Ir al contenido 
Para los responsables de compras de productos electrónicos que especifican el uso de papel intercalado para el almacenamiento y el transporte de placas de circuito impreso, el error más costoso relacionado con el papel es utilizar papel estándar papel kraft —que contiene compuestos de azufre como residuo natural del proceso de fabricación de pasta kraft— para el contacto directo con pistas de cobre, contactos de plata o conectores chapados en oro. Los compuestos de azufre reaccionan con el cobre y la plata con el paso del tiempo, formando una capa de sulfuro de cobre y sulfuro de plata que decolora las superficies de contacto, aumenta la resistencia de contacto y, en casos graves, provoca fallos intermitentes en la conexión eléctrica. El coste de reparación de un lote de conectores chapados en oro ennegrecidos —que deberían haber estado protegidos con papel intercalado sin azufre— suele ser de $2,000–$15 000 por incidente, frente al sobrecoste de $0,08–$0,15 por hoja que supone el papel sin azufre respecto al papel kraft estándar.
El papel sin azufre no es un producto especializado de nicho. Es el estándar del sector para el intercalado en contacto directo en la fabricación de placas de circuito impreso (PCB), el embalaje de componentes semiconductores, el almacenamiento de piezas de metales preciosos y la protección de componentes ópticos. Comprender qué significa la certificación «sin azufre», cómo verificarla y qué aplicaciones la requieren frente a aquellas en las que se puede utilizar papel estándar es la base para establecer unas especificaciones rentables en el embalaje de productos electrónicos.
¿Qué es el papel sin azufre y en qué se diferencia del papel normal?
La mayor parte del papel industrial —incluido el papel kraft sin blanquear, el papel de periódico y el papel tisú estándar— contiene compuestos de azufre residuales procedentes del proceso de fabricación de pasta kraft (en dicho proceso se utiliza sulfuro de sodio, Na₂S, para descomponer la lignina). Estos compuestos permanecen en el papel acabado en concentraciones que suelen situarse entre 50 y 500 ppm de azufre total en peso. En condiciones ambientales de humedad y temperatura, estos compuestos de azufre se desprendan lentamente en forma de sulfuro de hidrógeno (H₂S) o dióxido de azufre (SO₂), gases que reaccionan con los metales reactivos.
| Propiedad | Papel Kraft estándar | Papel sin azufre |
|---|---|---|
| Contenido en azufre | 50–500 ppm (residuo natural de la fabricación de pasta kraft) | < 10 ppm (normalmente < 5 ppm según las pruebas realizadas) |
| pH | 5,5–7,0 (de moderadamente ácido a neutro) | 6,5–8,5 (pH neutro a ligeramente alcalino — ‘sin ácido’) |
| Riesgo de oxidación del cobre | Alta: se aprecia el deslustre en un plazo de 1 a 6 meses | Ninguno: no hay compuestos de azufre reactivos presentes |
| Riesgo de oxidación de la plata | Alto — se empaña en cuestión de semanas | Ninguno |
| Riesgo de pérdida de valor del oro | Ninguna (el oro no reacciona con el azufre) | Ninguno |
| Riesgo de oxidación en el estaño/soldadura | Moderado: puede afectar a la soldabilidad con el paso del tiempo | Ninguno |
| Documento de certificación | Ninguna en concreto | Informe de ensayo de ausencia de azufre (ROSH/XRF/cromatografía iónica) |
| Diferencial de coste respecto al papel kraft estándar | Situación inicial | 15–35% Premium |
| Aplicaciones | Relleno de huecos, envoltura de palés, embalaje sin contacto | Intercalación de placas de circuito impreso, muy importante piezas metálicas, encapsulado de semiconductores |
La reacción química: por qué los compuestos de azufre empañan el cobre y la plata
La reacción de oxidación es un proceso electroquímico sencillo. El cobre expuesto al sulfuro de hidrógeno (H₂S) desprendido por el papel estándar:
Cu + H₂S → CuS (sulfuro de cobre, negro) + H₂
Plata expuesta al H₂S: 4Ag + 2H₂S + O₂ → 2Ag₂S (sulfuro de plata, negro) + 2H₂O
La velocidad de reacción depende de la temperatura (se duplica aproximadamente cada 10 °C por encima de la temperatura ambiente), la humedad (se acelera por encima del 50% de humedad relativa), la concentración de azufre en el papel y el tiempo de exposición. En un almacén a 25 °C y 60% de humedad relativa, las trazas de cobre en las placas de circuito impreso que estén en contacto directo con papel kraft estándar pueden presentar un deslustre visible en un plazo de 3 a 6 meses. En un entorno de almacenamiento tropical a 35 °C y 80% de humedad relativa, el deslustre puede aparecer en un plazo de 4 a 8 semanas.
El oro no reacciona con el azufre; por lo tanto, los contactos de oro que están en contacto directo con papel que contiene azufre no se ven afectados. Sin embargo, el cuerpo del conector (sustrato de cobre o aleación de cobre recubierto de oro), las pistas de cobre expuestas, las uniones soldadas (aleación de estaño-plomo o aleación SAC sin plomo) y los contactos de plata son todos vulnerables.
Aplicaciones que requieren papel sin azufre
| Solicitud | Por qué es necesario que no contenga azufre | Consecuencias del uso de papel estándar |
|---|---|---|
| Intercalado de placas de circuito impreso (placa a placa) | Pistas de cobre y puntos de soldadura directamente expuestos a la superficie del papel | Oxidación del cobre, menor soldabilidad, aumento de la resistencia de contacto |
| Envasado de conectores (contactos de plata/cobre) | Contactos de plata y cobre en contacto directo con el papel | Oxidación por sulfuro de plata, aumento de la resistencia de contacto, fallos intermitentes |
| Embalaje de componentes semiconductores | Marcos de conexión y hilos de unión (Cu, Ag, Au) sensibles al azufre | Oxidación de Cu/Ag en las estructuras de plomo, fallo en la adhesión de la soldadura |
| Piezas de metales preciosos (Ag, Cu, bronce) | Las superficies metálicas desnudas reaccionan directamente con los gases residuales que contienen azufre | Deslustre que requiere costosas operaciones de limpieza o repulido |
| Embalaje de lentes y espejos ópticos | Los recubrimientos de espejo de plata reaccionan con el H₂S | Oxidación de la plata en el recubrimiento óptico — deterioro parcial |
| Almacenamiento de implantes médicos (titanio, cobalto-cromo) | No supone un riesgo de oxidación, pero debe ser libre de ácidos para garantizar la biocompatibilidad. | Corrosión superficial provocada por ácidos si el pH del papel es inferior a 5,0 |
| Intercalación en la galvanoplastia | Superficies recubiertas (Cu, Ni, Sn) sensibles al azufre y a un pH ácido | Deterioro de la superficie, pérdida de adherencia, defectos estéticos |
Aplicaciones en las que se admite papel estándar (no es necesario que sea libre de azufre)
- Embalaje exterior de cartón: el papel no entra en contacto con las superficies eléctricas; los gases de azufre se diluyen demasiado a distancia como para afectar a las piezas que contiene.
- Relleno de huecos con papel arrugado en cajas en las que las piezas se sellan individualmente en bolsas de barrera; la bolsa de barrera elimina la exposición al azufre
- Embalaje estructural en el que las piezas no son sensibles desde el punto de vista eléctrico ni óptico (elementos de fijación de acero, soportes estructurales de aluminio)
- Intercalado de palés para productos en embalajes protectores que crea una barrera entre el papel y la pieza
Cómo verificar la certificación «sin azufre»
‘Sin azufre’ es una especificación química, no visual: el papel estándar y el papel sin azufre tienen un aspecto idéntico. Para verificarlo, se necesita un informe de ensayo de un laboratorio acreditado:
- Cromatografía iónica (IC): mide el total de iones de azufre solubles (sulfato, sulfito, sulfuro) en un extracto acuoso del papel. La mayoría de las especificaciones relativas a la ausencia de azufre exigen que el azufre soluble total sea inferior a 10 ppm.
- Fluorescencia de rayos X (XRF): mide el contenido total de azufre elemental. Sensible a 1-2 ppm; adecuada para la determinación del azufre total.
- Informe de ensayo ROHS: Los proveedores chinos y asiáticos suelen facilitar un informe de ensayo ROHS (equivalente a la evaluación de conformidad con la directiva RoHS) que incluye un análisis del contenido total de azufre.
- Ensayo de corrosión (IEC 60068-2-43): consiste en exponer una muestra de cobre al papel en un entorno controlado (25 °C, 75% de humedad relativa, 10 días) y medir la formación de sulfuro de cobre mediante un método gravimétrico. Es el mejor ensayo funcional para evaluar la resistencia al deslustre.
Kangchuang Papers ofrece papel sin azufre con un informe de ensayo documentado para cada lote de producción, en el que se verifica que el contenido total de azufre es inferior a 5 ppm mediante cromatografía iónica. Nuestros informes de ensayo están disponibles previa solicitud con cada pedido. Solicite muestras y especificaciones en kangchuangpapers.com.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa «papel sin azufre»?
El papel sin azufre (también escrito «sulfur-free») es un papel fabricado a partir de pasta de papel que ha sido procesada y lavada para reducir los compuestos de azufre residuales —principalmente sulfuro de sodio (Na₂S) y sus productos de descomposición— hasta un nivel inferior a 10 ppm de azufre total. El papel kraft estándar contiene entre 50 y 500 ppm de azufre total procedente del proceso de fabricación de la pasta kraft. El papel sin azufre elimina el riesgo de que se forme una capa de óxido de sulfuro de cobre y de sulfuro de plata en las superficies metálicas reactivas que están en contacto directo con el papel. Además, suele tener un pH neutro o ligeramente alcalino (sin ácidos), lo que protege aún más los componentes metálicos y electrónicos sensibles contra el ataque superficial provocado por los ácidos.
¿Qué ocurre si utilizo papel normal para embalar placas de circuito impreso?
El papel kraft estándar desprende sulfuro de hidrógeno (H₂S) lentamente a temperatura y humedad ambientales. Las placas de circuito impreso (PCB) que estén en contacto directo con este papel desarrollarán una capa de sulfuro de cobre en las pistas de cobre expuestas, las almohadillas de soldadura y los terminales de los componentes en un plazo de entre 3 y 12 meses, dependiendo de la temperatura y la humedad de almacenamiento. Las almohadillas de soldadura con esta capa de óxido presentan una soldabilidad reducida, lo que significa que la soldadura no mojará correctamente la almohadilla durante el montaje, dando lugar a uniones de soldadura frías o sin humectación. En dispositivos electrónicos de alta fiabilidad, esto puede provocar fallos en campo difíciles de atribuir al embalaje. El coste de la reelaboración o de los fallos en servicio supera con creces el sobrecoste de $0,05–$0,15 por hoja que supone el papel sin azufre.
¿El papel sin ácido es lo mismo que el papel sin azufre?
No, pero ambos conceptos se solapan. El papel sin ácido tiene un pH ≥ 7,0 (neutro o ligeramente alcalino), lo que evita la degradación de los materiales orgánicos y del propio papel provocada por los ácidos. El papel sin azufre tiene un contenido total de azufre < 10 ppm, lo que evita que los metales se empañen debido a las emisiones gaseosas de azufre. La mayoría de los papeles sin azufre de alta calidad destinados a la electrónica también son libres de ácido; sin embargo, el hecho de que un papel esté libre de ácido no garantiza por sí solo que esté libre de azufre, y el papel sin azufre puede ser ligeramente ácido. Para la electrónica y Aplicaciones de los PCB, especifique ambas características: sin ácido (pH 7,0–8,5) Y sin azufre (< 10 ppm de azufre total), junto con el informe de ensayo correspondiente.
¿Cómo puedo especificar que el papel no contenga azufre en una orden de compra?
Especificaciones correctas para el papel sin azufre utilizado en el intercalado de componentes electrónicos en una orden de compra o en las especificaciones técnicas: Contenido de azufre: < 10 ppm de azufre total (o < 5 ppm para aplicaciones de máxima sensibilidad). pH: 7,0–8,5 (sin ácido, de neutro a ligeramente alcalino). Gramaje: especificar en GSM según la aplicación (40–60 GSM, típicamente para el intercalado de placas de circuito impreso). Documentación de ensayo: informe de ensayo de azufre mediante cromatografía iónica o XRF para cada lote de producción, con una antigüedad máxima de 12 meses. Opcional: ensayo de corrosión según la norma IEC 60068-2-43 para aplicaciones críticas.
Conclusión: Las especificaciones del papel forman parte del sistema de calidad
- Se requiere papel sin azufre (< 10 ppm de azufre total, pH 7,0–8,5) para cualquier aplicación en la que el papel entre en contacto directo con superficies de cobre, plata, estaño o soldadura.
- El papel kraft estándar (con un contenido de azufre de entre 50 y 500 ppm) provocará el deslustre del sulfuro de cobre y del sulfuro de plata en cuestión de meses en condiciones normales de almacenamiento en almacén.
- Para la verificación se requiere un informe de ensayo (cromatografía iónica o XRF); la indicación ‘sin azufre’ no puede verificarse a simple vista ni basándose únicamente en la declaración del proveedor.
