Les dangers des décharges électrostatiques
Nous avons tous déjà senti ou vu les effets de l’électricité statique. Un picotement en touchant une porte d’une voiture, les cheveux droits sur la tête après avoir enlevé une polaire ou des étincelles sur une couverture sont des manifestations de ces décharges électrostatiques. Si dans la vie quotidienne ces effets sont la plupart du temps sans conséquences ,ils peuvent se révéler très dommageables voire dangereux dans le monde industriel.
Qu’est ce que l’ESD (Electro Static Discharge)?
L’électricité statique est une charge au repos. Ces charges sont crées par la friction et le déplacement de deux objets. Une décharge électrostatique (ESD) désigne un transfert rapide d’énergie entre un matériel chargé vers un autre corps dont le niveau de charge est différent. Une décharge électrostatique est donc générée à chaque fois que deux matériaux sont rappochés et séparés. Ces transferts sont donc permanents et se produisent à des échelles plus ou moins importantes.
Par exemple une décharge avec une portière de voiture, se ressent à partir d’environ 3 000V. Les niveaux des décharges électrostatiques dépendent de la nature du matériau (le plastique génère de grandes charges électrostatique) et de l’humidité de l’air ambiant (une faible humidité augmente la production d’électricité statique)
Quels sont les risques des décharges électrostatiques?
Dans le laboratoire d’électronique, ces décharges représentent une vraie menace. En effet, les composants à technologie CMOS peuvent être endommagées par des tensions inférieures à 1000V. certains composants sont même sensible à des niveaux bien plus faible, de l’ordre de la dizaine de volt. Ces décharges peuvent engendrer plusieurs type de dysfonctionnement ou de pannes.
Une décharge électrostatique peut engendrer la casse complète du composant. Ce défaut sera facilement détectable lors de la phase de test. Elle peut également créer un défaut latent. La décharge électrostatique a affaibli le composant, il passera les phases de tests mais tombera rapidement en panne chez le client lors de l’utilisation. Ce type de panne est très difficile à identifier et peut fortement nuire à la fiabilité du produit et donc à la réputation de l’entreprise. Enfin, elle peut créer des pannes intermittentes qui se produisent ponctuellement. Ces pannes sont très difficilement détectables mais peuvent avoir des conséquences importantes sur la fiabilité du système.
En dehors du laboratoire, les décharges électrostatiques peuvent avoir des conséquences encore plus grandes. Une décharge peut générer une étincelle. Si cela se produit dans une atmosphère explosive, l’électricité statique risque de produire des incendies et des explosions. Ces accidents sont à l’origine de blessures et de dégâts matériels souvent importants. Ces accidents peuvent par exemple intervenir lors d’opérations de transfert de liquides pétroliers ou des opérations de nettoyage de citernes.
Comment éviter et se protéger des dommages des ESD?
Nous allons nous concentrer ici sur les risques dans le laboratoire. Les ESD peuvent donc être responsables de pannes pouvant en être très coûteuses. Il est donc indispensable de s’en protéger, notamment lors de la conception de banc de test. La protection contre les ESD repose sur un principe simple : si il n’y a pas de charges stockées, il ne peut pas y a avoir de décharges!
Pour assurer la protection, on peut définir 3 règles de base. Ces règles sons appliquées pour créer des zone de travail protégées des décharges électrostatiques (Electrostatic Protected Area (EPA)).
– Éviter la création de charge : mise à la terre ou liaison équipotentielle
Par exemple : les tables de travail sont constituées d’éléments conducteurs. Les opérateurs portent une blouse, des chaussures, des gants tous conducteurs. Tout doit être mis à la terre, y compris les opérateurs qui portent des bracelets reliés à la terre…
– Éloigner tous les produits isolants non nécessaires
Par exemple : les outils, les bacs, contenants, en contact avec les composants sensibles sont conducteurs (métallique ou plastique chargé), les revêtements de sol de type moquettes sont interdits…
– Protéger les produits par des emballages certifiés pour leur transport en dehors des EPA.
Ces conditionnements devront protéger le composant de toute création de charge lors du transport et également le protéger de transfert de charges directement issu du packaging(protection par blindage).
Les exigences pour la mise en place d’un système de protection contre les ESD sont résumées dans la norme internationale IEC 613340.
