Afin d’éviter que les composants électroniques ne soient endommagés par des décharges électrostatiques, les matériaux utilisés – par exemple lors de la fabrication – doivent être contrôlés et mesurés régulièrement pour s’assurer qu’ils ont toujours une protection ESD.
Les matériaux ESD s’usent et vieillissent avec le temps, et dans le pire des cas, ils perdent leur protection ESD. C’est pourquoi une mesure ESD tous les ans s’est imposée comme l’intervalle de mesure optimal pour tous les éléments de contrôle, afin de vérifier si la protection ESD requise des matériaux testés est encore assurée.
Étant donné que même les décharges et les courants de compensation qui ne sont pas perceptibles par l’homme peuvent endommager les composants électroniques, il est nécessaire d’utiliser des appareils de mesure ESD lors des mesures. En effet, un module semi-conducteur peut être détruit par une décharge électrostatique de 30 volts, alors que 5 volts suffisent déjà pour les composants sensibles comme les micropuces. En revanche, l’homme ne ressent une décharge qu’à partir de 3000 volts et peut entendre les décharges à partir de 5000 volts ; une étincelle de décharge ou un éclair de décharge ne sera quant à lui visible qu’à partir de 10000 volts.
Le niveau de voltage d’une décharge électrostatique dépend à la fois de l’activité et de l’humidité de l’air, comme le montre clairement le tableau ci-dessous :
| Type d’activité | Humidité de l’air 10 % | Humidité de l’air supérieure à 60 % |
| Se déplacer sur le lieu de travail | 6000 Volt | 100 Volt |
| Emballer du papier dans une enveloppe en plastique | 7000 Volt | 600 Volt |
| Marcher sur un sol en plastique | 12000 Volt | 250 Volt |
| Retirer le film à bulles des pistes conductrices | 26000 Volt | 1000 Volt |
| Marcher sur de la moquette | 35000 Volt | 1500 Volt |
La sensibilité aux tensions électrostatiques dépend du composant concerné. Dans le cas des semi-conducteurs, comme il en existe plusieurs types, chacun présente une sensibilité différente aux décharges électrostatiques, comme le montre le tableau ci-dessous:
| Type de semi-conducteur | Sensibilité ESD |
| CMOS | 250 – 2000 Volt |
| EPROM | 100 – 500 Volt |
| Résistance du film | 300 – 3000 Volt |
| Junction-Fet | 140 – 1600 Volt |
| MOSFET | 100 – 200 Volt |
| Amplificateur opérationnel (bipolaire) | 190 – 2500 Volt |
| Amplificateur opérationnel (Fet) | 150 – 500 Volt |
| Schottky-Dioden | 300 – 2500 Volt |
| Schottky-TTL | 300 – 2500 Volt |
| Thyristor | 680 – 2500 Volt |
| Transistor, bipolaire | 380 – 7000 Volt |
| V-MOS | 30 – 1800 Volt |
Les matériaux utilisés dans la protection ESD se distinguent par leur conductivité. Pour les matériaux dits conducteurs, dont la résistance de surface est comprise entre 102 Ω et 105 Ω, la charge s’écoule rapidement, tandis que les matériaux dont la résistance est inférieure à 104 Ω peuvent provoquer une décharge dure. Dans le cas des matériaux dits conducteurs, dont la résistance de surface est comprise entre 105 Ω et 1011 Ω, les charges sont évacuées sur une période plus longue. En revanche, les matériaux dits isolants ne dissipent pas les charges existantes. Ces matériaux peuvent être chargés électrostatiquement. La représentation suivante donne un aperçu des différents matériaux en fonction de leur résistance de surface:
| Résistance de surface | 102 Ω / 103 Ω / 104 Ω | 105 Ω / 106 Ω / 107 Ω / 108 Ω / 109 Ω / 1010 Ω / 1011 Ω | 1012 Ω / 1013 Ω |
| Type de matériau | matériaux conducteurs (conductibles) | matériaux dissipatifs | matériaux isolants |
Il existe différentes méthodes de mesure pour vérifier le niveau de protection ESD d’un matériau.
La mesure de la résistance de surface s’effectue soit par une mesure dite « point à point », soit à l’aide d’une seule électrode, mais les résultats devraient théoriquement varier considérablement en fonction de la méthode de mesure choisie.
La mesure de la résistance point à point consiste à mesurer la résistance entre deux points d’une surface, en utilisant un mégohmmètre et deux électrodes.
La mesure de la résistance de surface avec une seule électrode s’effectue soit à l’aide d’une électrode ronde présentant deux connexions parallèles, soit à l’aide d’une électrode annulaire concentrique.
On mesure la résistance de contact en plaçant une électrode d’un côté du matériau à examiner et l’autre électrode de l’autre côté.
Lors de la mesure de la résistance de fuite, on mesure la résistance entre une électrode sur une surface et un conducteur de protection.
La résistance de fuite peut également être mesurée chez les personnes, la mesure étant effectuée via la combinaison personne-chaussures-sol.
Pour les mesures ESD, il existe des appareils de mesure ESD spéciaux avec lesquels on mesure généralement la résistance de fuite et la résistance de surface. Outre la résistance, il faut également mesurer la présence d’un champ électrostatique sur les postes de travail ESD. Pour cela, on utilise des électromètres ou des plaques de charge.
Et s’il existe un sol ESD, il faut mesurer la tension qui apparaît lorsque l’on marche dessus, et ce grâce au test de marche (walking test), pour lequel il existe un système de mesure spécial.
Il est également possible d’acheter des appareils de mesure ESD sur la boutique en ligne d’abovo, comme les suivants :
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