Зачем пакету для электроники алюминиевая фольга в стенке?

Модуль, ушедший с линии чистым, может приехать к монтажному столу мёртвым или живым, но корродированным. Пакет, в котором он ехал, осматривают последним.

Потому что обычный плёночный пакет только перераспределяет статический заряд: поле он не экранирует, а влагу почти не задерживает. Ламинат с фольгой делает и то и другое: сплошной металлический слой рассеивает поле и перекрывает путь водяному пару.

Эти две задачи обычно закреплены за разными людьми: статика — за цехом, влага — за складом. В пакете для компонентов они сходятся в одной стенке, и стенку приходится строить сразу под обе.

Почему обычного плёночного пакета мало для детали, чувствительной к статике и влаге?

Полимерная плёнка — диэлектрик, а диэлектрик удерживает заряд там, где он появился. Она же и стенка, которую водяной пар проходит медленно, но постоянно.

Поэтому простой пакет не решает ни одной из задач. Рассеивающий вариант отводит заряд, но рассеивающая поверхность поле не экранирует, и ни один полимер сам по себе не держит влагу весь срок хранения.

Dive deeper

Изолирующая плёнка удерживает заряд на месте. Когда пакет скользит по столу или плата скользит внутри пакета, две поверхности обмениваются зарядом, и плёнка его сохраняет. Пакет сам становится заряженным телом рядом с деталью. Рассеивающая плёнка — частичный ответ: её составляют так, чтобы заряд стекал по поверхности к земле, а не стоял на одном месте. Это помогает против разряда с пакета на деталь, и поэтому рассеивающие пакеты берут для деталей, не слишком чувствительных к полю. И всё же от поля, приходящего снаружи, такой пакет не защищает, а поле чаще всего приходит именно снаружи.

Но это не экран. У рассеивающей поверхности нет сплошного проводника, поэтому внешнее поле она не гасит. Заряженный предмет, пронесённый над пакетом, тележка, участок конвейера, рукав оператора — каждый несёт поле, и рассеивающая стенка пропускает его к детали почти без изменений. Повреждение происходит без всякого касания пакета. Обычно это выглядит как отказ уже на монтаже, без внешних признаков и без следа на самом пакете.

И влагу та же плёнка не решает. Полимерная стенка пропускает водяной пар медленно, поэтому пакет, который только рассеивает, — это пакет с открытой дверью. Детали, чувствительной к обеим угрозам, нужна стенка, отвечающая на обе, а это другая конструкция, а не другой сорт той же плёнки. Разница видна не на ощупь, а в строении стенки: у одного пакета в ней есть металл, у другого его нет.

Как ведёт себя сплошной металлический слой в статическом поле?

Рассеивающая поверхность даёт заряду уползти к земле. Металлический слой делает иное: он раскидывает заряд по всей площади сразу, а затем гасит поле.

Металл проводит, поэтому заряд, пришедший в любую точку слоя, перераспределяется по поверхности. Поле, которое несёт слой, противоположно внешнему, и деталь внутри оказывается в спокойной области.

Dive deeper

Это обычное поведение проводящей оболочки. Заряд на внешней стороне замкнутой проводящей оболочки располагается так, что поле внутри спадает, и деталь внутри экранирована от того, что происходит снаружи. Заземление для такого экранирования не требуется, и именно это часто упускают: заземление защищает оператора и разряжает пакет, а деталь защищает сплошность. Заземлённый пакет без сплошного слоя разряжается и при этом ничего не экранирует.

Сплошность здесь — всё. Слой, прерванный трещиной по сгибу, проколом или швом, который только подогнут, уже не оболочка, а поверхность с разрывом, и поле входит именно через разрыв. Поэтому пакет оценивают по целостности металлического слоя по всему пакету, а не по наличию металла в большинстве мест. Тот же довод виден в том, как задают алюминиевую фольгу для обмотки кабелей и экранирования вокруг жгута: экран должен замыкаться сам на себя по всей длине. Разрыв на одном участке обесценивает целостность на всех остальных. Пакет держит поле только там, где слой цел, поэтому оценивают не площадь металла, а отсутствие разрывов по всему контуру.

Есть и второй эффект. Проводящий слой выравнивает заряд по пакету, поэтому локальный заряд не превращается в большую разницу между углами, тогда как рассеивающая поверхность растекается медленнее, а простая плёнка не растекается вовсе. Шов, который только подогнут, выглядит закрытым и остаётся путём и для поля, и для пара.

Почему влага — вторая половина проблемы?

Статика убивает плату за секунду. Влага работает неделями: на полке, в контейнере, в сырой сезон, и винят в этом обычно изготовителя детали.

Водяной пар растворяется в полимере, проходит сквозь стенку и уходит с другой стороны. У металлического слоя такого пути нет, поэтому слой, рассеивающий заряд, задерживает и влагу.

Dive deeper

Полимер не является сплошной стенкой в масштабе молекулы воды. Пар входит в плёнку, растворяется в ней, диффундирует по разнице концентраций и десорбируется на внутренней поверхности. Скорость зависит от полимера, температуры и от того, насколько сухо внутри пакета, поэтому пакет с пакетиком осушителя работает, пока осушитель жив, и потом перестаёт. Поэтому срок хранения задаёт не только плёнка, но и то, сколько осушителя в пакете.

Влага действует на деталь медленнее и разнообразнее статического события. Выводы окисляются, покрытые поверхности тускнеют, паяемость падает, а некоторые компаунды набирают воду, которая потом выходит паром при оплавлении. При приёмке ничего этого не видно. Видно в конце линии, партией соединений, которые не смачиваются. К этому времени партия уже разошлась по сборке, и разбираться приходится с каждой платой.

Металлический слой отвечает на это потому, что у металла нет пути диффузии для водяного пара: сплошная фольга является барьером по конструкции, а не по химии. Тот же довод определяет алюминиевую фольгу для гибких пакетов и саше, где фольгу выбирают по тому, что она останавливает, а не по тому, сколько весит. Там речь о пище и потребительской упаковке, здесь — о детали, но принцип один: металл останавливает то, что полимер только замедляет.

Практический вывод: влага и статика — не два проекта. Один слой, сделанный сплошным, служит обоим, и любой разрыв в нём проваливает оба сразу.

Какая толщина фольги подходит для экранирующего пакета и почему пакет — ламинат?

Фольга сама по себе хорошо экранировала бы и отказала в работе. Она сминается, прокалывается на сгибе и не сваривается сама с собой.

В пакете стоит тонкая фольга, обычно ближе к нижнему краю диапазона 0,005-0,20 мм, который мы катаем, и она закрыта ламинатом. Пластики дают шов и прочность, фольга даёт барьер.

Dive deeper

Выбор толщины начинается с того, что металл должен делать: оставаться сплошным после ламинирования, после изготовления пакета и после обращения. Фольга, которая выдерживает эти шаги, достаточна и для экранирования, потому что экран держится на сплошности, а не на массе. Более толстая фольга не закрывает один прокол: прокол перерезает путь независимо от того, сколько металла вокруг.

В большинстве пакетов для компонентов фольга стоит заметно ниже середины диапазона, а сплав выбирают по формуемости. Мягкие состояния, такие как O и H14, гнутся без трещин и следуют геометрии пакета, а не спорят с ней. Переработчики обычно работают с 8079 или 1235, а с 8021 — когда нужна более узкая толщина; 3003 или 3004 подходят для полужесткой упаковки. Сравнивать толщины помогают общие сведения о прокатке. И фольга 8079 толщиной 0,03 мм, и фольга 1050 толщиной 0,03 мм катаются для такой переработки.

Пакет делают ламинатом, а не просто фольгой, по механическим и тепловым причинам. У фольги нет своего герметика, поэтому пакет из одной фольги пришлось бы клеить, а клеевое соединение — это путь. Фольга почти не тянется, поэтому наполненный и уроненный пакет порвался бы по сгибу. Ламинат ставит внутрь свариваемую плёнку, наружу печатный носитель и позволяет фольге делать только то, что она умеет. Поэтому пакет описывают конструкцией, а не материалом: порядок слоёв решает, выдержит он обращение или нет.

Почему шов — слабое место и почему сгиб не является швом?

Пакет — это плоское полотно, сложенное и соединённое. Что полотно делает хорошо, то должен делать и шов, а шов делается за мгновение под теплом и давлением.

Сгиб — механическое закрытие, вдоль которого идёт путь. Только сварной шов, где герметик одной стороны сплавляется с герметиком другой, этот путь перекрывает.

Dive deeper

В термосвариваемом пакете обе внутренние стороны — одна и та же плёнка герметика. Тепло и давление за короткую выдержку сплавляют их друг в друга, и после охлаждения шов представляет собой одну толщину полимера. Поэтому фольга должна оставаться вне зоны шва: металл не сваривается с металлом при таких температурах, а шов, сделанный через фольгу, несёт в себе проводник. Такой шов и слабее, и проницаемее, потому что металл не сплавляется с металлом.

У сварки есть окно. При недостатке тепла плёнки только соприкасаются, и шов отслаивается. При избытке герметик выдавливается у кромки бруса, оставляя линию, которая не держит нагрузку. Между этими границами шов прочен, а окно сужается, когда линия идёт быстро, когда на герметике пыль и когда брус не плоский по всей ширине.

Швы отказывают характерно. Канал, захваченная складка, подвёрнутый в зону шва угол: каждый оставляет узкий открытый путь из пакета в помещение. Канал у кромки шва — обычная причина отказа, и глазом он не виден. Влага входит через него, а металлический слой, сплошной везде остальном, обойдён именно там, где пакет закрывали.

Сгиб не является швом, и лента поверх сгиба тоже. Оба оставляют поверхность раздела, по которой может идти газ, и оба держатся только пока сгиб зажат, а после наполнения и установки на паллету он не зажат. Складка, зажатая в шов, остаётся каналом на всю жизнь пакета.

Что делает с пакетом складское обращение и почему истёртый пакет уже не годится?

От пакетной линии до стола пакет штабелируют, волокут, сжимают и снова штабелируют. Ничего резкого в этом нет, и всё это повторяется.

Изгиб и истирание открывают в металлическом слое проколы. Прокол не делает пакет немного хуже: он разрывает сплошность, на которой держался экран.

Dive deeper

Ламинат прочнее одной фольги, и именно поэтому отказ легко пропустить. Пластиковые слои держат пакет целым, пока металл внутри получает мелкие трещины по линиям сгиба. Повреждение — в единственном слое, который не видно. Снаружи пакет выглядит и ощущается так же, как до обращения.

Кромки коробок, углы паллет, борт лотка и сжатие в штабеле нагружают одни и те же сгибы. Фольга в мягком состоянии гнётся вместе с плёнкой, а не сопротивляется ей, поэтому мягкие состояния переносят обращение лучше. Пакет, который много раз сжимали и отпускали, много раз изгибали по тем же линиям, а потёртый сгиб — это сгиб с трещиной. Истиранию не нужно происшествие: достаточно волочить пакет по жёсткой поверхности раз за разом.

Одноразовое использование — рабочее допущение: пакет, который открыли, опорожнили и применили снова, каждый раз складывали по новым линиям, и у его металлического слоя есть история, которую никто не записал. Поэтому и смотреть надо на швы и линии сгиба: повреждение собирается там, где полотно уже работало. Отраслевые заметки о переработке говорят о том же. Пакет, который кажется целым, мог потерять экран по дороге.

Пакет, оставленный открытым на столе в сыром помещении, набирает воду в осушителе и на внутренней поверхности, и позднее закрытие запирает эту воду вместе с деталью. Внутренняя влага портит осушитель, и пакет приходит к рукам, потеряв половину работы ещё до вскрытия.

Как пакет устроен послойно и зачем нужен каждый слой?

Экранирующий пакет — это три задачи в одном полотне: по чему печатать и что стирается, что экранирует, что сваривается. Клей между слоями держит набор вместе.

Наружная плёнка-носитель принимает печать и истирание, алюминиевый слой перекрывает поле и влагу, внутренний герметик сваривается сам с собой. Каждый слой стоит ради одной причины.

Dive deeper

Носитель — обычно полиэфирная или ориентированная полипропиленовая плёнка. Её берут за качество печати, за жёсткость, достаточную для работы в пакетной машине, и за стойкость к истиранию. Слой тоньше нужного теряет свою работу раньше, чем это станет заметно по виду.

Дальше идёт фольга, единственный функциональный барьер в конструкции. Её толщину задаёт переработка и обращение, которые она должна пережить, а ширину — пакетная линия: мы катаем от 100 мм до 1500 мм на шпулях 76 мм или 152 мм, чтобы переработчик подгонял полотно под машину. Третий функциональный слой — герметик, обычно полиэтиленовая или литая полипропиленовая плёнка, выбранная потому, что сваривается сама с собой при температуре, которую терпят фольга и носитель. Чем больше слоёв, тем больше мест для расслоения на сгибе, поэтому простые конструкции предпочтительнее, когда дают ту же функцию.

Между слоями стоят клеи, и они значат больше, чем их доля в толщине. Ламинирующий клей должен связать металл с двумя разными пластиками, пережить нагрев при сварке без пузырей и оставаться гибким, когда пакет складывают. Клей, который поплыл, видно только после хранения: пузырь или расслоение по линии сгиба.

Конструкция симметрична по назначению, хотя не по толщине: наружу — износ и печать, в середину — барьер, внутрь — шов. В этом вся логика алюминиевой фольги для упаковки и тары, а пакет — её версия, которая ещё и должна проводить. Отраслевая ассоциация алюминия в Европе подробнее освещает сторону поставок.

Что должно быть в запросе на фольгу для пакетов?

Запрос, в котором написано только «экранирующая фольга», получит ответ про не то полотно. Ответы живут в пакете, а не в фольге отдельно.

Укажите формат пакета, послойную конструкцию, сплав и состояние, толщину и ширину, шпулю, количество и порт назначения. Затем скажите, что пакет должен выдержать.

Dive deeper

Формат задаёт ширину. Плоский пакет, пакет с боковым фальцем и рукав, подаваемый с рулона, расходуют разную ширину полотна, поэтому давайте готовый размер пакета и машину, на которой он идёт. Мы катаем от 100 мм до 1500 мм, и ширина, совпадающая с пакетной линией, — первое, что фиксируют. Ширина, не совпадающая с линией, оборачивается потерями при резке на каждой шпуле.

Конструкция задаёт толщину. Если переработчик уже ламинирует, положение фольги в наборе и тип герметика показывают, какое тепло и какое натяжение увидит фольга, и это определяет выбор между мягким состоянием, таким как O или H14, и более жёстким, таким как H18. Сплав следует той же логике: 1050, 1060, 1100, 1235, 8079 и 8021 для гибких конструкций, 3003 и 3004 там, где упаковка полужёсткая, и 8011 там, где у переработчика уже есть оснастка.

Минимальный заказ — 3 MT на размер, и порт имеет значение: Циндао, Тяньцзинь и Шанхай подходят для разных внутренних плеч доставки.

И наконец, скажите, что пакет должен выдержать: обращение, срок хранения, климат в месте назначения и то, чувствительна деталь к полю, к влаге или к обоим. Этих ответов вместе с данными выше достаточно, чтобы задать фольгу. Общий отраслевой обзор — полезное второе чтение.

Пакет — это ламинат со сплошным металлическим слоем, сварным швом и стенкой, которая переживает обращение. Задайте пакет, и фольга из него последует.