Avez-vous déjà ressenti un choc involontaire lorsque vous avez touché une poignée de porte ? Ce phénomène, appelé ESD ou décharge électrostatique, est un problème grave dans l'industrie manufacturière et industrielle.

Cet article traite de la nature de l'ESD, de ses causes profondes et de la manière dont on peut l'éviter grâce à des politiques de protection antistatique. Le contrôle de l'ESD commence par la compréhension de l'électricité statique et de la façon dont elle se produit.

Électricité statique

L'électricité statique est une charge électrique restant à la surface d'un objet, causée par l'induction ou la friction (contact et séparation) de deux matériaux, un phénomène connu sous le nom de charge triboélectrique.

Bien que la charge triboélectrique (friction) soit la manière la plus courante de développer une charge électrostatique, il existe d'autres moyens, notamment l'induction, le bombardement ionique ou le contact avec un autre objet chargé.

La quantité d'électricité statique produite dépend de la zone de contact, des propriétés du matériau, de la vitesse de contact et de séparation, du taux d'humidité des zones environnantes et d'autres facteurs. Les environnements où l'humidité relative est élevée créent moins d'électricité statique.

Qu'est-ce qu'une décharge électrostatique (ESD) ?

L'ESD est un flux temporaire d'accumulation d'électricité statique entre deux objets conducteurs causé par un contact ou lorsqu'ils s'approchent l'un de l'autre. Le flux de charge est mis en évidence par l'étincelle commune, ou la décharge ESD que nous connaissons tous.

Plusieurs événements ESD se produisent en permanence, sans que nous puissions les voir ou les sentir. Au cours d'une journée moyenne, notre corps accumule entre 1000 V et 3000 V. Alors qu'il faut 2000 volts pour que les gens ressentent une ESD, les composants électroniques peuvent être endommagés avec seulement 10 à 30 volts.

L'ESD est un véritable problème dans de nombreux secteurs et processus industriels, notamment la fabrication de produits électroniques, d'explosifs, de produits pharmaceutiques, d'imprimés, de textiles, de plastiques, d'énergie et bien d'autres encore.

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Quelles sont les causes de l'ESD ?

L'ESD est causée par le contact ou la proximité de deux objets chargés d'électricité statique. Pour que l'ESD se produise, il faut d'abord une accumulation d'électricité statique, le plus souvent causée par la friction entre deux matériaux (tribocharge).

Parmi les exemples d'événements ESD, citons le choc que nous recevons lorsque nous touchons une poignée de porte, que nous serrons la main de quelqu'un, que nous retirons une bande de PVC, que nous changeons de vêtements, que nous nous coiffons ou que nous touchons les bandes transporteuses d'un magasin.

Dommages dus aux ESD

Les dommages dus aux décharges électrostatiques peuvent résulter de la manipulation d'appareils électroniques dans des environnements non contrôlés ou lorsque des méthodes de contrôle des décharges électrostatiques inadéquates sont utilisées.

Les dommages dus aux ESD peuvent être classés comme catastrophiques ou latents. La défaillance catastrophique fait référence à des dommages permanents du dispositif qui peuvent parfois être facilement visibles, tels que des étincelles, de la fonte ou de la fumée. Les dommages sont causés immédiatement en raison de la décharge. Les dommages latents se produisent lorsqu'un dispositif continue à fonctionner mais que sa durée de vie est considérablement réduite. La décharge ESD a affaibli le dispositif, réduisant ainsi sa durée de vie.

Exemples de dommages dus aux ESD

• Fonte du métal
• Ventilation de la jonction
• Défaut d'oxyde
• Rupture de la passivation
• Migration électrothermique
• Éclaboussures d'aluminium
• Pique de contact
• Défaillance diélectrique

Les dommages causés par un incident ESD dépendent de la capacité du dispositif à dissiper la charge électrique ou à résister au niveau de tension impliqué. Le niveau auquel un dispositif électronique tombe en panne est appelé sa sensibilité aux décharges électrostatiques.

Il est important d'intégrer des mesures de contrôle ESD appropriées tout au long du cycle de vie d'un produit, y compris les processus de fabrication, d'essai, d'inspection de la qualité, d'emballage, de stockage, d'expédition et de manutention.

Protection contre les ESD

La protection contre les décharges électrostatiques (ESD) lors de la manipulation de composants et de dispositifs électroniques commence par la mise en place de zones protégées contre les décharges électrostatiques. Une zone protégée contre les ESD (EPA) est une zone désignée où tous les éléments, y compris les surfaces, les outils, les personnes et les dispositifs sensibles, sont protégés contre l'électricité statique. Tous les éléments sont mis à la terre et maintenus au même potentiel électrique dans cette zone. Tout cela permet d'éviter l'accumulation de charges et de réduire ainsi la probabilité de décharges ESD.

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Le site ANSI (American National Standards Institute) et IEC (International Electrotechnical Commission) ont défini les normes internationales EPA.

Comment se protéger des ESD ?

Que vous manipuliez un écran LCD, que vous soudiez une carte de circuit imprimé ou que vous travailliez dans un environnement de fabrication sensible aux ESD, il y a deux facteurs importants à prendre en compte pour se protéger contre les ESD :

• Réduire l'accumulation d'électricité statique
• Dissipez-la en utilisant les procédures, les équipements et les outils ESD appropriés.

Protection contre les décharges électrostatiques pendant la fabrication et l'assemblage

Les fabricants d'électronique doivent respecter les normes ESD et EPA appropriées afin de garantir la sécurité du personnel et la qualité des produits tout au long des processus de fabrication, d'assemblage, de stockage et d'expédition.

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La protection contre les décharges électrostatiques dans les environnements de fabrication et industriels suit les normes EPA. Le concept principal d'une EPA est de minimiser et de dissiper l'accumulation d'électricité statique par :

• Définir les limites de l'APE (panneaux, étiquettes et barrières physiques)
• Fournir un équipement ESD efficace - bracelets, tapis, gants, etc.
• Fournir des méthodes de mise à la terre dissipatrices d'électricité statique
• Éviter les matériaux à forte charge dans le voisinage de l'APE
• Installer des surfaces de travail dissipatrices d'électricité statique
• Contrôle du taux d'humidité
• Formation du personnel opérant au sein de l'APE

Équipements et outils utilisés pour la protection contre les ESD

• Matériel d'emballage sécurisé ESD
• Tapis antistatiques pour les zones de travail
• Tapis de sol
• Bandes de poignet
• Signes et étiquettes
• Les semelles (chaussures)
• Gants de sécurité ESD
• Blouses de sécurité ESD
• Tapis pour plateaux de produits
• Cart antistatique protecteur
• Ruban adhésif ESD (emballage des produits)
• Ruban de marquage des allées (définir EPA)
• Reliures et protecteurs de feuilles
• Ioniseurs aériens
• Mousse et sacs de protection

Protection ESD pendant l'expédition et le stockage

Les dispositifs et les composants sensibles aux décharges électrostatiques doivent être protégés pendant l'expédition, la manipulation et le stockage. L'électricité statique peut s'accumuler pendant l'expédition en raison du mouvement et de la friction des produits. Le blindage électromagnétique, les sacs antistatiques, les mousses, le papier bulle et les boîtes et emballages de taille appropriée sont essentiels pour protéger les dispositifs et les composants pendant le transport.

Protection ESD pendant la manipulation du produit

Respectez toujours les techniques de manipulation à l'abri des décharges électrostatiques lorsque vous travaillez avec des composants électroniques. Veillez à mettre à la terre le corps humain et l'équipement électrique pendant le travail. De préférence, utilisez un tapis conducteur sur la table et portez des vêtements fabriqués avec des fibres traitées par conduction (une veste de laboratoire typique comprend de telles fibres). Les fibres synthétiques ne sont pas recommandées. Pour réduire la production d'électricité statique, veillez à ce que l'air de l'environnement de travail ne soit pas trop sec (50 à 60 % d'humidité relative recommandée).

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Le taux d'humidité des entrepôts doit être contrôlé pendant le stockage, et les employés doivent porter des bracelets lorsqu'ils manipulent et emballent des produits sensibles aux décharges électrostatiques. Consultez nos directives d'utilisation des produits pour en savoir plus sur l'utilisation et la manipulation appropriées des écrans électroniques.

Conclusion

Un plan de contrôle ESD réussi nécessite un programme de formation efficace et efficient dans lequel chaque personne impliquée connaît les concepts ESD essentiels, les procédures et les actions à entreprendre lorsqu'elle travaille avec des dispositifs sensibles aux ESD.