بطاقة مؤشر الرطوبة

الرطوبة وقياس الرطوبة
مفاهيم محددة
نقطة الندى انخفاض نقطة الندى القياس النفسي
المفاهيم العامة
هواء تركيز كثافة الندى تبخر تخزين الرطوبة ( ضغط جوي )  الماء السائل قانون أفوجادرو النواة التوازن الديناميكي الحراري
التدابير والادوات
مؤشر الحرارة كثافة البخار المشبع نسبة الخلط النشاط المائي مؤشر ح. بطاقة جهاز قياس الرطوبة درجة الحرارة الجافة / الرطبة
ف ت هـ

بطاقة مؤشر الرطوبة (HIC) هي بطاقة مشبعة بمادة كيميائية حساسة للرطوبة بحيث يتغير لونها عند تجاوز الرطوبة النسبية المشار إليها (RH). كانت هذه عادةً عبارة عن ورق نشاف مشبع بقاعدة كلوريد الكوبالت (II) ؛ وتشمل البدائل الأقل سمية مواد كيميائية أخرى مثل قاعدة كلوريد خالية من الكوبالت وأغشية بلاستيكية خاصة. ^[1]

تُعد مؤشرات الرطوبة وسيلة غير مكلفة للإشارة إلى محتوى الرطوبة داخل العبوات المغلقة أو تحديد كميته . وهي متوفرة في العديد من التكوينات وتُستخدم في العديد من التطبيقات، وخاصة العسكرية وأشباه الموصلات. تتغير ألوان بطاقات مؤشر الرطوبة الأكثر شيوعًا من الأزرق (أقل من مستوى الرطوبة النسبية المشار إليه) إلى الوردي (أعلى من مستوى الرطوبة النسبية المشار إليه).

تم تحديد الحاجة إلى مؤشر رطوبة سهل القراءة لا يمكن إتلافه بالاهتزاز أثناء الحرب العالمية الثانية. أصبح الأدميرال البحري ويلفورد سي بلين، قائد السفينة الحربية الأمريكية في ذلك الوقت ، قلقًا بشأن الحالة السيئة للأسلحة والذخيرة التي تصل إلى مسرح المحيط الهادئ. كانت الرطوبة العالية في جنوب المحيط الهادئ، إلى جانب طرق التعبئة السيئة، تتسبب في التآكل وتلف الرطوبة. كانت كمية كبيرة من الذخائر تصل في حالة غير مستقرة وخطيرة في بعض الأحيان. بعد نهاية الحرب، تم تعيين الأدميرال البحري بلين في واشنطن العاصمة، حيث كان لديه استخدام مختبر أبحاث. هناك طور مفهوم أول مؤشر رطوبة متغير اللون، وهي طريقة بسيطة لمراقبة الرطوبة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، كانت الرطوبة النسبية في نطاق 30-35% محل اهتمام لأن هذا هو الوقت الذي يمكن أن يبدأ فيه التآكل. لمدة 50 عامًا، كانت التطبيقات الصناعية والعسكرية لمؤشرات الرطوبة المتغيرة اللون هي السوق الأساسية لهذه المنتجات. أسس R. Admiral Blinn شركة Humidial Corporation في عام 1948، واستحوذت عليها شركة Süd-Chemie, Inc. في عام 1989 لتسويق مؤشرات الرطوبة، ثم استحوذت عليها شركة Clariant لاحقًا

في منتصف ثمانينيات القرن العشرين، بدأ أحفاد الأميرال آر. بلين العمل مع مصنعي أشباه الموصلات لتحديد وحل مشكلة "التشققات السطحية". وقد تبين أن تركيب أشباه الموصلات باللحام، والمعروفة أيضًا باسم الأجهزة، على اللوحات يمكن أن يتسبب في "تشققات سطحية" لأنواع معينة من العبوات المثبتة على السطح إذا تم تخزينها أو التعامل معها بشكل غير صحيح. يحدث هذا التقشر في العبوات مع تمدد الرطوبة الزائدة داخل العبوة نتيجة للتغيرات الحرارية السريعة التي تحدث أثناء عمليات التثبيت باللحام. ونتيجة لذلك، تم إصدار معيار واسع النطاق للصناعة لتغليف أشباه الموصلات في عام 1989. دعا هذا المعيار، EIA 583، إلى استخدام بطاقة مؤشر الرطوبة التي تشير إلى انخفاض يصل إلى 10%. أدى الالتزام بطرق التخزين والمعالجة المناسبة على الفور إلى تقليل عدد حالات الفشل في أشباه الموصلات، ولكن على مر السنين أصبح من الواضح أن حتى مستويات الرطوبة التي تقل عن 10% كانت ضارة بالأجهزة. مرة أخرى، ذهب مجلس هندسة الأجهزة الإلكترونية المشترك (JEDEC)، وهو الآن هيئة المعايير لتغليف أشباه الموصلات، إلى أحفاد الأميرال R. Blinn لتحديد مدى جدوى تصنيع مؤشر رطوبة يتغير لونه بنسبة 5%. في أبريل 1999، تم إصدار J-STD-033 مع بطاقة مؤشر تغير لونها بنسبة 5 و10 و15%.

توجد أيضًا بطاقات مؤشر الرطوبة على العديد من الأجهزة الإلكترونية الصغيرة، بدءًا من الهواتف الخلوية وحتى أجهزة الكمبيوتر المحمولة، بغرض تنبيه الشركة المصنعة إلى تعرض الجهاز لمستويات عالية من الرطوبة. وفي كثير من الحالات، يؤدي هذا إلى إبطال أو تغيير شروط تغطية الضمان للجهاز. ^[2]

كانت المواصفة العسكرية الأمريكية السابقة Mil-I-8835A ^{[ رابط ميت دائم ]} هي المواصفة الحاكمة لبطاقة مؤشر الرطوبة. كما تم تحديد بطاقة مؤشر الرطوبة للاستخدام في J-STD-033، وهو المعيار الخاص بمناولة وتعبئة وشحن واستخدام أجهزة التثبيت السطحي الحساسة للرطوبة/التدفق . هذا هو معيار مشترك تم تطويره بواسطة مجلس هندسة الأجهزة الإلكترونية المشترك وIPC ويُستخدم في تغليف أشباه الموصلات.

تم تطوير العديد من الأنظمة الخالية من الكوبالت. ^[3] يمكن العثور على HICs خالية من الكوبالت ذات اللون البني إلى الأزرق الفاتح ( قاعدة كلوريد النحاس (II) ) في السوق. في عام 1998، أصدرت الجماعة الأوروبية (EC) توجيهًا يصنف العناصر التي تحتوي على كلوريد الكوبالت (II) بنسبة تتراوح من 0.01 إلى 1٪ وزنيًا على أنها T (سامة)، مع العبارة R المقابلة R49 (قد تسبب السرطان إذا تم استنشاقها). ونتيجة لذلك، طورت بعض الشركات بطاقات مؤشر رطوبة جديدة خالية من الكوبالت.

على الرغم من أن المفوضية الأوروبية أصدرت هذا التوجيه، إلا أنه لم يحظر مؤشرات الرطوبة التي تحتوي على كلوريد الكوبالت (II) . ^{[ بحاجة لمصدر ]} التأثير الوحيد لتوجيه المفوضية الأوروبية على بطاقة مؤشر الرطوبة التي تحتوي على كلوريد الكوبالت (II) هو تحديد حدود متطلبات وضع العلامات. هناك طريقتان للنظر في توجيه المفوضية الأوروبية: ^{[ بحث أصلي؟ ]}

1. يقول منتجو HIC القائم على الكوبالت أنه إذا تم اعتبار مؤشر الرطوبة مادة في تعريف الاتحاد الأوروبي وبالتالي لا توجد متطلبات لوضع العلامات عليها إذا كان محتوى كلوريد الكوبالت (II) بالوزن أقل من 0.25%، فإن T (سام) وR49 (قد يسبب السرطان إذا تم استنشاقه) غير قابلين للتطبيق لأن مؤشر الرطوبة لا يمكن استنشاقه.
2. من ناحية أخرى، إذا اعتبرنا HIC مادة كيميائية (بقعة دالة) على بطاقة ورقية (مؤشر)، فإن النتيجة هي أنه يجب اعتبارها مستحضرًا، ويتغير حد التركيز إلى 0.01٪ من وزن كلوريد الكوبالت (II)، ويجب وضع علامة T (سام) و R49 (قد يسبب السرطان إذا تم استنشاقه). علاوة على ذلك، من الواضح أن HIC لا يمكن استنشاقه، لكن اللائحة تتعلق بمحتوى المواد وهي تحذير للمستخدمين: على سبيل المثال إذا علموا أن هناك مواد ضارة في HIC، فلن يتخلصوا منها عن طريق الحرق.

بالنسبة لتغليف أشباه الموصلات، يتم تعبئة أجهزة أشباه الموصلات الحساسة للرطوبة داخل كيس حساس للرطوبة، جنبًا إلى جنب مع المجفف، للمساعدة في تحديد مستوى الرطوبة التي تعرضت لها الأجهزة الحساسة للرطوبة. يتم الإشارة إلى مستويات حساسية الرطوبة برقم كما هو الحال في قائمة MSL .

إن JEDEC هي الجهة الرائدة في تطوير المعايير لصناعة الحالة الصلبة وتضع المعايير الخاصة بتغليف أشباه الموصلات. إن أحدث معيار JEDEC، وهو المعيار الصناعي المشترك "للتعامل مع وتعبئة وشحن واستخدام أجهزة التثبيت السطحي الحساسة للرطوبة/التدفق" J-STD-033B، يحدد استخدام واختبار بطاقات مؤشر الرطوبة في التغليف الجاف لأشباه الموصلات. تُستخدم بطاقات مؤشر الرطوبة لضمان بقاء الرطوبة داخل أكياس الحاجز المعبأة الجافة عند مستويات آمنة لأجهزة التثبيت السطحي. في الماضي، أشارت بطاقات مؤشر الرطوبة لصناعة أشباه الموصلات إلى مستويات رطوبة نسبية (RH) تبلغ 5 و10 و15 في المائة. ومع ذلك، أصدرت JEDEC وIPC JSTD-033B في عام 2005، والذي يتطلب استخدام بطاقة مؤشر الرطوبة التي تشير إلى مستويات رطوبة نسبية تبلغ 5 و10 و60 في المائة.

يتضمن المعيار استخدام واختبار بطاقات مؤشر الرطوبة (HI) في التغليف الجاف لأشباه الموصلات. وتحدد JEDEC وIPC الطرق الموضحة في المعيار لتجنب التلف - مثل الشقوق والانفصال - الناجم عن امتصاص الرطوبة والتعرض لدرجات حرارة إعادة تدفق اللحام التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور الإنتاجية والموثوقية.

تنص نصوص J-STD-003B على ما يلي:

1. يجب أن تلتزم بطاقات HIC بمستوى جودة قياسي وحد أدنى لتغير اللون لضمان الدقة وقابلية القراءة بين الحالات الجافة والرطبة: تحدد طريقة اختبار مقياس اللون دقة بطاقات HIC ذات التغير اللوني كميًا. تتطلب المستويات، كما هو موضح في المراجعة J-STD-033B، "تغيرًا ملحوظًا وملموسًا في اللون" بين مستويات الرطوبة المذكورة. يتعين على الشركات المصنعة اختبار بطاقاتها للتأكد من دقتها باستخدام جهاز قياس اللون ويجب عليها تقديم تقرير اختبار للعميل يشهد بأن بطاقة HIC تلبي متطلبات الجودة.
2. يجب أن تشير بطاقات HIC إلى مستويات الرطوبة لأجزاء MSL 2، بالإضافة إلى MSL 2a إلى 5a: بينما استخدمت البطاقات السابقة نظام نقطة رطوبة نسبية 5 و10 و15 في المائة للإشارة إلى مستويات التعرض للرطوبة للمكونات الحساسة للرطوبة، فإن HIC الجديدة ستتميز الآن بنقاط تشير إلى 5 و10 و60 في المائة. يعني التغيير أن البطاقات ستشير الآن إلى التعرض للرطوبة لأجهزة MSL من المستوى 2. بالإضافة إلى ذلك، تشير القراءة الإيجابية على نقطة 60 في المائة إلى أنه لا ينبغي إعادة استخدام البطاقات، حيث أن مستويات الرطوبة العالية التي تعرضت لها البطاقة ستعرض دقة القراءات المنخفضة (5% رطوبة نسبية) للخطر. تتوافق بطاقات 5 و10 و60 في المائة مع توجيه مجلس المجتمع الأوروبي 67/548/EEC طالما أنها لا تحتوي على أكثر من الكمية المعمول بها من كلوريد الكوبالت.

يمكن تنزيل المعيار الكامل من JEDEC.

بطاقات مؤشر الرطوبة القصوى هي بطاقات مصممة خصيصًا لمراقبة مستويات الرطوبة النسبية في تطبيقات الشحن. يتم تمثيل كل مستوى من الرطوبة بواسطة بلورة زرقاء تذوب لتكوين بقعة زرقاء كبيرة تشير بوضوح إلى أعلى مستوى للرطوبة النسبية تم الوصول إليه. بطاقات مؤشر الرطوبة القصوى غير قابلة للعكس، وبالتالي تشير إلى أعلى مستوى للرطوبة التي تتعرض لها البضائع أثناء رحلتها، بغض النظر عن مستويات الرطوبة الحالية (الأقل المحتملة). إنها توفر وسيلة واضحة لا لبس فيها لتحديد ما إذا كانت البضائع قد تعرضت لمستويات رطوبة ضارة أثناء رحلتها. إذا أشارت البطاقة إلى مستويات عالية من الرطوبة، يعرف المستخدمون أنه يجب عليهم فحص منتجاتهم بحثًا عن أي تلف محتمل أو تعديل نظام التغليف الخاص بهم وفقًا لذلك. تتوفر العديد من التقنيات. ^{[4] [5]}

• مؤشر درجة الحرارة والوقت
• مسجل بيانات درجة الحرارة