Connaissances de base en matière de décharge électrostatique (ESD)

Qu'est-ce que l'électricité statique et comment est-elle générée ?

L'électricité statique désigne l'accumulation de charges électriques à la surface d'un objet. Les charges statiques sont généralement générées de trois manières différentes :

  1. Friction
  2. Deux objets se séparent après contact
  3. Induction électrostatique

Presque tous les objets présents sur le lieu de travail peuvent générer de l'électricité statique :

  • Objets mobiles : Chariots et chaises
  • Matériaux : Ruban adhésif, boîtes de retournement et autres articles utilisés pour la manipulation du matériel.
  • Vêtements : gants, chiffons utilisés dans les salles blanches, chaussures et vêtements ordinaires.
  • Composants du poste de travail** : Surfaces de l'établi, écrans d'ordinateur à tube cathodique, outils à main, papier, cahiers, classeurs et stylos.
  • Infrastructure : Murs, sols et bouteilles d'alcool
  • Emballages : plastiques ordinaires, papier et carton.

Qu'est-ce que l'ESD ?

ESD signifie Electrostatic Discharge (décharge électrostatique). Il s'agit d'un flux soudain d'électricité entre deux objets chargés électriquement, causé par un contact, un court-circuit ou une rupture diélectrique. Lorsque ce processus de transfert de charge électrostatique est suffisamment puissant, il peut endommager les composants et les produits.

Comment les décharges électrostatiques endommagent-elles les composants ?

Lorsqu'une charge statique importante se déplace rapidement entre un objet (qu'il s'agisse d'une personne ou d'une machine) dont le potentiel varie et un produit, elle induit un courant élevé dans un court laps de temps, dépassant le niveau de courant tolérable du produit. Cela peut avoir des conséquences graves, telles que l'endommagement du circuit, rendant le produit inutilisable. Dans des cas moins graves, cela peut conduire à une surchauffe du circuit et à une détérioration, affectant en fin de compte la longévité et la fiabilité du produit.

Les décharges électrostatiques (DES) sont un phénomène omniprésent qui nous entoure, le corps humain n'étant capable de les détecter qu'à des niveaux supérieurs à 3 000 volts. Il est surprenant de constater que les décharges électrostatiques de 100 à 500 volts seulement sont susceptibles d'endommager les composants électroniques. Ce qui aggrave le problème, c'est que seuls 10% des cas de défaillance immédiate des composants sont détectables en usine, alors que 90% des défauts potentiels susceptibles d'entraîner une détérioration des composants restent difficiles à déceler au cours du processus de fabrication. Ce déséquilibre souligne le défi majeur que représente la garantie de la qualité et de la fiabilité des composants électroniques face aux décharges électrostatiques.

composants endommagés par des décharges électrostatiques (ESD)

Facteurs influençant la création d'électricité statique

La production d'électricité statique est influencée par divers facteurs. Il est essentiel de comprendre ces facteurs pour gérer efficacement l'ESD.

  • Conductivité du matériau: La conductivité des matériaux a un impact direct sur la production d'électricité statique. Les matériaux conducteurs et les substances antistatiques produisent une charge statique minimale, tandis que les matériaux isolants génèrent une électricité statique importante.
  • Humidité relative: L'humidité relative de l'environnement exerce une influence substantielle sur la production d'électricité statique. Une humidité relative plus élevée, indiquant une atmosphère humide, entraîne une réduction de la production de charges statiques et moins de problèmes d'ESD. Inversement, une humidité relative plus faible amplifie les problèmes d'ESD en favorisant une production accrue d'électricité statique.
Humidité relative ambiante10-20% RH40-50% RH70-90% RH
marcher sur un tapis35000V  8000V   1500V
marcher sur le sol ESD avec
chaussures normales sans bracelet
10000V4000V  200V
marcher sur un sol ESD avec
Chaussures ESD et bracelet
50V 10V 0V
Matériaux d'isolation contre le frottement4000V1500V300V
  • Impact du mouvement : Marcher sur le sol génère plus d'électricité statique que de rester immobile, ce qui souligne l'importance du mouvement dans l'accumulation des charges statiques.
  • Mesures de contrôle de l'ESD: L'utilisation de revêtements de sol ESD, de chaussures sécurisées ESD, de bracelets, Testeur combiné ESD , Tourniquet ESD et d'autres équipements de protection sont très efficaces pour minimiser l'électricité statique générée par l'homme.

Pour comprendre comment les décharges électrostatiques sont créées et comment elles endommagent les composants et les produits, nous devons apprendre la partie la plus importante...Comment gérer et prévenir les décharges électrostatiques (ESD) ?

Les propriétés électrostatiques de différents matériaux

L'importance de l'électricité statique varie en fonction du matériau. Tous les objets peuvent générer de l'électricité statique, et les phénomènes induits par l'électricité statique peuvent être très différents selon l'objet, ce qui est lié à la conductivité du matériau correspondant.

Conducteurs et isolants

Les matériaux facilement conducteurs comme les métaux sont appelés "conducteurs". Inversement, les matériaux qui ne sont pas facilement conducteurs sont appelés "isolants". Le fer et le cuivre sont des exemples typiques de conducteurs, tandis que les plastiques et le caoutchouc sont des exemples typiques d'isolants.
Lorsque deux objets entrent en contact, de l'électricité statique est générée, que ces objets soient conducteurs ou isolants. Toutefois, la nature de l'électricité statique générée diffère selon qu'il s'agit d'un conducteur ou d'un isolant.

Dissipation de l'électricité statique sur les objets conducteurs

Lorsqu'un objet conducteur est chargé, il conserve cette charge à moins qu'une action ne soit entreprise. L'action qui peut instantanément ramener l'objet à un état neutre, non chargé, est la "mise à la terre".

La mise à la terre consiste à relier l'objet conducteur chargé à la terre. La terre est un grand corps conducteur stable qui peut agir comme un réservoir de charge. En reliant l'objet à la terre, un chemin conducteur est formé, permettant à la charge de l'objet de se dissiper.

A : Conducteur chargé négativement
B : Le courant passe après la mise à la terre
C : L'électricité statique se dissipe

Pour un objet chargé positivement, la mise à la terre permet aux charges négatives de la terre d'être fournies à l'objet. Pour un objet chargé négativement, la mise à la terre permet aux charges négatives de s'écouler dans la terre. Grâce au processus de mise à la terre, l'objet peut passer à un état stable et non chargé.

Dissipation de l'électricité statique sur les matériaux isolants

A : Isolant chargé négativement
B : Aucun courant ne circule même en cas de mise à la terre
C : L'électricité statique ne se dissipe pas

Pour les isolants, la dissipation de l'électricité statique est différente de celle des conducteurs. Les isolants étant de mauvais conducteurs, même s'ils sont mis à la terre, l'électricité statique accumulée ne pourra pas s'écouler facilement.

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