Détecter les événements ESD : comment trouver les décharges qu'une mesure de résistance ne montre pas ?

Pourquoi une mesure de résistance ne révèle-t-elle pas les décharges ?

Une mesure de résistance photographie un état statique : elle vérifie si plan de travail, personne ou outil sont reliés à la terre au moment du contrôle. La charge produite en production, les pièces métalliques isolées et la décharge rapide d'un composant chargé sur du métal à la terre lui échappent. Une bonne mise à la terre peut même être la cible d'une décharge brutale.

C'est la logique du modèle du composant chargé (CDM) : le composant porte lui-même la charge, par exemple après le retrait d'une bande de couverture. Dès qu'une broche touche une surface à la terre de faible résistance, la charge s'écoule en une fraction de nanoseconde. La surface était conforme au dernier contrôle, le dommage survient quand même.

• Charge créée par frottement, séparation et mouvement au rythme de la machine.
• Pièces conductrices isolées de la terre par des roulements, supports plastiques ou revêtements.
• Coupures intermittentes sur contacts glissants, chaînes porte-câbles ou outils interchangeables.

Comment un détecteur reconnaît-il une décharge ?

Chaque décharge est une impulsion de courant au temps de montée très court, qui rayonne un champ électromagnétique à large bande, comme un petit émetteur radio. Le détecteur capte cette impulsion par antenne, compare son amplitude à un seuil réglable et compte chaque dépassement comme un événement, sans contact avec l'objet contrôlé.

De quoi dépendent le seuil et la sensibilité ?

Le signal reçu dépend de l'énergie et de la rapidité de la décharge, et surtout de sa distance à l'antenne. Une faible décharge toute proche peut donc paraître aussi forte qu'une décharge puissante plus éloignée. Le seuil fixe l'amplitude comptée.

• Seuil trop bas : relais, moteurs, variateurs de fréquence ou radios sont comptés aussi.
• Seuil trop haut : de petites décharges, critiques pour les composants sensibles au CDM, passent inaperçues.
• Méthode éprouvée : machine à l'arrêt, seuil juste au-dessus du bruit de fond, puis mesure en production, en consignant distance et seuil.

Appareil portable, moniteur fixe ou indicateur : lequel choisir ?

Les trois types diffèrent selon qu'ils comptent, évaluent l'intensité ou enregistrent en continu. L'indicateur sert au contrôle ponctuel rapide, l'appareil portable à la recherche ciblée le long de la ligne, le moniteur fixe à la surveillance durable des étapes critiques.

Appareils de mesure ESD

Détecteurs, mesureurs de champ et de résistance pour audit et dépannage.

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Systèmes de surveillance

Appareils fixes qui surveillent en continu mise à la terre et procédé.

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Où se produisent typiquement les décharges inaperçues ?

Les décharges se concentrent là où composants et cartes sont déplacés, séparés ou saisis par une machine, puis touchent du métal : machines de placement, handlers, adaptateurs de test, outillage à main. Dans une ZPE où la mise à la terre du personnel est vérifiée, le risque se déplace souvent de l'humain vers la machine.

• Machines de placement : retrait de la bande de couverture, buses de prélèvement et de dépose.
• Convoyeurs, goulottes et rails sur lesquels composants ou cartes glissent.
• Préhenseurs, gabarits et capots métalliques sans liaison à la terre.
• Pointes de test où des cartes chargées touchent des contacts peu résistifs.
• Tournevis, brucelles et pinces à manches ou revêtements isolants.

Le CDM est particulièrement critique : les petits composants à structures fines ne supportent souvent que de faibles tensions CDM, et la décharge à la dépose sur une pièce à la terre est extrêmement rapide. Voir le guide Classes de sensibilité ESD : HBM, CDM et MM.

Pourquoi mesurer aussi la tension sur les fers à souder et les outils ?

Toutes les défaillances ne viennent pas d'une décharge électrostatique. Courants de fuite et tensions parasites issus d'alimentations, d'éléments chauffants ou d'appareils mal reliés à la terre provoquent des surcharges électriques (EOS), que le détecteur d'événements ne voit pas. On mesure donc aussi la tension panne-terre et outil-terre.

• Mesurer la tension panne-terre en AC et en DC, panne à température.
• Contrôler la résistance panne-terre : une liaison coupée laisse la panne flottante.
• Inclure visseuses électriques, outils de dessoudage et appareils de test sur secteur.

Procédure et limites du contrôle sont décrites dans le guide Mise à la terre du fer à souder et résistance panne-terre.

Que faire lorsque le détecteur se déclenche ?

Un événement est un indice, pas la preuve d'un composant endommagé. Il faut localiser la source, confirmer la cause par des mesures de champ et de résistance, appliquer une mesure corrective, puis démontrer par une nouvelle détection que les événements ont disparu ou nettement diminué.

• Localiser : rapprocher l'antenne pas à pas, le signal augmente vers la source.
• Écarter les parasites : machine à l'arrêt, comparer les événements aux commutations.
• Confirmer la cause : mesurer la charge au mesureur de champ, contrôler la terre des pièces métalliques isolées.
• Agir : mettre les pièces métalliques à la terre, préférer des matériaux dissipatifs, ajouter des ioniseurs, ralentir le décollement.
• Vérifier : mesurer à nouveau avec la même position d'antenne et le même seuil.

Pour choisir le mesureur de champ, voir le guide Bien choisir un mesureur de champ électrostatique.

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Questions fréquentes