解读标准漏率

郑天丕，赵 慧，方 珍，李彩英，邱熠涛

(1.宁波福特继电器有限公司，浙江宁波，315012;2.杭州欧诚进出口有限公司，浙江杭州，310012;3.陕西群力电工有限责任公司，陕西宝鸡，721300)

1 引言

标准漏率，又称标准漏气速率，在 GJB(idt MIL)及IEC标准中已经宣贯几十年了。近年来，有专家称这是虚拟的，并提出了自己的定义，在全国三十多个科研、院校及工厂作报告。并以Email方法发到各单位，要求收到单位组织讨论。笔者所在单位也收到了两份，并有幸收到同事的打印稿，自然要按要求提点意见，但这里仅限“标准漏率”(以下简称“漏率”)这个术语。另一原因是漏率的定义关系到氦检漏的基本计算公式。故把两个术语作个比较，供读者评判别，以便去伪存真。

2 术语

2.1 GJB 548B 的定义

标准漏率:25℃时，高压一侧为一个大气压(101.33 kPa)和低压一侧为低于0.13kPa的情况下，每秒钟通过一条或多条泄漏通道的干燥空气量，其单位为Pa·㎝3/s。

2.2 专家定义(2012.08版)

等效标准漏率:把空气假设为单一分子，按分子流为模型。入口处为101.3kPa，出口处为低于1kPa，温度为25℃ ±5℃，露点低于 －25℃的空气通过漏孔的流量。这是虚拟的，也称为空气标准漏率(单位:Pa·㎝3/s)。

粗检漏:对等效标准漏率大于等于1Pa·㎝3/s。

3 氦检漏基本计算公式简介

氦检漏通常用于细检，其漏率≤1.0Pa·㎝3/s，一般为分子流模型。经典物理学认为气体分子运动服从麦克斯韦分布，以此为依据可以得出漏率L:

P1、P2为内外气压;r0漏孔半径;l为漏孔长度;T为气体温度;m为气体摩尔分子量;k为波耳兹曼系数;A亚开尔等人称作气导。

若密封件在PE下加t1(s)时，取出后经过t2(s)时，其内部气压为:

条件是:加压前密封件内部气压为零;取出密封件外部气压为零。V0为密封件内部有效空腔(或未被占用的内部容积)，单位:㎝3。

从(1)式可知:L∝(T/m)1/2，所以氦气漏率LH=L(M0/MH)1/2。M0为空气摩尔分子量;MH为氦气摩尔分子量。对于氦(2)式变为:

附注1:原术语中无单位，笔者从该文的1式中得来。

附注2:等效标准漏率与标准漏率是两个不同的定义，不要混为一谈。见GJB548B第1014条。

从(1)式可以看出，L与内外压差成正比。质谱分析时，质谱室内的氦压可视作零。这样密封件内外氦压差为PH，如果密封件在PE氦压下t1，取出后经t2进行检测，其测量漏率R为:

(4)式即为氦检漏时基本计算公式的母式。(P1－P2)为漏率定义中的两边压差;L为漏率，LH为氦气漏率。

4 解读标准漏率

1)气流模型:

a)GJB548B没规定。

b)专家定为分子流。其实，分子流只适合细漏(氦检)，而粗漏的气流模型为粘流或混合流。作为漏率这一术语应包括细漏和粗漏。

2)温度:

a)GJB548B定为25℃(GJB的基准温度)。众所周知，仅有P、V是无法衡量气体量的，必须用P·V/T。漏率的标称单位是Pa·cm3/s，实际单位是Pa·cm3/298K.s。要求在25℃下进行检测是不实际的，所以GJB548B规定操作时允许误差为±5K。测量时，若环境温度超出25℃ ±5K，其结果必须换算成25℃下的值。

b)专家定为25℃ ±5℃(试验的标准温度条件)这样漏率实际单位就成了Pa·cm3/293Ks～Pa·cm3/303Ks。这自然成不了单位。如果测量时的环境温度超出25℃ ±5℃。其换算的基准点就成了20℃ ～30℃，这自然不是基准点。

3)气压:

a)GJB548B:高压为 101.33kPa，(标准大气压记作P0)低压为0.13kPa(气压测量允许误差，实际测量误差往往小于这个值，故术语中用“小于”)。这样，(P1 － P2)=101.33 －0.13=101.20(kPa)=0.999P0≈1P0代入(4)式，可得:

(5)式即是氦检漏时的基本计算公式。注意:漏率是以两边压差为1P0(一个大气压)为准。

b)专家规定:高压为101.3kPa，低压≤1kPa(笔者不知由来及含义)。结果(P1－P2)≥101.3－1=100.3 kPa=0.990P0 代入(4)式就成了不等式，用P0来近似其误差也大于GJB548B。

4)水分:

a)GJB548B为干燥空气，无水分。笔者查看中国科普博览大气科学馆，有干洁大气(空气)的成份，摘入表1。从表1可以看出，干洁大气(干燥空气)是不含水分的。

表1 干洁大气成分

b)专家规定:露点低于－25℃的空气。即空气中含有≤633PPm的水分。换句话说，这个空气不是干洁的。结果是这个气体的摩尔分子量不是(5)式中的空气摩尔分子量，而且还是一个变量。若用空气摩尔分子量来近似，又产生一个误差。

5)真实性

a)GJB548B(MIL)认为漏率是客观存在的，IEC亦是如此。

b)专家认为这是虚拟的，但专家又定义粗检漏漏率≥1Pa·cm3/s。众所周知，所有密封元器件的密封性都必须经过粗检。氦检合格的产品也要100%地经过粗检合格才能说密封性检测合格。面粗检是用冒泡法进行检查的。眼看着空气从密封件内部往外冒气形成上升的气泡，即判该产品粗检不合格。眼见为实，怎么能说成是虚的;总不能说粗漏(漏率≥1Pa·cm3/s)是真实的，而细(漏率≤1Pa·cm3/s)是虚拟的。

5 结语

从以上的分析可以看出，GJB548B(idt MILSTD－883)对标准漏率的定义是严密的，它与氦检的基本计算公式一致，修改其定义内含及描述必须谨慎。关键是修改内容应符合计算公式的要求。空气漏率是客观存在的，氦气只是作为检漏的示踪气体(又称媒质)。

产品的制造、检测、运输、贮存及应用都是在空气中进行。产品内外的空气交换也在不停地进行着，无一例外。即便是氦检漏过程亦是如此。

［1］ GJB 548B－2005.微电子器件试验方法和程序.