在電工電子工業中應用的氦質譜檢漏儀及其輔助設備

在電工電子工業中應用的氦質譜檢漏儀及其輔助設備：

    電工電子產品由于密封不良，將會造成產品的漏氣漏液，從而降低電性能，有時還會造成本身及附近產品的腐蝕現象，甚至使產品破壞喪失全部功能，以致造成巨大的或不可挽回的損失。根據使用條件不同，應對產品提出不同的密封要求，據此國家標準局于1982年批準了GB2423，2382關于“電工電子產品基本環境試驗規程試驗Q：密封”做為*標準，這個標準*等效于IEC65-2-17試驗Q密封的正文部分。而試驗導則則*等效于IEC-68-2-17試驗密封的附錄部分。

    設置本標準的目的是為了采用下述試驗確定電工電子產品的密封性能。其中規定的Qa、Qf、和QI是借助于浸液方式并伴隨 不 同 的 輔 助 手 段 檢 驗 實驗樣品的密封情況,可檢漏率大于10^-4Pa.m³S^-1 （10^-3barcm³S^-1）。Qc、Qd試驗的可檢漏年率范圍在10^-4～10^-6 Pa.m³S^-1（10^-3～10^-5barcm³S^-1）。Qk則是用氦質譜檢漏儀檢驗微量漏氣情況，它可以確定小于Pa.m³S^-1的漏率。

    近年來由于電子工業的發展，空間探索活動的增加，檢漏技術得到了快速發展，它的重要標志是將以氦為示蹤氣體的氦質譜檢漏儀已快速地進入了各個適用的領域。氦質譜檢漏同其它檢方法相比，除檢漏方法不同之外，以它的檢測靈敏度高、速度快，可進行定性、定量、定點的檢測特別是選擇無破壞性、無毒，無危險的隋性氣體氦為示蹤氣體，使它成為今天檢漏儀器當中的。

    在許多科學領域和制造業中，氦質譜檢漏儀已成為控制和監督產品質量的裝備。尤其近幾年來，電工電子產品的監督檢驗部門和生產廠家，制冷、汽車、航空、航天等行業強化“以質量求生存”的意識，他們在將氦質譜檢漏儀用于生產線和科研應用的同時，不斷探索其在本行業的應用開發并積累了很多經驗。

二、氦質譜檢漏儀的原理

    氦質譜檢漏儀是根據質譜分析原理，以氦為示蹤氣體，對真空設備和密封器件的漏隙進行定位或定量、定性測量的完整系統。

     我們知道氣體在電子的轟擊下會產生帶電粒子，帶電粒子在電場的作用下獲得能量做加速動力，而在磁場的作用下將做圓周運動，而具有不同質荷比的離子其運動半徑不同。這就使一束帶電粒子在磁場的作用下按荷質比分離，這門研究使不同質量的粒子在電磁場中運動并依質荷比進行分離的學科稱為質譜學。根據質譜學原理制成的儀器叫質譜儀。氦質譜檢漏儀是質譜儀器中的一種，將質譜儀用于檢漏技術是質譜儀在真空密封檢測技術中的重要應用。

     檢漏的基本任務靠采取一些標準檢漏技術來完成，而采用哪種技術要根據被檢件的結構、檢漏的經濟效益及檢漏系統的性質來決定。

三、電子工業中幾種常用檢漏方法
        在電工和電子工業中，根據不同產品對密封的要求多采用噴吹法，吸入法和加壓法等檢漏方法。

        1． 噴吹法檢漏
        噴吹法檢漏是將被檢件接到檢漏儀的檢測口，用噴槍連續向可疑的漏孔噴射示蹤氣體，示蹤氣體通過漏孔進入檢漏儀并被檢測。電子器件的外殼、高壓開關管、氧化鋅、避雷器等都應采用這種方法檢漏。

        根據產品的不同，需要選擇不同尺寸的夾具或輔助工具如管殼的檢漏。檢漏儀正常工作后，用標準漏孔進行漏率校準，就可以對管殼作噴吹檢漏，先將夾具固定在檢漏口，待測管殼放在夾具上面的橡皮板上，輔助抽氣系統將其抽至預定真空后自動接至儀器的測量系統。然后用噴槍連續向管殼噴氦氣，時間一般1～3秒，當管殼存在漏孔時，氦氣將通過漏孔進入儀器的質譜分析部分，漏量大小在漏率表上直接顯示出來，這種方法即能判斷漏孔的位置也可測量漏孔的大小。整個檢測周期只需一分鐘。

        2． 吸入法檢漏
       吸入法檢漏與噴吹法檢漏相反，吸槍接在檢漏儀的檢測口，而被檢件充入規定壓力的示蹤氣體，漏孔泄漏出來氦氣被吸槍吸入檢漏儀被檢測。大型容器或內部放氣管量很大的容器做噴槍檢漏很不經濟，而且檢漏速度慢，一般采取吸槍檢漏。目前，電子表行業中大型容器的檢漏尚無成熟的方法和標準。比如高壓電容這樣大的容器，質量控制的關鍵靠焊接技術，氣密性的監督手段采用氣泡檢漏，因此廢品率控制在千分之幾。

檢漏之前，必須校準儀器的吸槍靈敏度，再向容器內充入比一個大氣壓高的氦氣，有些容器是薄板結構，建議在容器外面做夾具防止高壓時變形損壞器件。吸槍沿焊縫移動時速度不要太快，離開表面1mm左右，以保證吸入靈敏度，將探頭做成喇叭口形效果更好。目前，對這種大型電工器件檢漏結果表明，它們的漏率一般在10^-6～10^-7Pa.m3/S范圍內。

        我們相信，隨著氦質譜檢漏儀在這個領域廣泛和深入地使用，很快將建立起本行業的檢漏標準和方法。

        3． 背壓法檢漏

背壓法檢漏是將壓有一定壓力的示蹤氣體的被檢件放入檢漏夾具中，然后連至檢漏儀將其抽空，示蹤氣體通過漏孔泄漏出來，經檢漏儀檢測總泄漏量。

小型電子器件宜采用這種檢漏方法。首先將儀器調整好，再將器件放入加壓罐內壓入氦氣，氦氣進入有漏孔的器件內部，無漏孔的器件只是表面吸咐氦氣。器件加壓壓力和時間根據GB2423，2328文件而定，器件從加壓罐中取出后將表面吸咐的氦氣吹掉再放入檢漏夾具中抽空，待真空抽至設定值后自動將夾具連至儀器的測量系統。這時，壓入存在漏孔器件內部的氦氣泄漏出來被檢測，其漏率在漏率表上顯示出來。一般背壓法檢漏時采用排除法。在夾具中放一定數量的器件，這一批的總漏率沒超過報廢預定值，說明這一批合格；總漏率超過報廢預定值可以取出一半，剩下的一半繼續檢漏，這一半合格說明有漏的器件在取出的那一半中，依此檢漏直至檢出有漏孔的器件。

        這種檢漏方法有時也會出現漏檢。這是因為那些存在大漏孔的器件在放入檢漏夾具前氦氣已經放完，所以通常在背壓法檢漏之前須對器件進行粗檢。

目前，電子產品監督檢驗部門，生產廠家廣泛使用氦質譜檢漏儀進行產品質量監督，并且已經建立了自己的標準和方法。

        無論采用哪種檢漏方法，都要求操作者有細心觀察能力和高度責任感，因為誤檢和漏檢將造成損失，另外操作者發現未知事物的警覺性和熟練程度也是很重要的。

四、檢漏的輔助設備

1、 充氦充氮氟油檢漏平臺
充氦充氮氟油檢漏平臺是對半導體器件進行密封性、可靠性粗檢漏的設備，它與氦質譜檢漏儀配套使用，完成GJBI128A-97國家標準和GJB548-96軍用標準中，對半導體器件零件進行氦加壓精檢漏和充高壓氟油粗檢漏要求。

此平臺的工作過程是：

（1）氦精檢漏實驗，將半導體零件或器件置于高壓容器中，按國家標準中的規定，根據被檢件的體積大小，施加不同的壓力和氦氣，保持不同時間，減壓后把被檢件從容器中取出來，在氦質譜檢漏儀上檢漏，根據漏率值判斷是否合格。

（2）粗檢漏實驗，將精檢漏后的被檢件放入真空加壓罐中抽真空，注入一定量的氟油，再保壓一定時間，放空取出后，放入專門加溫的氟油中,根據有無氣泡判斷是否合格。全過程連貫進行，操作簡單,安全可靠,工作環境清潔。

2、多工位高真空排氣檢漏臺

多工位氦質譜檢漏高真空排氣檢漏裝置適用于工業領域高壓開關管、微波發射管等要求大批量、多品種、高靈敏度、快速檢漏產品的檢漏設備。

該系統由檢漏儀和檢漏平臺兩部分組成，檢漏儀用于判斷工件是否泄漏；檢漏平臺對工件進行真空預抽，檢漏平臺有左右兩組相互獨立的檢測工位，每組工位設置了1-3個檢測接口；一組工位抽真空的同時，另一組工位進行檢測或裝卸工件，縮短了檢測周期，提高了工作效率。由可編程工業控制器（PLC）對檢測全過程進行自動控制，保證了系統的穩定性、可靠性，操作十分簡單，方便了使用者。

主要技術指標和參數：

1．電源: 220V 12A

2．真空度:5×10-3 Pa·m3/S

3．工作節拍空載:20S/拍

4．啟動時間:＜10min

5．響應時間: ＜5S

6．壓縮空氣: 5～6kg

7．環境溫度: 5～35℃

8．空氣相對濕度: ＜80

9．工作環境附近無強磁場、無劇烈震動、無腐蝕性氣體；室內通良好，以避免氦氣干攏。