【摘 要】
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真空器件在微电子、半导体、航空航天、核工业、船舶、医疗卫生等行业得到广泛应用,器件封装时的漏率检测是质量控制的关键因素.当前,一些领域对器件提出了长寿命高可靠(寿命在15年以上)的要求,需要器件封装时的漏率小于 10-14 Pam3/s.将漏率小于10-12 Pam3/s 的检漏称之为超灵敏度检漏. 基于动态模式的传统检漏仪下限一般 为10-11～10-12 Pam3/s.国际上只有美国、中国等少
【机 构】
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中国空间技术研究院,北京,100029;清华大学,北京,100084 中国空间技术研究院,北京,1
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真空器件在微电子、半导体、航空航天、核工业、船舶、医疗卫生等行业得到广泛应用,器件封装时的漏率检测是质量控制的关键因素.当前,一些领域对器件提出了长寿命高可靠(寿命在15年以上)的要求,需要器件封装时的漏率小于 10-14 Pam3/s.将漏率小于10-12 Pam3/s 的检漏称之为超灵敏度检漏. 基于动态模式的传统检漏仪下限一般 为10-11～10-12 Pam3/s.国际上只有美国、中国等少数国家开展了超灵敏度检漏研究工作,美国 研制的超灵敏度检漏仪说明书给出的下限为 5×10-15 Pam3/s,但由于用低温泵作为抽气系统 和累积室,致使检漏仪的体积大和重量比较大、累积时间比较长.另外,该设备采用一台漏 率为 10-11 Pam3/s 的内置标准漏孔标定被检测漏孔漏率,因被检测漏孔与标准漏孔漏率的比 值的范围为 1～4 个数量级,由四极质谱计质谱计非线性引起检漏结果与实际漏率值的偏差 有时可达 1 个数量级.在我国,清华大学开展了近 20 年的超灵敏度检漏研究工作.本文在原有的研究基础上,提出累积比较超灵敏度检漏方法,采用四极质谱计作为比较器测量累积条件下示漏气体引起的离子流；研制出下限为 5×10-16 Pam3/s 的微小气体流量计,该装置能够提供可调节的稳定 标准示漏气体流量,取代了原有标准漏孔提供参考流量,从而将标准气体流量的偏差由标准 漏孔引起的约为 10％减小到 3％以内,另一方面可调节流量计的流量接近或者等于被检测漏 孔漏率,从而避免四极质谱计非线性引入的较大偏差；采用对 He 气抽速为零的吸气剂泵对 累积室抽气,在维持累积室超高真空度条件的前提下有效减小了累积体积,保证了质谱计正 常运行的超高真空环境并提高了检漏效率；通过对累积室的特殊工艺处理克服了示漏气体本 底的影响,将累积室材料渗透、表面脱附等因素引起的示漏气本底减小到1×10-17 Pam3/s 以 内,为延伸检漏下限突破了技术瓶颈.研究结果表明,基于累积比较法的超灵敏度检漏下限 可达 5×10-16 Pam3/s,检漏结果的合成标准不确定度在 10％以内.该设备在高可靠长寿命真 空器件的封装检漏中具有应用价值.
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