par une unité distincte, et que ce câble n’est pas combiné avec le câble de retour du générateur d’ESD, un courant non intentionnel peut circuler dans ce câble.

Chaque norme ESD définit les paramètres du simulateur ou du générateur qui sera utilisé lors des tests ESD.

Comment effectuer des tests ESD ?

Le test ESD est l’un des tests CEM les plus faciles à réaliser, car la configuration et les équipements sont plus simples que pour les autres tests CEM.

Les tests ESD sont réalisés soit pour la validation de la conception, soit pour la certification du produit. Lors des essais ESD, l’équipement sous test (EUT) est testé avec les éléments suivants

Générateur / simulateur / pistolet ESD

Table de test ESD

Plan de couplage horizontal (HCP)

Plan de couplage vertical (PCV)

Résistance et mise à la terre appropriées

Chaque article est choisi en fonction de la norme appliquée. Les montages de test ESD sont préparés conformément à la norme en vigueur. Si vous souhaitez effectuer des tests ESD conformément à la norme IEC 61000-4-2, vous devez vous procurer cette norme et la vérifier avant de commencer les tests. Lorsque vous préparez l’installation de test (en effectuant les connexions nécessaires du
générateur ESD
de la table d’essai, des plans de masse, de la mise à la terre), l’expert en essais ESD (technicien ou ingénieur) applique les signaux ESD à l’EUT et en vérifie la performance. Chaque signal ESD généré par le simulateur ESD ou le pistolet est compté et enregistré pour l’établissement de rapports. Si l’EUT satisfait à la norme d’essai ESD appliquée, la photo des installations d’essai, les résultats des mesures et les enregistrements sont consignés dans un rapport d’essai.

Exigences de la norme ISO 10605 relative à la configuration des tests ESD