Génération de décharges électrostatiques et dangers
Une décharge électrostatique (ESD) se produit lorsque deux objets entrent en collision ou se séparent. L'ESD est le mouvement d'une charge statique d'un objet à un autre entre deux objets ayant des potentiels différents, semblable à un petit coup de foudre. L'ampleur et la durée de la décharge dépendent de divers facteurs, notamment du type d'objet et de l'environnement. Lorsque l'ESD a une énergie suffisamment élevée, elle peut endommager les dispositifs à semi-conducteurs. L'ESD peut se produire à tout moment, par exemple lors du branchement ou du débranchement de câbles, lorsqu'une personne touche le port d'E/S d'un appareil, lorsqu'un objet chargé touche un dispositif semi-conducteur, lorsque le dispositif semi-conducteur touche la terre ou lorsque des champs électrostatiques et des interférences électromagnétiques sont générés, entraînant des tensions suffisamment élevées pour déclencher l'ESD.
Les ESD peuvent être globalement classées en trois types : les ESD provoquées par diverses machines, les ESD provoquées par le déplacement de meubles ou d'équipements et les ESD provoquées par un contact humain ou le mouvement d'équipements. Les trois types d’ESD sont essentiels à la production de dispositifs semi-conducteurs et de produits électroniques. Les produits électroniques sont les plus susceptibles d'être endommagés par le troisième type d'ESD lors de leur utilisation, les produits électroniques portables étant particulièrement vulnérables aux ESD provoqués par le contact humain. L'ESD endommage généralement les périphériques d'interface connectés. Alternativement, les appareils soumis aux décharges électrostatiques peuvent ne pas tomber en panne immédiatement mais subir une dégradation de leurs performances, entraînant une défaillance prématurée du produit. Lorsqu'un circuit intégré (CI) est soumis à des décharges électrostatiques, la résistance du circuit de décharge est généralement très faible, incapable de limiter le courant de décharge. Par exemple, lorsqu'un câble chargé statique-est branché sur une interface de circuit, la résistance du circuit de décharge est presque nulle, ce qui entraîne un pic de courant de décharge momentané pouvant atteindre des dizaines d'ampères. Ce grand courant instantané circulant dans les broches correspondantes du circuit intégré peut gravement endommager le circuit intégré ; la chaleur localisée peut même faire fondre la puce en silicium.
Les dommages causés par les décharges électrostatiques aux circuits intégrés incluent généralement également la destruction des connexions métalliques internes, l'endommagement de la couche de passivation et la destruction des cellules des transistors. L'ESD peut également provoquer le verrouillage du circuit intégré-. Cet effet est similaire à celui des dispositifs CMOS, où les unités structurelles du thyristor sont activées. La haute tension peut activer ces structures, formant un large chemin de courant, généralement du VCC à la terre. Le courant de verrouillage-des périphériques à interface série peut atteindre 1 ampère. Le courant de verrouillage-sera maintenu jusqu'à ce que l'appareil soit hors tension-. Cependant, à ce moment-là, le circuit intégré est généralement déjà grillé en raison d'une surchauffe. Deux problèmes peuvent survenir après un impact ESD et ne sont pas facilement détectés. Ces problèmes ne sont généralement pas détectés par les utilisateurs généraux et les organismes de test CEI utilisant les méthodes traditionnelles de retour de boucle et d'insertion.