博为氦质谱检漏仪在电子元器件电芯电子封装密封性检测检漏的应用

一、前言

半导体电子产品由于密封不良，将会造成产品的漏气漏液，从而降低使用性能，有时还会造成本身及附近产品的腐蚀现象，甚至使产品破坏丧失全部功能，以致造成巨大的或不可挽回的损失。根据使用条件不同，应对产品提出不同的密封要求，国家则出具了统一的密封标准。

近年来由于电子行业的发展以及空间探索活动的增加，检漏技术得到了快速发展，它的重要标志是将以氦作为示踪气体的氦质谱检漏仪快速的进入了各个适用的领域，其所用领域极其广泛，涵盖了汽车、制冷、家电、航空、航天、电子、电力、真空、仪器仪表、新能源、新材料、阀门、医疗等行业。

氦质谱检漏仪同其他检测方法相比，除检漏方法不同之外，凭借着它的检测灵敏度高、速度快，可进行定性、定量、定点的检测，特别是选择无破坏性、无毒、无危险的惰性气体——氦（He）为示踪气体，使它成为今天检漏仪器当中的佼佼者。

在许多科学领域和工业制造中，氦质谱检漏仪已成为控制和监督产品质量的装备，尤其是近年来，电子产品的监督检验部门和生产厂家强化“以质量求生存”的意识，他们在将氦质谱检漏仪用于生产线和科研应用的同时，不断探索其在本行业的应用开发并积累了很多经验。

二、氦质谱检漏仪的工作原理

氦质谱检漏仪是根据质谱分析原理，以氦为示踪气体，对真空设备和密封器件的漏隙进行定位或定量、定性测量的完整系统。

我们知道气体在电子的轰击下会产生带电粒子，带电粒子在电场的作用下获得能量做加速动力，而在磁场的作用下将做圆周运动。而具有不同质荷比的粒子其运动半径不同，这就使一束带电粒子在磁场的作用下将质荷比分离，这门研究使不同质量的粒子在电磁场中运动并依质荷比进行分离的学科称为质谱学。根据质谱学原理制成的仪器叫质谱仪。氦质谱检漏仪是质谱仪器中的一种，将质谱仪用于检漏技术是质谱仪在真空密封检测技术中的重要应用。

检漏的基本任务靠采取一些标准检漏技术来完成，而采用哪种技术要根据被检件的结构、检漏的经济效益及检漏系统的性质来决定。

三、电子半导体中几种常用的检漏方法

在半导体电子制造中，根据不同产品对密封的要求，多采用喷吹法、吸入法和加压法等检漏方法。

1. 喷吹法检漏

喷吹法检漏是将被检件接到检漏仪的检测口，用喷枪连续向可疑的漏孔喷射示踪气体，示踪气体通过漏孔进入检漏仪并被检测。电子元器件的外壳、高压开关管、氧化锌、避雷器等都应采用这种方法检漏。

根据产品的不同，需要选择不同尺寸的夹具或辅助工具（如管壳）的检漏，检漏仪正常工作后，用标准漏孔进行漏率校准，就可以对管壳作喷吹检漏，先将夹具固定在检漏口，待测管壳放在夹具上面的橡皮板上，辅助抽气系统将其抽至预定真空后自动接至仪器的测量系统，然后用喷枪连续向管壳喷氦气，时间一般1~3秒，当管壳存在漏孔时，氦气将通过漏孔进入仪器的质谱分析部分，漏量大小在漏率表上直接显示出来，这种方法既能判断漏孔的位置，也可测量漏孔的大小。整个检测周期只需一分钟。

2. 吸入法检漏

吸入法检漏与喷吹法检漏相反，吸枪接在检漏仪的检测口，而被检件充入规定压力的示踪气体，漏孔泄漏出来的氦气被吸枪吸入检漏仪后被检测。大型容器或内部放气管量很大的容器做喷枪检漏很不经济，而且检漏速度慢，一般采取吸枪检漏。目前，电子行业中大型容器的检漏尚无成熟的方法和标准。比如高压电容这样大的容器，质量控制的关键靠焊接技术，气密性的监督手段采用气泡检漏，因此废品率控制在千分之几。

检漏之前，必须校准仪器的吸枪灵敏度，再向容器内充入比一个大气压高的氦气，有些容器是薄板结构，建议在容器外面做夹具处理，防止高压时变形损坏器件。吸枪沿焊缝移动时速度不要太快，离开表面1mm左右，以保证吸入灵敏度，将探头做成喇叭口形效果更好。目前，对这种大型电子元器件检漏结果表明，它们的漏率一般在10^-6-10^-7Pa·m³/s范围内。

博为氦检相信，随着氦质谱检漏仪在这个领域广泛和深入的使用，很快将建立起本行业的检漏标准和方法。

3. 背压法检漏

背压法检漏是将有一定压力的示踪气体的被检件放入检漏夹具中，然后连至检漏仪将其抽空，示踪气体通过漏孔泄漏出来，经检漏仪检测出总泄漏量。

小型电子器件宜采用这种检漏方法。首先将仪器调整好，再将器件放入加压罐内压入氦气，氦气进入有漏孔的器件内部，无漏孔的器件只是表面吸附氦气。器件加压压力和时间根据GB2423.2328文件而定，器件从加压罐中取出后将表面吸附的氦气吹掉再放入检漏夹具中抽空，待真空抽至设定值后自动将夹具连至仪器的测量系统。这时，压入存在漏孔器件内部的氦气泄漏出来被检测，其漏率在漏率表上显示出来。一般背压法检漏时采用排除法。在夹具中放一定数量的器件，这一批的总漏率没超过报废预定值，说明这一批合格；总漏率超过报废预定值可以取出一半，剩下的一般继续检漏，这一半合格说明有漏的器件在取出的那一半中，依此检漏直至检出有漏孔的器件。

这种检漏方法有时也会出现漏检，这是因为那些存在大漏孔的器件在放入检漏夹具前氦气已经放完，所以通常在背压法检漏之前须对器件进行粗检。

目前，电子产品监督检验部门，生产厂家广泛使用氦质谱检漏仪进行产品质量监督，并且已经建立了自己的标准和方法。

无论采用哪种检漏方法，都要求操作者有细心观察的能力和高度责任感，因为误检和漏检将造成不可挽回的损失，另外操作者发现未知事物的警觉性和熟练程度也是很重要的。

博为BW-930型氦质谱检漏仪核心部件采用德国进口专用分子泵，美国TI放大器，有效降低了检漏仪本身的噪音，提高了检漏仪的灵敏度，且具有快速清氦功能和快速响应功能，检漏状态一键清零；显示屏为全自动液晶触摸彩屏显示，实现了智能自动化，操作方便、简单可靠。