Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm ASTM E493/E493M-11 „Standard Practice for Leakage Detectors Using Mass Spectrometer Leak Detectors in Inside-Out Test Mode“ beschreibt Verfahren zur Prüfung von Halbleitern, hermetisch abgedichteten Relais, pyrotechnischen Geräten und ähnlichen Bauteilen auf Leckagen durch Gehäusewände vor der eigentlichen Prüfung. Die Empfindlichkeit kann je nach Innenvolumen, Gehäusefestigkeit, verfügbarer Vorbereitungszeit und den Sorptionseigenschaften des Gehäusematerials für Helium variieren. Üblicherweise liegen die Empfindlichkeitsgrenzen für Helium zwischen 10⁻¹⁰ und 10⁻⁶ Pa m³ / s, wobei diese Werte in Einzelfällen um mehrere Größenordnungen überschritten werden können.
Diese Norm definiert zwei Prüfverfahren:
Für die Zwecke dieser Norm gelten die Begriffe und Definitionen der Norm „ASTM E1316-16 Standardterminologie für zerstörungsfreie Prüfung“.
Die in dieser Norm behandelten Prüfverfahren erfordern, dass das Prüfstück während der Prüfung Helium mit einem berechenbaren Druck enthält. Wenn das Gerät mit einem bekannten Heliumdruck im Inneren nicht abgedichtet werden kann, ist es notwendig, das Teil in einer Heliumdruckkammer zu bombardieren, um bei einem Leck Helium in das Testteil einzuführen.
Nachdem das Teststück einer Helium-Druckbeaufschlagung ausgesetzt wurde, wird es in ein Gehäuse gelegt, das anschließend evakuiert und an einen Lecksucher eines Massenspektrometers angeschlossen wird. Im Falle eines Lecks wird vom Leckdetektor ein Ausgangssignal empfangen. Wenn die tatsächliche Leckrate des Prüflings bekannt sein muss, muss diese anschließend aus dem Ausgangswert und den Prüfparametern berechnet werden.
Die Methoden A oder B eignen sich zum Testen hermetisch abgedichteter Geräte mit Innenvolumen. Die maximal zulässigen Leckraten für mikroelektronische Geräte werden festgelegt, um sicherzustellen, dass die Leistungsmerkmale während der erwarteten Lebensdauer nicht durch das Eindringen von Luft, Wasserdampf oder anderen Verunreinigungen beeinträchtigt werden. Es muss darauf geachtet werden, den Bombendruck, die Bombenzeit und die Wartezeit nach dem Bombenabwurf zu kontrollieren, da die Ergebnisse sonst erheblich abweichen können.
Oberflächenrisse, Farbe, Schmutz und Polymerdichtungen können während des Bombardierungsvorgangs Helium absorbieren und zum Ausgangssignal des Lecksuchers beitragen. Sofern dieser Prozess nicht einheitlich und konsistent ist, d. h. sofern dichte Teststücke nicht immer das gleiche Heliumsignal liefern, wird die Testempfindlichkeit durch das Hintergrundsignal des absorbierten Heliums begrenzt. Manchmal kann durch eine oder beide Verfahren, d. h. durch Spülen mit Stickstoff oder 30-minütiges Backen der Teile zwischen Beschuss und Prüfung, dieses Hintergrundsignal reduziert werden.
Bei großen Lecks oder sehr kleinen Innenvolumina in den Prüflingen kann es sein, dass im Prüfling möglicherweise eingeschlossenes oder bombardiertes Helium ausgetreten ist, bevor dieser im Massenspektrometer-Lecksucher geprüft wurde. Bei größeren Lecks sollte der Test innerhalb weniger Sekunden nach dem Entfernen der Teile aus der Bombe durchgeführt werden. Bei größeren Lecks sollte alternativ eine alternative Testmethode verwendet werden: Blasentest, Flüssigkeitsbombardement und Gewichtsänderung. Wenn bei der Methode zum Auffinden großer Lecks eine Flüssigkeit zum Einsatz kommt, sollte diese nach dem Helium-Lecktest durchgeführt werden, um das Abdichten kleiner Lecks zu vermeiden.
Bei der Durchführung dieser Tests wird ein Massenspektrometer-Leckdetektor verwendet. Darüber hinaus wird die Vorvakuumpumpe verwendet, um Luft aus dem Prüfraum zu entfernen, in dem sich das Prüfstück befindet. Dieses Gerät verfügt über Druckmesseinrichtungen und geeignete Ventile zum Anschluss an den Leckdetektor nach Evakuierung des Prüfraums. Bei Tests hingegen kommt ein Druckbehälter zum Einsatz. Dieser Behälter hält dem erforderlichen Heliumbombendruck sicher stand. Druckbehälter müssen die geltenden Sicherheitsvorschriften für Druckbehälter erfüllen.
Für die Tests werden außerdem folgende Materialien benötigt:
Bei der Prüfmethode A (Beschuss) wird eine Menge zu prüfender, abgedichteter Teile in einen Druckbehälter gegeben. Anschließend wird der Druckbehälter mit Helium gespült oder evakuiert (letzteres wird im Allgemeinen bevorzugt). Der Behälter wird mit Helium versiegelt und auf den angegebenen Druck gebracht. Der angegebene Druck wird für die erforderliche Zeit gehalten, um die gewünschte Testempfindlichkeit und den gewünschten Testdruck sicherzustellen. Helium wird in beträchtlicher Entfernung vom Lecksucher freigesetzt. (Es kann aus dem Gebäude geleitet oder in einen Sammeltank abgelassen werden, um einen Anstieg des Helium-Umgebungsdrucks im Testbereich zu vermeiden.) Die Teststücke werden aus dem Druckbehälter entfernt und mit heliumfreier trockener Luft oder Stickstoff gespült, um das von der Oberfläche absorbierte Helium zu entfernen. Die Waschzeit kann experimentell ermittelt werden.
Die zu prüfenden Objekte werden einzeln oder zu mehreren in den Prüfbereich des Massenspektrometer-Lecksuchers eingelegt und geprüft. Die angegebene Leckrate jedes Teils und die Zeit in Sekunden, die das Teil aus dem Druckbehälter austritt, werden aufgezeichnet. Wenn mehrere Teile gleichzeitig getestet werden und der Leckdetektor des Massenspektrometers ein Leck anzeigt, werden die Teile einzeln getestet und die Leckrate jedes Teils sowie die Zeit in Sekunden, in der es aus dem Druckbehälter entfernt wurde, notiert. Um die tatsächliche Leckrate eines bestimmten Teils zu ermitteln, wird die im Standard angegebene vereinfachte Gleichung unter der Annahme einer molekularen Strömung verwendet.
Unsere Organisation verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen im Bereich Wissenschaft und Technologie weltweit aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. Zu den zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Evaluierungsarbeiten, die wir für Unternehmen unterschiedlicher Branchen durchführen, gehören auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „ASTM E493/E493M-11 Standardverfahren für Lecks unter Verwendung eines Lecksuchgeräts mit Massenspektrometrie im Inside-Out-Testmodus“.
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