Hermetisitetslekkasjefrekvens: standarder, testmetoder og forseglede RF-kontaktspesifikasjoner

En hermetisk forseglet RF-kontakt utplassert i en undersjøisk repeater kan bestå hver visuell inspeksjon på fabrikken, for så å mislykkes stille to år senere fordi fuktighet krøp gjennom en lekkasjebane som aldri ble målt. Kostnadene for gjenvinning overstiger langt de få dollarene som er spart under anskaffelsen. Hermetisitet er ikke en "på eller av" egenskap. Hermetisitetslekkasjeraten er det målbare tallet som forteller deg nøyaktig hvor "ikke-lekker" en forsegling egentlig er, og testmetoden som brukes for å få det tallet avgjør om den kan stoles på.

Hva Hermetisitetslekkasjehastighet faktisk betyr

Hermetisitetslekkasjehastighet er mengden sporgass som passerer gjennom en tetning per sekund under en definert trykkforskjell. Det uttrykkes i atm·cc/s (standard atmosfære kubikkcentimeter per sekund) eller i Pa·m³/s. Helium er den foretrukne sporgassen fordi dens lille molekylære diameter, kjemiske treghet og lave atmosfæriske bakgrunn gjør det enkelt å oppdage med et massespektrometer.

For å sette tallet i perspektiv, en komponent med en målt lekkasjerate på 1×10 ^-7 atm·cc/s Han akkumulerer mindre enn 1 milliliter helium over en hel måned. Det er det nivået de fleste luftfarts- og militærspesialister anser som virkelig hermetisk. Når en innkjøpsordre ganske enkelt sier "hermetisk forseglet" uten å spesifisere en lekkasjerate og testmetode, er resultatet ofte et parti deler med ukontrollerbar kvalitet og inkonsekvent oppførsel under termisk sykling.

Hvordan lekkasjeraten måles i praksis

De dominerende lekkasjetestteknikkene faller inn i tre kategorier. Hver har et annet følsomhetsområde og tjener et annet formål i produksjonsflyten.

Helium finlekkasjetesting begynner med å plassere komponenten i et trykkkammer fylt med helium i en innstilt "bombe"-tid, og deretter flytte den inn i et vakuumkammer koblet til et massespektrometer. Når helium slipper ut gjennom en reell lekkasjebane, registrerer detektoren et signal. Metoden er beskrevet i MIL-STD-883, metode 1014, og kan løse lekkasjer så små som 1×10 ^-10 atm·cc/s.

Grov lekkasjetesting er avhengig av synlige bobler som dannes når en del er nedsenket i oppvarmet fluorkarbonvæske eller en lavtrykks alkoholløsning. Det er billig og raskt, men oppdager bare lekkasjer over omtrent 1×10 ^-5 atm·cc/s. En del som lekker ved 1×10 ^-6 kan bestå en bobletest uten synlige tegn.

Optisk lekkasjetesting måler membranavbøyning eller hulromstrykkendring i en forseglet pakke ved bruk av interferometri eller laserbaserte metoder. Det er nyttig for polymerforseglede MEMS-pakker der heliumbombing kan være upraktisk. Publisert MEMS-emballasjeforskning i IEEE-tidsskrifter antyder at optiske metoder kan nå følsomheter nær 1×10 ^-8 atm·cc/s, selv om utstyret forblir dyrt og overflatefølsomt.

Fin vs grov lekkasje: standarder du bør kjenne til

Det er en mye brukt referansegrense mellom grove og fine lekkasjer. I følge NASAs elektroniske emballasjeveiledning behandler de fleste hermetisitetsspesifikasjoner lekkasjerater over 1×10 ^-5 som brutto og satser under 1×10 ^-6 like greit. Sonen mellom 1×10 ^-6 og 1×10 ^-5 er det grå området der en komponent er teknisk "finlekkasjetestet", men kan fortsatt svikte på lang sikt i et fuktig miljø.

Diagrammet nedenfor viser typiske lekkasjenivåer etter applikasjon, noe som gjør skalaforskjellen lettere å visualisere.

I praksis øker en strammere lekkasjehastighetsspesifikasjon både krav til prosesskontroll og kostnader. Men i varme, fuktige omgivelser, en lekkasjerate på 1×10 ^-5 eller verre kan forringe isolasjonsmotstanden raskt. Skriver "helium fin lekkasje, 1×10 ^-6 atm·cc/s max" i spesifikasjonen er langt mer nyttig enn ordet "hermetisk" alene.

Hermetisitet i ekte RF-komponentapplikasjoner

I RF- og mikrobølgesystemer er en forsegling ikke bare en barriere. Grensesnittet mellom metallhuset og glassisolatoren må samtidig overleve mekanisk påkjenning, termisk ekspansjonsfeil og elektriske krav. En typisk hermetisk forseglet RF-kontakt inneholder et ytre metallhus, en glass-til-metall-tetning, en senterleder og en tetningsring eller sveis ved pakkegrensesnittet.

Glassisolatoren er det kritiske elementet for både elektrisk ytelse og hermetisitet. Sprekker eller mikrohull i glasset kan utvikles under lodding eller gjentatt termisk syklus, noe som øker lekkasjehastigheten fra en akseptabel 1×10 ^-7 til en detekterbar 1×10 ^-5 i løpet av en kort periode.

Generell hermetisk forseglet kobling/adapter for panel-gjennom-applikasjoner Denne maskinbearbeidede skalladapteren med et glasssintret grensesnitt passer hermetisk forsegling gjennom panel, og støtter 50Ω impedans og frekvenser opp til 67 GHz for rene multi-gjennomføringsinstallasjoner. Se produkt →

Når flere forseglede gjennomføringer må passere gjennom ett panel, gir en generell hermetisk forseglet kobling/adapter en renere sammenkoblingsløsning. Disse adapterne tilbyr et maskinert skall med et glasssintret grensesnitt som er godt egnet for hermetiske applikasjoner gjennom panel.

SMP hermetisk forseglet kobling for Compact Blind-Mate-enheter SMP push-on-kontakten tilbyr et lite fotavtrykk og pålitelig forsegling, ideell for tette moduler og phased-array hardware der plassen er begrenset og blind-mate-montering er nødvendig. Se produkt →

For kompakte moduldesigner og blind-mate-sammenstillinger sparer SMP hermetisk forseglede koblinger plass samtidig som de bevarer en pålitelig forsegling. Deres push-on-grensesnitt og små fotavtrykk gjør dem vanlige i mottakermoduler og faset-array-maskinvare.

RF-glassisolator for hermetiske mikrobølgedeler En sintret glass-til-metall-tetning med Kovar-ledere, gir den en frittstående hermetisk gjennomføring som er kompatibel med SMA- og 2.92-grensesnitt, og støtter ulike indre-lederforbindelser. Se produkt →

I mange tilfeller leveres glass-til-metall-forseglingen som en frittstående RF-glassisolator, spesielt når forseglingsprosessen er integrert i en større mikrobølgedel. Tettheten til glasset og kvaliteten på den sintrede bindingen bestemmer direkte den langsiktige lekkasjeraten.

Produsenter med egen maskinering, elektroplettering og monteringslinjer har en målbar fordel i hermetisk komponentstabilitet, fordi hvert prosesstrinn som påvirker tetningen kan overvåkes. Det er derfor hvorfor hermetisk forseglede koblinger er avgjørende i tøffe miljøer blir en praktisk bekymring når du velger en pålitelig leverandør.

Hva du bør spørre når du spesifiserer hermetiske komponenter

Innkjøpsfeil i hermetiske komponenter kommer nesten alltid fra en ufullstendig spesifikasjon. Fire spørsmål vil begrense risikoen betydelig.

• Hva er maksimal lekkasjerate, og med hvilken gass- og trykkforskjell? For eksempel: "1×10 ^-6 atm·cc/s He ved 1 atm differensial."
• Hvilken aksepttestmetode brukes? Helium fin lekkasje, boble grov lekkasje eller en fluorkarbonteknikk.
• Holder lekkasjen innenfor spesifikasjonen etter termisk sykling og mekanisk alder? En ny-del-kun-måling er ikke nok.
• Er batchsporbarhet og testregistrering tilgjengelig? Hermetisk ytelse kan drive med glassintring og pletteringsforhold.

En leverandør med et eksisterende ISO9001 kvalitetssystem og fullstendig prosesskontroll – fra maskinering og plettering til montering – gir et sterkere grunnlag for repeterbar hermetisitet enn en enkelt lav enhetspris.

Ofte stilte spørsmål om hermetisitetslekkasjefrekvens