Les dommages dus aux décharges électrostatiques sont invisibles à l’œil nu, mais ils peuvent coûter très cher. C’est pourquoi, pour de nombreuses entreprises industrielles, le respect des bases de la protection ESD est indispensable.
Presque tout le monde a déjà « pris une décharge » : ce bref et léger choc électrique qui peut survenir lorsque l’on serre la main de quelqu’un ou lorsque l’on touche une poignée de porte un une rampe d’escalier métallique. Dans ces cas, il se produit une décharge électrostatique (ESD) d’une tension pouvant atteindre 35000 volts, douloureuse, mais sans aucun danger pour l’homme. Il n’en va pas de même pour les composants électroniques. Ainsi, une tension de 100 volts est déjà suffisante pour effacer des informations sur un support de données magnétique ou dans une EEPROM (composant mémoire électronique). Cependant, malgré le danger que représente une décharge électrostatique pour les composants électroniques, de nombreuses entreprises fabriquant ou utilisant ces composants négligent les bases de la protection ESD.
Que signifie l’abréviation ESD ?
ESD est l’abréviation du terme anglais « electrostatic discharge », qui désigne une compensation incontrôlée de la charge électrique entre deux objets présentant des charges différentes. Il n’est même pas nécessaire que les objets soient en contact pour une décharge électrostatique.
Le problème pour l’industrie : les composants électroniques peuvent être endommagés par ESD pratiquement en n’importe quel point de la chaîne de production, une charge électrostatique pouvant apparaître à tout moment, par exemple par un frottement ou un déplacement. Même le simple fait de travailler sur une table de travail peut générer une charge pouvant atteindre 6000 volts.
Même si une décharge électrostatique n’est sensible qu’à partir de 3500 volts, déjà 5 volts peuvent suffire pour endommager un composant.
Un autre problème des ESD entre en jeu ici : alors que de nombreux cas quotidiens de décharge électrostatique, par exemple en serrant une main, se ressentent par la douleur qu’elles provoquent, d’autres passent très souvent inaperçus. Ces décharges ne sont sensibles qu’à partir d’une tension d’environ 3500 volts. Mais des composants sensibles peuvent subir des dommages à des tensions nettement plus basses. Ainsi, par exemple, une tension de 5 volts lors de la fabrication de disques durs magnétiques est déjà suffisante pour endommager la tête de lecture. De plus, les décharges électromagnétiques ne sont pas provoquées que par l’homme : des équipements comme les chariots de transport, les outils et les plans de travail peuvent, s’ils ne sont pas conçus pour assurer une protection ESD, se charger électrostatiquement et provoquer des dommages ESD.
Protection ESD: les bases pour l’industrie
Mais, dans de nombreux cas, en plus de la décharge elle-même, qui peut passer inaperçue, les dommages causés, par exemple au niveau des circuits imprimés, ne sont pas visibles à l’œil nu. Souvent, même un microscope optique n’est pas suffisant. Il faut en règle générale un microscope électronique pour voir les dommages ESD. Les défaillances en résultant n’apparaissent souvent qu’après quelques semaines ou mois d’utilisation par le client final. Les conséquences pour l’entreprise, par contre, se font rapidement sentir : réclamations, interventions sous garantie coûteuses et perte de la confiance des clients. L’ESD est donc le pire scénario pour les entreprises, car les dommages peuvent apparaître déjà chez le fournisseur et ne pas être détectés ensuite lors de l’utilisation dans l’usine.
Les bases de la protection ESD doivent être respectées de manière conséquente par l’ensemble de l’entreprise.
Heureusement, il est possible d’éviter efficacement les dommages ESD si l’entreprise est consciente de cette problématique et met en œuvre les bases de la protection ESD de manière systématique. Il est ici absolument essentiel que la protection contre les décharges électrostatiques soit comprise et établie comme un concept englobant toute l’entreprise. Plus encore : la protection ESD commence dès la sélection des fournisseurs et ne se termine qu’avec la remise en toute sécurité du produit fini au client. La norme DIN EN 61340-5-1 a été élaborée pour régir sa mise en œuvre globale dans l’entreprise. Elle prévoit un programme de contrôle qui documente les composants essentiels d’un concept de protection ESD personnalisé contraignant pour l’ensemble du personnel. Elle comprend les domaines et directives suivants :
- Respect des normes applicables
- Méthode de protection documentée pour l’ensemble de la chaîne des processus (y compris les fournisseurs et les clients)
- Vêtements de protection conforme aux normes
- Coordinateurs ESD et employés bien formés
- Zones de protection ESD aménagées selon les normes
- Contrôles quotidiens des points importants
- Respect de la protection personnelle
- Audits internes réguliers
Les bases de la protection ESD
Un personnel équipé en conséquence est essentiel à une protection ESD efficace. Il faut donc expliquer aux employés la nécessité d’un équipement ESD et de son utilisation correcte. Les formations EDS contribuent à éclairer les employés sur cette problématique, à leur transmettre les bases de la protection ESD et à leur faire comprendre l’importance de leur respect. Il ne suffit pas pour cela de former uniquement le personnel travaillant avec les composants électroniques. Une protection ESD globale n’est possible que si elle est soutenue activement par l’ensemble du personnel – personnel de nettoyage, techniciens et magasiniers compris.
En complément de facteurs comme des vêtements de protection ESD appropriés, de l’outillage spécial pour éviter les ESD et le respect des normes applicables, l’humidité de l’air ambiant joue un rôle déterminant pour une protection ESD globale. Une humidité de l’air faible favorise l’apparition de charges électrostatiques. C’est pourquoi, dans la vie quotidienne, les décharges sensibles sont particulièrement fréquentes en hiver. Donc, pour la manipulation de composants électroniques : si le bâtiment le permet, l’humidité relative de l’air des zones à protéger devrait être maintenue à une valeur d’au moins 30%. Les potentiels électrostatiques différents de matériels livrés par des fournisseurs constituent au autre risque d’ESD. Ces potentiels peuvent être égalisés au moyen d’ioniseurs, par exemple dans le service de réception des marchandises, avant que la marchandise ne passe dans le circuit intralogistique.
Equipement de travail & EPA : la mise en pratique des bases de la protection ESD
Dans le cadre des bases de la protection ESD, la norme DIN prévoit aussi des zones de protection ESD équipées de manière appropriée. Ces zones sont également désignées par le terme « electrostatic protected area » (EPA). Les composants électroniques ne peuvent être manipulés ou montés que dans ces zones. Une EPA se base sur le principe que l’ensemble du matériel utilisé dans la zone de protection est conducteur et doit être mis à la terre au même potentiel. Il est ainsi possible d’éviter de manière fiable les charges électrostatiques et les différences de potentiel. Une EPA peut être constituée d’un seul poste de travail, d’une surface définie ou de tout un bâtiment.
La protection ESD dans une zone EPA est assurée par différents éléments. Par exemple, un bracelet ESD évite la charge électrostatique des personnes s’il est relié par un câble de connexion ESD à un boîtier de prise de terre ESD ou à un connecteur de prise de terre ESD. Par ailleurs, un tapis de table ESD, lui aussi relié à boîtier ou à un connecteur de prise de terre, protège les composants utilisés lors du travail. Le transport de marchandises peut se faire par exemple au moyen de chariots item SystemMobil, sur lesquels une chaîne de protection ESD assure un contact permanent avec le sol ESD pour décharger toute charge électrostatique. Les bonnes solutions, si elles ne rendent pas la protection ESD moins complexe, rendent sa mise en œuvre relativement aisée. La réduction du taux de défauts des produits qu’elles assurent en font un investissement immédiatement rentable.
