ESD (décharge électrostatique)

La charge électrostatique est provoquée par le frottement, le contact et les procédés d'acheminement. Les matières telles que les plastiques, les textiles ou les métaux stockent des charges électriques qui se déchargent brusquement lorsqu'on les touche ou qu'on s'en approche. Ce procédé est particulièrement critique dans l'industrie électronique, car même les tensions les plus faibles peuvent détruire des composants sensibles.

Les conséquences sont souvent des dommages irréversibles aux composants électriques, électroniques et optoélectroniques. Les cartes de circuits imprimés (PCB) équipées de composants tels que des transistors à effet de champ à oxyde métallique (MOSFET) ou des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) sont particulièrement sensibles. Les puces IC (circuits intégrés) et les substrats utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs et la fabrication électronique sont également exposés à ce risque. L'égalisation rapide des potentiels provoque des tensions électriques élevées, qui peuvent entraîner des défauts irréparables dans les cartes de circuits imprimés assemblées et leurs composants individuels sensibles.

Conductivité électrique des matières

Afin de protéger efficacement les composants électroniques contre les dommages causés par les décharges électrostatiques, par exemple lors de leur manipulation, la conductivité électrique des matériaux utilisés joue un rôle central. Comme ces matières sont en contact direct avec la pièce à usiner, ils doivent garantir que les charges électrostatiques puissent être déchargées de manière contrôlée et sans causer de dommages.

La conductivité électrique décrit la capacité d'une matière à décharger des charges en toute sécurité grâce à sa résistance spécifique. En fonction de la valeur de la résistance, cela se produit soit très rapidement, comme c'est le cas pour les matières conducteurs, soit de manière différée et contrôlée, comme c'est généralement le cas pour les matières dissipatifs. Le facteur décisif ici est toujours la résistance spécifique, qui détermine à quelle vitesse et de quelle manière les charges sont déchargées en toute sécurité.

Plages de résistance dans la protection ESD

Selon la classe de matière, il existe différentes plages de résistance spécifique :

• Les plastiques conducteurs se situent généralement entre¹⁰³ et¹⁰⁵ Ω et permettent une décharge très rapide des charges.
• Les matières dissipatives se situent entre¹⁰⁶ et¹⁰⁹ Ω et assurent une décharge commandée et sans dommage. Les matériaux NBR-ESD et HT1-ESD utilisés par Schmalz s'inscrivent précisément dans cette plage et garantissent ainsi une dissipation sûre de la tension sur la pièce.
• Les matières antistatiques présentent des valeurs nettement plus élevées entre¹⁰¹⁰ et¹⁰¹² Ω et agissent principalement contre l'accumulation de charges sans les dissiper fortement elles-mêmes.

Méthode d'essai pour la conductivité

La mesure « point à terre » est un moyen particulier de vérifier la capacité de décharge tout en tenant compte de la résistance spécifique. Sur la base de cette mesure, il est possible d'identifier la plage dans laquelle se situe la résistance de l'ensemble du système. À l'aide de résistancemètres spéciaux, il est possible de déterminer la résistance de décharge entre un point de mesure (1) et un point de mise à la terre du système (potentiel de terre) (2).

Pour une meilleure orientation, les matières appropriées sont souvent marquées du symbole de protection ESD. Ce symbole indique qu'un produit est adapté à la protection ESD et qu'il protège de manière fiable d'autres composants contre les décharges électrostatiques.

Pour garantir que la protection ESD soit non seulement assurée au niveau des matières et des procédures de test, mais également mise en œuvre de manière cohérente dans l'environnement de travail pratique, des zones clairement définies avec des mesures coordonnées sont nécessaires.

Une zone de protection ESD, ou « EPA » en abrégé (Electrostatic Protected Area), est une zone de travail spéciale dans laquelle toutes les matières, outils et équipements de travail sont conçus pour être électriquement dissipatifs. Cela comprend les sols dissipatifs, les systèmes de mise à la terre, les vêtements et les emballages conformes aux normes ESD. L'objectif est de prévenir et de décharger les charges électrostatiques de manière contrôlée afin de protéger de manière fiable les composants sensibles tels que les cartes de circuits imprimés, les semi-conducteurs ou les composants optoélectroniques.

La protection ESD est essentielle dans le secteur de l'électronique. Les circuits imprimés sensibles contenant des composants tels que les MOSFET et les IGBT sont très vulnérables aux décharges électrostatiques et exigent une protection fiable tout au long des procédures de manipulation.