Карта индикатора влажности

Карта индикатора влажности (HIC) — это карта, на которую пропитано чувствительное к влаге химическое вещество, которое меняет цвет при указанной относительной влажности превышении (RH). Обычно это промокательная бумага , пропитанная основанием хлорида кобальта(II) ; Менее токсичные альтернативы включают другие химические вещества, такие как хлоридная основа, не содержащая кобальта, и специальные пластиковые пленки. ^[1]

Индикаторы влажности — недорогой способ указать или количественно оценить содержание влаги внутри герметичной упаковки . Они доступны во многих конфигурациях и используются во многих приложениях, особенно в военной и полупроводниковой промышленности. Наиболее распространенные карты индикаторов влажности меняют цвет с синего (ниже указанного уровня относительной влажности) на розовый (выше указанного уровня относительной влажности).

История

Потребность в легко читаемом индикаторе влажности, который не мог бы быть поврежден вибрацией, возникла во время Второй мировой войны. Контр-адмирал Уэлфорд К. Блинн, в то время командующий авианосцем « Поуп» , был обеспокоен плохим состоянием оружия и боеприпасов, прибывающих на Тихоокеанский театр военных действий. Высокая влажность в южной части Тихого океана в сочетании с плохими методами упаковки вызывала коррозию и повреждение от влаги. Значительное количество боеприпасов доставлялось в нестабильном, а иногда и опасном состоянии. После окончания войны контр-адмирал Блинн был направлен в Вашингтон, округ Колумбия, где он пользовался исследовательской лабораторией. Там он разработал концепцию первого индикатора влажности, меняющего цвет, — простой «да/нет» . метод мониторинга влажности ^{[ нужна ссылка ]}

В конце 1940-х годов относительная влажность в диапазоне 30-35% вызывала беспокойство, поскольку именно тогда могла начаться коррозия. В течение 50 лет основным рынком для этих продуктов были промышленные и военные применения индикаторов влажности с изменением цвета. Р. Адмирал Блинн основал Humidial Corporation в 1948 году. Приобретена компанией Süd-Chemie, Inc. в 1989 году для коммерциализации индикаторов влажности, позже приобретенных Clariant.

В середине 1980-х годов потомки Р. Адмирала Блинна начали работать с производителями полупроводников с целью выявления и решения проблемы «поп-корнинга». Было установлено, что монтаж полупроводников, также известных как устройства, на платы при помощи пайки может привести к «взрыву» некоторых типов корпусов для поверхностного монтажа, если они неправильно хранились или использовались. Такое расслоение упаковки происходит из-за чрезмерного расширения влаги внутри упаковки в результате быстрых температурных изменений, возникающих во время операций пайки. В результате в 1989 году был выпущен общеотраслевой стандарт упаковки полупроводников. Этот стандарт EIA 583 предусматривал использование индикаторной карты влажности, которая показывала бы всего 10%. Соблюдение правильных методов хранения и обращения сразу же сократило количество отказов полупроводников, но с годами стало очевидно, что даже уровень влажности ниже 10% губителен для устройств. И снова Объединенный совет по разработке электронных устройств (JEDEC), ныне орган по стандартизации полупроводниковой упаковки, обратился к потомкам Р. Адмирала Блинна, чтобы определить возможность создания индикатора влажности с изменением цвета на 5%. В апреле 1999 года был выпущен J-STD-033 с указанной индикаторной картой изменения цвета на 5, 10, 15%.

Карты индикатора влажности также присутствуют на многих небольших электронных устройствах, от сотовых телефонов до портативных компьютеров, с целью предупредить производителя о том, что устройство подверглось воздействию высокого уровня влаги. Во многих случаях это аннулирует или изменяет условия гарантийного обслуживания устройства. ^[2]

Предыдущая военная спецификация США Mil-I-8835A. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} была основной спецификацией для карты индикатора влажности. Карта индикатора влажности также предназначена для использования в стандарте J-STD-033 , который является стандартом обращения, упаковки, транспортировки и использования чувствительных к влаге/оплавлению устройств поверхностного монтажа . Это совместный стандарт, разработанный Объединенным советом по разработке электронных устройств и IPC и используемый в полупроводниковой упаковке.

Карты индикатора влажности без содержания кобальта

Было разработано несколько безкобальтовых систем. ^[3] HIC от коричневого до светло-синего цвета, не содержащие кобальта ( на основе хлорида меди(II) ), можно найти на рынке. В 1998 году Европейское Сообщество (ЕС) издало директиву, которая классифицирует предметы, содержащие хлорид кобальта (II) в количестве от 0,01 до 1% по массе, как T (токсичные) с соответствующей R-фразой R49 (может вызвать рак при вдыхании). Как следствие, некоторые компании разработали новые карты индикаторов влажности, не содержащие кобальта.

Хотя ЕС издал эту директиву, оно не запретило индикаторы влажности, содержащие хлорид кобальта(II) . ^{[ нужна ссылка ]} Единственное влияние, которое директива ЕС оказывает на карту индикатора влажности, содержащую хлорид кобальта (II), – это установление пороговых значений требований к маркировке.Есть два способа рассмотрения директивы ЕС: ^{[ оригинальное исследование? ]}

Производители HIC на основе кобальта заявляют, что индикатор влажности считается статьей определения ЕС и, следовательно, не имеет требований к маркировке, если содержание хлорида кобальта (II) массовое составляет <0,25%. T (токсичный) и R49 (может вызвать рак при вдыхании) неприменимы, поскольку индикатор влажности нельзя вдыхать.
С другой стороны, если вы рассматриваете HIC как химическое вещество (указательное пятно) на бумажной карточке (индикатор), следствием является то, что его следует рассматривать как препарат, предел концентрации изменяется до 0,01% массы хлорида кобальта (II), и он должен быть помечен как T (токсичный) и R49 (может вызвать рак при вдыхании). Более того, ясно, что HIC нельзя вдыхать, но правила касаются содержания веществ и являются предупреждением для пользователей: например, если они знают, что в HIC есть вредные вещества, они не будут утилизировать их путем сжигания. .

HIC в полупроводниковой упаковке

При упаковке полупроводников HIC упаковываются в влагочувствительный пакет вместе с влагопоглотителем, чтобы помочь определить уровень влажности, которому подверглись влагочувствительные устройства. Уровни чувствительности к влаге обозначаются цифрами, как в списке MSL .

JEDEC является ведущим разработчиком стандартов для полупроводниковой промышленности и устанавливает стандарты для полупроводниковой упаковки. Последний стандарт JEDEC, Совместный отраслевой стандарт «Обращение, упаковка, транспортировка и использование чувствительных к влаге/оплавлению устройств для поверхностного монтажа» J-STD-033B, устанавливает использование и тестирование карт индикаторов влажности в сухой упаковке полупроводников. . HIC используются для обеспечения того, чтобы влажность внутри сухих барьерных пакетов оставалась на безопасном уровне для устройств поверхностного монтажа. В прошлом HIC для полупроводниковой промышленности указывали уровни относительной влажности (RH) 5, 10 и 15 процентов. Однако в 2005 году JEDEC и IPC выпустили JSTD-033B, который требует использования HIC, указывающего уровни относительной влажности 5, 10 и 60 процентов.

Стандарт включает использование и тестирование карт индикатора влажности (HI) в сухой упаковке полупроводников. Методы, изложенные в стандарте, предписаны JEDEC и IPC, чтобы избежать повреждений, таких как трещины и расслоение, из-за поглощения влаги и воздействия температур оплавления припоя, которые могут привести к снижению производительности и надежности.

Положения J-STD-003B гласят:

HIC должны соответствовать стандартному минимальному уровню качества изменения цвета, чтобы гарантировать точность и читаемость показаний в сухом и влажном состояниях: Метод испытания цветометра количественно определяет точность HIC, меняющего цвет. Уровни, указанные в редакции J-STD-033B, требуют «значительного, заметного изменения цвета» между отмеченными уровнями влажности. Производители обязаны проверять свои карты на точность с помощью колориметра и предоставлять клиенту отчет об испытаниях, подтверждающий, что HIC соответствует требованиям качества.
HIC должны указывать уровни влажности для деталей MSL 2 в дополнение к MSL 2a–5a: в то время как в предыдущих картах использовалась точечная система относительной влажности 5, 10 и 15 процентов для указания уровней воздействия влажности для чувствительных к влаге компонентов, в новой В HIC теперь будут представлены ролики с указанием 5, 10 и 60 процентов. Это изменение означает, что карты теперь будут указывать воздействие влажности для устройств MSL уровня 2. Кроме того, положительное показание на уровне 60 процентов указывает на то, что карты не следует использовать повторно, поскольку высокий уровень влажности, которому подвергалась карта, поставит под угрозу точность низких (5% относительной влажности) показаний. Карты с 5-, 10- и 60-процентной концентрацией соответствуют Директиве Совета Европейского Сообщества 67/548/EEC, если они не содержат больше применимого количества хлорида кобальта.

Полный стандарт можно загрузить с сайта JEDEC .

Необратимые карты индикаторов максимальной влажности

Карты индикаторов максимальной влажности — это специально разработанные карты, которые контролируют уровень относительной влажности в грузовых помещениях. Каждый уровень влажности представлен синим кристаллом, который растворяется, образуя большое синее пятно, которое четко указывает на самый высокий достигнутый уровень относительной влажности. Карточки с индикаторами максимальной влажности являются необратимыми и, таким образом, указывают на самый высокий уровень влажности, которому подвергается груз во время перевозки, независимо от текущего (потенциально более низкого) уровня влажности. Они обеспечивают четкие и безошибочные средства определения того, подвергались ли товары опасному уровню влажности во время перевозки. Если карта указывает на высокий уровень влажности, пользователи должны проверить свою продукцию на предмет возможных повреждений или соответствующим образом изменить режим упаковки. Доступно несколько технологий. ^[4]^[5]

См. также

Ссылки

^ Чжан, Ю.П.; Чодаварапу, вице-президент; Кирк, АГ; Эндрюс, член парламента (2013). «Структурированный цветной индикатор влажности на основе обратимой настройки шага в самоорганизующихся пленках нанокристаллической целлюлозы». Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . 176 : 692–697. дои : 10.1016/j.snb.2012.09.100 .
^ [1] Ограниченная гарантия Motorola
^ США 20150300958 A1 , Эван Кун Лун Юдзи Хадзиме, «Регулируемые колориметрические индикаторы влажности», опубликовано в 2015 г.
^ US3898172A , Риф, Курц, «Необратимый индикатор влажности», опубликовано в 1975 г.
^ US6698378B1 , Дик, Робертсон, Мартин, «Карты необратимого индикатора влажности», опубликовано в 2000 г.

[1] Чжан, Ю.П.; Чодаварапу, вице-президент; Кирк, АГ; Эндрюс, член парламента (2013). «Структурированный цветной индикатор влажности на основе обратимой настройки шага в самоорганизующихся пленках нанокристаллической целлюлозы». Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . 176 : 692–697. дои : 10.1016/j.snb.2012.09.100 .

[motorola-2] [1] Ограниченная гарантия Motorola

[3] США 20150300958 A1 , Эван Кун Лун Юдзи Хадзиме, «Регулируемые колориметрические индикаторы влажности», опубликовано в 2015 г.

[4] US3898172A , Риф, Курц, «Необратимый индикатор влажности», опубликовано в 1975 г.

[5] US6698378B1 , Дик, Робертсон, Мартин, «Карты необратимого индикатора влажности», опубликовано в 2000 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]