Lo standard ASTM (American Society for Testing and Materials) "ASTM E493/E493M-11 Standard Practice for Leakage Using Mass Spectrometry Leak Detector in Inside-Out Test Mode" descrive le procedure per testare semiconduttori, relè ermeticamente sigillati, dispositivi pirotecnici e dispositivi simili che vengono sigillati prima di testare le perdite attraverso le pareti dell'involucro. Sono disponibili con diversi gradi di sensibilità, a seconda del volume interno, della resistenza dell'involucro, del tempo disponibile per la preparazione del test e delle proprietà di assorbimento dell'elio da parte del materiale dell'involucro. In generale, i limiti di sensibilità sono 10 per l'elio.-10 riga 10-6 Pam3/s, ma in alcuni casi questi limiti possono essere superati di diversi decenni in entrambe le direzioni.
La presente norma definisce due metodi di prova:
Ai fini della presente norma si applicano i termini e le definizioni contenuti nella norma “Terminologia standard ASTM E1316-16 per prove non distruttive”.
I metodi di prova descritti nella presente norma richiedono che il provino contenga elio a una pressione calcolabile durante la prova. Se il dispositivo non può essere sigillato con una pressione dell'elio nota al suo interno, è necessario bombardare la parte in una camera a pressione di elio per introdurre elio nella parte in prova in caso di perdite.
Dopo essere stato sottoposto al mezzo di pressurizzazione con elio, il pezzo in prova viene inserito in un alloggiamento che viene poi evacuato e collegato a uno spettrometro di massa per il rilevamento delle perdite. In caso di perdita, il rilevatore di perdite emette un segnale di uscita. Se è necessario conoscere l'effettivo tasso di perdita del pezzo in prova, questo deve essere calcolato in base alla lettura di uscita e ai parametri di prova.
I metodi A o B sono utili per testare dispositivi ermeticamente sigillati con volumi interni. I tassi di perdita massimi accettabili per i dispositivi microelettronici vengono stabiliti per garantire che le caratteristiche prestazionali non vengano influenzate dall'ingresso di aria, vapore acqueo o altri contaminanti durante la durata di vita stimata prevista. Bisogna prestare attenzione al controllo della pressione di bombardamento, della durata del bombardamento e del tempo di attesa dopo il bombardamento, altrimenti i risultati potrebbero variare in modo significativo.
Crepe superficiali, vernice, sporcizia, guarnizioni polimeriche possono assorbire elio durante la procedura di bombardamento e contribuire al segnale di uscita nel rilevatore di perdite. A meno che questo processo non sia uniforme e coerente, vale a dire a meno che i campioni di prova a tenuta stagna non forniscano sempre lo stesso segnale di elio, la sensibilità del test è limitata dal segnale di fondo dell'elio assorbito. Talvolta una o entrambe le procedure di lavaggio con azoto o di cottura dei componenti per 30 minuti tra il bombardamento e il test aiutano a ridurre questo segnale di fondo.
In caso di grandi perdite o volumi interni molto piccoli nei pezzi di prova, l'elio eventualmente sigillato o bombardato nel pezzo di prova potrebbe essere fuoriuscito prima che questo venisse analizzato nel rilevatore di perdite dello spettrometro di massa. In caso di perdite più consistenti, il test dovrebbe essere eseguito entro pochi secondi dalla rimozione dei componenti dalla bomba oppure, in caso di perdite più consistenti, dovrebbe essere utilizzato un metodo di test alternativo: test delle bolle, bombardamento di liquido e variazione di peso. Se il metodo per individuare grandi perdite prevede l'uso di un liquido, è opportuno eseguirlo dopo il test di tenuta con elio, per evitare di sigillare piccole perdite.
Durante l'esecuzione di questi test viene utilizzato uno spettrometro di massa per il rilevamento delle perdite. Inoltre, la pompa di aspirazione viene utilizzata per rimuovere l'aria dal contenitore di prova in cui è posizionato il pezzo da testare. Questo apparecchio è dotato di mezzi di misurazione della pressione e di valvole idonee per il collegamento al rilevatore di perdite dopo l'evacuazione della camera di prova. D'altro canto, nei test viene utilizzato un recipiente a pressione. Questo contenitore può sopportare in sicurezza la pressione richiesta per il bombardamento con elio. I recipienti a pressione devono essere conformi ai codici di sicurezza applicabili ai recipienti a pressione.
Per i test sono richiesti anche i seguenti materiali:
Quando si applica il metodo di prova A (bombardamento), una quantità di parti sigillate da testare viene posizionata in un recipiente a pressione. Il recipiente a pressione viene quindi lavato con elio o evacuato (quest'ultima opzione è generalmente preferita). Il contenitore viene sigillato con elio e pressurizzato alla pressione specificata. Viene mantenuto alla pressione specificata per il tempo necessario a garantire la sensibilità e la pressione del test desiderate. L'elio viene rilasciato a una distanza considerevole dal rilevatore di perdite. (Può essere convogliato fuori dall'edificio o rilasciato in un serbatoio di stoccaggio per evitare di aumentare la pressione ambientale dell'elio nell'area di prova). I campioni vengono estratti dal recipiente a pressione e lavati con aria secca priva di elio o azoto per rimuovere l'elio assorbito dalla superficie. Il tempo di lavaggio può essere determinato sperimentalmente.
Gli oggetti da testare vengono posizionati singolarmente o in gruppi multipli nell'area di prova del rilevatore di perdite dello spettrometro di massa e sottoposti a prova. Vengono registrati il tasso di perdita specificato per ogni parte e il tempo in secondi in cui la parte esce dal recipiente a pressione. Se vengono testate più parti contemporaneamente e il rilevatore di perdite dello spettrometro di massa indica una perdita, le parti vengono testate singolarmente e vengono annotati il tasso di perdita di ciascuna parte e il tempo in secondi impiegato per rimuoverla dal recipiente a pressione. Per calcolare l'effettivo tasso di perdita di una determinata parte, si utilizza l'equazione semplificata fornita nella norma che presuppone il flusso molecolare.
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