高清可复制 HB 8424-2014(2017) 航空电子元器件密封性泄漏检测方法

　　ICS 49.020 V 04

　　HB 8424-2014

　　航空电子元器件密封性泄漏检测方法

　　Leak test method for sealing of aviation components

　　2014-05-19 发布 2014-10-01 实施

　　中华人民共和国工业和信息化部 发 布

　　前 言

　　本标准按 GB/T 1. 1-2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国航空综合技术研究所归口。

　　本标准起草单位：中国航空综合技术研究所、中国空空导弹研究院。

　　本标准起草人：李慧娟、卢晓青、许清平。

　　本标准为首次发布。

　　航空电子元器件密封性泄漏检测方法

　　1 范围

　　本标准规定了航空用电子元器件密封性检测的环境要求、人员要求、检测方法选用原则、仪器设备要求、检测原理、检测条件、检测程序、失效判据等。

　　本标准适用于内腔容积为 1×10-2cm3～20 cm3 的航空电子元器件在生产、筛选、验收和破坏性物理分析等过程中的密封性试验，也适用于电连接器、管壳等非密闭元器件的密封性检测。本标准不适用于检验防水性与防潮性等要求的密封性试验。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2423.23 电工电子产品环境试验 试验 Q：密封

　　GB/T 3864 工业氮

　　GB/T 4844.1 工业氦气

　　GB/T 13979 氦质谱检漏仪

　　GJB 128 半导体分立元器件试验方法

　　GJB 360 电子及电气元器件试验方法

　　GJB 548 微电子元器件试验方法和程序

　　GJB 1217 电连接器试验方法

　　GJB 1649 电子产品防静电放电控制大纲

　　GJB 9712 无损检测人员的资格鉴定与认证

　　GJB/Z 221 军用密封元器件检漏方法实施指南

　　3 术语和定义

　　GB/T 2423.23 及 GJB/Z 221 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　绝对压力 absolute pressure

　　与真空空间相对应的绝对零值以上的压力，即当地大气压力加上表压力。

　　4 一般要求

　　4.1 环境

　　检测场地应符合如下环境要求：

　　a) 环境温度：15℃~35℃;

　　b) 相对湿度：20%～80 %;

　　c) 无强磁场干扰、无剧烈振动、无腐蚀性气体;

　　d) 环境通风平稳，无氦气污染;

　　e) 检测环境防静电要求符合 GJB 1649 的要求。

　　4.2 人员

　　检测人员应按 GJB 9712 的规定通过培训并取得泄漏检测资格证书，并从事与其证书相应的泄漏检测技术工作。

　　4.3 材料

　　4.3.1 检测使用的氦气应满足 GB/T 4844. 1 合格品的要求。

　　4.3.2 检测使用的氮气应满足 GB/T 3864 合格品的要求。

　　4.3.3 检测使用的碳氟化合物指示液符合表 1 规定。

　　5 检测方法选用原则

　　电子元器件的泄漏检测方法一般分为细检漏与粗检漏，细检漏方法主要包括氦质谱检漏法及光学细检漏法;粗检漏方法包括碳氟化合物粗检漏、酒精气泡检漏、差压粗检漏、光学粗检漏等。针对具有密闭内腔及非密闭的元器件进行检测时应按以下原则选择适用的方法：

　　a) 具有密闭内腔的元器件细检漏时分为未充入示踪气体的元器件与已充入示踪气体的元器件两种情况。具有密闭内腔元器件可采用氦质谱细检漏及光学细检漏方法进行细检漏， 可采用碳氟化合物粗检漏、差压粗检漏及光学粗检漏方法可对具有密闭内腔的元器件进行粗检漏。

　　b) 非密闭元器件进行检漏时可采用氦质谱法作为检漏方法。检漏工作可按照GJB 548及GJB 1217的规定进行。

　　6 密闭内腔元器件检测方法

　　6.1 氦质谱背压检漏法

　　6.1.1 概述

　　将具有密闭内腔的被检元器件去除包装并清洁后放入真空/压力箱内，抽真空后施加一定压力的氦气。被检元器件存在泄漏时氦气将进入元器件内腔， 加压完成后清除表面吸附的氦气，将其放入与氦质谱检漏仪相连的检测室进行检测，存在泄漏时压入元器件内腔的氦气将从被检元器件内腔漏出，利用氦质谱检测仪对泄漏值进行检测，将测量漏率转化为等效标准漏率。

　　6.1.2 设备组成及要求

　　进行氦质谱背压检漏所需设备包括氦质谱检漏仪、标准漏孔、真空/压力箱、检测室等。对各设备的要求为：

　　a) 氦质谱检漏仪应满足 GB/T 13979 的要求，检漏系统有效最小可检漏率应小于要求最小测量漏率的 1/10;

　　b) 标准漏孔的漏率标称值应能满足检漏要求且在校准有效期内使用;

　　c) 真空/压力箱应装有压力表，最高能承受不小于 1×106 Pa 的绝对压力，在 5×105Pa 的绝对压力下，2 h 内压力箱内压力下降应小于 2×104 Pa;

　　d) 用于测量漏率的检测室体积在满足检测需求的前提下应尽量小，应能抽真空至工作压力，并有标准漏孔接口。

　　6.1.3 方法选择

　　6.1.3.1 方法特点

　　氦质谱背压检漏法分为固定法与灵活法，两种方法均适用于对具有密闭内腔的元器件进行检测。固定法根据固定的试验条件进行检测，能满足为检测出要求的测量漏率所必须的检测灵敏度;灵活法允许改变试验条件，利用元器件允许的标准漏率值计算测量漏率判据。无特殊要求时，应优先选用灵活法。

　　6.1.3.2 元器件状态

　　6.1.3.2.1 未充示踪气体

　　将具有密闭内腔的被检元器件置于真空/压力箱内，并对真空/压力箱抽真空，根据元器件内腔体积在规定的压力下用氦气对被检元器件加压，经过规定的时间后去除压力，将被检元器件从真空/压力箱中取出后利用适当的方法除去表面吸附的氦气，并把元器件放入与氦质谱检漏仪相连的检测室中进行检测，从而得到测量漏率。

　　从真空/压力箱内取出的元器件应受到下列条件限制：

　　a) 固定法试验时，最后一个元器件的检漏试验应能在压力去除后 1h 内完成;

　　b) 灵活法试验时，最后一个元器件的检漏试验应能在规定的候检时间内完成。

　　6.1.3.2.2 已充示踪气体

　　元器件在制造过程中预先封入氦气，在封装后 1h 或规定的停顿时间内进行细检漏时可不进行氦气加压，直接将被检元器件放入与检漏仪相连的检测室作抽真空检漏，漏率计算方法可根据 GJB/Z 221 规定执行。超过规定的候检时间进行检测时，按灵活法进行检测。

　　对已充示踪气体元器件进行复验时应按 6.1.3.2. 1 规定进行，为避免误判，在压氦前可先作一次检漏，该测量漏率作为本底漏率，压氦后测量得到的漏率减去本底漏率后得到净测量漏率。

　　6.1.4 检测程序

　　微电子器件的氦质谱背压检漏程序按 GJB 548 执行，半导体分立器件的氦质谱背压检漏程序按GJB 128 执行;电子及电气元件的氦质谱背压检漏程序按 GJB 360 执行。其他类型电子元器件检测程序可参照相关标准进行。

　　6.1.5 失效判据

　　微电子器件的氦质谱背压检漏失效判据应按 GJB 548 的规定，半导体分立器件的氦质谱背压检漏失效判据应按 GJB 128 的规定;电子及电气元件的氦质谱背压检漏失效判据应按 GJB 360 的规定。其他类型电子元器件检测失效判据可参照相关标准。

　　6.2 碳氟化合物粗检漏法

　　6.2.1 概述

　　将去除外包装并清洁后的被检元器件放入真空/压力箱，对放有元器件的真空/压力箱抽真空后，保持真空状态一定时间后注入低沸点指示液，对其加压使低沸点指示液能够进入存在泄漏的元器件内部。经过规定的时间后去除压力，将被检元器件从真空/压力箱中取出，将其放入已加热至规定温度的高沸点指示液中。若元器件有漏孔，进入元器件内腔的低沸点指示液，在高沸点指示液中将会汽化产生气泡，由漏孔位置溢出，据此判断元器件的密封性。

　　6.2.2 设备组成及要求

　　进行碳氟化合物粗检漏所需设备包括真空/压力箱、检测及观察容器、放大镜、指示液、光源、温

　　度及压力指示仪器等。对各设备的要求为：

　　a) 真空/压力箱应能满足抽真空及随后加压过程要求，可对试验样品抽真空或使元器件受到不低于 620 kPa 的压力作用达 10 h;

　　b) 检测及观察容器应能使待测样品完全浸没不少于 50 mm，并保证指示用液体温度维持在 125℃ ±5℃;

　　c) 放大镜为 1.5 倍～30 倍，能够利用其观察从元器件中冒出的气泡;

　　d) 指示液应满足表 1 所列要求;

　　e) 光源不需校准，光源应能发出平行光;

　　f) 试验用温度、压力和时间指示仪器应能满足检测需求并经过校准。

　　表 1 碳氟化合物指示液物理特性要求

　　6.2.3 检测程序

　　6.2.3.1 抽真空

　　将去除外包装并清洁后的被检元器件置于真空/压力箱内，把压力降到小于或等于 0.7kPa，至少保持 30 min。对内腔体积大于或等于 0.1cm3 的元器件，此步可省略。

　　6.2.3.2 注入指示液

　　在保持真空过程 30 min 后，且真空未被破坏时注入足够量的Ⅰ型检测用指示液，应保证指示液能够浸没该元器件全部表面。

　　6.2.3.3 加压与浸泡

　　按表 2 规定对元器件加压，加压阶段结束后去除压力，但仍需将元器件浸在Ⅰ型检测指示液中 20s以上。浸泡过程可将元器件从真空/压力箱内移出，在另一容器内进行。

　　表 2 加压条件

　　6.2.3.4 干燥

　　被检元器件移出浸泡容器后应在空气中干燥 1min～3min。

　　6.2.3.5 检测

　　将经过干燥后的元器件浸入 125℃±5℃的Ⅱ型指示液中，元器件的最上部浸入指示液面以下至少50 mm。可以一次放入一个元器件或同时浸入一组元器件。浸入一组元器件时应保证能清楚观察到一组被检元器件中任意一个元器件冒出的气泡及来源。

　　检测应在光源照射下，从浸入时刻起，在暗淡的不反射的黑色背景衬托下经放大观察元器件至少30s。

　　6.2.4 失效判据

　　从同一位置出来一串明显气泡或两个以上大气泡时视作元器件失效。

　　6.3 差压粗检漏法

　　6.3.1 概述

　　差压粗检漏法检测原理为对位于差压传感器两侧的被检元器件与基准件同时充压，随后测量被检元器件与基准物内腔的压力差，并计算被检元器件的总漏率。检测过程分为小泄漏检测与大泄漏检测两部分。差压粗检漏原理如图 1 所示。

　　小泄漏检测，将被检元器件和基准件(与被检元器件相同而且是不漏的)分别放置在差压计两端的密闭测试容器中，对密闭测试容器充压，然后进行保压，若被检元器件存在比较小的泄漏，放置被检元器件的密闭容器内的压力会发生变化，检漏仪上的差压计即可检出压差，经过相关计算，即可得出被检元器件的漏率。

　　大泄漏检测，被检元器件上有较大的漏孔，在对密闭测试容器充压的同时，气体会比较快的进入被检件内腔，导致充压停止以后，被检元器件内腔的压力与所处容器压力相同或相近，虽然被检元器件有较大的漏孔，检漏仪上的差压计只有很小的压差显示，有可能将大漏判断为小漏。为了避免错判， 所以必须进行第二步大泄漏检测。采用配容分压的方式， 来判断被检元器件上是否存在很大的漏孔。打开两个大泄漏检测阀，使放置被检元器件和基准件的容器与另外一对配容容器相通。如果被检元器件存在很大的漏孔，其内腔的气体加上所在容器的气体的总质量比放置基准物的容器内的气体总质量要多，从而产生另外一个压力差，使差压传感器产生响应。

　　根据大泄漏及小泄漏检测得到的两个压力差数值，差压检漏仪可以按设定的数据判断被检元器件漏率是否合格。

　　1. 气源;2. 平衡阀;3. 大泄漏检测阀;4. 配容容器;5. 校正器;

　　6. 密闭容器;7. 被检件;8. 基准件;9. 差压传感器

　　图 1 差压粗检漏原理图

　　6.3.2 设备组成及要求

　　进行压力变化粗检漏所用设备应包括差压式检漏仪、校正器、气源装置及密闭容器等主要部分。对各组成部分具体要求为：

　　a) 元器件差压式检漏仪应具有足够灵敏度(≤1Pa)的差压传感器，应配备有两个可以连通或隔断、内腔体积相同的对称刚性密闭测试容器，配备有可进行小漏率检测和大漏率检测的装置。差压检漏仪应定期进行检定。

　　b) 校正器应定期进行检定。

　　c) 气源装置应确保不低于 450 kPa 的稳定气源压力。

　　d) 其余要求应符合 GJB/Z 221 的规定。

　　6.3.3 检测程序

　　6.3.3.1 校正

　　针对不同规格的元器件，选择相应的检漏容器，设置检测压力、加压时间、平衡时间、检测时间等，将检漏仪调整在检漏状态。旋转安装在检漏仪上的校正器， 测量检漏仪的压力差变化值。当检漏仪的压力差变化值，等于检漏仪一倍噪声对应的压力差数值时，记录校正器的体积变化量，通过计算得到对应的漏率值，该漏率值即为最小可检漏率。

　　6.3.3.2 压力差选择

　　根据被检元器件的允许漏率，确定小漏率检测时合格品对应的压力差允许值和大漏率检测时不合格品对应的压力差报警值。在检漏仪上设置加压时间、平衡时间、检测时间等参数， 设置小漏率检测时合格品对应的压力差允许值和大漏率检测时不合格品对应的压力差报警值。

　　6.3.3.3 加压

　　将被检元器件与基准件分别放入差压传感器两侧的密封容器内，加盖密封后同时向两个容器内充气加压。

　　6.3.3.4 保压

　　加压结束后等待一定时间，保证充入到密封容器内的气体能够通过漏孔进入被检元器件内部，导致放置被检元器件的密闭容器内压力逐渐降低。

　　6.3.3.5 小漏率检测

　　对压力传感器产生的信号进行判读，传感器存在压力差显示时，证明被检元器件存在泄漏。

　　6.3.3.6 大漏率检测

　　小漏率检测过程结束后，将放置被检元器件与基准物的两容器互通，被检元器件端平衡压力将高于基准物端平衡压力，通过差压传感器的信号输出，可对内部大漏进行判定。

　　6.3.4 失效判据

　　出现下列情况的元器件应判为失效：

　　a) 作为与氦质谱检漏结合的粗检漏，被检元器件等效标准漏率大于 1×10-5Pa ·m3/s 时判定为失效;

　　b) 有特殊要求被检元器件规定的允许漏率可大于 1×10-5Pa ·m3/s 时，按要求的规定值判定是否失效。

　　6.4 光学粗/细检漏法

　　6.4.1 概述

　　光学粗/细检漏法采用数字激光全息干涉技术，测量封装盖板因检测箱与器件内部压力差而产生的变形，通过与基准工作气压状态下的变形量进行比较计算得到实际漏率。被测元器件在检测初始阶段及终止阶段盖板形变的变化、器件内腔容积和检测持续时间是获得真实漏率的依据。光学检漏的灵敏度与施加的压力与检测时间密切相关，增加检测压力和延长检测时间可以提高测量灵敏度。当用氦气作为检测气体时，得到的是氦漏率，空气漏率与氦漏率之间可以通过分子转换系数进行计算。

　　6.4.2 适用性

　　光学法检漏适用于具有盖板，且盖板由金属、陶瓷或其他能随压力变化产生变形的材料制成的器件。

　　6.4.3 设备组成及要求

　　光学检漏设备由激光干涉仪、密封试验箱、加压装置、检测系统等部分组成，具体要求如下：

　　a) 激光干涉仪应能检测封装盖板在压力变化时产生的微小形变;

　　b) 密封试验箱应能承受至少 5×105Pa 的大气压力;

　　c) 加压装置应能产生并测量微小的可控压力变化，对每一个被测器件建立压力变化与盖板形变的对应关系，测量盖板刚度;

　　d) 检测系统应能跟踪封装盖板随时间延长的即时变化，并利用盖板形变的变化以及测量到的刚度值确定器件腔体内部压力变化。

　　6.4.4 检测程序

　　将被检元器件放入密封检测箱内，调整光学干涉仪至能够观测到全部器件封装盖板。利用氦气对检测箱进行加压至适当的检测压力，检测压力在任何情况下均应不高于元器件制造商所确定的最高压力或检测箱的极限压力。在加压持续时间内， 调制检测箱内的压力使封装盖板的形变随压力变化而变化，从而获得元器件盖板的刚度。随着压力的变化，利用光学干涉仪同时测量视野范围内盖板的即时变形量。

　　6.4.5 失效判据

　　6.4.5.1 光学粗检漏失效判据

　　符合下列条件之一时判为失效：

　　a) 检测箱压力最初变化时，光学检漏仪没有探测到器件封装盖板形变;

　　b) 光学检漏仪检测到器件封装盖板的刚度值大于零。

　　6.4.5.2 光学细检漏失效判据

　　光学检漏仪检测到器件漏率大于表 3 中的规定值时判为失效。

　　表 3 光学细检漏失效判据

　　7 非密闭元器件检测方法

　　7.1 概述

　　为确定非密闭元器件连接处的密封性，将待检元器件安装在无泄漏的固定装置一端，使被检元器件两端产生气压差。将示踪气体氦施加于高气压端， 低气压端与氦质谱检漏仪相连并保证密封。如存在泄漏，氦质谱检漏仪能够检测出通过被检元器件密封处的泄漏情况，据此判断被检元器件密封性。

　　7.2 设备组成及要求

　　非密闭元器件检测需要氦质谱检漏仪、橡皮密封垫片、连接被测元器件与氦质谱检漏仪的夹具与配件等设备与器材，可参照 GJB 1217 或 GJB 548 中泄漏检测方法的要求。

　　7.3 检测程序

　　非密闭元器件密封性检测过程分为试件安装、施加气压、泄漏检测等主要环节。主要检测程序为：

　　a) 将试件安装在保证无泄漏的连接法兰或分压隔板上，将非密闭元器件两侧进行区分;

　　b) 通过对一侧加压或维持大气压，另一侧抽真空的方法，使其两侧分别置于高气压侧与低气压侧;

　　c) 对高气压侧施加一定压力的示踪气体氦，并保证能笼罩被检元器件表面;

　　d) 将氦质谱检漏仪抽气管与低压侧相接，测量泄漏的示踪气体漏率，通过计算获得等效标准漏率。

　　7.4 失效判据

　　对非密闭元器件进行检测时，失效判据根据相关标准确定。