ซีลแกนโลหะในเครื่องทำความร้อน PFA-โดยที่องค์ประกอบความร้อนภายในออกจากปลอก PFA- เป็นทางเดินที่พบบ่อยที่สุดสำหรับความชื้นที่เข้าไปและความผิดปกติของกราวด์ในที่สุด การตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีลที่อุณหภูมิห้องนั้นไม่เพียงพอ เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนที่อุณหภูมิการทำงานสามารถเปิดช่องว่างขนาดเล็กมากได้ การตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียมที่ 80 องศา (อุณหภูมิการทำงานโดยทั่วไป) ให้การทดสอบความสมบูรณ์ของซีลในเชิงปริมาณและไม่ทำลาย- วิธีการ: อพยพพื้นที่วงแหวนระหว่างเปลือก PFA และแกนโลหะ (หรือแกนกลางเองหากกลวง) จากนั้นฉีดฮีเลียมไปรอบๆ ซีลขณะตรวจติดตามแมสสเปกโตรมิเตอร์ อัตราการรั่วไหลที่ยอมรับได้สำหรับฮีตเตอร์ใหม่คือ<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1 × 10⁻⁵ mbar·L/s) ทำนายความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ การทดสอบที่อุณหภูมิเผยให้เห็นข้อบกพร่องที่จะเกิดขึ้นเมื่อส่วนประกอบเครื่องทำความร้อนขยายตัวแตกต่างออกไปเท่านั้น
ทำไมต้องทดสอบที่ 80 องศา (ไม่ใช่อุณหภูมิห้อง)
PFA (CTE 110–120 ppm/ องศา ) และแกนโลหะ (CTE 14–17 ppm/ องศา ) ขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกันมาก ที่ 80 องศา ส่วนต่อประสานซีลยาว 20 มม. จะมีการขยายตัวที่แตกต่างกันของ ΔL=( _PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 มม. การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ 0.1 มม. นี้สามารถเปิดช่องว่างระดับจุลภาคซึ่งปิดที่อุณหภูมิห้องได้ ซีลที่ผ่านการทดสอบการรั่วที่อุณหภูมิห้องอาจล้มเหลวที่ 80 องศา การทดสอบที่ 80 องศาเป็นการจำลองสภาพการทำงานจริง
วิธีการ: วางเครื่องทำความร้อนในเตาอบที่อุณหภูมิ 80 องศาเป็นเวลา 1 ชั่วโมงก่อนการทดสอบ อีกวิธีหนึ่ง ใช้เครื่องทำความร้อนโดยใช้พลังงานต่ำ (10% ของพิกัด) เพื่อให้ความร้อนตัวเอง-ถึง 80 องศาในขณะที่บริเวณซีลเย็นลง (เพื่อป้องกันไม่ให้ซีลร้อนเกินไป) PFA ใกล้ซีลไม่ควรเกิน 100 องศาในระหว่างการทดสอบ
ขั้นตอนการทดสอบการรั่วของฮีเลียม
อุปกรณ์ที่จำเป็น:
เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของมวลฮีเลียมสเปกโตรมิเตอร์ (เช่น Pfeiffer, Agilent)
ปั๊มสุญญากาศที่มีความสามารถ<10⁻³ mbar
ปืนสเปรย์ฮีเลียมพร้อมหัวฉีดละเอียด
เตาอบหรือแหล่งความร้อนถึง 80 องศา
ทีละขั้นตอน:
ปิดผนึกการเข้าถึงหลัก: หากแกนโลหะกลวง (โดยทั่วไปสำหรับเครื่องทำความร้อนแบบท่อ) ให้ปิดผนึกปลายด้านหนึ่งด้วยข้อต่อสุญญากาศ หากแกนกลางแข็ง จะต้องเข้าถึงช่องว่างวงแหวนระหว่างแกนกลางและ PFA ได้ผ่านทางพอร์ตในส่วนเย็น
อพยพ: เชื่อมต่อเครื่องตรวจจับการรั่วไหลเข้ากับช่องว่างภายในแกนกลางหรือวงแหวน อพยพไปยัง<10⁻² mbar.
ความร้อนถึง 80 องศา: วางเครื่องทำความร้อนในเตาอบ (อากาศ) หรือทำความร้อนด้วยเทปทำความร้อนพันรอบส่วนเย็น รักษาอุณหภูมิ 80 องศาเป็นเวลา 30 นาที
สเปรย์ฮีเลียม: ใช้ปืนสเปรย์ฉีดฮีเลียมโดยตรงที่ส่วนต่อประสาน (โดยที่ PFA พบกับแกนโลหะหรือจุดที่แกนออกจาก PFA) ฉีดสเปรย์เชื่อมฝาท้าย (ถ้ามี) และข้อต่ออื่นๆ ด้วย
ตรวจสอบอัตราการรั่วไหล: แมสสเปกโตรมิเตอร์แสดงอัตราการรั่วไหลในหน่วย mbar·L/s เข็มบ่งชี้ว่ามีการรั่วไหลบริเวณที่ฉีดพ่น
เกณฑ์การยอมรับเครื่องทำความร้อนใหม่:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10⁻⁶ ถึง 1 × 10⁻⁵ – ใช้ได้กับการใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไป
1 × 10⁻⁵ ถึง 1 × 10⁻⁴ – ส่วนขอบ; อาจล้มเหลวในช่วงบริการที่มีความชื้น
1 × 10⁻⁴ – ปฏิเสธ; มองเห็นได้หรือรั่วไหลอย่างร้ายแรง
การตีความผลลัพธ์
| อัตราการรั่วไหลที่ 80 องศา (mbar·L/s) | เส้นผ่านศูนย์กลางรูเทียบเท่า (µm) | อายุการใช้งานที่คาดหวัง (ปี 80% RH) | การกระทำ |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | ยอมรับคุณภาพดีที่สุด |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | ยอมรับให้ได้มาตรฐาน |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | ยอมรับสำหรับสภาพแวดล้อมที่แห้งเท่านั้น |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | Marginal – ปฏิเสธการวิจารณ์ |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | ปฏิเสธ - จะล้มเหลวก่อนกำหนด |
ตำแหน่งการรั่วไหลทั่วไปในเครื่องทำความร้อน PFA
| ที่ตั้ง | สาเหตุของการรั่ว | วิธีการตรวจจับ |
|---|---|---|
| จุดทางออกหลัก (ปลายเย็น) | การยึดเกาะไม่ดีระหว่าง PFA และโลหะ | สเปรย์ He ที่ฐานของแกนกลาง |
| การเชื่อมฝาท้าย PFA | ฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์ | ฉีดสเปรย์ He ให้ทั่วขอบหมวก |
| ข้อต่อหน้าแปลนแบบขึ้นรูป | ช่องว่างการหดตัวจากการขึ้นรูป | ฉีดสเปรย์ที่หน้าแปลน-ถึง-การเปลี่ยนผ่านของปลอก |
| บ่อเทอร์โมเวลล์ (ถ้ามี) | ก้นบางแตก | ฉีด He เข้าไปในช่องเปิดเทอร์โมเวลล์ |
| การบีบอัดที่เหมาะสม | ปลอกโลหะไม่ได้นั่ง | สเปรย์ He ที่เกลียวที่เหมาะสม |
ตัวอย่างภาคสนาม
ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์แห่งหนึ่งกำหนดให้มีการทดสอบการรั่วของฮีเลียมที่ 80 องศาสำหรับเครื่องทำความร้อน PFA ที่เข้ามาทั้งหมด เครื่องทำความร้อนจำนวน 20 เครื่องผ่านการทดสอบอุณหภูมิห้อง (<1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C, 5 of the 20 showed leak rates of 2–8 × 10⁻⁵ mbar·L/s. These 5 heaters were returned to the supplier. In the field, the 15 passing heaters had a 3-year failure rate of 2%. The manufacturer had previously experienced 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in reduced downtime.
สรุป: ทดสอบที่อุณหภูมิ 80 องศา ไม่ใช่อุณหภูมิห้อง
การตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีลแกนโลหะของเครื่องทำความร้อน PFA โดยใช้การตรวจจับการรั่วของฮีเลียมที่ 80 องศา จะเผยให้เห็นข้อบกพร่องที่มองไม่เห็นที่อุณหภูมิห้องเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันของ PFA และโลหะ อัตราการรั่วไหล<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C indicates a hermetically sealed heater suitable for long-term service in humid or corrosive environments. Rates >1 × 10⁻⁵ mbar·L/s ทำนายความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ (1–3 ปี) สำหรับการใช้งานที่สำคัญใดๆ (เซมิคอนดักเตอร์ ยา ความชื้นสูง-) ให้ระบุการทดสอบการรั่วของฮีเลียมที่ 80 องศาโดยยอมรับ<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s. The few hours of testing time prevent years of failures. Heat seals expand, gaps open, moisture enters. Test hot, seal tight, last long. Helium knows where leaks hide. Listen to it.
