A norma ASTM E493/E493M-11, Prática Padrão para Detectores de Vazamento Utilizando Detectores de Vazamento por Espectrômetro de Massa no Modo de Teste Inside-Out, desenvolvida pela Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM), descreve procedimentos para testar semicondutores, relés hermeticamente selados, dispositivos pirotécnicos e dispositivos similares quanto a vazamentos através das paredes do invólucro antes do teste. Esses procedimentos podem ser utilizados em diferentes níveis de sensibilidade, dependendo do volume interno, da resistência do invólucro, do tempo disponível para a preparação do teste e das propriedades de sorção do material do invólucro para hélio. Na prática geral, os limites de sensibilidade para hélio variam de 10⁻¹⁰ a 10⁻⁶ Pa m³ / s, embora esses limites possam ser excedidos em várias ordens de grandeza para mais ou para menos em alguns casos.
Esta norma define dois métodos de teste:
Para os fins desta norma, aplicam-se os termos e definições da norma “Terminologia padrão ASTM E1316-16 para ensaios não destrutivos”.
Os métodos de teste discutidos nesta norma exigem que a peça de teste contenha hélio a uma pressão calculável durante o teste. Se o dispositivo não puder ser selado com uma pressão de hélio conhecida em seu interior, será necessário bombardear a peça em uma câmara de pressão de hélio para introduzir hélio na peça de teste caso haja um vazamento.
Após a peça de teste ser submetida a meios de pressurização de hélio, ela é colocada em um invólucro que é então evacuado e conectado a um detector de vazamento de espectrômetro de massa. Em caso de vazamento, um sinal de saída é recebido do detector de vazamento. Se for necessário saber a taxa real de vazamento da peça de teste, ela deverá ser calculada a partir da leitura de saída e dos parâmetros de teste.
Os métodos A ou B são úteis para testar dispositivos hermeticamente selados com volumes internos. As taxas máximas de vazamento aceitáveis para dispositivos microeletrônicos são estabelecidas para garantir que as características de desempenho não sejam afetadas pela entrada de ar, vapor de água ou outros contaminantes durante a vida útil estimada esperada. É preciso ter cuidado ao controlar a pressão do bombardeio, o tempo de bombardeio e o tempo de espera após o bombardeio, caso contrário os resultados podem variar significativamente.
Rachaduras superficiais, tinta, sujeira e selos de polímero podem absorver hélio durante o procedimento de bombardeio e contribuir para o sinal de saída no detector de vazamento. A menos que esse processo seja uniforme e consistente, ou seja, a menos que peças de teste à prova de vazamento sempre forneçam o mesmo sinal de hélio, a sensibilidade do teste é limitada pelo sinal de fundo do hélio absorvido. Um ou ambos os procedimentos de lavagem com nitrogênio ou cozimento das peças por 30 minutos entre o bombardeio e o teste às vezes ajudam a reduzir esse sinal de fundo.
No caso de grandes vazamentos ou volumes internos muito pequenos nas peças de teste, o hélio que possivelmente foi selado ou bombardeado na peça de teste pode ter escapado antes de ser testado no detector de vazamento do espectrômetro de massa. Para grandes vazamentos, o teste deve ser feito dentro de alguns segundos após a remoção das peças da bomba, ou para grandes vazamentos, um método de teste alternativo deve ser usado: teste de bolhas, bombardeio de líquido e mudança de peso. Se o método para encontrar grandes vazamentos usar um líquido, ele deverá ser feito após o teste de vazamento de hélio para evitar selar pequenos vazamentos.
Durante a realização desses testes, um detector de vazamento de espectrômetro de massa é usado. Além disso, a bomba de vácuo é usada para remover o ar do gabinete de teste no qual a peça de teste é colocada. Este aparelho possui meios de medição de pressão e válvulas adequadas para conexão ao detector de vazamento após a evacuação do gabinete de teste. Por outro lado, um vaso de pressão é utilizado em testes. Este recipiente pode suportar com segurança a pressão necessária para o bombardeio de hélio. Os vasos de pressão devem atender aos códigos de segurança aplicáveis para vasos de pressão.
Os testes também exigem os seguintes materiais:
Ao aplicar o método de teste A (bombardeio), uma quantidade de peças seladas a serem testadas é colocada em um recipiente de pressão. O vaso de pressão é então lavado com hélio ou evacuado (este último é geralmente o preferido). O recipiente é selado com hélio e pressurizado até a pressão especificada. Ela é mantida na pressão especificada pelo tempo necessário para garantir a sensibilidade e a pressão desejadas do teste. O hélio é liberado a uma distância significativa do detector de vazamento. (Ele pode ser canalizado para fora do edifício ou liberado em um tanque de retenção para evitar o aumento da pressão do hélio ambiente na área de teste). As peças de teste são removidas do recipiente de pressão e lavadas com ar seco sem hélio ou nitrogênio para remover o hélio absorvido da superfície. O tempo de lavagem pode ser determinado experimentalmente.
Os objetos a serem testados são colocados individualmente ou em múltiplos na área de teste do detector de vazamento do espectrômetro de massa e testados. A taxa de vazamento especificada de cada peça e o tempo em segundos em que a peça sai do vaso de pressão são registrados. Se várias peças forem testadas simultaneamente e o detector de vazamento do espectrômetro de massa indicar um vazamento, as peças serão testadas individualmente e a taxa de vazamento de cada peça e o tempo em segundos em que ela foi removida do vaso de pressão serão anotados. Para encontrar a taxa real de vazamento de uma peça específica, é usada a equação simplificada fornecida no padrão, assumindo o fluxo molecular.
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