Contribution à l'étude du dépôt d'aérosols fins sur les surfaces du matériel électronique à l'intérieur du bâtiment

= A study of fine mode aerosol deposition on indoor electronic component surfaces

• Auteur / Autrice : Andres Litvak
• Direction : Patrick Depecker
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Ecole nationale des travaux publics de l'Etat (Vaulx-en-Velin, Rhône ; 1975-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Depecker

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorimétrie

Appareils électroniques

Aérosols

Résumé

Ce travail présente une étude expérimentale sur les mécanismes du dépôt d'aérosols fins, et de la contamination concomitante, du matériel électronique résidant à 1' intérieur de bâtiments équipés de systèmes classiques de ventilation et de filtration de l'air. Dans une première partie, une étude bibliographique présente l'état actuel de nos connaissances sur la modélisation du dépôt des aérosols fins sur les surfaces intérieures, et, en particulier, introduit le concept de vitesse de dépôt. Des études numériques mettent en évidence différents paramètres gouvernant la vitesse de dépôt, notamment, les écoulements aérauliques et les champs électrostatiques, pour le cas du matériel électronique. On présente dans la seconde partie, la préparation et les résultats d'une étude expérimentale en laboratoire sur deux types différents de matériels électroniques. L'objectif de cette étude expérimentale est d'améliorer nos connaissances relativement aux mécanismes physiques de dépôts particulaires sur les matériels électroniques et d'évaluer la fiabilité des composants contaminés. Pour cela, nous avons exposé le matériel électronique testé au dépôt accéléré d'aérosols hygroscopiques du mode fin, très concentrés dans une chambre environnementale. L'exposition des circuits correspond à une exposition d'environ une quinzaine d'années à des aérosols de concentration normale. Après l'exposition, la morphologie du dépôt a été observée visuellement. La vitesse de dépôt a été mesurée sur différentes surfaces du matériel exposé, par une analyse fluorimétrique. La fiabilité des composants électroniques contaminés a été évaluée en fonction de l'humidité relative. Nous mettons en évidence des mécanismes physiques de dépôt et de contamination, sur certains sites exposés et, en particulier, le rôle joué par les champs électrostatiques intenses sur l'accélération de l'accumulation particulaire. Ces résultats révèlent la nécessité d'utiliser des systèmes appropriés de ventilation et de filtration de 1' air intérieur, afin de réduire les défaillances du matériel électronique.

This work presents an experimental study the mechanisms of fine-mode aerosol deposition and the resulting contamination of electronic components exposed in normal indoor environments. First, a literature review presents the state of the art related to fine-mode aerosol deposition mechanisms on indoor surfaces. The deposition velocity is then introduced. Numerical studies emphasize the different parameters governing the deposition velocity on specific indoor surfaces, particularly for electronics, airflow patterns and electrostatic fields’ intensities. Then, the preparation and the results of an experimental laboratory study on two types of electronics are presented. This experimental study aims to improve our knowledge relative to the process of aerosol deposition on electronic surfaces and to assess the reliability of the contaminated features. For that, we exposed electronics to the accelerated deposition of an highly concentrated fine-mode hygroscopic aerosol in an environmental chamber. The circuit exposure corresponds to approximately fifteen years of an exposition to a normal aerosol. After exposition, we observed the deposition patterns. The deposition velocity on different surfaces of exposed electronics was measured by a fluorimetric technique. The electronic reliability was assessed as a function of the relative humidity. We explain deposition and contamination processes on exposed surfaces, and particularly, the role played by electrostatic field intensities on aerosol accumulation acceleration. These results emphasize the need to use proper ventilation and filtration systems, in order to reduce electronic failure rates.