解讀標準漏率

鄭天丕，趙 慧，方 珍，李彩英，邱熠濤

(1.寧波福特繼電器有限公司，浙江寧波，315012;2.杭州歐誠進出口有限公司，浙江杭州，310012;3.陜西群力電工有限責任公司，陜西寶雞，721300)

1 引言

標準漏率，又稱標準漏氣速率，在 GJB(idt MIL)及IEC標準中已經宣貫幾十年了。近年來，有專家稱這是虛擬的，并提出了自己的定義，在全國三十多個科研、院校及工廠作報告。并以Email方法發到各單位，要求收到單位組織討論。筆者所在單位也收到了兩份，并有幸收到同事的打印稿，自然要按要求提點意見，但這里僅限“標準漏率”(以下簡稱“漏率”)這個術語。另一原因是漏率的定義關系到氦檢漏的基本計算公式。故把兩個術語作個比較，供讀者評判別，以便去偽存真。

2 術語

2.1 GJB 548B 的定義

標準漏率:25℃時，高壓一側為一個大氣壓(101.33 kPa)和低壓一側為低于0.13kPa的情況下，每秒鐘通過一條或多條泄漏通道的干燥空氣量，其單位為Pa·㎝3/s。

2.2 專家定義(2012.08版)

等效標準漏率:把空氣假設為單一分子，按分子流為模型。入口處為101.3kPa，出口處為低于1kPa，溫度為25℃ ±5℃，露點低于 －25℃的空氣通過漏孔的流量。這是虛擬的，也稱為空氣標準漏率(單位:Pa·㎝3/s)。

粗檢漏:對等效標準漏率大于等于1Pa·㎝3/s。

3 氦檢漏基本計算公式簡介

氦檢漏通常用于細檢，其漏率≤1.0Pa·㎝3/s，一般為分子流模型。經典物理學認為氣體分子運動服從麥克斯韋分布，以此為依據可以得出漏率L:

P1、P2為內外氣壓;r0漏孔半徑;l為漏孔長度;T為氣體溫度;m為氣體摩爾分子量;k為波耳茲曼系數;A亞開爾等人稱作氣導。

若密封件在PE下加t1(s)時，取出后經過t2(s)時，其內部氣壓為:

條件是:加壓前密封件內部氣壓為零;取出密封件外部氣壓為零。V0為密封件內部有效空腔(或未被占用的內部容積)，單位:㎝3。

從(1)式可知:L∝(T/m)1/2，所以氦氣漏率LH=L(M0/MH)1/2。M0為空氣摩爾分子量;MH為氦氣摩爾分子量。對于氦(2)式變為:

附注1:原術語中無單位，筆者從該文的1式中得來。

附注2:等效標準漏率與標準漏率是兩個不同的定義，不要混為一談。見GJB548B第1014條。

從(1)式可以看出，L與內外壓差成正比。質譜分析時，質譜室內的氦壓可視作零。這樣密封件內外氦壓差為PH，如果密封件在PE氦壓下t1，取出后經t2進行檢測，其測量漏率R為:

(4)式即為氦檢漏時基本計算公式的母式。(P1－P2)為漏率定義中的兩邊壓差;L為漏率，LH為氦氣漏率。

4 解讀標準漏率

1)氣流模型:

a)GJB548B沒規定。

b)專家定為分子流。其實，分子流只適合細漏(氦檢)，而粗漏的氣流模型為粘流或混合流。作為漏率這一術語應包括細漏和粗漏。

2)溫度:

a)GJB548B定為25℃(GJB的基準溫度)。眾所周知，僅有P、V是無法衡量氣體量的，必須用P·V/T。漏率的標稱單位是Pa·cm3/s，實際單位是Pa·cm3/298K.s。要求在25℃下進行檢測是不實際的，所以GJB548B規定操作時允許誤差為±5K。測量時，若環境溫度超出25℃ ±5K，其結果必須換算成25℃下的值。

b)專家定為25℃ ±5℃(試驗的標準溫度條件)這樣漏率實際單位就成了Pa·cm3/293Ks～Pa·cm3/303Ks。這自然成不了單位。如果測量時的環境溫度超出25℃ ±5℃。其換算的基準點就成了20℃ ～30℃，這自然不是基準點。

3)氣壓:

a)GJB548B:高壓為 101.33kPa，(標準大氣壓記作P0)低壓為0.13kPa(氣壓測量允許誤差，實際測量誤差往往小于這個值，故術語中用“小于”)。這樣，(P1 － P2)=101.33 －0.13=101.20(kPa)=0.999P0≈1P0代入(4)式，可得:

(5)式即是氦檢漏時的基本計算公式。注意:漏率是以兩邊壓差為1P0(一個大氣壓)為準。

b)專家規定:高壓為101.3kPa，低壓≤1kPa(筆者不知由來及含義)。結果(P1－P2)≥101.3－1=100.3 kPa=0.990P0 代入(4)式就成了不等式，用P0來近似其誤差也大于GJB548B。

4)水分:

a)GJB548B為干燥空氣，無水分。筆者查看中國科普博覽大氣科學館，有干潔大氣(空氣)的成份，摘入表1。從表1可以看出，干潔大氣(干燥空氣)是不含水分的。

表1 干潔大氣成分

b)專家規定:露點低于－25℃的空氣。即空氣中含有≤633PPm的水分。換句話說，這個空氣不是干潔的。結果是這個氣體的摩爾分子量不是(5)式中的空氣摩爾分子量，而且還是一個變量。若用空氣摩爾分子量來近似，又產生一個誤差。

5)真實性

a)GJB548B(MIL)認為漏率是客觀存在的，IEC亦是如此。

b)專家認為這是虛擬的，但專家又定義粗檢漏漏率≥1Pa·cm3/s。眾所周知，所有密封元器件的密封性都必須經過粗檢。氦檢合格的產品也要100%地經過粗檢合格才能說密封性檢測合格。面粗檢是用冒泡法進行檢查的。眼看著空氣從密封件內部往外冒氣形成上升的氣泡，即判該產品粗檢不合格。眼見為實，怎么能說成是虛的;總不能說粗漏(漏率≥1Pa·cm3/s)是真實的，而細(漏率≤1Pa·cm3/s)是虛擬的。

5 結語

從以上的分析可以看出，GJB548B(idt MILSTD－883)對標準漏率的定義是嚴密的，它與氦檢的基本計算公式一致，修改其定義內含及描述必須謹慎。關鍵是修改內容應符合計算公式的要求?？諝饴┞适强陀^存在的，氦氣只是作為檢漏的示蹤氣體(又稱媒質)。

產品的制造、檢測、運輸、貯存及應用都是在空氣中進行。產品內外的空氣交換也在不停地進行著，無一例外。即便是氦檢漏過程亦是如此。

［1］ GJB 548B－2005.微電子器件試驗方法和程序.