Isolants et conducteurs isolés en ZPE : quand l'ionisation est-elle nécessaire ?

Pourquoi un isolant ne peut-il pas être mis à la terre ?

Un isolant a une résistance si élevée que la charge y reste pratiquement en place. Un câble de terre ne décharge que le point touché, le reste de la surface reste chargé. La NF EN 61340-5-1 ne demande donc pas de relier les isolants à la terre, mais d'évaluer et de maîtriser leur champ électrostatique.

Dans les conducteurs et les matériaux dissipatifs, la charge rejoint la terre à travers le matériau. Polystyrène, film PET ou verre acrylique n'offrent pas ce chemin : la charge due au frottement, au pelage ou à la séparation peut persister longtemps selon l'humidité.

Le vrai risque vient du champ, pas du contact. Dans le champ d'un isolant chargé, les charges d'un composant sensible se déplacent (induction). S'il touche alors un conducteur relié à la terre, la charge s'écoule brutalement : événement CDM (Charged Device Model). Retiré du champ puis remis à la terre, il subit une seconde décharge de polarité inverse.

Que sont les isolants indispensables au procédé et les conducteurs isolés ?

Les isolants indispensables au procédé sont des matériaux requis par le produit ou le procédé, sans version dissipative : matériau de base des circuits imprimés, boîtiers plastiques, films, organes de commande. Les conducteurs isolés sont des pièces métalliques sans liaison à la terre qui touchent les composants : pointes de test, fils de bonding, outils à main, rouleaux de transport.

Cette différence détermine la mesure. Sur un isolant, la charge est fixe. Un conducteur isolé accumule une charge mobile et la libère entièrement et très vite au premier contact. En revanche, il peut presque toujours être relié à la terre après coup, un isolant jamais.

Dans quel ordre traiter les isolants ?

L'ionisation est la dernière étape, pas la première. On vérifie d'abord si l'isolant peut être retiré, puis s'il existe une alternative dissipative, puis si 30 cm au moins peuvent séparer l'isolant du composant. Ce n'est qu'en dernier recours qu'un ioniseur neutralise la charge au poste de travail.

• Retirer : ce qui n'est pas nécessaire à l'opération quitte le poste.
• Remplacer : films, bacs et poignées d'outils en version dissipative ; conducteurs isolés reliés à la terre.
• Éloigner : tenir les isolants au champ significatif à 30 cm au moins du composant.
• Ioniser : quand rien de cela n'est possible, par exemple parce que l'isolant fait partie du produit.

Quel type d'ioniseur pour quel cas ?

Les ioniseurs de table couvrent un poste, les modèles compacts s'intègrent aussi dans les machines. Les ioniseurs suspendus traitent tout l'établi par le haut, même si des objets y bloquent le flux. Les ioniseurs à air comprimé agissent ponctuellement, par exemple au placement, et détachent les particules attirées.

Ioniseurs

Ioniseurs de table, suspendus et à air comprimé pour les isolants qui restent dans le procédé.

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Mesureurs de champ

Mesurent le champ au poste et montrent si la distance suffit.

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Comment savoir si un isolant est critique ?

Ce qui compte, c'est le champ électrostatique là où le composant se trouve ou est traité. Il se mesure avec un mesureur de champ tenu par une personne reliée à la terre et indique si la distance suffit ou s'il faut ioniser. L'évaluation suit la NF EN 61340-5-1, complétée par l'IEC TR 61340-5-2.

• Mesurer dans l'état réel du procédé, par exemple juste après le retrait du film ou pendant la manutention.
• La personne qui mesure porte un bracelet antistatique relié à la terre, sinon l'appareil manque de référence.
• Un objet petit par rapport à la distance donne une valeur trop basse : mesurer plus près ou la traiter comme limite basse.
• Consigner lieu, distance, date et valeur, puis mesurer de nouveau après l'installation d'un ioniseur.

Le mesureur de champ travaille sans contact et ne modifie pas la charge. Plage de mesure, mesure de distance et mise à la terre : voir le guide Bien choisir un mesureur de champ électrostatique.

Que doit apporter un ioniseur face aux isolants ?

Un ioniseur complète la mise à la terre pour ce qui ne peut pas y être relié, il ne la remplace pas. Il doit être équilibré pour ne pas déposer lui-même de charge (tension de décalage dans ± 35 V selon la NF EN 61340-5-1) et décharger assez vite, ce que l'on contrôle selon l'IEC 61340-4-7 et l'IEC TS 61340-5-4.

La plupart des appareils fonctionnent par effet couronne. Les ioniseurs AC exigent un fort débit d'air car beaucoup d'ions se recombinent. Les ioniseurs DC continus à émetteurs séparés atteignent une forte densité d'ions avec un débit modéré, un avantage pour le brasage et les pièces sensibles.

Des pointes émettrices encrassées déplacent l'équilibre, et un ioniseur déréglé charge les isolants au lieu de les décharger. Chaque appareil figure avec son numéro de série dans le plan de contrôle et se mesure avant et après nettoyage. Les modèles à rétroaction par capteur corrigent leur équilibre eux-mêmes.

Fonctionnement de l'ionisation

Production d'ions, types d'ioniseurs et limites de la neutralisation.

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Contrôler un ioniseur

Tension de décalage, temps de décharge, équilibre et intervalles.

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Questions fréquentes