CN106052981A - 一种对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子元器件检测技术领域，特别涉及一种对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法，其对整块线路板进行检测，在进行检测之前，先确定加压压力和加压时间。压力室的加压压力应该选取所有被检测电子元器件所能承受的典型加压压力的最小值，使所有被检测电子元器件不会因为加压压力过大而受损；之后通过测试确定出一个合适的加压时间，使各个被检测电子元器件的检测灵敏度均达到检测的要求；最后试验人员运算得到每个电子元器件的漏率。该方法能检测安装有多种电子元器件的线路板上的多个电子元器件的密封性，相对于现有技术来说本发明的检测方法省时省力，检测成本低，适于推广应用。

Description

一种对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法
技术领域
本发明属于电子元器件检测技术领域，特别涉及一种对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法。
背景技术
电子元器件的密封性是指其封装结构的密封性，是生产时尤为重要的检测项目，密封性的好坏直接影响产品的性能，密封性不良轻则改变电子元器件的表面状态，使电子元器件性能劣化，重则对使外界空气水分等进入电子元器件内部并产生腐蚀，使电子元器件出现开路等致命失效。
现有技术中，存在多种电子元器件的密封性的检测方法，如氦质谱背压细检漏法、放射性同位素检漏法、重量增加检漏法等，但在目前，这些检漏方法仅用在对独立的电子元器件进行密封性检测，检测合格后再把电子元器件装到线路板上。
但是，当多种类及多个电子元器件安装到线路板上后，会遇到下述问题：(1)在将筛选合格的电子元器件焊接于线路板之后还需要对线路板进行检测，检测时仍会发现线路板上的电子元器件存在密封性缺陷，这可能意味着焊接过程引入某个或某些电子元器件发生密封性失效；(2)当线路板在使用过程中出现失效时，需要确定线路板上的电子元器件是否存在密封性缺陷，如果有电子元器件密封性不合格，需要更换该电子元器件，使得线路板正常工作。在上述两种情况下，为了检测出存在密封性缺陷的电子元器件，需要把电子元器件逐一拆下来后再用现有的方法进行检测，这费时费力，且检测成本较高。
光学检漏是一种新型密封性检测技术，在检漏过程中，电子元器件被放置在光学检漏仪的压力室内，对电子元器件的封装管壳表面施加一个变化的压力，管壳表面因此可能会发生形变，其形变与否或形变的大小直接与电子元器件的密封性对应。通过数字全息照相机记录不同时间下参考激光束和经管壳表面反射回来的激光束形成的干涉图像，通过对干涉图像的变化进行比对处理和计算，即可以计算出电子元器件的漏率，从而确定电子元器件的密封性。但现有的光学检漏对线路板上安装有多种类型的电子元器件时仍不适用。针对上述问题，本发明提出解决方案。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法，其能够检测安装有多种电子元器件的线路板上的各个电子元器件的密封性。
发明思路：本发明的申请人在对现有的光学检漏仪进行研究时发现，现有的光学检漏仪不能对含有多种类型的电子元器件的线路板进行密封性检测的主要原因是，不同类型的电子元器件其封装结构不同，不同的封装结构在检漏时所能承受的加压压力也不同，当加压压力过大时，会损坏电子元器件，而当压力过小时，部分电子元器件的检测灵敏度又不足，即检测结果大于检测灵敏度要求，使得光学检漏仪不能得出正确的结果，因此仍未有采用的光学检漏仪对含有多种类型的电子元器件的线路板进行密封性检测的先例。但申请人还发现，在检测时，检测灵敏度与加压压力和加压时间均成正比，即加压时间一定时，加压压力越大，检测灵敏度越高，加压压力一定时，加压时间越长，检测灵敏度越高。申请人根据上述发现，认为光学检漏仪能够对安装在线路板上的电子元器件进行检测，因此提出本发明。
为实现上述目的，本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法，利用光学检漏仪进行检测，用于检测线路板上是否存在有密封性缺陷的电子元器件，并确定有密封性缺陷的电子元器件的漏率，每个被检测电子元器件均为金属封装，包括以下步骤：步骤一、将线路板整体放置在光学检漏仪的压力室内；步骤二、设定压力室内的加压压力，加压压力为各个电子元器件能承受的典型加压压力的最小值；步骤三、在加压压力下加压一段加压时间，对每个被检测电子元器件的变形情况进行记录；加压时间采用以下方法确定，设定一个测试时间，在测试时间下判断各个被检测电子元器件是否均达到检测灵敏度要求；如均达到检测灵敏度要求，则将测试时间确定为加压时间；如有的被检测电子元器件未达到检测灵敏度要求，则加长测试时间，直至所有被检测电子元器件均达到检测灵敏度要求，并将最终达到检测灵敏度要求的测试时间确定为加压时间；步骤四、试验人员计算得到每个被检测电子元器件的漏率。
进一步的，各个被检测电子元器件能承受的典型加压压力借助于下述方法获得：步骤a、计算线路板上各个被检测电子元器件的内腔体积；步骤b、根据线路板上各个被检测电子元器件的内腔体积得出各个电子元器件能承受的典型加压压力。
进一步的，步骤b中，当电子元器件的内腔体积为V≤0.4cm3时，该电子元器件能承受的典型加压压力为75psi；当电子元器件的内腔体积为V>0.4cm3时，该电子元器件能承受的典型加压压力为45psi。
进一步的，当线路板上所有的电子元器件的内腔体积均为V≤0.4cm3时，压力室的加压压力设为75psi；当线路板上具有内腔体积为V>0.4cm3的电子元器件时，压力室的加压压力设为45psi。
进一步的，在加压压力设为75psi时，加压时间设为25-35min；在加压压力设为45psi时，当线路板上所有的电子元器件的内腔体积均为V＞0.4cm3时，加压时间设为25-35min；当存在部分的电子元器件的内腔体积为V≤0.4cm3时，加压时间设为55-65min。
进一步的，在步骤一之前还包括适用性判断步骤：判断线路板上的被检测电子元器件是否均满足R4/ET3>2.54*10-7mm/Pa，R为封装内部空间的最小宽度，E为封装材料的弹性模量，T为封装厚度；如果判断为满足，则进行步骤一。
进一步的，压力室通过通入氦气来改变其内部的气压并达到加压压力，步骤四中计算得到每个电子元器件对氦气的等效标准漏率LHe。
进一步的，在得出电子元器件在氦气下对氦气的的等效标准漏率LHe后，根据公式L＝(LHe)/2.67转化为对空气的等效标准漏率L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法，其对整块线路板进行检测，在进行检测之前，先确定加压压力和加压时间。压力室的加压压力应该选取所有被检测的电子元器件所能承受的典型加压压力的最小值，使所有电子元器件不会因为加压压力过大而受损；之后通过测试确定出一个合适的加压时间，使各个电子元器件的检测灵敏度均达到检测的要求；最后试验人员运算得到每个电子元器件的漏率。该方法能检测安装有多种电子元器件的线路板上的各个电子元器件的密封性，相对于现有技术来说本发明的检测方法省时省力，检测成本低，适于推广应用。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明所采用的光学检漏仪是一种基于激光全息技术，能够准确检测安装在线路板上的电子元器件密封性检测的设备。在对线路板进行光学检漏过程中，线路板被放置在光学检漏仪的压力室内，通过抽真空后逐渐通入氦气加压，对电子元器件的封装管壳表面施加一个变化的压力，管壳表面因此可能会发生凹形形变，其形变与否和形变的大小直接与器件密封状态相对应。
如果封装是气密性的，管壳表面的形变将与压力的变化相互对应；如果封装泄漏明显，管壳内部压力将迅速与压力室的压力达到平衡，管壳表面没有任何变化；如果封装有细微漏气，氦气进入电子元器件的内腔，从而增加电子元器件内部的压力，随着压力室与电子元器件的内腔的压力逐步趋于平衡，管壳表面的形变也随之趋于恢复，封装结构的漏气程度与管壳表面的形变恢复的速度成正比。
压力室内的数字全息照相机记录下不同时间下参考激光束和经管壳表面反射回来的激光束形成的干涉图像，通过对干涉图像的变化进行比对处理和计算，从而获得管壳表面恢复形变的速度，结合管壳材料类型、厚度、面积以及电子元器件的内腔体积等数据，即可以计算出电子元器件在氦气中的漏率。
而为了使光学检漏仪能检测安装有多种类型的电子元器件的线路板上的所有电子元器件的密封性，申请人根据所发现的原理，通过控制加压压力和加压时间来实现检测目的。
本发明通过以下步骤实现：
在本实施例中，线路板上的各个被检测电子元器件均为金属封装。
步骤1、测试前准备：判断线路板上所有被检测电子元器件的封装材料的弹性模量和相关尺寸是否满足以下公式
R4/ET3>2.54*10-7mm/Pa
其中：
R：封装内部空腔的最小宽度，单位mm；E：封装材料的弹性模量；T：封装厚度，单位mm。
如果满足，则可使用本方法进行检测；如不满足，不宜使用本方法，仍采用该方法的话检测灵敏度不足，检测结果有偏差。
步骤2、确定加压压力：计算线路板上每个被检电子元器件的封装内腔体积，按表1得出每个电子元器件所能承受的加压加压。
表1内腔体积与电子元器件能承受的典型加压压力的关系
对于安装在线路板上的电子元器件，如果线路板上有多个被检测的电子元器件，且这些被检测的电子元器件的内腔体积不同时，则每个被检测的电子元器件所能承受的加压压力不同。一般来说，在现有方法中，每种被检测的电子元器件对应一个典型加压压力。电子元器件种类不同，则典型加压压力值一般也将不同。所谓典型加压压力是一个统计结果，是在不对器件造成损坏或其他不良影响或者不会对器件产生损坏风险的前提下所能施加的加压压力的尽可能大的极限值。而为了保证整个线路板上被检测的电子元器件不会因为压力过大而受损，加压压力应该选取所有被检测的电子元器件所能承受的典型加压压力的最小值。
根据表1，当所有的电子元器件的内腔体积均小于等于0.4cm3时，加压压力选择75psi；当所有的电子元器件的内腔体积均大于0.4cm3时，加压压力选择45psi；当存在部分的电子元器件的内腔体积小于等于0.4cm3，又存在部分的子元器件的内腔体积均大于0.4cm3时，加压压力应选择45psi。
本实施例中，选用一块线路板，线路板上存在两种被检测的电子元器件，其封装材料均是金属，但内腔体积不同，根据表1，其所能承受的典型加压压力不同，具体如表2所示。
表2被检测的电子元器件的信息
通过该表可得，在进行检测时加压压力应该选择45psi。
步骤3、确定加压时间：对于单个或同种封装电子元器件，在进行密封性检测时，检测灵敏度与加压压力和加压时间均成正比，即：加压时间一定时，加压压力越大，检测灵敏度越高；加压压力一定时，加压时间越长，检测灵敏度越高。而且当检测结果达到检测灵敏度要求时，才能检测出准确的结果。对于安装在线路板上电子元器件，如果线路板上有多个种类的电子元器件，且这些被检测的电子元器件的内腔体积不同时，加压压力需要选取所有被检测的电子元器件所能承受加压压力的最小值。因此，对于可承受加压压力较大的电子元器件来说，在检测中其受到的加压压力小于其可承受加压压力，可能导致检测时达不到检测灵敏度的要求，无法得出其真实漏率。针对此问题，应适当的延长加压时间，以保证可承受加压压力较大的器件的检测灵敏度。当检测灵敏度越高，其检测灵敏度数值越小，当检测灵敏度越低，其检测灵敏度数值越大。
采用表2中的线路板，线路板上存在两种被检测的电子元器件。为了得出较佳的检测时间，以下通过设定相关条件进行测试，通过测试得出一个合适的检测时间。在测试条件1：加压压力45psi(氦气)，加压时间为30min下，测试结果如表3所示，当然，这里所选用的加压时间为30min只是一个优选的实施例，在实际操作中，可根据实际情况在25-35min这个范围内选择。
表3测试条件1的测试结果
由表3的测试结果来看，1#电子元器件由于加压压力由可承受加压压力75psi降低为45psi，在与2#电子元器件相同的加压时间30min条件下，未达到检测灵敏度要求，因此需要增加加压时间。
在测试条件2：加压压力45psi(氦气)，加压时间为60min下，测试结果如表4所示，当然，这里所选用的加压时间为30min只是一个优选的实施例，在实际操作中，可根据实际情况在55-65min这个范围内选择。
表4测试条件2的测试结果
由表4结果来看，此时，1#电子元器件和2#电子元器件的测试结果均达到检测灵敏度要求，因此可选用该加压压力和加压时间即可对这块线路板上的1#电子元器件和2#电子元器件的密封性进行检测。而且从实验结果来看，对于内腔体积大于0.4cm3的电子元器件而言，加长检测时间只是提高了其检测灵敏度，对器件没有损害。
步骤4、确定好加压压力和加压时间后，启动光学检漏仪进行检测。检测时是通入氦气进行加压，因此检测所得的结果为电子元器件在氦气下的的等效标准漏率(LHe)，根据下列公式转化为在空气下的等效标准漏率(L)。
L＝(LHe)/2.67
在本实施例中，是通过通入氦气来改变压力室内的气压的，氦气的化学性质相对来说比较稳定，能够最大程度地保护电子元器件。当然，也可通入其他其他气体如氢气和氮气等，也可实现本发明，相应地，只要把上述等效标准漏率公式中的比例参数改变即可。
应当理解的是，本实施例中给出的电子元器件均采用金属封装，但并不意味着本发明的适用范围只局限在金属封装。对于本领域的技术人员来说，可根据本发明的发明原理，也可把本发明应用到采用其他材料进行封装的电子元器件上，如陶瓷封装的电子元器件原则上也可以使用该方法，但现一般用于封装的陶瓷材料由于其材料弹性模量太大，不满足公式R4/ET3>2.54*10-7mm/Pa，因此检测灵敏度较低，误差大，不推荐使用该方法；但当有其他类型的封装材料其弹性模量合适的话，仍可根据本发明所提出的原理和方法。根据该原理，即加压时间一定时，加压压力越大，检测灵敏度越高，加压压力一定时，加压时间越长，检测灵敏度越高和上述的检测方法，先计算出所有电子元器件的典型加压压力，检测时选用各个典型加压压力中的最小值进行加压，之后通过测试得出一个满足检测灵敏度要求的加压时间，即可采用本方法来检测线路板上的各个不同类型封装的电子元器件的密封性。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种对于安装在线路板上的电子元器件的密封性检测方法，利用光学检漏仪进行检测，用于检测线路板上是否存在有密封性缺陷的电子元器件，并确定有密封性缺陷的电子元器件的漏率，每个被检测电子元器件均为金属封装，其特征在于，包括以下步骤，
步骤一、将线路板整体放置在光学检漏仪的压力室内；
步骤二、设定压力室内的加压压力，所述加压压力为各个电子元器件能承受的典型加压压力的最小值；
步骤三、在所述加压压力下加压一段加压时间，对每个被检测电子元器件的变形情况进行记录；所述加压时间采用以下方法确定，
设定一个测试时间，在所述测试时间下判断各个被检测电子元器件是否均达到检测灵敏度要求；如均达到检测灵敏度要求，则将所述测试时间确定为所述加压时间；如有的被检测电子元器件未达到检测灵敏度要求，则加长测试时间，直至所有被检测电子元器件均达到检测灵敏度要求，并将最终达到检测灵敏度要求的测试时间确定为所述加压时间；
步骤四、试验人员计算得到每个被检测电子元器件的漏率。
2.根据权利要求1所述的密封性检测方法，其特征在于，各个被检测电子元器件能承受的典型加压压力借助于下述方法获得：
步骤a、计算线路板上各个被检测电子元器件的内腔体积；
步骤b、根据线路板上各个被检测电子元器件的内腔体积得出各个电子元器件能承受的典型加压压力。
3.根据权利要求2所述的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤b中，
当电子元器件的内腔体积为V≤0.4cm3时，该电子元器件能承受的典型加压压力为75psi；
当电子元器件的内腔体积为V>0.4cm3时，该电子元器件能承受的典型加压压力为45psi。
4.根据权利要求3所述的密封性检测方法，其特征在于，
当线路板上所有的电子元器件的内腔体积均为V≤0.4cm3时，压力室的加压压力设为75psi；
当线路板上具有内腔体积为V>0.4cm3的电子元器件时，压力室的加压压力设为45psi。
5.根据权利要求4所述的密封性检测方法，其特征在于，
在加压压力设为75psi时，加压时间设为25-35min；
在加压压力设为45psi时，当线路板上所有的电子元器件的内腔体积均为V＞0.4cm3时，加压时间设为25-35min；当存在部分的电子元器件的内腔体积为V≤0.4cm3时，加压时间设为55-65min。
6.根据权利要求1所述的密封性检测方法，其特征在于，
在步骤一之前还包括适用性判断步骤：判断线路板上的被检测电子元器件是否均满足
R4/ET3>2.54*10-7mm/Pa
其中，R为封装内部空间的最小宽度，E为封装材料的弹性模量，T为封装厚度；
如果判断为满足，则进行步骤一。
7.根据权利要求1所述的密封性检测方法，其特征在于，所述压力室通过通入氦气来改变其内部的气压并达到加压压力，所述步骤四中计算得到每个电子元器件对氦气的等效标准漏率LHe。
8.根据权利要求7所述的密封性检测方法，其特征在于，在得出电子元器件在氦气下对氦气的等效标准漏率LHe后，根据公式
L＝(LHe)/2.67
转化为对空气的等效标准漏率L。
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