Hermeticiteitslekpercentage: normen, testmethoden en specificaties van afgedichte RF-connectoren

Een hermetisch afgesloten RF-connector die in een onderzeese repeater wordt gebruikt, kan elke visuele inspectie in de fabriek doorstaan en vervolgens twee jaar later stilletjes falen omdat er vocht door een lekpad is geslopen dat nooit is gemeten. De herstelkosten zijn veel groter dan de paar dollar die tijdens de aanschaf wordt bespaard. Hermeticiteit is geen ‘aan of uit’-eigenschap. De hermeticiteitsleksnelheid is het meetbare getal dat u precies vertelt hoe "niet lekt" een afdichting werkelijk is, en de testmethode die wordt gebruikt om dat getal te verkrijgen bepaalt of deze kan worden vertrouwd.

Wat hermeticiteitslekpercentage eigenlijk betekent

Het hermeticiteitslekpercentage is de hoeveelheid tracergas die per seconde door een afdichting stroomt onder een gedefinieerd drukverschil. Het wordt uitgedrukt in atm·cc/s (standaard atmosfeer kubieke centimeter per seconde) of in Pa·m³/s. Helium is het tracergas dat de voorkeur heeft, omdat het door zijn kleine moleculaire diameter, chemische inertie en lage atmosferische achtergrond gemakkelijk te detecteren is met een massaspectrometer.

Om het getal in perspectief te plaatsen: een onderdeel met een gemeten leksnelheid van 1×10 ^-7 atm·cc/s Hij verzamelt minder dan 1 milliliter helium gedurende een volledige maand. Dat is het niveau dat de meeste lucht- en ruimtevaart- en militaire specialisten als echt hermetisch beschouwen. Wanneer op een inkooporder eenvoudigweg "hermetisch afgesloten" staat zonder een leksnelheid en testmethode te specificeren, is het resultaat vaak een partij onderdelen met een niet-verifieerbare kwaliteit en inconsistent gedrag bij thermische cycli.

Hoe het lekpercentage in de praktijk wordt gemeten

De dominante lektesttechnieken vallen in drie categorieën. Elk heeft een ander gevoeligheidsbereik en dient een ander doel in de productiestroom.

Het testen van heliumfijne lekken begint door het onderdeel gedurende een bepaalde "bomtijd" in een drukkamer gevuld met helium te plaatsen en het vervolgens naar een vacuümkamer te verplaatsen die is aangesloten op een massaspectrometer. Terwijl helium via een echt lekpad ontsnapt, registreert de detector een signaal. De methode wordt beschreven in MIL-STD-883, methode 1014, en kan lekken zo klein als 1×10 oplossen ^-10 atm·cc/s.

Bij het testen op brutolekken wordt gebruik gemaakt van zichtbare bellen die worden gevormd wanneer een onderdeel wordt ondergedompeld in verwarmde fluorkoolwaterstofvloeistof of een alcoholoplossing onder lage druk. Het is goedkoop en snel, maar detecteert alleen lekken boven ongeveer 1×10 ^-5 atm·cc/s. Een onderdeel lekt bij 1×10 ^-6 kan een bellentest doorstaan zonder enig zichtbaar teken.

Optische lektesten meten de membraandoorbuiging of de drukverandering in de holte in een afgedichte verpakking met behulp van interferometrie of lasergebaseerde methoden. Het is nuttig voor met polymeer afgedichte MEMS-pakketten waarbij heliumbombardementen onpraktisch kunnen zijn. Gepubliceerd MEMS-verpakkingsonderzoek in IEEE-tijdschriften suggereert dat optische methoden gevoeligheden kunnen bereiken in de buurt van 1×10 ^-8 atm·cc/s, hoewel de apparatuur duur en oppervlaktegevoelig blijft.

Fijn versus bruto lek: normen die u moet kennen

Er is een veelgebruikte referentiegrens tussen grove en fijne lekkages. Volgens de elektronische verpakkingsrichtlijnen van NASA behandelen de meeste hermeticiteitsspecificaties lekpercentages boven 1×10 ^-5 als bruto en tarieven lager dan 1×10 ^-6 zo goed. De zone tussen 1×10 ^-6 en 1×10 ^-5 is het grijze gebied waarin een onderdeel technisch op "fijne lekken" is getest, maar in een vochtige omgeving op lange termijn nog steeds defect kan raken.

De onderstaande grafiek toont de typische lekkageniveaus per toepassing, waardoor het schaalverschil gemakkelijker zichtbaar wordt.

In de praktijk verhoogt een strengere specificatie van de leksnelheid zowel de procesbeheersingseisen als de kosten. Maar in warme, vochtige omgevingen is een lekpercentage van 1×10 ^-5 of erger kan de isolatieweerstand snel verminderen. Schrijven "helium fijn lek, 1×10 ^-6 atm·cc/s max" in de specificatie is veel nuttiger dan het woord "hermetisch" alleen.

Hermeticiteit in echte RF-componenttoepassingen

In RF- en microgolfsystemen is een afdichting niet alleen een barrière. De interface tussen de metalen behuizing en de glazen isolator moet tegelijkertijd mechanische spanning, thermische uitzettingsmismatch en elektrische vereisten overleven. Een typische hermetisch afgesloten RF-connector bevat een buitenste metalen behuizing, een glas-op-metaalafdichting, een centrale geleider en een afdichtring of las op de interface van de behuizing.

De glasisolator is het kritische element voor zowel elektrische prestaties als hermeticiteit. Tijdens het solderen of herhaalde thermische cycli kunnen scheuren of microholtes in het glas ontstaan, waardoor de leksnelheid van een acceptabele 1×10 daalt. ^-7 tot een detecteerbare 1×10 ^-5 in een korte periode.

Algemeen hermetisch afgesloten connector/adapter voor paneeldoorvoertoepassingen Deze adapter met machinaal bewerkte schaal en een glasgesinterde interface is geschikt voor hermetische afdichting door het paneel, ondersteunt een impedantie van 50 Ω en frequenties tot 67 GHz voor schone multi-feedthrough-installaties. Bekijk Product →

Wanneer meerdere afgedichte doorvoeren door één paneel moeten gaan, biedt een algemene hermetisch afgesloten connector/adapter een schonere verbindingsoplossing. Deze adapters bieden een machinaal bewerkte schaal met een glasgesinterde interface die zeer geschikt is voor hermetische toepassingen met paneeldoorvoer.

SMP hermetisch afgesloten connector voor compacte blindmontage De SMP-opsteekconnector heeft een klein vloeroppervlak en een betrouwbare afdichting, ideaal voor dichte modules en phased-array-hardware waar de ruimte beperkt is en blinde montage vereist is. Bekijk Product →

Voor compacte moduleontwerpen en blinde assemblages besparen SMP hermetisch afgesloten connectoren ruimte terwijl ze een betrouwbare afdichting behouden. Door hun opdrukbare interface en kleine footprint zijn ze gebruikelijk in ontvangermodules en phased-array-hardware.

RF-glasisolator voor hermetische microgolfsubassemblages Het is een gesinterde glas-op-metaalafdichting met Kovar-geleiders en biedt een zelfstandige hermetische doorvoer die compatibel is met SMA- en 2.92-interfaces en ondersteunt verschillende interne geleiderverbindingen. Bekijk Product →

In veel gevallen wordt de glas-op-metaalafdichting geleverd als een op zichzelf staande RF-glasisolator, vooral wanneer het afdichtingsproces is geïntegreerd in een groter microgolfsubsamenstel. De dichtheid van het glas en de kwaliteit van de sinterverbinding bepalen direct het lekpercentage op de lange termijn.

Fabrikanten met eigen bewerkings-, galvaniseer- en assemblagelijnen hebben een meetbaar voordeel op het gebied van hermetische componentstabiliteit, omdat elke processtap die van invloed is op de afdichting kan worden gecontroleerd. Dit is waarom waarom hermetisch afgesloten connectoren cruciaal zijn in ruwe omgevingen wordt een praktische zorg bij het kiezen van een betrouwbare leverancier.

Wat u moet vragen bij het specificeren van hermetische componenten

Inkoopfouten bij hermetische componenten zijn vrijwel altijd het gevolg van een onvolledige specificatie. Vier vragen zullen het risico aanzienlijk verkleinen.

• Wat is het maximale lekpercentage, en bij welk gas- en drukverschil? Bijvoorbeeld: "1×10 ^-6 atm·cc/s He met een verschil van 1 atm."
• Welke acceptatietestmethode wordt gebruikt? Fijne lekkage van helium, grove lekkage van bellen of een fluorkoolstoftechniek.
• Blijft het lekpercentage binnen de specificaties na thermische cycli en mechanische veroudering? Een meting van alleen nieuwe onderdelen is niet voldoende.
• Zijn batchtraceerbaarheid en testgegevens beschikbaar? De hermetische prestaties kunnen afwijken door omstandigheden bij het sinteren en plateren van glas.

Een leverancier met een bestaand ISO9001-kwaliteitssysteem en volledige procescontrole – van bewerking en galvanisering tot en met assemblage – biedt een sterkere basis voor herhaalbare hermeticiteit dan één enkele lage eenheidsprijs.

Veelgestelde vragen over het lekpercentage van de hermeticiteit