Hermeticitási szivárgási arány: szabványok, vizsgálati módszerek és zárt rádiófrekvenciás csatlakozó specifikációi

A tenger alatti átjátszóban elhelyezett, hermetikusan lezárt RF-csatlakozó minden szemrevételezésen áteshet a gyárban, majd két évvel később csendesen meghibásodhat, mert a nedvesség átkúszott egy soha nem mért szivárgási úton. A helyreállítás költsége jóval meghaladja a beszerzés során megspórolt néhány dollárt. A hermeticitás nem „be- vagy kikapcsolt” tulajdonság. A hermetikus szivárgási arány az a mérhető szám, amely pontosan megmondja, mennyire „nem szivárog” egy tömítés, és a szám meghatározásához használt vizsgálati módszer határozza meg, hogy megbízható-e.

Mit jelent valójában a hermetikus szivárgási arány?

A hermetikus szivárgási sebesség a nyomjelző gáz mennyisége, amely másodpercenként egy tömítésen áthalad egy meghatározott nyomáskülönbség mellett. Atm·cc/s-ban (standard légkör köbcentiméter per másodperc) vagy Pa·m³/s-ban van kifejezve. A hélium az előnyben részesített nyomjelző gáz, mert kis molekulaátmérője, kémiai tehetetlensége és alacsony atmoszférikus háttere miatt tömegspektrométerrel könnyen kimutatható.

A szám perspektivikus megjelenítéséhez egy alkatrész, amelynek mért szivárgási aránya 1 × 10 ^-7 atm·cc/s Egy teljes hónap alatt kevesebb mint 1 milliliter héliumot halmoz fel. Ez az a szint, amelyet a legtöbb repülőgép- és katonai szakember valóban hermetikusnak tart. Ha a beszerzési megrendelés egyszerűen azt írja ki, hogy „hermetikusan lezárva”, anélkül, hogy megadná a szivárgási arányt és a vizsgálati módszert, akkor az eredmény gyakran ellenőrizhetetlen minőségű és inkonzisztens hőciklus alatti viselkedésű alkatrészcsomag.

Hogyan mérik a szivárgási arányt a gyakorlatban

A domináns szivárgásvizsgálati technikák három kategóriába sorolhatók. Mindegyiknek más az érzékenységi tartománya, és más-más célt szolgál a gyártási folyamatban.

A hélium finom szivárgásvizsgálata úgy kezdődik, hogy az alkatrészt egy héliummal töltött nyomáskamrába helyezik egy meghatározott "bomba" időtartamra, majd egy tömegspektrométerhez csatlakoztatott vákuumkamrába helyezik. Amint a hélium bármely valós szivárgási úton távozik, a detektor jelet rögzít. A módszert a MIL-STD-883, 1014. módszer írja le, és már 1 × 10-es szivárgást is képes megoldani. ^-10 atm·cc/s.

A bruttó szivárgásvizsgálat a látható buborékokon alapul, amelyek akkor keletkeznek, amikor egy alkatrészt felmelegített fluor-szénhidrogén folyadékba vagy alacsony nyomású alkoholos oldatba merítenek. Olcsó és gyors, de csak nagyjából 1×10 feletti szivárgást észlel ^-5 atm·cc/s. Egy alkatrész 1×10-nél szivárog ^-6 minden látható jel nélkül átmegy a buborékteszten.

Az optikai szivárgásvizsgálat interferometriás vagy lézeres módszerekkel méri a membrán elhajlását vagy az üreg nyomásváltozását egy lezárt csomagolásban. Hasznos polimerrel lezárt MEMS-csomagoknál, ahol a hélium bombázás nem praktikus. Az IEEE folyóiratokban publikált MEMS csomagolási kutatások azt sugallják, hogy az optikai módszerek elérhetik az 1 × 10 körüli érzékenységet ^-8 atm·cc/s, bár a berendezés továbbra is drága és felületérzékeny.

Finom kontra nagy szivárgás: szabványok, amelyeket ismernie kell

Van egy széles körben használt referenciahatár a nagy és finom szivárgások között. A NASA elektronikus csomagolási útmutatója szerint a legtöbb hermetikus specifikáció 1 × 10 feletti szivárgási arányt kezel. ^-5 bruttó és 1×10 alatti árfolyamok ^-6 mint finom. Az 1×10 közötti zóna ^-6 és 1×10 ^-5 az a szürke terület, ahol az alkatrész műszakilag „finom szivárgásteszten átesett”, de nedves környezetben hosszú távon meghibásodhat.

Az alábbi táblázat a tipikus szivárgási szinteket mutatja alkalmazásonként, így könnyebben láthatóvá válik a skálakülönbség.

A gyakorlatban a szivárgási sebesség szigorúbb előírása növeli a folyamatszabályozási követelményeket és a költségeket is. De meleg, párás környezetben a szivárgási arány 1×10 ^-5 vagy ami még rosszabb, gyorsan ronthatja a szigetelési ellenállást. "Hélium finom szivárgás, 1×10 ^-6 atm·cc/s max" sokkal hasznosabb, mint a "hermetic" szó önmagában.

Hermeticitás a valós RF komponens alkalmazásokban

Az RF és mikrohullámú rendszerekben a tömítés nem csak akadály. A fémház és az üvegszigetelő közötti interfésznek egyszerre kell túlélnie a mechanikai igénybevételt, a hőtágulási eltérést és az elektromos követelményeket. Egy tipikus hermetikusan zárt RF csatlakozó egy külső fémházat, egy üveg-fém tömítést, egy középső vezetéket és egy tömítőgyűrűt vagy hegesztést tartalmaz a csomagolás interfészén.

Az üvegszigetelő az elektromos teljesítmény és a hermetika szempontjából egyaránt kritikus elem. Forrasztás vagy ismételt hőciklus során repedések vagy mikroüregek keletkezhetnek az üvegen, ami a szivárgási arányt elfogadható 1×10-ről növeli. ^-7 kimutatható 1×10-re ^-5 rövid időn belül.

Általános hermetikusan zárt csatlakozó/adapter panel-átmenő alkalmazásokhoz Ez az üvegszinterezett interfésszel ellátott, megmunkált héjú adapter megfelel a paneleken keresztüli hermetikus tömítésnek, támogatja az 50 Ω impedanciát és akár 67 GHz-es frekvenciákat a tiszta, több átvezetéses telepítéshez. Termék megtekintése →

Ha több lezárt átvezetésnek kell áthaladnia egy panelen, egy általános, hermetikusan lezárt csatlakozó/adapter tisztább összekapcsolási megoldást biztosít. Ezek az adapterek üvegszinterezett interfésszel ellátott megmunkált héjat kínálnak, amely jól illeszkedik a paneleken keresztül történő hermetikus alkalmazásokhoz.

SMP hermetikusan zárt csatlakozó kompakt vak-mate szerelvényekhez Az SMP push-on csatlakozó kis helyigényt és megbízható tömítést kínál, ideális sűrű modulokhoz és fázissoros hardverekhez, ahol korlátozott a hely, és vaktárcsa összeszerelésre van szükség. Termék megtekintése →

A kompakt modul-kialakításokhoz és vaktámlás szerelvényekhez az SMP hermetikusan zárt csatlakozók helyet takarítanak meg, miközben megőrzik a megbízható tömítést. Push-on interfészük és kis helyigényük általánossá teszi őket a vevőmodulokban és a fázissoros hardverekben.

RF üvegszigetelő hermetikus mikrohullámú részegységekhez A szinterezett üveg-fém tömítés Kovar-vezetőkkel, önálló hermetikus átvezetést biztosít, amely kompatibilis az SMA és a 2.92 interfésszel, és támogatja a különböző belső vezetők csatlakozásait. Termék megtekintése →

Sok esetben az üveg-fém tömítést önálló RF üvegszigetelőként szállítják, különösen akkor, ha a tömítési folyamatot egy nagyobb mikrohullámú részegységbe integrálják. Az üveg sűrűsége és a szinterezett kötés minősége közvetlenül meghatározza a hosszú távú szivárgási arányt.

A házon belüli megmunkáló, galvanizáló és összeszerelő sorokkal rendelkező gyártók mérhető előnyt jelentenek a hermetikus alkatrészek stabilitásában, mivel minden folyamatlépés, amely a tömítést befolyásolja, nyomon követhető. Ez az oka annak miért fontosak a hermetikusan zárt csatlakozók zord környezetben gyakorlati szempont lesz a megbízható szállító kiválasztásakor.

Mit kell kérdezni a hermetikus alkatrészek meghatározásakor

A hermetikus alkatrészek beszerzési hibái szinte mindig a hiányos specifikációból származnak. Négy kérdés jelentősen csökkenti a kockázatot.

• Mekkora a maximális szivárgási sebesség, és milyen gáz- és nyomáskülönbséggel? Például: „1×10 ^-6 atm·cc/s He 1 atm differenciálnál."
• Melyik átvételi vizsgálati módszert alkalmazzák? Finom hélium szivárgás, nagy buborékszivárgás vagy fluorkarbon technika.
• A szivárgási sebesség a hőciklus és a mechanikai öregedés után is a specifikáción belül marad? Egy új, csak alkatrészt tartalmazó mérés nem elég.
• Rendelkezésre állnak-e a tétel nyomon követhetősége és a vizsgálati feljegyzések? A hermetikus teljesítmény az üveg szinterezésének és bevonásának körülményei között változhat.

A meglévő ISO9001 minőségbiztosítási rendszerrel és teljes folyamatirányítással – a megmunkálástól és a bevonatolástól az összeszerelésig – rendelkező beszállító erősebb alapot biztosít az ismételhető hermeticitáshoz, mint egyetlen alacsony egységár.

Gyakran ismételt kérdések a hermetikus szivárgási arányról