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Thèse Année : 2011

Développement d'une méthodologie de caractérisation et de modélisation de l'impact des décharges électrostatiques sur les systèmes électroniques

Résumé

During their use, electronic products are subjected to electrostatic discharge (in English: ESD - ElectroStatic Discharge) can induce errors operations and / or destruction. To overcome such shortcomings, tests are carried out in the following industry different standards, such as ISO10605 or IEC61000-4-2 for cars. When product failure is revealed, there is no tool, no method to analyze or predict the behavior of the system. Designers need to redesign the product until it meets the requirements of the standard or customers, without sufficient investigation methods for understanding the mechanisms of degradation during discharge. This can lead to numerous designs before finding a solution that is not necessarily the most efficient and most economical. The work presented in this paper are oriented on the development of modeling methods and characterization of a system for analyzing and understanding the patterns of spread and failure occurs when an electrostatic discharge on an electronic map. Given the levels of complexity that must be managed for a complete system, the modeling methodology implementation is based on a hierarchical behavioral description using VHDL-AMS language. This method is intended to analyze the spread of the discharge current in a system from an ESD generator to internal phenomena to the chip. In parallel we have had to develop, based on existing methods, measurement techniques allow more sophisticated than those available in standard investigation. The measurements obtained using these techniques to make correlations with simulations. This whole approach was validated through three case studies. Through these methods this thesis provides system designers with the tools to analyze the impact of ESD phenomenon in a system both from a strength point of view that susceptibility.
Durant leurs utilisations, les produits électroniques sont soumis à des décharges électrostatiques (en anglais : ESD - ElectroStatic Discharge) pouvant induire des erreurs de fonctionnements et/ou leur destructions. Pour s'affranchir de ce type de défaillances, des tests sont effectués dans l'industrie suivant différents standards, comme l'IEC61000-4-2 ou l'ISO10605 pour l'automobile. Lorsqu'une défaillance du produit est révélée, il n'existe aucun outil, aucune méthode permettant d'analyser ou de prédire le comportement du système. Les concepteurs doivent remanier le produit jusqu'à ce que celui-ci remplisse les exigences du standard ou des clients, sans avoir suffisamment de méthodes d'investigation pour comprendre les mécanismes de dégradation durant la décharge. Ceci peut conduire à de nombreuses conceptions avant de trouver une solution qui n'est pas forcément la plus efficace et la plus économique. Les travaux présentés dans ce document sont orientés sur le développement de méthodes de modélisation et de caractérisation permettant d'analyser un système et de comprendre les modes de propagation et de défaillance lorsque survient une décharge électrostatique sur une carte électronique. Etant donné les niveaux de complexité qu'il faut gérer pour un système complet, la méthodologie de modélisation mise en œuvre est basée sur une description comportementale hiérarchique utilisant le langage VHDL-AMS. Cette méthode est destinée à analyser la propagation du courant de décharge dans un système depuis un générateur ESD jusqu'aux phénomènes internes à la puce. En parallèle nous avons été amenés à développer, sur la base de méthodes existantes, des techniques de mesure permettant une investigation plus poussée que celles proposées dans les standards. Les mesures, obtenues à l'aide ces techniques permettent de réaliser des corrélations avec les simulations. Toute cette approche a été validée au travers de trois cas d'étude. Grâce à ces méthodes cette thèse propose aux concepteurs de système des outils leur permettant d'analyser l'impacte d'un phénomène ESD dans un système aussi bien d'un point de vue robustesse que susceptibilité.
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Dates et versions

tel-01068707 , version 1 (26-09-2014)

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  • HAL Id : tel-01068707 , version 1

Citer

Nicolas Monnereau. Développement d'une méthodologie de caractérisation et de modélisation de l'impact des décharges électrostatiques sur les systèmes électroniques. Energie électrique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01068707⟩
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