[发明专利]不含卤素和重金属的湿度指示组合物和含有该组合物的湿度指示卡

说明书

技术领域

本发明涉及不包含重金属或卤素化合物的湿度指示组合物，涉及包括所述湿度指示组合物的湿度指示卡和制备所述湿度指示卡的方法。 

背景技术

当装运或存储许多类型的材料特别是电子和半导体组件时，希望知道这些元件是否已经暴露于特殊水平的湿度的周围大气中，该湿度会对这些组件造成损害。例如，电子组件能够因为暴露于具有超过特定阈值水平的湿度的气氛而受损，甚至当阈值水平是低的且暴露仅仅是短时间时。 

为了满足在装运或贮藏容器内湿度水平的检测的需要，已经开发了湿度指示剂。一般有两种类型的湿度指示剂。这些湿度指示剂中的一种在暴露于特殊的湿度水平时会可逆地变色。这样的可逆湿度指示剂典型地利用氯化钴作为浸渍在吸墨纸上的湿度指示剂材料。军用规格MIL-I-8835A描述了这样的指示剂的结构的细节和性能要求。该指示剂当暴露于预定湿度水平时会改变颜色并且当湿度水平下降到低于该预定水平时恢复到其原始颜色。可逆湿度指示剂用来指示干燥剂的当前条件和/或在贮藏容器内当前的湿度水平。 

第二类型的湿度指示剂是不可逆湿度指示剂。这些指示剂被设计 来检测预定湿度水平并且提供了贮存在容器内的组件是否已经暴露于预定湿度水平的可见指示。当湿度甚至短时间达到预定水平时和即使湿度水平下降到低于预定水平当稍后检测组分时，不可逆湿度指示剂能够因此提供指示作用。当贮藏容器在相对温暖的气候中使用时和当空气中的湿气水平取决于周围空气的温度而急剧升高和下降时，有时发生湿度水平的大变化。在这些条件下，可逆湿度指示剂可能无法指示在贮藏容器内高湿度的暂时存在，虽然该高湿度可能足以损害在贮藏容器中存在的组件。不可逆湿度指示卡已描述在例如专利US6,877,457和US 6,698,378中。 

表面安装器件(surface mount devices)SMD的出现引入了新一类的质量和可靠性的问题，该问题关注与回流焊工艺相关的包装损坏“裂缝和脱层”和在这些区域内湿气的影响。来自大气湿度的湿气通过扩散作用进入到可渗透的包装材料中。用于将SMD包装焊接到印刷电路板(PCB)上的组装工艺会使整个包装体暴露于高于200℃的温度。在回流焊过程中，快速湿膨胀、材料不匹配和材料界面降解的组合可能导致包装开裂和/或在包装内关键界面的脱层。湿气在这些裂缝和脱层内的存在对于SMD具有有害的影响作用。为了解决这一问题，电子设备工程联合协会(the Electronics Industries Alliance/JointElectron Device engineering Council)JEDEC已经开发了针对“装卸、包装，和湿气/回流敏感性表面安装器件的使用”的联合工业标准(Joint Industry Standard)IPC/JEDEC J-STD-033B October 2005。该文件描述了湿气/回流-敏感性SMD包装材料的下限寿命暴露(floorlife exposure)的标准化水平以及为了避免湿气/回流相关的破坏所需要的装卸、包装和装运要求。 

在该标准中，湿度指示卡被定义为“[a]卡，其上施加了湿气敏感性化学品，当超过指定的相对湿度时将在颜色(色调)上有明显、可感觉到的变化，典型从蓝色(干燥)变化到粉红色(湿)”。该标准进一 步指明，湿度指示卡通常与干燥剂和SMD一起包装在湿气阻隔袋内，以便协助测定湿气敏感性设备所遇到的湿气水平。标准的附件1描述了客观评价颜色变化的试验，并且规定了湿度指示卡的最低色调变化，以便适合于SMD干包装。该标准要求湿度指示卡以+/-2％RH的精确度指示5％RH、10％RH和60％RH的相对湿度(RH)的湿度水平。 

在过去，电子工业所用的许多湿度指示卡都使用浸渍在吸墨纸上的二氯化钴作为湿度指示物质。这些指示剂在暴露于一定水平的湿度之后从蓝色(干燥)至粉红色(湿)来改变它们的颜色。二溴化钴也用作二氯化钴的替代品。然而，基于二氯化钴和二溴化钴的湿度指示卡含有相当大量的重金属和卤素阴离子。 

已经建议基于氯化铜和协同盐的其它湿度指示卡系统(例如EP 1200819A0，也作为WO 01/09601A1公开)。描述在WO 01/09601 A1中的全部配方都含有氯化铜和相当于氯化铜量的至多30倍的协同盐，并且因此表明在湿度指示卡中有相当大量的含有卤素和重金属的化合物。