專利名稱:封裝零部件漏孔檢測篩選法及裝置的制作方法
本發(fā)明屬于電子器件制造技術(shù)有密封性要求的裝置(包括電子元器件)的零部件密封性檢測方法主要有以下幾種1、氦質(zhì)譜檢漏法利用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏。將被檢部件壓封在真空系統(tǒng)的管道上，而后將氦氣通過細(xì)管噴到零部件上，另部件如有漏孔，氦氣通過漏孔進(jìn)入檢漏儀內(nèi)而被檢出。它可以定量測試漏率，靈敏度比較高，高靈敏檢漏儀可以檢出10-9～10-10帕。米3/秒漏率的漏孔。該法缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)和試驗(yàn)費(fèi)較高，更重要的是不能直觀準(zhǔn)確地確定漏孔位置。
2、鹵素檢漏法利用鹵素檢漏儀，使含有鹵素的氣體只能通過零部件漏孔流出(或流入)再進(jìn)入到檢漏儀的電離室內(nèi)電離，產(chǎn)生電流，檢測出漏孔。該法可定量測定漏孔漏率，但靈敏度比較低。一般可檢測到10-7帕·米3/秒漏率。準(zhǔn)確確定漏孔位置很困難;比較嚴(yán)重的缺點(diǎn)是，如遇有高濃度鹵素，儀器會突然失靈;要經(jīng)?！扒逑础彪婋x室和檢查靈敏度，應(yīng)用較為麻煩，試驗(yàn)費(fèi)用也較高。
3、螢光法將被檢零部件放到螢光粉的混濁液內(nèi)，而后放到真空室內(nèi)并抽低真空，使螢光粉隨同液體滲入到部件的漏孔內(nèi);干燥后再用紫外光照射部件，由于漏孔內(nèi)有螢光粉而發(fā)出螢光，從而檢出漏孔。這種方法操作麻煩，不但不能定量檢測，而且靈敏度不高;更為嚴(yán)重的是很容易發(fā)生誤檢(因?yàn)樵诎伎踊虿宦┑目p隙等處也會留有螢光粉)。
4、染色法將被檢部件放到含有顏料(一般采用一品紅)的液體內(nèi)，而后放到真空室內(nèi)并抽低真空，使帶有染料的液體滲入到部件的漏孔內(nèi)，烘干后進(jìn)行觀察，有染色地方常被判是漏孔。該法雖為簡單，但同樣是檢漏靈敏度低，不能定量測定漏孔的漏率;同樣也很容易發(fā)生誤檢的問題(有凹坑，縫隙，沾污等都可能被染色)。
上述各方法，對大批量生產(chǎn)的電子元器件的另部件漏孔檢測來說，由于設(shè)備復(fù)雜或檢漏靈敏度不高等原因而都不適用。
本發(fā)明的目的就是提供一種能對封裝零部件進(jìn)行高靈敏度的定量和定性檢測的方法，以便保證用于高可靠電子元器件的零部件具有高密封性，從而保證其長期工作的穩(wěn)定性和可靠性;還能為零部件制造廠家提供改進(jìn)零部件制造工藝的依據(jù)。
本發(fā)明的任務(wù)是第一，提出并實(shí)施一種能定量和定性檢測零部件密封性質(zhì)量的方法;第二，它的靈敏度要高于目前常用的其它方法，滿足高可靠產(chǎn)品對零部件密封性的要求;第三，本方法應(yīng)用方便，設(shè)備及檢漏費(fèi)用低，便于推廣應(yīng)用;第四，能準(zhǔn)確指出漏孔位置，便于改進(jìn)零部件制造工藝。
本發(fā)明是將氣泡檢漏法的基本原理應(yīng)用于電子元器件或其它小型裝置的零部件漏孔檢測上。首先利用被檢零部件和檢漏裝置構(gòu)成一個可以充氣的腔體，再用試驗(yàn)液體復(fù)蓋過被檢零部件1～2厘米深;用高壓氣瓶通過檢漏裝置的管道給腔體充以一定氣壓的氣體，當(dāng)零部件有漏孔時，氣體通過漏孔流出而產(chǎn)生氣泡，從而直觀準(zhǔn)確地檢出漏孔;根據(jù)腔體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)和零部件漏孔結(jié)構(gòu)可定量測出漏孔的漏率由于該法中給腔體充入的氣體壓強(qiáng)可以達(dá)到較高的數(shù)值，所以檢漏靈敏度很高，很容易檢測到10-11帕·米3/秒的漏率，就是說凡是漏率大于此值的漏孔都能檢出。檢測的靈敏度高，漏率數(shù)值范圍寬(包括粗漏和細(xì)漏)，漏孔半徑變化范圍大，當(dāng)檢測到極低漏率時，漏率半經(jīng)和氣體分子的自由路程在數(shù)量級上相近，那么在理論上分析氣體通過漏孔的運(yùn)動規(guī)律時，應(yīng)不同于其它檢漏法僅采用分子流模型或沾滯流模型，而必須采用混合流模型。在混合流模型中，分子流和粘滯流同時存在，假設(shè)我們檢測的漏孔是一半徑為γ0，漏孔長度為l的園柱形微細(xì)管道，此種漏孔的漏率為R＝RL+RM(1)RL為粘滯流運(yùn)動決定的漏率，其表示式為RL= (πγ04)/(16ηl) P2a(2)η為空氣的粘滯系數(shù)，Pd＝1×105帕;而RM為分子流運(yùn)動決定的漏率，其表示式為RM= 8/3 (πAT)/(2M) (γ03)/(l) Pd(3)A為氣體常數(shù)，T為氣體溫度(K)，M為空氣分子量，Pd＝1×105帕。
半徑為γ0的園柱形漏孔，在試驗(yàn)液體中產(chǎn)生氣泡所需臨界壓強(qiáng)為Pγ0=Pa+ (2α)/(γ0) +Pl(4)
Pa為液體上方大氣壓強(qiáng)，α為試驗(yàn)液體的表面張力系數(shù)，P1為試驗(yàn)液體重量對氣泡產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)，它和前兩項(xiàng)相比可以忽略不計。當(dāng)腔體內(nèi)氣體壓強(qiáng)PG滿足PG≥Pγ0+ (Pγ0Vγc)/(V) (5)條件時，就能從漏孔產(chǎn)生氣泡。n是產(chǎn)生的氣泡數(shù)，Prc和Vrc分別是半徑為γc的氣泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)和氣泡體積。
從(4)式解出γo，并忽略P1值，代入(2)和(3)式，結(jié)果再代入(1)式，得出產(chǎn)生氣泡的臨界壓強(qiáng)Pro與欲檢測的漏率R和漏孔長度L乘積R×L間關(guān)系為R×l= (πPd2)/(16η) ( (2α)/(Pγ0-Pa) )4+ (8Pd)/3 (πAT)/(2M) ( (2α)/(Pγ0-Pa) )3(6)當(dāng)我們給腔體充氣壓強(qiáng)PG≈Pro時，(6)式可表示為R×l= (πPd2)/(16η) ( (2α)/(PG-Pa) )4+ (8Pd)/3 (πAT)/(2M) ( (2α)/(PG-Pa) )3(7)圖1給出兩種試驗(yàn)液體(乙醇和水)的Pro(Pro)與檢漏靈敏度R×L間的關(guān)系。這個結(jié)果表明，當(dāng)腔體充以剛剛能產(chǎn)生少量的氣泡的壓強(qiáng)PG由壓力表測出)時，由(7)式，或從圖1都可以確定漏孔的R×l值，再由漏孔的部位，近似地確定漏孔長度l，最后就得到或測定了漏率。
氣體通過漏孔流出形成氣泡需要一定時間，它與(PG-Pro)大小和R×l值有關(guān)。在混合流模型下，近似地計算出形成一個氣泡的時間△t，為了檢漏靈敏度R×l＝RL×l+RM×l相結(jié)合，以△t/l表示(△t)/(l) = (4πγ3cP2d)/(3(RM×lPf+2PGRL×l)) ln([PM×lPd+RL×l(PG+Pγ0)](PG-Pγc)/([RM×lPd+RL×l(PG+Pγc)](PG-Pγ0)) (8)對乙醇和水兩種試驗(yàn)液體，以R×l為參數(shù)，△t/l與PG-Pro關(guān)系示于圖2。利用此圖的結(jié)果，就能確定在某一檢漏靈敏度R×l下，讓PG-Pro＜＜105帕(即PG≈Pro)時應(yīng)該選取的△t/l值;由部件上漏孔的部位估測出漏孔長度l，從而就確定出△t值。這就是為檢測某一長度為l其漏率為R的漏孔，腔體充氣的壓強(qiáng)PG≈Pro(與R×l值相對應(yīng))，等待觀察△t時間就能發(fā)現(xiàn)從漏孔產(chǎn)生的氣泡。
有密封性要求的產(chǎn)品零部件的密封性是保證其產(chǎn)品密封性的基礎(chǔ)，過去一直沒有一種簡便、高精度檢測漏孔的方法。本發(fā)明可以對部件的漏率進(jìn)行寬范圍、高靈敏度地定量檢測和定性篩選，又可準(zhǔn)確指出漏孔位置。該法有利于零部件制造廠改進(jìn)零部件制造工藝和質(zhì)量控制;為成品制造廠提供密封性合格的零部件，避免產(chǎn)品因零部件密封性不合格而造成產(chǎn)品不合格和經(jīng)濟(jì)損失，提高產(chǎn)品可靠性，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
本發(fā)明可應(yīng)用于電子元器件(半導(dǎo)體器件、密封繼電器、密封接插件等)，以及有密封要求的其它裝置的另部件密封性進(jìn)行定量檢測和定性篩選。
本發(fā)明的主要技術(shù)指標(biāo)檢測靈敏度(R×l)與試驗(yàn)液體的表面張力系數(shù)有關(guān)，當(dāng)以乙醇為試驗(yàn)液體時靈敏度不低于1×10-14帕·米4/秒(或1×10-11大氣壓·厘米4/秒)。以水為試驗(yàn)液體時靈敏度不低于5×10-13帕·米4/秒(或5×10-10大氣壓·厘米4/秒)。
圖1為產(chǎn)生氣泡臨界壓強(qiáng)Pro(≈PG)與可檢測的R×l間關(guān)系示意圖;圖2為等待觀察時間△t/l與(PG-Pro)關(guān)系示意圖;圖3為零部件漏孔檢測臺示意圖，圖中1板手，2壓緊螺釘，3橫桿，4園柱銷，5壓頭，6立桿，7有機(jī)玻璃套，8被測管殼，9密封膠墊，10基座，11底座，12送排液口，13充、放氣口，14試驗(yàn)液體。
實(shí)施例應(yīng)用本發(fā)明的最簡單的試驗(yàn)裝置如圖3所示。這里是以檢測或篩選功率晶體管G型封裝管帽玻璃絕緣子上的漏孔為例，將管帽(8)放在密封膠墊(9)上，再把側(cè)面有觀察孔的壓頭(5)套在管帽上，把帶有壓緊螺釘(2)和板手(1)的橫桿(3)放下，并予鎖定;板動板手(1)使螺釘(2)下降，壓在壓頭(5)上，加一定的壓力，使管帽藉助膠墊(9)與基座(10)密封起來，這時管帽和基座形成了一個腔體V;通過充氣孔(13)，往腔體內(nèi)充以壓強(qiáng)可控的氣體(壓縮空氣、氮?dú)?、氧氣皆?，壓強(qiáng)值由與充氣管相串聯(lián)的電磁閥門控制，并用與管道相連接的壓力表測出(實(shí)際上按圖1中PG≈Pro與R×l關(guān)系，將PG指標(biāo)換算成R×l指示，直接測出R×l值);利用高度可調(diào)的裝有試驗(yàn)液體(乙醇或水)的連通器，通過送排液口(12)，往用有機(jī)玻璃圍成的貯液槽中注入液體，并淹過壓頭(5)。用電磁閥門控制進(jìn)入腔體V內(nèi)的氣體量，使之壓強(qiáng)緩慢升高，如管帽絕緣子上有漏孔，其R×l值在檢漏靈敏度范圍內(nèi)，在規(guī)定的等待觀察時間內(nèi)就能從漏孔產(chǎn)生氣泡而檢出漏孔及其漏率。當(dāng)被檢部件尺寸、形狀不同時，可更換適當(dāng)?shù)膲侯^(5)，以同樣的方法實(shí)現(xiàn)漏孔的檢測。當(dāng)漏孔的漏率極低低時，產(chǎn)生氣泡體積很小，肉眼直接觀察比較困難，可用5～10倍的放大鏡進(jìn)行觀察。
漏率測量和密封性篩選的試驗(yàn)條件舉例1、漏率測量給腔體V充氣，使其壓強(qiáng)以能產(chǎn)生少量氣泡為限，以便滿足PG-Pro＜＜1×105帕條件，達(dá)到PG≈Pro的目的，從而就決定了檢漏靈敏度R×l。壓力表指示值的單位為大氣壓，Pn和PG的關(guān)系為PM＝PG-1(≈Pro-1)(單位為大氣壓)。在每一PG下等待觀察產(chǎn)生氣泡的時間△t與漏孔長度l有關(guān)。當(dāng)從零部件結(jié)構(gòu)確定漏孔長度后，也就確定了△t，同時也可從R×l值求得漏率R。兩種試驗(yàn)液體的試驗(yàn)條件列入表1和表2。
2、密封性篩選以乙醇為試驗(yàn)液體，要求篩選的漏率為1×10-9帕·米3/秒，即要求漏率大于此值的另部件完全篩選出來。從零部件結(jié)構(gòu)估測出漏孔長度1＝1×10-3米。則檢漏靈敏度要求為R×l＝10-12帕·米4/秒。從表1得出，要求給腔體V充氣壓強(qiáng)為2、4大氣壓;達(dá)到此壓值后，等待觀察5秒鐘，凡是產(chǎn)生氣泡者皆為漏率≥1×10-9帕·米3/秒，密封性不合格。
權(quán)利要求
1.一種用于封裝零部件漏孔檢測的方法，其特征在于將被測部件和檢漏裝置構(gòu)成一個可以充氣的腔體，再用試驗(yàn)液體復(fù)蓋過被檢零部件1～2厘米深，用高壓氣瓶通過檢漏裝置的管道給腔體充以一定氣壓的氣體，觀察液體中是否有氣泡產(chǎn)生，并根據(jù)腔體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)和零部件漏孔結(jié)構(gòu)測出漏孔的漏率。
2.如權(quán)利要求
1所述檢測方法，其特征在于所述試驗(yàn)液體可以是水或乙醇。
3.用于權(quán)利要求
1所述檢測方法的檢漏裝置，包括板手，壓緊螺釘2，橫桿3，園柱銷4，壓頭5，立桿6，有機(jī)玻璃套7，被測管殼8，密封膠墊9，基座10，其特征在于被測管殼8在壓頭5的壓力下經(jīng)密封膠墊9與基座10緊密結(jié)合，形成一可充氣腔體，基座10開有充氣孔13，壓頭5側(cè)面開有觀察孔。
專利摘要
用被檢零部件和檢漏系統(tǒng)構(gòu)成一個可以充納氣體的腔體，再將此腔體浸沒在試驗(yàn)液體(乙醇或水)中，給腔體充以壓強(qiáng)為P
文檔編號G01M3/06GK87106017SQ87106017
公開日1988年4月6日 申請日期1987年8月29日
發(fā)明者劉振茂, 張國威, 劉曉為, 陳德源 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan