湿度指示カード(HIC)は、水分に敏感な化学物質が含浸されたカードで、指定された相対湿度(RH)を超えると色が変わります。これは通常、塩化コバルト(II)塩基を含浸させた吸取紙ですが、毒性の低い代替品としては、コバルトを含まない塩化物塩基や特殊なプラスチックフィルムなどの他の化学物質があります。[ 1 ]
湿度インジケーターは、密封されたパッケージ内の水分含有量を表示または定量化するための安価な方法です。さまざまな構成で提供されており、特に軍事および半導体分野など、多くの用途で使用されています。最も一般的な湿度インジケーターカードは、青色(表示湿度レベル未満)からピンク色(表示湿度レベル以上)に色が変わります。
第二次世界大戦中、振動で損傷しない、読みやすい湿度計の必要性が認識されました。当時USSポープの艦長であったウェルフォード・C・ブリン少将は、太平洋戦域に到着する武器弾薬の状態の悪さに懸念を抱いていました。南太平洋の高湿度と劣悪な梱包方法が相まって、腐食や湿気による損傷が発生していたのです。相当量の兵器が不安定な、時には危険な状態で到着していました。終戦後、ブリン少将はワシントンDCに配属され、そこで研究室を利用することができました。そこで彼は、湿度を監視するための単純な合否判定方式である、初の色変化式湿度計のコンセプトを開発しました。
1940年代後半、相対湿度 30~35%の範囲は腐食が始まる可能性があるため、懸念事項でした。50年間、変色式湿度指示薬の産業用途および軍事用途がこれらの製品の主な市場でした。R. アドミラル・ブリンは1948年にヒューミディアル社を設立し、湿度指示薬の商業化のため1989年にスードケミー社に買収され、その後クラリアント社に買収されました。
1980年代半ば、R. アドミラル・ブリンの子孫たちは、半導体メーカーと協力して「ポップコーニング」の問題の特定と解決に取り組み始めました。半導体(デバイスとも呼ばれる)を基板にはんだ付けする際に、特定の種類の表面実装パッケージが不適切な保管や取り扱いをされると、「ポップコーニング」が発生することが判明しました。このパッケージの剥離は、はんだ付け作業中に発生する急激な温度変化によってパッケージ内の過剰な水分が膨張することで起こります。その結果、1989年に半導体パッケージの業界標準が発表されました。このEIA 583規格では、10%という低い湿度でも表示できる湿度インジケーターカードの使用が義務付けられました。適切な保管および取り扱い方法を遵守することで、半導体の故障数はすぐに減少しましたが、長年にわたり、湿度が10%未満であってもデバイスに悪影響を及ぼすことが明らかになりました。半導体パッケージングの標準化団体であるJEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)は、再びR・アドミラル・ブリンの子孫に、5%の色変化湿度インジケーターの製造可能性について相談した。そして1999年4月、5%、10%、15%の色変化インジケーターカードを規定したJ-STD-033が発行された。
湿度インジケーターカードは、携帯電話からノートパソコンまで、多くの小型電子機器にも搭載されており、機器が高湿度にさらされたことを製造元に知らせる目的で使用されています。多くの場合、これにより機器の保証範囲が無効になったり、保証条件が変更されたりします。[ 2 ]
以前の米国軍事規格Mil-I-8835Aは、湿度インジケータカードの規定規格でした。湿度インジケータカードは、湿気やリフローに敏感な表面実装デバイスの取り扱い、梱包、輸送、使用に関する規格であるJ-STD-033でも規定されています。これは、電子デバイス技術協議会(JEDEC)と国際規格会議(IPC)が共同で開発した規格で、半導体パッケージングに使用されています。

コバルトフリーのシステムがいくつか開発されています。[ 3 ]コバルトフリーの茶色から淡青色(塩化銅(II)ベース)の湿度インジケーターカードが市販されています。1998年、欧州共同体(EC)は、0.01~1% w/wの塩化コバルト(II)を含む品目をT(有毒)に分類し、対応するRフレーズをR49(吸入すると発がん性がある)とする指令を発行しました。その結果、一部の企業によって新しいコバルトフリーの湿度インジケーターカードが開発されました。
ECはこの指令を発令したが、塩化コバルト(II)を含む湿度指示薬を禁止したわけではない。EC指令が塩化コバルト(II) を含む湿度指示薬カードに及ぼす影響は、表示義務の閾値を設定することのみである。EC指令の解釈には2つの方法がある。
半導体パッケージングにおいて、HIC(高吸湿性集積回路)は、乾燥剤とともに吸湿性バッグに梱包されます。これは、吸湿性デバイスがさらされた水分レベルを判定するのに役立ちます。吸湿性レベルは、MSLリストに記載されているように数値で示されます。
JEDECは、半導体業界における規格開発のリーディングカンパニーであり、半導体パッケージングの規格を定めています。最新のJEDEC規格である「水分/リフローに敏感な表面実装デバイスの取り扱い、梱包、出荷および使用に関する共同業界標準」J-STD-033Bは、半導体のドライパッケージングにおける湿度インジケータカードの使用と試験について規定しています。HICは、ドライパックされたバリアバッグ内の湿度が表面実装デバイスにとって安全なレベルに維持されていることを確認するために使用されます。従来、半導体業界向けのHICは、相対湿度(RH)レベルが5%、10%、15%を示していました。しかし、JEDECとIPCは2005年にJSTD-033Bをリリースし、RHレベルが5%、10%、60%を示すHICの使用を義務付けました。
この規格には、半導体のドライパッケージングにおける湿度インジケーター(HI)カードの使用と試験に関する規定が含まれています。この規格に概説されている方法は、JEDECとIPCによって規定されており、水分吸収やはんだリフロー温度への曝露によって生じるひび割れや剥離などの損傷を防ぎ、歩留まりや信頼性の低下を回避することを目的としています。
J-STD-003Bの規定は以下のとおりです。
規格全文はJEDECのウェブサイトからダウンロードできます。
最大湿度インジケーターカードは、貨物用途における相対湿度レベルを監視するために特別に設計されたカードです。各湿度レベルは青い結晶で表され、結晶が溶けると大きな青い斑点ができ、到達した最高相対湿度レベルを明確に示します。最大湿度インジケーターカードは不可逆的であるため、現在の(おそらく低い)湿度レベルに関係なく、貨物が輸送中に経験した最高湿度レベルを示します。これにより、輸送中に商品が有害な湿度レベルにさらされたかどうかを明確かつ確実に判断できます。カードが高湿度レベルを示した場合、ユーザーは製品に損傷がないか確認するか、それに応じて梱包方法を変更する必要があることがわかります。いくつかの技術が利用可能です。[ 4 ] [ 5 ]