湿度表示カード

湿度指示カード（HIC）は、湿度に敏感な化学物質が染み込んだカードで、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）塩基を染み込ませた吸取紙です。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安価な方法です。さまざまな構成で利用でき、特に軍事や半導体などの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 カードは、色が青 (表示された RH レベルより低い) からピンク (表示された RH レベルより高い) に変わります。

振動で損傷しない、読み取りやすい湿度計の必要性は、第二次世界大戦中に認識されました。当時 USSポープの司令官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や弾薬の状態が悪いことに懸念を抱きました。南太平洋の高湿度と不適切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ました。大量の兵器が不安定で、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、研究室を使用しました。そこで彼は、湿度を監視するための単純なgo/no go方式である、最初の色変化湿度計のコンセプトを開発しました。^{[出典が必要]}

1940年代後半、相対湿度が 30～35%の範囲になると腐食が始まるため、懸念されていました。50年間、色変化湿度計の工業および軍事用途がこれらの製品の主な市場でした。R. Admiral Blinnは1948年にHumidial Corporationを設立しました。湿度計を商品化するために1989年にSüd-Chemie, Inc.に買収され、その後Clariantに買収されました。

1980 年代半ば、R. アドミラル ブリンの子孫は半導体メーカーと協力し、「ポップ コーニング」の問題を特定して解決する作業を開始しました。デバイスとも呼ばれる半導体を基板にはんだ付けして取り付けると、特定のタイプの表面実装パッケージが不適切に保管または取り扱われると、「ポップ コーニング」が発生する可能性があ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生じる急激な熱変化の結果としてパッケージ内の過剰な水分が膨張することで発生します。その結果、半導体のパッケージに関する業界標準が 1989 年に発表されました。この標準である EIA 583 では、10% 未満の湿度を示す湿度インジケータ カードの使用が求められました。適切な保管および取り扱い方法を順守すると、半導体の故障数はすぐに減少しましたが、年月が経つにつれて、湿度レベルが 10% 未満でもデバイスに悪影響を与えることが明らかになりました。半導体パッケージの標準化団体である Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) は、再び R. Admiral Blinn の子孫に、5% の色変化湿度インジケーターの作成の実現可能性を尋ねました。1999 年 4 月、5、10、15% の色変化インジケーター カードが指定された J-STD-033 がリリースされました。

湿度表示カードは、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付いており、機器が高湿度にさらされたことをメーカーに警告す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条件が無効になったり変更されたりします。^[2]

以前の米国軍事仕様 Mil-I-8835A ^{[ permanent dead link ‍ ]}は、湿度インジケータ カードの規定仕様でした。湿度インジケータ カードは、湿気/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、使用に関する標準である J-STD-033 でも指定されています。これは、Joint Electron Device Engineering Council と IPC によって開発された共同標準であり、半導体パッケージングで使用されます。

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水色（塩化銅（II）ベース）の湿度インジケータカードは市場で見つけることができます。1998年に、欧州共同体（EC）は、0.01～1% w/wの塩化コバルト（II）を含む製品をT（有毒）に分類し、対応するRフレーズR49（吸入するとがんを引き起こす可能性がある）に分類する指令を発行しました。その結果、いくつか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カードが開発されました。

EC はこの指令を発行しましたが、塩化コバルト (II) を含む湿度インジケーターを禁止しませんでした。^{[要出典] EC 指令が}塩化コバルト (II) を 含む湿度インジケーターカードに及ぼす唯一の影響は、ラベル要件のしきい値を設定することです。EC 指令を検討する方法は 2 つあります。^{[独自の研究? ]}

1. コバルトベースのHIC製造業者は、湿度指示薬はEC定義の物品とみなされるため、重量による塩化コバルト(II)の含有量が0.25%未満であればラベル表示の要件はないと述べています。湿度指示薬は吸入できないため、T(有毒)およびR49(吸入するとがんを引き起こす可能性がある)は適用されません。
2. 一方、HIC を紙カード (指示薬) 上の化学物質 (指示点) と見なすと、結果として調剤とみなされ、濃度制限は塩化コバルト (II) の重量の 0.01% に変わり、T (有毒) および R49 (吸入するとがんを引き起こす可能性がある) とラベル付けされることになります。さらに、HIC を吸入してはいけないことは明らかですが、この規制は物質の含有量に関するものであり、ユーザーに対する警告です。たとえば、HIC に有害物質が含まれていることを知っていれば、ユーザーはそれを焼却処分することはありません。

半導体パッケージの場合、HIC は乾燥剤とともに湿気に敏感なバッグに梱包され、湿気に敏感なデバイスがさらされた湿気のレベルを判定するのに役立ちます。湿気感度レベルは、MSLリストのように数字で示されます。

JEDEC は、半導体業界の標準規格を開発するリーダー的存在であり、半導体パッケージの標準規格を定めています。最新の JEDEC 標準規格である「湿気/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、使用」に関する業界共同標準 J-STD-033B では、半導体のドライ パッケージングにおける湿度表示カードの使用とテスト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保たれていることを確認するために使用されます。これまで、半導体業界の HIC は、相対湿度 (RH) レベルとして 5、10、15 パーセントを示していました。しかし、JEDEC と IPC は 2005 年に JSTD-033B をリリースし、RH レベルとして 5、10、60 パーセントを示す HIC の使用を義務付けています。

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 (HI) カードの使用とテストが含まれています。この規格で概説されている方法は、水分の吸収やはんだリフロー温度への暴露によるひび割れや剥離などの損傷を回避するために JEDEC と IPC によって規定されており、ひび割れや剥離は歩留まりと信頼性の低下につながります。

J-STD-003Bの規定は次のように規定している。

1. HIC は、乾燥状態と湿潤状態の間の精度と可読性を確保するために、標準の最小色変化品質レベルに準拠する必要があります。色彩計テスト方法は、色変化 HIC の精度を定量的に判定します。J-STD-033B 改訂版で概説されているレベルには、記載されている湿度レベル間の「顕著で知覚可能な色の変化」が必要です。製造業者は、色彩計を使用してカードの精度をテストし、HIC が品質要件を満たしていることを証明するテスト レポートを顧客に提供する必要があります。
2. HIC は、MSL 2a から 5a に加えて、MSL 2 部品の湿度レベルも表示する必要があります。以前のカードでは、湿度に敏感なコンポーネントの湿度暴露レベルを示すために 5、10、15 パーセントの相対湿度スポット システムを使用していましたが、新しい HIC では、5、10、60 パーセントを示すスポットが使用されるようになります。この変更により、カードはレベル 2 MSL デバイスの湿度暴露を示すようになります。さらに、60 パーセント スポットの測定値がプラスの場合、カードがさらされた高レベルの湿度により、低 (5% RH) 測定値の精度が損なわれるため、カードを再使用してはならないことを示します。5、10、60 パーセント カードは、適用可能な量を超える塩化コバルトを含んでいない限り、欧州共同体理事会指令 67/548/EEC に準拠しています。

完全な規格は JEDEC からダウンロードできます。

最高湿度表示カードは、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、溶解すると大きな青い点ができ、到達した最高相対湿度レベルを明確に示します。最高湿度表示カードは不可逆的であるため、現在の湿度レベル（潜在的に低い）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。このカードは、輸送中に商品が損傷を与える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する手段を提供します。カードに高湿度レベルが示された場合、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ります。いくつかの技術が利用可能です。^{[4] [5]}

• 時間温度インジケーター
• 温度データロガー