背压检漏方法在元器件泄漏检测中的应用

当被检件为密闭型容器（如集成电路、手表、罐头等）时，既无法对其做抽真空检漏，又无法做充压吸枪法检漏，通常采用背压检漏。

4.3.4.1 检漏程序

背压检漏一般分为三步，如图9.4-12所示。

1）加压充氦：将被检件放置在压力容器中，预先对容器抽真空至1kPa左右，再将纯度符合要求的氦气加进压力容器。加压的压力与时间应符合标准或图样规定。

图9.4-10 充压抽真空检漏示意图

1—检漏仪 2—辅助泵 3—辅助阀 4—真空容器 5—被检件 6—氦气瓶

图9.4-11 充压吸枪法检漏示意图

图9.4-12 氦质谱背压检漏示意图

1—检漏仪 2—辅助泵 3—辅助阀 4—真空容器 5—被检件 6—氦气瓶 7—压力容器

2）净化：被检件取出后，要用干燥的氮气或空气吹除表面吸附的氦。

3）检漏：把被检件放入真空容器，并使该容器与氦质谱检漏仪相连。预先对真空容器抽真空，然后打开检漏仪进行检漏。若被检件有漏孔，则压入元器件内部的氦气会通过漏孔逸出进入检漏仪，显示该被检件有泄漏。

4.3.4.2 漏率的计算

若被检件有漏孔，检漏仪上会有一个漏率显示值，称为测量漏率，以R₁表示。这个漏率值不是被检件的真正漏率，它与检漏前对被检件加压充氦的压力p_E、加压时间t₁、被检件空腔体积V、被检件加压完毕到检漏之间的待检时间t₂均有关系，还与被检件自身的等效标准漏率L有关。

对于体积相同的被检件，加压充氦的压力p_E越高、加压时间t₁越长，进入被检件内腔氦气就越多，检漏时，仪器显示的漏率值R₁就越大；等效标准漏率相同的被检件，其空腔体积越大，压入的氦气使内腔产生的氦气分压就越小；检漏时，仪器显示的漏率值R₁就越小；待检时间t₂拖得越长，在未检测前从漏孔漏出的氦气就越多，到正式检漏时，能进入到检漏仪中的氦气就要减少，使测量漏率R₁变小。基于上述这些原因，在检漏仪给出被检件的测量漏率R₁后，还要作相应计算，才能得出其真正的漏率，即等效标准漏率L。

当漏孔较小时，通过漏孔的气流可以认为是分子流。对分子流漏孔，漏率计算公式如下：

式中 R——示踪气体（氦）的测量漏率（Pa·m³/s）；

L——等效标准漏率（Pa·m³/s）；

p_E——施加的绝对压力（Pa）；

p₀——大气压力（Pa）；

M_A——空气的分子量（g）；

M——氦气分子量（g）；

t₁——施加p_E的时间（s）；

t₂——去除压力后到正式检漏之间的停顿时间（s）；

V——被检件封装的空腔容积（m³）。

公式（9.4-3）比较复杂，使用不方便。对于非常小的漏孔，可以用下列求近似值的简化公式代替。(www.xing528.com)

上面两个计算漏率的公式是按漏气气流为分子流推导出来的。当L＜10^-6Pa·m³/s时，通过漏孔的气流状态可以看作分子流，误差不是太大，所以在使用该计算公式时，应特别强调当L＜10^-6 Pa·m³/s才可使用。

4.3.4.3 测量漏率R₁与等效标准漏率L之间的关系

从公式（9.4-3）～（9.4-5）均可看到，测量漏率R₁与等效标准漏率L之间存在函数关系。为了将R₁与L之间的关系看得更清楚，将上述公式（在将p_E、t₁、t₂和V设置一定值后）制成图9.4-13所示的曲线。

图9.4-13 测量漏率（R₁）与等效标准漏率（L）关系曲线

从曲线可看出以下两个特点：

1）每一测量漏率R₁对应两个等效标准漏率L。也就是说，检漏仪上有一个测量漏率，被检件可能存在一个较小的漏孔，也可能存在一个较大的漏孔。最典型的情况是当测量漏率R₁为0时，元器件可能是不漏的，也即在加压时没有氦气进到元器件内腔中，则检漏时无泄漏显示；但也可能被检件有大漏孔，在加压时氦气通过漏孔进入了内腔，但在卸压后的净化过程和检漏前的抽真空过程中，进入被检件内腔的氦气又逃逸掉了，因而在检漏时，检漏仪上无泄漏显示。所以在检漏仪的测量漏率R₁为0时，被检件的真实状况可能是“不漏”或大漏。

2）R₁有极值。也就是说在氦质谱背压检漏时，当漏率大到一定程度后，就检测不出实际的漏率，即检漏范围有极限。

基于上述两个特点，所以被检件做过了氦质谱背压检漏（也称为细检漏）后，还必须用其他方法来检测它是否存在大漏（也称为粗检漏）。通过粗检漏，确认被检件无大漏后，才能判别R₁所对应的L是较小的那个漏率数值，从而确定被检件的密封性是否合格。

粗检漏的方法有很多种。目前在电子元器件检漏中，经常使用的是氟油气泡检漏和酒精抽真空气泡检漏。在大批量的元器件粗检漏中，也有使用自动化程度很高的压力变化检漏仪进行检漏的。

4.3.4.4 被检件内腔已经封入氦气的氦质谱背压检漏

有的被检件在封盖时，内腔已经封入氦气或氦氮混合气体（如密封继电器，封装时封入10%氦气，90%氮气的混合气体）。对生产厂而言，在检漏前就没有必要对它加压充氦，可以直接放入真空容器与检漏仪相连进行检漏了。如果按照这种程序进行检漏，在检漏仪上得到的测量漏率R₁也不是被检件的真实漏率。测量漏率R₁与被检件内腔封入氦气的分压力p_S、空腔体积V、封盖后到检漏之间的停顿时间t₂、被检件自身漏率大小L有关。其计算公式如下：

式中 R₁——示踪气体（氦）的测量漏率（Pa·m³/s）；

L——等效标准漏率（Pa·m³/s）；

p_S——充入氦气的分压力（Pa）；

p₀——大气压力（Pa）；

M_A——空气的分子量（g）；

M——氦气分子量（g）；

t₂——去除压力后到正式检漏之间的停顿时间（s）；

V——被检件封装的空腔体积（m³）。

将公式（9.4-6）制成曲线，曲线的形状与一般氦质谱背压检漏曲线相似，且每一个测量漏率R₁对应两个等效标准漏率L，且R₁有极限值。因此，在氦质谱背压检漏后，还应做粗检漏，才能确定等效标准漏率L是两个可能漏率中的哪一个。

4.3.4.5 细检漏与粗检漏的关系

1）粗检漏是细检漏的后续工序。如前所述，氦质谱背压检漏从检漏仪上获得的数据，对应两个可能的漏率值。所以在氦质谱背压检漏后，应做粗检漏。根据细检漏、粗检漏所获得的完整数据，才能判别元器件是否合格。

2）细检漏不能代替粗检漏。一般地讲，在检漏实践中，可以用灵敏度高的细检漏代替灵敏度低的粗检漏的方法。但是在对密封元器件检漏中，灵敏度高的氦质谱检漏是不能代替灵敏度低的粗检漏方法的。

3）细检漏和粗检漏应选配灵敏度能相互衔接的方法。做氦质谱背压检漏时，存在一个最大可检漏率的极限值，漏率再增大，就无法检测了。粗检漏的方法有许多种，每种方法的最小可检漏率（即灵敏度）都不一样。到底选哪一种粗检漏方法，不可随意搭配，应考虑使其灵敏度能相互衔接。

4）细检漏、粗检漏的先后顺序，一般要先做细检漏，后做粗检漏。这是因为目前常用的细检漏方法是氦质谱背压检漏，常用的粗检漏方法是氟油检漏。如果先做粗检漏，一部分小漏孔就可能被堵死了，以后做细检漏就会检不出来。如果粗检漏的方法不影响原有漏孔的状态，则这种粗检漏方法安排在细检漏之前也是可以的。