博為氦質(zhì)譜檢漏儀在電子半導(dǎo)體密封性檢測(cè)中的檢漏應(yīng)用

一、前言

半導(dǎo)體電子產(chǎn)品由于密封不良，將會(huì)造成產(chǎn)品的漏氣漏液，從而降低使用性能，有時(shí)還會(huì)造成本身及附近產(chǎn)品的腐蝕現(xiàn)象，甚至使產(chǎn)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(jù)使用條件不同，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品提出不同的密封要求，國(guó)家則出具了統(tǒng)一的密封標(biāo)準(zhǔn)。

近年來(lái)由于電子行業(yè)的發(fā)展以及空間探索活動(dòng)的增加，檢漏技術(shù)得到了快速發(fā)展，它的重要標(biāo)志是將以氦作為示蹤氣體的氦質(zhì)譜檢漏儀快速的進(jìn)入了各個(gè)適用的領(lǐng)域，其所用領(lǐng)域極其廣泛，涵蓋了汽車、制冷、家電、航空、航天、電子、電力、真空、儀器儀表、新能源、新材料、閥門、醫(yī)療等行業(yè)。

氦質(zhì)譜檢漏儀同其他檢測(cè)方法相比，除檢漏方法不同之外，憑借著它的檢測(cè)靈敏度高、速度快，可進(jìn)行定性、定量、定點(diǎn)的檢測(cè)，特別是選擇無(wú)破壞性、無(wú)毒、無(wú)危險(xiǎn)的惰性氣體——氦（He）為示蹤氣體，使它成為今天檢漏儀器當(dāng)中的必選。

在許多科學(xué)領(lǐng)域和工業(yè)制造中，氦質(zhì)譜檢漏儀已成為控制和監(jiān)督產(chǎn)品質(zhì)量的裝備，尤其是近年來(lái)，電子產(chǎn)品的監(jiān)督檢驗(yàn)部門和生產(chǎn)廠家強(qiáng)化“以質(zhì)量求生存”的意識(shí)，他們?cè)趯⒑べ|(zhì)譜檢漏儀用于生產(chǎn)線和科研應(yīng)用的同時(shí)，不斷探索其在本行業(yè)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)并積累了很多經(jīng)驗(yàn)。

• 氦質(zhì)譜檢漏儀的工作原理

氦質(zhì)譜檢漏儀是根據(jù)質(zhì)譜分析原理，以氦為示蹤氣體，對(duì)真空設(shè)備和密封器件的漏隙進(jìn)行定位或定量、定性測(cè)量的完整系統(tǒng)。

我們知道氣體在電子的轟擊下會(huì)產(chǎn)生帶電粒子，帶電粒子在電場(chǎng)的作用下獲得能量做加速動(dòng)力，而在磁場(chǎng)的作用下將做圓周運(yùn)動(dòng)。而具有不同質(zhì)荷比的粒子其運(yùn)動(dòng)半徑不同，這就使一束帶電粒子在磁場(chǎng)的作用下將質(zhì)荷比分離，這門研究使不同質(zhì)量的粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)并依質(zhì)荷比進(jìn)行分離的學(xué)科稱為質(zhì)譜學(xué)。根據(jù)質(zhì)譜學(xué)原理制成的儀器叫質(zhì)譜儀。氦質(zhì)譜檢漏儀是質(zhì)譜儀器中的一種，將質(zhì)譜儀用于檢漏技術(shù)是質(zhì)譜儀在真空密封檢測(cè)技術(shù)中的重要應(yīng)用。

檢漏的基本任務(wù)靠采取一些標(biāo)準(zhǔn)檢漏技術(shù)來(lái)完成，而采用哪種技術(shù)要根據(jù)被檢件的結(jié)構(gòu)、檢漏的經(jīng)濟(jì)效益及檢漏系統(tǒng)的性質(zhì)來(lái)決定。

• 電子半導(dǎo)體中幾種常用的檢漏方法

在半導(dǎo)體電子制造中，根據(jù)不同產(chǎn)品對(duì)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(cè)口，用噴槍連續(xù)向可疑的漏孔噴射示蹤氣體，示蹤氣體通過(guò)漏孔進(jìn)入檢漏儀并被檢測(cè)。電子元器件的外殼、高壓開(kāi)關(guān)管、氧化鋅、避雷器等都應(yīng)采用這種方法檢漏。

根據(jù)產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)行漏率校準(zhǔn)，就可以對(duì)管殼作噴吹檢漏，先將夾具固定在檢漏口，待測(cè)管殼放在夾具上面的橡皮板上，輔助抽氣系統(tǒng)將其抽至預(yù)定真空后自動(dòng)接至儀器的測(cè)量系統(tǒng)，然后用噴槍連續(xù)向管殼噴氦氣，時(shí)間一般1~3秒，當(dāng)管殼存在漏孔時(shí)，氦氣將通過(guò)漏孔進(jìn)入儀器的質(zhì)譜分析部分，漏量大小在漏率表上直接顯示出來(lái)，這種方法既能判斷漏孔的位置，也可測(cè)量漏孔的大小。整個(gè)檢測(cè)周期只需一分鐘。

• 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(cè)口，而被檢件充入規(guī)定壓力的示蹤氣體，漏孔泄漏出來(lái)的氦氣被吸槍吸入檢漏儀后被檢測(cè)。大型容器或內(nèi)部放氣管量很大的容器做噴槍檢漏很不經(jīng)濟(jì)，而且檢漏速度慢，一般采取吸槍檢漏。目前，電子行業(yè)中大型容器的檢漏尚無(wú)成熟的方法和標(biāo)準(zhǔn)。比如高壓電容這樣大的容器，質(zhì)量控制的關(guān)鍵靠焊接技術(shù)，氣密性的監(jiān)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(zhǔn)儀器的吸槍靈敏度，再向容器內(nèi)充入比一個(gè)大氣壓高的氦氣，有些容器是薄板結(jié)構(gòu)，建議在容器外面做夾具處理，防止高壓時(shí)變形損壞器件。吸槍沿焊縫移動(dòng)時(shí)速度不要太快，離開(kāi)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(duì)這種大型電子元器件檢漏結(jié)果表明，它們的漏率一般在10^-6-10^-7Pa·m³/s范圍內(nèi)。

博為氦檢相信，隨著氦質(zhì)譜檢漏儀在這個(gè)領(lǐng)域廣泛和深入的使用，很快將建立起本行業(yè)的檢漏標(biāo)準(zhǔn)和方法。

• 背壓法檢漏

背壓法檢漏是將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(guò)漏孔泄漏出來(lái)，經(jīng)檢漏儀檢測(cè)出總泄漏量。

小型電子器件宜采用這種檢漏方法。首先將儀器調(diào)整好，再將器件放入加壓罐內(nèi)壓入氦氣，氦氣進(jìn)入有漏孔的器件內(nèi)部，無(wú)漏孔的器件只是表面吸附氦氣。器件加壓壓力和時(shí)間根據(jù)GB2423.2328文件而定，器件從加壓罐中取出后將表面吸附的氦氣吹掉再放入檢漏夾具中抽空，待真空抽至設(shè)定值后自動(dòng)將夾具連至儀器的測(cè)量系統(tǒng)。這時(shí)，壓入存在漏孔器件內(nèi)部的氦氣泄漏出來(lái)被檢測(cè)，其漏率在漏率表上顯示出來(lái)。一般背壓法檢漏時(shí)采用排除法。在夾具中放一定數(shù)量的器件，這一批的總漏率沒(méi)超過(guò)報(bào)廢預(yù)定值，說(shuō)明這一批合格；總漏率超過(guò)報(bào)廢預(yù)定值可以取出一半，剩下的一般繼續(xù)檢漏，這一半合格說(shuō)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(shí)也會(huì)出現(xiàn)漏檢，這是因?yàn)槟切┐嬖诖舐┛椎钠骷诜湃霗z漏夾具前氦氣已經(jīng)放完，所以通常在背壓法檢漏之前須對(duì)器件進(jìn)行粗檢。

目前，電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)部門，生產(chǎn)廠家廣泛使用氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督，并且已經(jīng)建立了自己的標(biāo)準(zhǔn)和方法。

無(wú)論采用哪種檢漏方法，都要求操作者有細(xì)心觀察的能力和高度責(zé)任感，因?yàn)檎`檢和漏檢將造成不可挽回的損失，另外操作者發(fā)現(xiàn)未知事物的警覺(jué)性和熟練程度也是很重要的。

博為BW-930型氦質(zhì)譜檢漏儀核心部件采用德國(guó)進(jìn)口專用分子泵，美國(guó)TI放大器，有效降低了檢漏儀本身的噪音，提高了檢漏儀的靈敏度，且具有快速清氦功能和快速響應(yīng)功能，檢漏狀態(tài)一鍵清零；顯示屏為全自動(dòng)液晶觸摸彩屏顯示，實(shí)現(xiàn)了智能自動(dòng)化，操作方便、簡(jiǎn)單可靠。