Guía de materiales para cajas ESD

Si las piezas electrónicas se almacenan, transportan y/o manipulan sin protección ESD (antiestática), sufrirán daños ocultos a causa de la más mínima descarga electrostática, lo que provocará un fallo en el rendimiento del producto o, en algunos casos, la pérdida total del mismo. La selección del material de la caja ESD se convierte entonces en mucho más que una simple solución de embalaje; es una solución de control de calidad. Fabricantes, distribuidores, centros de reparación y plantas de ensamblaje electrónico verán mejorada su capacidad para proteger componentes electrónicos frágiles contra (a) los efectos de la electricidad estática, (b) los daños por impacto y (c) la contaminación ambiental gracias a la elección del material de la caja ESD.

Las cajas ESD se conocen comúnmente como cajas de almacenamiento antiestáticas, conductivas o de descarga electrostática (ESD). El propósito de una caja ESD es contener, controlar y disipar o proteger de otro modo una carga electrostática de un dispositivo sensible a la estática. Diferentes tipos de Cajas ESD ofrecer diferentes niveles de protección, estando el nivel de rendimiento influenciado por la materia prima, la resistencia superficial, la durabilidad, la estructura y la aplicación. Si comprende estos aspectos, la elección del embalaje ESD adecuado para chips de circuitos integrados (IC), placas de circuito impreso (PCB), sensores, relés, conectores y otros dispositivos sensibles a la electricidad estática será más sencilla.

¿Qué es el material para cajas ESD?

El material base utilizado para crear contenedores de almacenamiento y envío con protección contra descargas electrostáticas (ESD) es el material para caja ESD. Los materiales de las cajas ESD incluyen plásticos de ingeniería o polímeros especialmente tratados que evitan la acumulación de carga estática, disipan de forma segura la electricidad estática y proporcionan protección contra campos electrostáticos externos.

El polipropileno conductivo, el polipropileno antiestático, el polietileno conductivo, el plástico disipativo de electricidad estática y el plástico corrugado conductivo son algunos de los materiales más típicos utilizados para una caja ESD. Además, en algunos casos, se pueden utilizar inserciones de espuma disipativa de electricidad estática para una caja ESD, bandejas conductivas o bolsas de protección junto con la caja para garantizar una protección completa del producto que se empaqueta en la caja y se envía o transporta.

La selección del material debe basarse en las características y la naturaleza de los componentes almacenados (es decir, cuán sensibles son), así como en su entorno y condiciones de manipulación. Por ejemplo: el uso de contenedores de almacenamiento conductores ESD/antiestáticos en una instalación de fabricación de semiconductores puede requerir controles de resistencia superficial más estrictos que, por ejemplo, los contenedores de almacenamiento ESD/antiestáticos en un almacén general que predominantemente almacena repuestos electrónicos comunes.

Por qué el material de las cajas ESD es importante para la protección de la electrónica

Aunque la descarga electrostática puede no ser visible, puede dañar los componentes electrónicos y generar gastos si se descubre algún daño más adelante después de que haya ocurrido la ESD. A veces, un componente puede pasar una inspección después de haber sido sometido a una ESD, pero no funciona correctamente en el campo, lo que da lugar a reclamaciones de garantía, retrasos en la producción y quejas de los clientes. Por lo tanto, el control de la ESD se incluye en los sistemas de fiabilidad de procesos de muchos fabricantes profesionales de productos electrónicos.

Las cajas ESD se pueden construir con muchos materiales diferentes, y el material utilizado para crear una caja ESD determinará si la caja es capaz de prevenir la acumulación de electricidad estática, minimizar el riesgo de descarga de electricidad estática y proporcionar un medio para proteger los componentes electrónicos durante el transporte. Las cajas de plástico estándar tienden a producir electricidad estática mediante la fricción entre sí, especialmente en climas secos. Las cajas seguras para ESD están construidas para gestionar la superficie de resistencia de los objetos que entran en contacto con ellas, de modo que cualquier carga en la superficie pueda disiparse de manera controlada.

La selección de materiales es otro aspecto que los compradores potenciales deben considerar. Una caja ESD de bajo costo puede parecer bien al principio, sin embargo, si se agrieta, pierde sus propiedades ESD o no es capaz de soportar el uso repetido en un entorno industrial, los costos de reemplazo y el riesgo para el producto serán mayores que con un material de caja ESD confiable que proporcione una protección estable, buena resistencia mecánica y continúe funcionando de la misma manera con el tiempo.

Tipos comunes de materiales para cajas ESD

Polipropileno conductivo

Almacenamiento ESD o Cajas de embalaje ESD comúnmente utilizan polipropileno conductor, que es un material utilizado en cajas de embalaje ESD debido a su naturaleza ligera, duradera y resistente a los químicos, lo que permite su uso en manipulación repetida en entornos de fábricas o almacenes. Las propiedades conductoras del polipropileno conductor resultan de aditivos conductores que se combinan con el plástico para formar una ruta eléctrica controlada de modo que las cargas estáticas puedan descargarse rápidamente.

Las cajas conductoras, las cajas de manipulación, los contenedores ESD apilables y los recipientes de almacenamiento para piezas electrónicas se fabrican frecuentemente con este material. También es una opción eficiente para una fábrica que requiere embalaje duradero y reutilizable junto con un rendimiento ESD confiable.

Plástico disipativo estático

Los plásticos disipativos estáticos pueden descargar una carga electrostática de manera más lenta y segura que los materiales altamente conductores. La disipación controlada de las cargas mediante el uso de plásticos disipativos estáticos ayuda a prevenir que se produzcan descargas repentinas. Los plásticos disipativos estáticos se utilizan con frecuencia en situaciones en las que los componentes deben protegerse de la electricidad estática sin la capacidad de descargarse a altas velocidades.

Las cajas que pueden absorber descargas electrónicas tienen varios usos, como en el montaje de componentes electrónicos, áreas de almacenamiento compatibles con salas limpias y el ensamblaje de precisión o manipulación de componentes. Los clientes eligen este material cuando necesitan un equilibrio entre la seguridad contra descargas electrostáticas (ESD), la limpieza y la protección del producto.

Polipropileno antiestático

El propósito del polipropileno antiestático es minimizar la generación de cargas estáticas en el propio material. Se puede utilizar en la mayoría de las aplicaciones controladas por ESD con un nivel moderado de riesgo. Muchos accesorios electrónicos, piezas pequeñas, herramientas o componentes no críticos se empaquetan habitualmente en cajas antiestáticas.

La humedad y el tratamiento superficial pueden afectar la eficacia antiestática. Se recomiendan materiales conductores o disipativos de electricidad estática en lugar de materiales poliméricos estándar para componentes de alto valor y alta sensibilidad.

Plástico corrugado conductivo

Las soluciones de embalaje ESD se han creado utilizando plástico corrugado conductivo como su principal opción de material. Muchos de estos tipos de embalaje son cajas de embalaje de plástico corrugado ESD grandes, separadores o embalajes personalizados con fines de protección ESD. El embalaje de plástico corrugado conductivo es generalmente más ligero que los materiales de embalaje de plástico sólido equivalentes y ofrece la capacidad de personalizar el embalaje para varios tamaños y estructuras diferentes. Los plásticos corrugados conductivos se utilizan a menudo para transportar placas de circuito, módulos y componentes ESD que requieren separación durante el transporte.

Las cajas de cartón corrugado conductivo ofrecen una serie de ventajas: peso ligero, diseños flexibles y un buen potencial de reutilización. Para las empresas que envían productos de una estación de trabajo o fábrica a otra, las cajas de cartón corrugado conductivo ofrecen tanto organización como protección contra la electricidad estática.

Espuma e inserciones ESD

Por lo general, la gente no piensa en la espuma cuando piensa en los materiales utilizados para una caja, pero la espuma ESD se encuentra a menudo dentro de una caja ESD para proporcionar muchos beneficios. Las espumas conductoras o antiestáticas pueden mantener los componentes seguros, proporcionar soporte y proteger los componentes para que no se muevan dentro de la caja ESD, y también proporcionar una amortiguación adicional durante el transporte. El uso de espuma ESD junto con una caja ESD ayuda a minimizar tanto el riesgo mecánico como el electrostático para los componentes con pines frágiles (circuitos integrados) o conectores de precisión.

Conductivo, disipativo y antiestático: ¿Cuál es la diferencia?

Los compradores suelen utilizar los términos conductor, disipativo y antiestático como sinónimos; sin embargo, cada uno de estos términos tiene un nivel muy diferente de control de descargas electrostáticas (ESD). Comprender estas definiciones le ayudará a evitar la compra de un producto incorrecto.

La resistencia eléctrica de los materiales conductores es mucho menor que la normal y, por lo tanto, pueden mover cargas muy rápidamente al conducir electricidad. Los materiales conductores se utilizan normalmente cuando se requiere una descarga rápida de electricidad (o la transferencia de carga). Los materiales disipativos estáticos tienen una cantidad moderada de resistencia y permiten el drenaje controlado de la carga eléctrica. Los materiales antiestáticos suelen inhibir la acumulación de carga; sin embargo, los materiales antiestáticos no proporcionan el mismo nivel de protección contra descargas eléctricas que los materiales conductores o los materiales disipativos estáticos.

La resistencia superficial es una especificación esencial en el control ESD profesional. Si bien diferentes industrias y estándares dictarán sus requisitos específicos, cuando se trata de la solicitud de datos de resistencia superficial o métodos de prueba relacionados con el rendimiento ESD, los compradores siempre deben consultar al proveedor si (a) se garantiza que el rendimiento ESD durará permanentemente, o (b) si el rendimiento ESD depende del revestimiento o de las condiciones ambientales del producto.

Cómo elegir el mejor material para cajas ESD

El tipo de material ideal para el almacenamiento variará según la aplicación de la caja, así como el objeto que se va a almacenar, junto con el grado de protección ESD necesario. Los componentes electrónicos que son especialmente sensibles (ejemplos: dispositivos semiconductores, chips de circuitos integrados y placas de circuitos impresos) suelen estar mejor protegidos con cajas conductoras o disipadoras de estática, mientras que la mayoría de los accesorios electrónicos generalmente solo requerirán cajas de almacenamiento antiestáticas.

La durabilidad es otra consideración fundamental. La caja debe soportar el uso diario de producción, así como el apilamiento potencial en almacenes o el traslado continuo entre departamentos. Por lo tanto, el material deberá resistir los impactos, la deformación y el desgaste. Las cajas ESD hechas de polipropileno ofrecen a los usuarios buenas propiedades de durabilidad; por ejemplo, tienen resistencia, baja densidad y buena resistencia química.

Al comprar cajas ESD, los compradores también querrán tener en cuenta el tamaño de la caja, el diseño de la tapa, si estas cajas se pueden apilar, si hay opciones de división disponibles y si las cajas ESD serán compatibles con sus sistemas de manipulación automatizados. Las cajas ESD aportarán mucho más valor añadido a su flujo de trabajo si encajan de forma natural en sus procesos. Por ejemplo, utilizando apilables Cajas de almacenamiento ESD puede reducir la cantidad de espacio que ocupa en su almacén, mientras que las cajas con divisores ayudarán a evitar que sus componentes se mezcle o se dañen.

Las condiciones en su entorno también afectarán el funcionamiento de su protección contra descargas electrostáticas (ESD). Por ejemplo, cuando hay baja humedad, la electricidad estática será más probable, por lo que es posible que deba utilizar un mayor nivel de protección ESD si se encuentra en un clima seco o en un área de producción con aire acondicionado. Si va a utilizar embalajes protectores contra ESD en áreas que requieren limpieza y/o fabricación sensible, querrá utilizar materiales de embalaje que generen bajos niveles de partículas y tengan propiedades ESD consistentes.

Características principales de una caja ESD de alta calidad

Una caja ESD ideal debe poseer características que van más allá de ser simplemente negra o estar equipada con un marcador antiestático. Un artículo ESD verdaderamente funcional estará compuesto de materiales específicos, demostrará resultados de pruebas verificados y proporcionará una calidad de fabricación constante.

• Resistencia superficial estable adecuada para el nivel de protección ESD previsto
• Estructura de plástico duradero para uso industrial repetido
• Buena resistencia a los impactos para proteger los componentes durante la manipulación
• Diseño apilable o encajable para un almacenamiento eficiente
• Tapas opcionales, divisores, inserciones de espuma o etiquetas para una mejor organización
• Compatibilidad con los procesos de fabricación, almacenamiento y transporte de productos electrónicos

Los equipos de compras deben solicitar hojas de datos técnicos, informes de pruebas de ESD y evaluaciones de muestras para ayudar a verificar que el material cumple con sus requisitos internos de garantía de calidad. Si los requisitos de su empresa son ANSI/ESD S20.20 o IEC 61340, el proveedor debe tener conocimiento de estas normas y poder suministrar la documentación pertinente cuando corresponda.

Material para cajas ESD para diferentes aplicaciones

Varias industrias tienen distintas cantidades de ESD. Cuando las placas de circuito impreso (PCB) terminan al final de un proceso y se trasladan a un área para su ensamblaje, los contenedores ESD las protegen tanto de daños físicos como de daños por ESD durante el traslado. Muchas veces, en el empaque de semiconductores, se requieren contenedores ESD para el almacenamiento y transporte seguro de piezas que se conocen como de alta sensibilidad. En el sector automotriz, los contenedores ESD duraderos ayudarán a transportar y empaquetar todos los componentes electrónicos automotrices en toda la cadena de suministro (sensores, módulos, conectores y unidades de control).

Las cajas de embalaje ESD comerciales crean una forma para que las empresas que reparan productos electrónicos almacenen artículos reparados, incluidas piezas de repuesto para teléfonos móviles, placas de computadoras portátiles y herramientas de reparación. Los distribuidores de componentes utilizan un embalaje ESD profesional para mejorar la presentación de sus productos y potencialmente reducir cualquier queja de los clientes debido a una manipulación o un embalaje inadecuados.

Todas las aplicaciones de material para cajas ESD deben ofrecer protección y eficiencia. Una caja construida adecuadamente ayudará a proteger los componentes, facilitará la identificación de estos y proporcionará facilidad de movimiento a través de los procesos de producción o logística.

Caja ESD vs. Caja de Plástico Normal

Las cajas de plástico de apariencia normal parecen a simple vista una caja de plástico segura contra descargas electrostáticas (ESD), pero sus diferencias son grandes. Los plásticos estándar generan mucha energía estática y también retienen la estática. Al entrar en contacto o acercarse a una superficie cargada, los componentes electrónicos sensibles en el interior de un Caja antiestática experimentarán una descarga electrostática (ESD) si entran en contacto con plásticos de aspecto normal.

Un recinto ESD está construido a partir de una sustancia modificada químicamente diseñada específicamente para regular las cargas electrostáticas. Puede reducir la acumulación de carga electrostática, disipar acumulaciones de carga electrostática o evitar que los campos electrostáticos externos afecten al contenido, según el tipo de material utilizado. Por lo por tanto, los contenedores ESD son ideales para almacenar o transportar componentes electrónicos sensibles a la estática.

Aunque los envases de plástico ordinarios ahorrarán dinero inicialmente para los componentes en un entorno electrónico, existe el potencial de un riesgo mayor que el costo. Se debe utilizar embalaje seguro contra descargas electrostáticas (ESD) para todo el embalaje de componentes electrónicos profesionales, no solo como un complemento opcional.

Qué preguntar antes de comprar cajas de almacenamiento antiestáticas

Aclarar el uso previsto de los contenedores de almacenamiento antiestáticos (ESD) es una consideración importante para los compradores antes de tomar la decisión de comprar contenedores de almacenamiento ESD o cajas de embalaje ESD. ¿Qué tipo de componentes se van a alojar? ¿El componente es sensible a la electricidad estática? ¿Habrá un uso repetido de la caja? ¿Necesita tapa, asa, separador o espuma insertada? ¿Se va a alojar en una sala limpia, un almacén o una planta de fabricación?

Es igualmente importante consultar con su proveedor qué tipos de materiales, resistencias superficiales y capacidades de personalización existen antes de realizar su pedido, de modo que tenga un pleno conocimiento de las capacidades de rendimiento del producto potencial antes de realizar su pedido. Al utilizar recubrimientos ESD, también se recomienda verificar si las propiedades ESD se verán comprometidas debido al uso con el tiempo. Para aplicaciones industriales a largo plazo, los materiales ESD permanentes suelen ser preferibles, ya que proporcionan un medio más confiable de protección contra las ESD en todas las fases de la vida útil de un producto.

El uso de cajas ESD personalizadas también mejora la usabilidad. Las cajas ESD personalizadas se pueden configurar para ajustarse a las dimensiones de los componentes, minimizar el espacio sobrante, aumentar la capacidad de apilamiento y cumplir con cualquier requisito de marca. Para las empresas que manejan un alto volumen de componentes electrónicos, estos factores ayudarán con la seguridad y la eficiencia operativa.

Preguntas frecuentes sobre el material de las cajas ESD

¿Qué tipo de material es el ESD?

Un material antiestático (ESD) se utiliza para hacer frente a una descarga electrostática. Los materiales ESD pueden ser conductores, de descarga conductiva o de descarga estática, según el nivel de resistencia y/o los diseños para la aplicación. Un tipo muy común de material ESD utilizado en cajas ESD sería el polipropileno conductor, el polipropileno antiestático, el polietileno conductor, el plástico disipativo estático o el plástico corrugado conductor. Los materiales ESD evitan la acumulación de electricidad estática y protegen los componentes electrónicos sensibles durante su almacenamiento, manipulación o transporte.

¿Cuál es el mejor material para ESD?

La elección adecuada del material para ESD dependerá del uso que se le vaya a dar. Los componentes de plástico que son excepcionalmente sensibles a la electricidad estática se benefician de ser envasados en polipropileno conductor o disipativo estático, ya que tiene la capacidad de disipar la electricidad estática a la vez que es duradero y tiene una expectativa de vida razonable. Al empaquetar artículos de almacenamiento general que no son excesivamente sensibles a la electricidad estática, el uso de polipropileno antiestático funcionaría; sin embargo, si requiere tanto un embalaje ligero con la capacidad de diseñarlo específicamente para el transporte, podría considerar el uso de plástico corrugado conductor. Debe considerar qué tipo de envasado funcionará mejor según la sensibilidad de su componente, las condiciones ambientales, los requisitos de resistencia superficial y el número previsto de reutilizaciones.

¿Cuánto dura una caja ESD?

Varios factores afectan a la longevidad de un contenedor ESD, entre ellos: la calidad y las características del material del contenedor; el número de veces que se utiliza; la frecuencia con la que se limpia el contenedor; y la forma en que se utiliza y se cuida el contenedor. Los contenedores fabricados con materiales disipativos estáticos o conductores permanentes durarán mucho más que aquellos que dependen únicamente de materiales de tratamiento superficial temporal. La inspección y prueba programadas regularmente del rendimiento ESD de sus cajas le ayudará a determinar si todavía se encuentran dentro del rango de rendimiento adecuado para ESD.

¿Se pueden reutilizar las cajas ESD?

Sí, varias cajas ESD se pueden utilizar varias veces en el montaje eléctrico, el almacenamiento y el transporte. Contenedores ESD que se pueden reutilizar son económicos y beneficiosos para el medio ambiente; sin embargo, debe mantener estos contenedores ESD correctamente para lograrlo. Para maximizar su durabilidad, debe evitar el uso de productos químicos extremos, fuerza excesiva, así como condiciones de almacenamiento inadecuadas que puedan deformar o dañar de otro modo el material.

¿Son las cajas de plástico negro siempre seguras contra descargas electrostáticas (ESD)?

Muchos contenedores ESD conductores son de color negro como resultado de la adición de materiales de carbono conductores; sin embargo, el hecho de que el contenedor sea negro no significa nada en lo que respecta a la protección ESD. El simple hecho de que el contenedor sea negro no significa que el contenedor de plástico negro tenga una resistividad superficial controlada o sea un producto ESD. Monitoree siempre las especificaciones del producto, los resultados de las pruebas o la documentación del proveedor antes de usar un contenedor para dispositivos electrónicos sensibles a la estática.

La determinación de qué tipo de caja ESD comprar depende del nivel de protección que necesita en comparación con los tipos de condiciones en las que operará. Por ejemplo, si está tratando con componentes costosos, sensibles o de misión crítica, vale la pena invertir en materiales seguros contra ESD de alta calidad, ya que se ha demostrado que funcionan según lo previsto. Por otro lado, si su instalación requiere mucho movimiento en un período corto, entonces tiene sentido usar cajas duraderas y reutilizables. Además, si las piezas con las que trabaja varían significativamente en tamaño, es posible que deba crear particiones personalizadas, usar inserciones de espuma o desarrollar soluciones de embalaje personalizadas.

Es importante contar con un proveedor de confianza que pueda analizar las diferencias entre los productos o tipos de materiales, recomendar alternativas compatibles y brindar asistencia técnica (en lugar de limitarse a decir cosas como: “Tenemos el precio más económico”). Este tipo de apoyo profesional puede ayudar a los compradores B2B a ahorrar tiempo y dinero al establecer un sistema de control ESD seguro y productivo antes de que comience el proceso de compra e instalación.

En conclusión, el desglose del contenido de recursos de una caja ESD proporciona una lista completa de todos los diferentes tipos de Materiales de protección ESD. Comprender las diferencias entre los materiales conductores, disipativos y antiestáticos con materiales de embalaje regulares o modificados a prueba de ESD le permitirá seleccionar la mejor caja ESD que le brinde el mejor nivel de rendimiento para sus componentes y le proporcione un sistema sólido de almacenamiento y manejo para sus productos.