วิธีทดสอบขั้วต่อที่ปิดผนึกแน่นหนา: 5 ขั้นตอนเพื่อการรับประกันว่าปราศจากการรั่วไหล 99%

วิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการบรรลุเป้าหมาย รับประกันไม่มีรั่วซึม 99% ใน ขั้วต่อที่ปิดสนิท คือการปฏิบัติตามระเบียบวิธีการทดสอบห้าขั้นตอนที่มีโครงสร้างซึ่งประกอบด้วยการตรวจสอบด้วยภาพ การคัดกรองการรั่วไหลโดยรวม สเปกโตรเมทรีมวลฮีเลียมรั่วแบบละเอียด การตรวจสอบทางไฟฟ้า และการยืนยันความเครียดด้านสิ่งแวดล้อม การข้ามขั้นตอนใดๆ เหล่านี้ โดยเฉพาะการทดสอบการรั่วไหลอย่างละเอียด จะทำให้ระบบตรวจไม่พบโหมดความล้มเหลว ซึ่งจะแสดงให้เห็นเฉพาะหลังจากการใช้งานในสภาพแวดล้อมการบินและอวกาศ การแพทย์ หรือการสื่อสารความถี่สูง

คู่มือนี้จะอธิบายแต่ละขั้นตอนในแง่การปฏิบัติ ระบุมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง และระบุเกณฑ์การยอมรับที่แยกส่วนประกอบที่ปิดผนึกอย่างแท้จริงออกจากส่วนประกอบที่ผ่านการตรวจสอบเพียงผิวเผินเท่านั้น

เหตุใดการทดสอบความสุญญากาศจึงไม่สามารถถือเป็นทางเลือกได้

ก ขั้วต่อไฟฟ้าสุญญากาศ ได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาการปิดผนึกแก๊สระหว่างสองสภาพแวดล้อม - โดยทั่วไปคือด้านในของตู้ที่ปิดสนิทและบรรยากาศภายนอก ความล้มเหลวของซีลนี้จะทำให้ความชื้น ออกซิเจน หรือสารปนเปื้อนเข้าไป ทำให้เกิดการกัดกร่อน การลัดวงจร การเสื่อมสภาพของสัญญาณ หรือในระบบแรงดัน ความล้มเหลวของโครงสร้างที่เป็นภัยพิบัติ

ผลที่ตามมาจะแตกต่างกันไปตามการใช้งาน ในอุปกรณ์การแพทย์แบบฝัง การที่ซีลล้มเหลวอาจเป็นอันตรายต่อชีวิตของผู้ป่วยได้ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านการบินและอวกาศ อาจทำให้ระบบที่มีความสำคัญต่อภารกิจสูญหายได้ ใน RF แก้วเผาฉนวนปิดผนึก ส่วนประกอบที่ใช้ในสถานีฐานการสื่อสาร แม้แต่การรั่วไหลระดับไมโครก็อาจทำให้เกิดความไม่เสถียรของอิมพีแดนซ์และการบิดเบือนระหว่างมอดูเลชั่น ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพเครือข่ายของผู้ใช้ที่เชื่อมต่อนับพันรายลดลง

ข้อมูลอุตสาหกรรมจากโปรแกรมการรับรอง MIL-STD-883 แสดงให้เห็นว่า มากถึง 15% ของความล้มเหลวของขั้วต่อสุญญากาศ ในภาคสนามนั้นมาจากซีลที่ผ่านการทดสอบการรั่วไหลโดยรวมเท่านั้น แต่ไม่เคยได้รับการตรวจสอบการรั่วไหลอย่างละเอียด ซึ่งตอกย้ำถึงความจำเป็นของระเบียบวิธีที่สมบูรณ์

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการสร้างซีลสุญญากาศก่อนการทดสอบ

การทดสอบที่มีประสิทธิภาพเริ่มต้นจากการทำความเข้าใจสิ่งที่คุณกำลังทดสอบ ตัวเชื่อมต่อ Hermetic ความน่าเชื่อถือสูง โดยทั่วไปจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้หนึ่งในสามเทคโนโลยีการปิดผนึก:

• ซีลแก้วกับโลหะ (GTMS) : แก้วบอโรซิลิเกตหรือโซดาไลม์ถูกหลอมระหว่างหมุดโลหะและตัวขั้วต่อที่อุณหภูมิสูง ที่ RF แก้วเผาฉนวนปิดผนึก เป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งให้ความสุญญากาศและประสิทธิภาพ RF ที่ยอดเยี่ยมไปพร้อมๆ กัน
• ซีลเซรามิกกับโลหะ : อลูมินาเซรามิกถูกประสานเข้ากับเปลือกโลหะโดยใช้โลหะผสมสำหรับการบัดกรีแข็งของโลหะ ซึ่งให้ความทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงกว่าซีลแก้ว
• ซีลอีพ็อกซี่หรือโพลีเมอร์ : ใช้เมื่อมาตรฐานความสุญญากาศต่ำกว่าเป็นที่ยอมรับ ไม่เหมาะสำหรับ MIL-SPEC หรือการใช้งานทางการแพทย์ที่ต้องการอัตราการรั่วไหลต่ำกว่า 1 × 10⁻⁸ atm·cc/วินาที

ส่วนต่อประสานการปิดผนึก — โดยที่แก้วมาบรรจบกับโลหะ — คือจุดที่เปราะบางที่สุด การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกัน แรงกระแทกทางกล และการติดตั้งที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุหลักสามประการของการเสื่อมสภาพของซีล และแต่ละขั้นตอนการทดสอบทั้งห้าจะกำหนดเป้าหมายไปที่โหมดความล้มเหลวเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งโหมด

ขั้นตอนที่ 1 — การตรวจสอบด้วยภาพและมิติ

ก่อนทำการทดสอบการรั่วใดๆ ทุกครั้ง ขั้วต่อที่ปิดสนิท ควรได้รับการตรวจสอบด้วยภาพและมิติอย่างละเอียด ขั้นตอนนี้จะช่วยขจัดการคัดแยกที่ชัดเจนตั้งแต่เนิ่นๆ และป้องกันการปนเปื้อนของอุปกรณ์ทดสอบที่มีชิ้นส่วนที่เสียหาย

สิ่งที่ต้องตรวจสอบด้วยสายตา

• ฉนวนแก้วหรือเซรามิก: ตรวจสอบรอยแตก รอยแตก ช่องว่าง หรือการหลุดล่อนที่ส่วนต่อประสานระหว่างโลหะกับกระจกภายใต้กำลังขยายขั้นต่ำ 10 เท่า
• การจัดแนวพิน: ตัวนำตรงกลางที่ไม่ตรงแนวในขั้วต่อโคแอกเซียลสุญญากาศจะสร้างความเครียดเชิงกลบนซีลระหว่างการผสมพันธุ์
• ความสมบูรณ์ของการชุบ: รูเข็มหรือจุดโลหะเปลือยบ่งบอกถึงการเคลือบป้องกันที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งสามารถปกปิดความเสียหายของซีลที่เกิดจากการกัดกร่อนได้
• เครื่องหมายบนตัวเครื่องและการตรวจสอบย้อนกลับล็อต: ยืนยันว่าหมายเลขชิ้นส่วน รหัสวันที่ และเครื่องหมายรับรองใดๆ นั้นสามารถอ่านได้ชัดเจนและสอดคล้องกับเอกสารประกอบ

กpplicable standard: MIL-STD-790 และ IPC-A-610 กำหนดเกณฑ์ฝีมือในการยอมรับด้วยสายตาของขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์ สำหรับ ขั้วต่อปิดผนึกอย่างแน่นหนาขนาดเล็ก แนะนำให้ตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ 20–40× เนื่องจากขนาดคุณสมบัติลดลง

ขั้นตอนที่ 2 — การทดสอบการรั่วโดยรวม (สารแทรกซึมของฟองหรือสีย้อม)

หน้าจอทดสอบการรั่วไหลโดยรวมสำหรับความล้มเหลวในการซีลขนาดใหญ่ — ผู้ที่มีอัตราการรั่ว มากกว่าประมาณ 1 × 10⁻³ atm·cc/วินาที . โดยทั่วไปจะใช้สองวิธี:

การแช่ฟลูออโรคาร์บอน (การทดสอบฟอง)

ขั้วต่อได้รับแรงดันด้วยไนโตรเจนแห้งหรือฮีเลียม และจุ่มลงในของเหลวฟลูออโรคาร์บอน (เช่น FC-72) ที่ให้ความร้อนถึง 125°C ฟองสบู่ที่ไหลอย่างต่อเนื่องบ่งบอกถึงการรั่วไหลอย่างรุนแรง ต่อ MIL-STD-883 วิธี 1014 เกณฑ์การยอมรับไม่ใช่ฟองอากาศต่อเนื่องสำหรับระยะเวลาสังเกตที่ระบุ — โดยทั่วไปคือ 30 วินาที

การทดสอบการแทรกซึมของสีย้อม

ก fluorescent dye is applied under pressure to the external surface. After a dwell period, UV inspection reveals dye ingress at any crack or void. This method is particularly effective for identifying hairline cracks at the glass-to-metal interface of RF แก้วเผาฉนวนปิดผนึก แอสเซมบลี

ข้อจำกัดที่สำคัญ : การทดสอบการรั่วไหลโดยรวมเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ ตัวเชื่อมต่อ Hermetic ความน่าเชื่อถือสูง . ตัวเชื่อมต่อสามารถผ่านการทดสอบการรั่วโดยรวมในขณะที่ยังมีการรั่วไหลแบบละเอียดซึ่งทำให้เกิดความล้มเหลวในอายุการใช้งาน 10-15 ปีในอุปกรณ์ที่ปิดผนึก

ขั้นตอนที่ 3 — การทดสอบการรั่วแบบละเอียดโดยฮีเลียมแมสสเปกโตรมิเตอร์

การทดสอบการรั่วไหลอย่างละเอียดเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดและมีความต้องการทางเทคนิค ตรวจจับอัตราการรั่วไหลได้ต่ำที่สุด 1 × 10⁻¹⁰ atm·ซีซี/วินาที - มีความไวมากกว่าวิธีการรั่วไหลขั้นต้นสามระดับ แนวทางมาตรฐานดังต่อไปนี้ MIL-STD-883 วิธี 1014, Condition A .

ขั้นตอนการทดสอบ

1. วางขั้วต่อไว้ในห้องระเบิดฮีเลียมที่มีแรงดัน ฮีเลียม 2–6 atm สำหรับเวลาคงอยู่ที่ระบุ (โดยทั่วไปคือ 2–4 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับปริมาตรภายในของตัวเชื่อมต่อ)
2. ถอดขั้วต่อออกแล้ววางไว้ในเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของแมสสเปกโตรมิเตอร์ภายในเวลาการถ่ายโอนสูงสุดที่กำหนดโดยมาตรฐาน (โดยทั่วไปคือ 1 ชั่วโมงสำหรับบรรจุภัณฑ์ปริมาณน้อย)
3. วัดอัตราการปล่อยฮีเลียม เกณฑ์การยอมรับต่อ MIL-STD-883 สำหรับบรรจุภัณฑ์สุญญากาศส่วนใหญ่คือ R1 ≤ 5 × 10⁻⁸ เอทีเอ็ม·ซีซี/วินาที .

สำหรับ ขั้วต่อปิดผนึกอย่างแน่นหนาขนาดเล็ก ด้วยปริมาตรภายในที่น้อยมาก เวลาคงอยู่และเวลาถ่ายโอนจะต้องคำนวณใหม่โดยใช้สมการในภาคผนวก A ของ MIL-STD-883 วิธี 1014 เพื่อพิจารณาถึงปริมาณกักเก็บฮีเลียมที่ลดลง มิฉะนั้นผลลัพธ์จะเป็นแง่ดีที่ผิดพลาด

ขั้นตอนที่ 4 — การตรวจสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้า

ก connector that passes leak testing must also confirm that the sealing process has not degraded its electrical performance. This is particularly important for ขั้วต่อไฟฟ้าสุญญากาศ ใช้ในการใช้งาน RF และความถี่สูง ซึ่งอิเล็กทริกแก้วหรือเซรามิกส่งผลโดยตรงต่ออิมพีแดนซ์และความสมบูรณ์ของสัญญาณ

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่สำคัญในการตรวจสอบ

• ความต้านทานของฉนวน (IR) : วัดระหว่างพินและเปลือกที่ขั้นต่ำ 500 VDC โดยทั่วไปเกณฑ์การยอมรับสำหรับตัวเชื่อมต่อสุญญากาศเกรด MIL ≥ 5,000 เมกะวัตต์ ที่อุณหภูมิห้องและ ≥ 100 MΩ ที่ 125°C
• แรงดันไฟฟ้าทนอิเล็กทริก (DWV) : ใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าใช้งานพิกัด 1.5–2× เป็นเวลา 60 วินาทีโดยไม่มีการพังทลายหรือวาบไฟตามผิว ทดสอบความสมบูรณ์ของฉนวนแก้วภายใต้ความเค้นทางไฟฟ้า
• ต้านทานการติดต่อ : วัดที่กระแสต่ำ (10–100 mA) เพื่อตรวจสอบเส้นทางสัญญาณ สำหรับขั้วต่อ RF แบบโคแอกเชียล ความต้านทานหน้าสัมผัสของพินกลางควรเป็น ≤ 10 ม.โอม .
• VSWR / การสูญเสียผลตอบแทน : สำหรับ RF แก้วเผาฉนวนปิดผนึก ตัวเชื่อมต่อ การวัด Vector Network Analyzer (VNA) ช่วยยืนยันการจับคู่อิมพีแดนซ์ VSWR ของ ≤ 1.3:1 ขึ้นอยู่กับความถี่ที่กำหนดเป็นเกณฑ์การยอมรับทั่วไปสำหรับเวอร์ชันสุญญากาศชนิด SMA และ N

ขั้นตอนที่ 5 — การทดสอบความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของซีลในระยะยาว

ขั้นตอนสุดท้ายจะตรวจสอบว่าซีลสุญญากาศสามารถทนต่อความเครียดจากความร้อน ทางกล และความชื้นที่จะพบในการให้บริการได้ การทดสอบภาวะวิกฤตด้านสิ่งแวดล้อมไม่ได้ดำเนินการกับทุกหน่วยการผลิต โดยทั่วไปจะดำเนินการกับล็อตตัวอย่าง การสร้างคุณสมบัติ หรือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ

ช็อกความร้อน

ต่อ MIL-STD-202 วิธี 107 ขั้วต่อจะถูกหมุนวนระหว่าง -65°C ถึง 150°C เป็นเวลาอย่างน้อย 10 รอบโดยมีเวลาในการถ่ายโอน 10 วินาทีหรือน้อยกว่าระหว่างจุดสุดขั้ว การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างกระจกและโลหะเป็นตัวขับเคลื่อนความเครียดหลัก การทดสอบการรั่วไหลอย่างละเอียดจะดำเนินการทันทีหลังจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว เพื่อตรวจจับการแตกร้าวของซีลที่เกิดจากการทดสอบ

แรงกระแทกทางกลและการสั่นสะเทือน

สำหรับ aerospace-rated ตัวเชื่อมต่อ Hermetic ความน่าเชื่อถือสูง , MIL-STD-202 วิธี 213 (การกระแทกทางกลที่ 500 กรัม, ฮาล์ฟไซน์ 1 มิลลิวินาที) และวิธี 204 (การสั่นสะเทือน 20–2,000 Hz) ความคงตัวหลังการทดสอบและการตรวจสอบทางไฟฟ้ายืนยันว่าไม่มีการเสื่อมสภาพของซีลจากการรับน้ำหนักของโครงสร้าง

สเปรย์ความร้อนและเกลือชื้น

การสัมผัสความร้อนชื้นที่ 85°C / 85% RH เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง ตามด้วยการทดสอบการรั่วไหลแบบละเอียดอีกครั้งเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐานสำหรับตัวเชื่อมต่อที่กำหนดไว้สำหรับการสื่อสารทางทะเล การสื่อสารกลางแจ้ง หรือการใช้งานในสภาพอากาศเขตร้อน การทดสอบสเปรย์เกลือต่อ กSTM B117 (48–96 ชั่วโมง) ตรวจสอบความสมบูรณ์ของการชุบโลหะที่ปกป้องส่วนต่อประสานของซีลจากการซึมผ่านของการกัดกร่อน

สาเหตุทั่วไปของความล้มเหลวในการทดสอบและวิธีแก้ไข

การทำความเข้าใจว่าเหตุใดตัวเชื่อมต่อสุญญากาศจึงล้มเหลวในการทดสอบจึงมีความสำคัญพอ ๆ กับการรู้วิธีทดสอบตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ ตารางด้านล่างสรุปโหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดและสาเหตุหลัก:

กbout Ningbo Hanson Communication Technology Co., Ltd.

การเลือกผู้ผลิตที่มีคุณสมบัติเหมาะสมมีความสำคัญพอๆ กับการมีระเบียบวิธีการทดสอบที่เข้มงวด ซัพพลายเออร์ที่มีความสามารถในการตัดเฉือน การชุบด้วยไฟฟ้า และการประกอบภายในบริษัท — ทั้งหมดนี้อยู่ภายใต้ระบบการจัดการคุณภาพเดียว — จะช่วยลดความแปรผันระหว่างกระบวนการซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะทำให้เกิดการปิดผนึกส่วนขอบ

คำถามที่พบบ่อย