Les effets des décharges électrostatiques (ESD)

L’électricité statique est une charge électrique au repos. Elle est le plus souvent créée par friction et séparation. La friction entre deux matériaux génère de la chaleur qui excite les molécules. Quand les deux matériaux sont alors séparés, un transfert d’électron s’opère d’un matériau à l’autre.

Lors du transfert d’électrons, l’absence ou le surplus d’électrons crée un champ électrique appelé électricité statique. La simple séparation de deux matériaux, par exemple lors du déroulement d’un ruban adhésif peut générer un tel transfert d’électrons entre les matériaux et ainsi produire de l’électricité statique.

La quantité d’électricité statique générée dépend des matériaux, de la friction et la séparation, mais aussi de l’humidité relative de l’air ambiant. Les plastiques, en général, créent les plus grandes charges électrostatiques. Le faible niveau d’humidité augmente considérablement la production de charges électrostatiques. Les matériaux facilitant le transfert des électrons entre atomes sont appelés "conducteurs". On dit qu’ils sont équipés d’électrons libres. Ces matériaux sont, par exemple, le métal, le carbone ou la couche de transpiration du corps humain. Les matériaux qui freinent le transfert des électrons sont appelés "isolants". Les isolants les plus communs sont le plastique, le verre et l’air.

Ces deux types de matériaux, isolants et conducteurs, peuvent être chargés d’électricité statique. Quand le conducteur est chargé, les électrons libres lui donnent la capacité de se décharger rapidement quand il est approché d’un autre conducteur chargé d’un potentiel opposé.

La plupart des activités que vous effectuez chaque jour génèrent des charges sur votre corps. En voici quelques-unes !

• Marcher sur une moquette, 1 500 à 35 000 volts
• Marcher sur un revêtement de sol en Vinyle non traité, 250 à 12 000 volts
• Travailler sur un établi, 700 à 6 000 volts
• Manipuler un document sous pochette plastique, 600 à 7 000 volts
• Manipuler un sac en plastique, 1 200 à 20 000 volts

Quand vous ressentez un choc statique, vous êtes soumis à un minimum de 3 000 volts. Ce choc, causé par une décharge électrostatique, peut aussi être responsable de nombreux dommages sur les composants électroniques dans votre entreprise.

Des charges plus petites en dessous des seuils de sensation humaine peuvent aussi endommager des composants électroniques. La plupart des composants à technologie CMOS utilisés dans les appareils actuels peuvent être endommagés par des charges inférieures à 1 000 volts. Des composants encore plus sophistiqués peuvent être détruits avec des décharges bien plus faibles, environ 10 volts. Vous devez être ainsi extrêmement vigilent sur la sensibilité de vos composants aux ESD.

Au gré des avancées technologiques, les composants électroniques deviennent de plus en plus petits. Cette miniaturisation réduit la taille des isolants intrinsèques et augmente ainsi leur sensibilité aux ESD. C'est pourquoi, le besoin de protection contre les ESD se fait sentir de plus en plus chaque jour !

Les dommages provoqués par l’électricité statique sur les composants peuvent prendre la forme de disfonctionnements mineurs jusqu'à des pannes sérieuses voire dangereuses. Ils sont classés selon trois types: directs, latents et intermittents.

Les pannes directes

Elles se présentent quand un composant est endommagé au point de ne plus fonctionner. C’est le type de dommage causé par L’ESD le plus facile à détecter lors des phases de test.

Les défauts latents

Quant à eux, ils se présentent quand l’ESD affaiblit ou blesse le composant au point où il fonctionnera correctement lors des phases de test, mais plus tard ce même composant causera l’affaiblissement des performances du système ou une éventuelle panne de celui-ci. Parce que les défauts latents surviennent après les inspections finales ou dans les mains des clients, le coût des réparations peut s’avérer relativement élevé. Non seulement, ces pannes sont extrêmement difficiles à trouver, mais elles affectent sévèrement la réputation des produits et de l’entreprise qui les fabrique.

Une panne intermittente

Se produit quand une décharge électrostatique a provoqué un flux de courant qui n’est pas suffisamment important pour provoquer une défaillance totale, mais en cours d'utilisation peut, par intermittence, entraîner une fuite de grille sur un transistor causant des troubles de logiciels ou des défauts de stockage de données.

Les dommages causés par des évènements invisibles et indétectables peuvent être assimilés à une contamination. Ainsi les ESD peuvent être comparées à la contamination du corps humain par un virus ou une bactérie. D’ailleurs les méthodes de lutte comportent de nombreuses similitudes. Face à la menace des ESD, la lutte contre cette contamination doit être une des préoccupations majeures des entreprises. Il en va de leur santé financière et de la survie de ses emplois.