気密性リーク率: 規格、試験方法、および密閉型 RF コネクタの仕様

海底中継器に配備された気密封止された RF コネクタは、工場でのあらゆる目視検査に合格しても、2 年後には測定されていない漏れ経路から湿気が侵入したため、静かに故障することがあります。回収にかかるコストは、調達中に節約された数ドルをはるかに上回ります。気密性は「オンまたはオフ」の特性ではありません。気密漏れ率は、シールが実際にどの程度「漏れていない」かを正確に示す測定可能な数値であり、その数値を取得するために使用される試験方法によって、その数値が信頼できるかどうかが決まります。

気密性リーク率の実際の意味

気密リーク率は、定義された圧力差の下で 1 秒あたりにシールを通過するトレーサー ガスの量です。 atm・cc/s（標準大気立方センチメートル/秒）またはPa・m3/sで表されます。ヘリウムは、分子径が小さく、化学的不活性度が高く、大気のバックグラウンドが低いため、質量分析計での検出が容易であるため、トレーサー ガスとして推奨されています。

数字を大局的に見ると、測定されたリーク率が 1×10 のコンポーネント ^-7 atm·cc/s 1 か月で蓄積するヘリウムは 1 ミリリットル未満です。これは、ほとんどの航空宇宙および軍事専門家が真に気密であると考えるレベルです。注文書にリーク率やテスト方法を指定せずに単に「気密封止」と記載すると、多くの場合、品質が検証できず、熱サイクル下で動作が一貫性のない部品のバッチが作成されます。

実際のリーク率の測定方法

主要なリークテスト技術は 3 つのカテゴリに分類されます。それぞれに異なる感度範囲があり、生産フローにおいて異なる目的を果たします。

ヘリウム微細リーク試験は、設定された「爆弾」時間の間、ヘリウムで満たされた圧力チャンバーにコンポーネントを置き、その後、質量分析計に接続された真空チャンバーにコンポーネントを移動することから始まります。ヘリウムが実際の漏れ経路を通って漏れると、検出器は信号を記録します。この方法は MIL-STD-883、Method 1014 に記載されており、1×10 という小さな漏れを解決できます。 ^-10 atm・cc/秒。

グロスリークテストは、部品を加熱したフルオロカーボン液体または低圧アルコール溶液に浸したときに形成される目に見える泡に依存します。安価で高速ですが、およそ 1×10 を超える漏れしか検出できません。 ^-5 atm・cc/秒。 A part leaking at 1×10 ^-6 目に見える兆候がなくてもバブルテストに合格する可能性があります。

光リークテストは、干渉法またはレーザーベースの方法を使用して、密封されたパッケージ内の膜のたわみまたはキャビティの圧力変化を測定します。これは、ヘリウムボンビングが現実的ではないポリマーで封止された MEMS パッケージに役立ちます。 IEEE ジャーナルに発表された MEMS パッケージング研究は、光学的手法が 1×10 近くの感度に到達できることを示唆しています ^-8 atm・cc/s ですが、この装置は依然として高価であり、表面に敏感です。

微細なリークと重大なリーク: 知っておくべき基準

大きな漏れと細かい漏れの間には、広く使用されている基準境界があります。 NASA の電子パッケージング ガイダンスによると、ほとんどの気密仕様では 1×10 を超えるリーク レートが扱われます。 ^-5 総額および 1×10 未満のレート ^-6 大丈夫です。 1×10の間のゾーン ^-6 そして1×10 ^-5 これは、コンポーネントが技術的に「微細漏れテスト」されているものの、湿気の多い環境では長期的に故障する可能性があるグレーゾーンです。

以下のグラフは、アプリケーションごとの一般的な漏れレベルを示しており、スケールの違いを視覚化しやすくしています。

実際には、リークレートの仕様を厳しくすると、プロセス制御の要件とコストの両方が増加します。ただし、暖かく湿気の多い環境では、漏れ率は 1×10 になります。 ^-5 またはさらに悪化すると、絶縁抵抗が急速に低下する可能性があります。書き込み「ヘリウム微細漏れ、1×10」 ^-6 「atm·cc/s max」を仕様に組み込むことは、「密閉」という言葉だけを使用するよりもはるかに便利です。

実際の RF コンポーネント アプリケーションにおける気密性

RF およびマイクロ波システムでは、シールは単なるバリアではありません。金属ハウジングとガラス絶縁体の間の界面は、機械的ストレス、熱膨張の不一致、および電気的要件に同時に耐える必要があります。一般的なハーメチック シールされた RF コネクタには、外側の金属ハウジング、ガラス対金属のシール、中心導体、およびパッケージ インターフェースのシール リングまたは溶接が含まれています。

ガラス絶縁体は、電気的性能と気密性の両方にとって重要な要素です。はんだ付けや繰り返しの熱サイクル中にガラスの亀裂や微小ボイドが発生し、リーク率が許容範囲の 1×10 から増加する可能性があります。 ^-7 検出可能な1×10まで ^-5 短期間で。

パネルスルーアプリケーション用の一般的なハーメチックシールされたコネクタ/アダプタ ガラス焼結インターフェイスを備えたこの機械加工シェル アダプタは、パネルスルーのハーメチック シールに適しており、50Ω のインピーダンスと最大 67 GHz の周波数をサポートしており、クリーンなマルチフィードスルーの設置が可能です。 製品を見る→

複数の密閉フィードスルーが 1 つのパネルを通過する必要がある場合、一般的な密閉コネクタ/アダプターがよりクリーンな相互接続ソリューションを提供します。これらのアダプタは、パネルスルー気密用途に適したガラス焼結インターフェースを備えた機械加工シェルを提供します。

コンパクトなブラインドメイトアセンブリ用の SMP 密閉型コネクタ SMP プッシュオン コネクタは、小さな設置面積と信頼性の高いシールを提供し、スペースが限られておりブラインドメイト アセンブリが必要な高密度モジュールやフェーズド アレイ ハードウェアに最適です。 製品を見る→

コンパクトなモジュール設計とブラインドメイトアセンブリの場合、SMP ハーメチックシールコネクタは信頼性の高いシールを維持しながらスペースを節約します。プッシュオン インターフェイスと設置面積が小さいため、受信機モジュールやフェーズド アレイ ハードウェアで一般的になっています。

ハーメチックマイクロ波サブアセンブリ用のRFガラス絶縁体 コバール導体を使用した焼結ガラス対金属シールは、SMA および 2.92 インターフェイスと互換性のあるスタンドアロンのハーメチック フィードスルーを提供し、さまざまな内部導体接続をサポートします。 製品を見る→

多くの場合、ガラスと金属のシールは、特にシールプロセスが大型のマイクロ波サブアセンブリに統合されている場合、スタンドアロンの RF ガラス絶縁体として提供されます。ガラスの密度と焼結結合の品質は、長期的なリーク率を直接決定します。

社内に機械加工、電気めっき、組立ラインを備えたメーカーは、シールに影響を与えるすべてのプロセスステップを監視できるため、気密コンポーネントの安定性において目に見える利点を持っています。これが理由です 過酷な環境において密閉型コネクタが重要な理由 信頼できるサプライヤーを選択する際には、現実的な懸念事項になります。

気密部品を指定する際に尋ねるべきこと

気密コンポーネントの調達ミスは、ほとんどの場合、不完全な仕様に起因します。 4 つの質問でリスクが大幅に狭まります。

• 最大リーク量はいくらですか?また、どのようなガス差と圧力差でしょうか?例: 「1×10 ^-6 atm·cc/s He 1気圧差。」
• どの受け入れテスト方法が使用されますか?ヘリウムの微細な漏れ、気泡による全体的な漏れ、またはフルオロカーボン技術。
• 熱サイクルや機械的使用後もリーク率は仕様内に収まりますか?新しい部品のみの測定では十分ではありません。
• バッチのトレーサビリティとテスト記録は利用可能ですか?気密性能は、ガラスの焼結およびメッキ条件によって変動する可能性があります。

既存の ISO9001 品質システムと、機械加工およびメッキから組み立てまでの完全なプロセス管理を備えたサプライヤーは、単一の低単価よりも再現性のある気密性の強力な基盤を提供します。

気密性リーク率に関するよくある質問