CN108534963A - 一种防水性检测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水性检测方法，包括：向被测容器和标准容器中充入或抽出气体，其中，所述被测容器由需检测的封装模组与测试治具共同形成，所述被测容器与所述标准容器通过压差传感器连接；在所述标准容器的气压达到阈值，并且所述压差传感器平衡稳定后，获取所述压差传感器输出的压差，所述阈值为所述封装模组的防水性能所对应的气压值；基于所述压差检测所述封装模组的防水性是否合格。本发明还公开了一种防水性检测系统。本发明灵活性高、时间短、结果获取容易、稳定性好，检测准确性高。

Description

一种防水性检测方法与系统

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种防水性检测方法与系统。

背景技术

电子产品防水性要求日益严苛，有时需要达到八级防水(IPX-8，彻底防水)的水平。

当前对防水性检测的方法主要为红墨水测试。但对于IPX-8级防水的要求，红墨水测试会有盲点，导致判定的准确率不高。并且红墨水测试过程中需要把产品拆开，故而红墨水测试方法还带有破坏性。再者，红墨水测试至少需要浸泡2小时，部分测试甚至需要加热到一定温度才行，所以红墨水测试的时间周期长、过程复杂。

发明内容

本发明提供一种准确性高、方便测试且周期短的防水性检测方法与系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种防水性检测方法，其特征在于，包括：

向被测容器和标准容器中充入或抽出气体，其中，所述被测容器由需检测的封装模组与测试治具共同形成，所述被测容器与所述标准容器通过压差传感器连接；

在所述标准容器的气压达到阈值，并且所述压差传感器平衡稳定后，获取所述压差传感器输出的压差，所述阈值为所述封装模组的防水性能所对应的气压值；

基于所述压差检测所述封装模组的防水性是否合格。

在其中一实施例中，所述需检测的封装模组包括基板、固定于所述基板上的元器件、以及围绕所述元器件且通过密封胶固定于所述基板上的金属环，所述被测容器由测试治具与所述金属环、所述基板、所述密封胶共同形成，用以通过测试密封胶的防水性来检测所述封装模组的防水性。

在其中一实施例中，所述基于所述压差检测所述封装模组的防水性是否合格包括：根据所述压差是否在预设的压差上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述压差在预设的压差上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格。

在其中一实施例中，所述基于所述压差检测所述封装模组的防水性是否合格包括：通过所述压差值与检测时间计算出泄露率，根据所述泄露率是否在预设的泄露率上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述泄露率在预设的泄露率上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格。

一种防水性检测系统，用于检测封装模组，所述检测系统包括与需检测的封装模组共同形成被测容器的测试治具、标准容器、用于为所述被测容器和所述标准容器充气或抽气的气体控制组件、以及连接所述被测容器和所述标准容器且用于测量所述被测容器与所述标准容器之间压差的压差传感器。

在其中一实施例中，所述需检测的封装模组包括基板、固定于所述基板上的元器件、以及围绕所述元器件且通过密封胶固定于所述基板上的金属环，所述被测容器由测试治具与所述金属环、所述基板、所述密封胶共同形成，用以通过测试密封胶的防水性来检测所述封装模组的防水性是否合格。

在其中一实施例中，所述气体控制组件包括气体存储装置、气阀、第一气控阀和第二气控阀，所述第一气控阀和所述第二气控阀并联后与所述气阀和所述气体存储装置依次串联，所述第一气控阀和所述第二气控阀分别与所述被测容器和所述标准容器连接，用以在向所述被测容器和所述标准容器充气或抽气时，打开所述气体存储装置、所述气阀、所述第一气控阀和所述第二气控阀；在所述标准容器的气压达到阈值后，关闭所述气阀；在所述压差传感器平衡稳定后，关闭所述第一气控阀和所述第二气控阀。

在其中一实施例中，所述测试治具底端设有密封圈，在所述测试治具与金属环接触后的压力作用下，所述密封圈产生延展变形而与所述金属环紧密接触，使所述测试治具与所述金属环密封连接。

在其中一实施例中，所述检测系统还包括判断模块，用于基于所述压差传感器输出的压差来判断所述封装模组的防水性是否合格。

在其中一实施例中，所述判断模块用于根据所述压差是否在预设的压差上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述压差在预设的压差上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格，或者用于通过所述压差值与检测时间计算出泄露率，根据所述泄露率是否在预设的泄露率上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述泄露率在预设的泄露率上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格。

本发明的有益效果是：本发明封装模组防水性检测方法与系统通过测试治具与封装模组形成被测容器，被测容器与标准容器再相连组成一个比较系统，通过被测容器和标准容器之间压力差的传感器监测被测容器压力变化的程度来判定密封的完好性，以此间接地检测出封装模组防水性是否合格。这种检测方案灵活性高、时间短、结果获取容易、稳定性好，检测准确性高。

附图说明

图1为本发明实施例防水性检测方法的流程图。

图2为本发明实施例防水性检测系统的示意图。

图3为图2所示检测系统中被测容器一实施例的示意图。

图4为图2所示检测系统中被测容器另一实施例的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图1至4所示，本发明实施例中，防水性检测方法可以用来检测封装模组或其它元件的防水性，本实施例以封装模组为例进行说明。本实施例中，封装模组包括基板10、固定于基板10上的元器件11(如芯片)以及围绕元器件11且通过密封胶12固定于基板10上的金属环13。封装模组可以是指纹识别模组等对防水性有较高要求的模组。本方法检测的是金属环13与基板10之间的密封胶12是否防水和密封，以确保外界的水气无法透过密封胶12进入内部影响元器件11。

如图1所示，本实施例中，检测方法包括如下三个步骤。

步骤一、向被测容器6和标准容器7中充入或抽出气体，其中，被测容器6由需检测的封装模组与测试治具9共同形成，被测容器6与所述标准容器7通过压差传感器5连接(如图2所示)。

具体实现时，向被测容器6和标准容器7中充入或抽出气体可以通过气体控制组件来完成。如图2所示，气体控制组件包括气体存储装置1、气阀2、第一气控阀3和第二气控阀4，第一气控阀3和第二气控阀4并联后与气阀2和气体存储装置1依次串联，第一气控阀3和第二气控阀4分别与被测容器6和标准容器7连接，用以在向被测容器6和标准容器7充气或抽气时，打开气体存储装置1、气阀2、第一气控阀3和第二气控阀4；在标准容器7的气压达到阈值后，关闭气阀2；等待标准容器和被测容器气压一致，即等待压差传感器5平衡；在压差传感器5平衡稳定后，关闭第一气控阀3和第二气控阀4。还可以在压差传感器5尾部串联一排气阀8，用于在检测完成后排气。

具体实现时，如图3所示，被测容器6由测试治具9与金属环13、基板10、密封胶12共同形成。测试治具9具有与气体控制组件连接的通孔92，用于对被测容器6进行充气/抽气。

测试治具9与金属环13之间密封连接。具体实现时，测试治具9底端可设密封圈91(如O形密封圈)，测试治具9与金属环13接触后的压力作用下，密封圈91产生延展变形而与金属环13紧密接触，使测试治具9与金属环13密封连接。当然，还可采用其它密封连接方式。

具体实现时，标准容器7可为体积与被测容器6相同的全密封腔体，通常选用球型阀来实现密封。当然，本领域技术人员还可想到采用其它设备作为标准容器，只要能与被测容器形成比较系统，以通过监测被测容器的压力变化来检测封装模组的防水性是否合格即可。

气体控制组件可以采用充气组件来形成正压，也可以采用抽气组件来形成负压。

采用充气组件作为气体控制组件的方案如图3所示，测试治具9设于金属环13上方，封装模组固定，而测试治具9可上下移动。当测试治具9接触金属环13并在下压力作用下进一步朝金属环13向下移动时，密封圈91产生延展变形(O形密封圈向两侧产生延展变形)。下压力不宜过大造成的金属环13与基板10重合过紧造成的误判，通常下压力控制在例如15-20N。本方案中，压差传感器5是通过与第一气控阀3/第二气控阀4与被测容器6/标准容器7之间的管道连通来与被测容器6/标准容器7连通的，这样可以减少被测容器6与标准容器7的开孔。

被测容器6由测试治具9与金属环13、基板10、密封胶12共同形成，从而使得充气/抽气时气流能流动到金属环13与基板10之间的密封胶12位置。这是因为金属环13与基板10之间的密封胶12是被检测的位置，只有气流能流动到金属环13与基板10之间的密封胶12，才能检测出此位置是否存在缝隙而影响防水性，确保检测的准确性。具体实现时，需特别注意确保充气孔92不会接触到元器件11上靠近充气孔92的表面，以防止气流因被堵住而无法流动到被检测的位置而产生误判。

采用抽气组件作为气体控制组件的方案如图4所示，测试治具9设于金属环13下方，测试治具9固定，封装模组可上下移动，下压力作用于基板10上时，在负压作用下金属环13朝测试治具向下移动时，密封圈91产生延展变形。

下面将以充气组件方案进行说明，除特别指明外。

具体实现充入或抽出气体时，打开气体存储装置1(采用充气方案时，气体存储装置1中储存压力为30±1Kpa的气体)、气阀2、第一气控阀3和第二气控阀4，通过气体存储装置1开始向被测容器6与标准容器7同时充气或抽气(如图3、图4箭头所示)。

步骤二、在标准容器7的气压达到阈值，并且压差传感器5平衡稳定后，获取压差传感器5输出的压差，阈值为封装模组的防水性能所对应的气压值。封装模组的防水性能所对应的气压值，指的是封装模组防水性合格时，该封装模组与测试治具所能够形成的气压值。

具体实现时，在标准容器和被测容器两侧的气压平衡稳定后，关闭第一气控阀3和第二气控阀4，进入检测阶段。通过实践，充气或抽气与平衡稳定整个过程预计需要10秒。但在具体实现过程中，充气或抽气与平衡稳定整个过程的用时并不局限于10秒。

步骤三、基于压差检测封装模组的防水性是否合格。

通过实践，此过程大概需要8秒。但在具体实现过程中，此过程的用时也不局限于8秒。

具体实现时，判定封装模组防水性是否合格可采用下述两种方式。

方式一：根据压差是否在预设的压差上下限之间来检测封装模组防水性是否合格，若压差在预设的压差上下限之间，则判定封装模组防水性为合格，否则为不合格。

若封装模组的防水性不合格，会引起被测容器6泄漏，进而会引起被测容器6内气压下降(若抽气，则气压上升)，压差传感器5将偏离零点，其读数即为压差值△P＝P测试端-P标准端。压差值△P实际是在整个测试系统经过充气、平衡、测试三阶段后，压差传感器5的测试端与标准端比较时内部膜片实际偏移反馈的结果。P测试端是指压差传感器5测试端的压力，也即被测容器6内的气压。P标准端是指压差传感器5标准端的压力，也即标准容器6内的气压。

防水性合格的判定标准是：P下限≤P测试端-P标准端≤P上限；

即：P下限≤△P≤P上限。

方式二：通过压差值与检测时间计算出泄露率，根据泄露率是否在预设的泄露率上下限之间来检测封装模组防水性是否合格，若泄露率在预设的泄露率上下限之间，则判定封装模组防水性为合格，否则为不合格。泄露率＝压差值/检测时间，压差值的计算与方式一相同，检测时间为保持平衡后开始到检测出压差值之间的时间。即：

泄露率＝△P/t(单位：Pa/s)

防水性合格的判定标准是：泄露率下限≤△P/t≤泄露率上限；

即：泄露率下限≤泄露率≤泄露率上限。

检测完成后，打开排气阀8、第一气控阀3和第二气控阀4进行排气，直至压差传感器5膜片平衡回至零位。此过程通常需要1S。

本实施例检测方法的原理是，通过测试治具9与金属环13形成被测容器6，被测容器6与标准容器7相连组成了一个比较系统，利用空气可压缩的物理特性在设定的某一压力状态下进行测试，再通过用于测量被测容器6和标准容器7之间压力差的传感器5监测被测容器6内压力变化的程度来判定密封的完好性，以此间接地检测出封装模组的防水性是否合格。

本实施例还提供一种防水性检测系统，用于检测封装模组。如图2所示，检测系统包括与需检测的封装模组共同形成被测容器6的测试治具9、标准容器7、用于为被测容器6和标准容器7充气或抽气的气体控制组件、以及连接被测容器6和标准容器7且用于测量被测容器6与标准容器7之间压差的压差传感器5。

本实施例中，需检测的封装模组包括基板10、固定于基板10上的元器件11、以及围绕元器件11且通过密封胶12固定于基板10上的金属环13，被测容器6由测试治具9与金属环13、基板10、密封胶12共同形成，用以通过测试密封胶12的防水性来检测封装模组的防水性是否合格。

具体实现时，气体控制组件包括气体存储装置1、气阀2、第一气控阀3和第二气控阀4，第一气控阀3和第二气控阀4并联后与气阀2和气体存储装置1依次串联，第一气控阀3和第二气控阀4分别与被测容器6和标准容器7连接，用以在向被测容器6和标准容器7充气或抽气时，打开气体存储装置1、气阀2、第一气控阀3和第二气控阀4；在标准容器7的气压达到阈值后，关闭气阀2；在压差传感器5平衡稳定后，关闭第一气控阀3和第二气控阀4。

测试治具9底端设有密封圈91，在测试治具9与金属环13接触后的压力作用下，密封圈91产生延展变形而与金属环13紧密接触，使测试治具9与金属环13密封连接。

检测系统可进一步包括判断模块，用于基于压差传感器5输出的压差来判断封装模组的防水性是否合格。具体实现时，判断模块可根据压差是否在预设的压差上下限之间来检测封装模组防水性是否合格。若压差在预设的压差上下限之间，则判定封装模组防水性为合格，否则为不合格；或者用于通过压差值与检测时间计算出泄露率，根据泄露率是否在预设的泄露率上下限之间来检测封装模组防水性是否合格，若泄露率在预设的泄露率上下限之间，则判定封装模组防水性为合格，否则为不合格。

本实施例具有如下优点：

1、可通过更换标准容器或者调整标准容器的气压阈值来进行不同级别的防水性能检测，相对于现有红墨水测试方案将封装好的封装模组投入到某液面深度测试，本实施例灵活性高，操作简便；

2、通过由需检测的封装模组与测试治具共同形成被测容器，避免了拆开破坏封装模组，保持了封装模组完整性，没有破坏性，可多次反复测试；

3、整个测试过程时间短(通常≤30秒)，而现有红墨水测试至少需要浸泡2小时；

4、压差传感器输出的压差即可作为测试结果，可直接读取，获取容易，而红墨水测试则需要在显微镜下观察后做定性判定，故而本申请的测试方案提可提供测试效率且降低成本；

5、气体压力容易控制且变化比较稳定，从而测试结果的稳定性好，在同样的测试环境下(测试压力、温度)同一产品测试的结果最大误差≤2Pa。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种防水性检测方法，其特征在于，包括：

向被测容器和标准容器中充入或抽出气体，其中，所述被测容器由需检测的封装模组与测试治具共同形成，所述被测容器与所述标准容器通过压差传感器连接；

在所述标准容器的气压达到阈值，并且所述压差传感器平衡稳定后，获取所述压差传感器输出的压差，所述阈值为所述封装模组的防水性能所对应的气压值；

基于所述压差检测所述封装模组的防水性是否合格。

2.根据权利要求1所述的防水性检测方法，其特征在于，所述需检测的封装模组包括基板、固定于所述基板上的元器件、以及围绕所述元器件且通过密封胶固定于所述基板上的金属环，所述被测容器由测试治具与所述金属环、所述基板、所述密封胶共同形成，用以通过测试密封胶的防水性来检测所述封装模组的防水性。

3.根据权利要求1所述的防水性检测方法，其特征在于，所述基于所述压差检测所述封装模组的防水性是否合格包括：根据所述压差是否在预设的压差上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述压差在预设的压差上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格。

4.根据权利要求1所述的防水性检测方法，其特征在于，所述基于所述压差检测所述封装模组的防水性是否合格包括：通过所述压差值与检测时间计算出泄露率，根据所述泄露率是否在预设的泄露率上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述泄露率在预设的泄露率上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格。

5.一种防水性检测系统，用于检测封装模组，其特征在于，所述检测系统包括与需检测的封装模组共同形成被测容器的测试治具、标准容器、用于为所述被测容器和所述标准容器充气或抽气的气体控制组件、以及连接所述被测容器和所述标准容器且用于测量所述被测容器与所述标准容器之间压差的压差传感器。

6.根据权利要求5所述的防水性检测系统，其特征在于，所述需检测的封装模组包括基板、固定于所述基板上的元器件、以及围绕所述元器件且通过密封胶固定于所述基板上的金属环，所述被测容器由测试治具与所述金属环、所述基板、所述密封胶共同形成，用以通过测试密封胶的防水性来检测所述封装模组的防水性是否合格。

7.根据权利要求5所述的防水性检测系统，其特征在于，所述气体控制组件包括气体存储装置、气阀、第一气控阀和第二气控阀，所述第一气控阀和所述第二气控阀并联后与所述气阀和所述气体存储装置依次串联，所述第一气控阀和所述第二气控阀分别与所述被测容器和所述标准容器连接，用以在向所述被测容器和所述标准容器充气或抽气时，打开所述气体存储装置、所述气阀、所述第一气控阀和所述第二气控阀；在所述标准容器的气压达到阈值后，关闭所述气阀；在所述压差传感器平衡稳定后，关闭所述第一气控阀和所述第二气控阀。

8.根据权利要求5所述的防水性检测系统，其特征在于，所述测试治具底端设有密封圈，在所述测试治具与金属环接触后的压力作用下，所述密封圈产生延展变形而与所述金属环紧密接触，使所述测试治具与所述金属环密封连接。

9.根据权利要求5所述的防水性检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括判断模块，用于基于所述压差传感器输出的压差来判断所述封装模组的防水性是否合格。

10.根据权利要求9所述的防水性检测系统，其特征在于，所述判断模块用于根据所述压差是否在预设的压差上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述压差在预设的压差上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格，或者用于通过所述压差值与检测时间计算出泄露率，根据所述泄露率是否在预设的泄露率上下限之间来检测所述封装模组防水性是否合格，若所述泄露率在预设的泄露率上下限之间，则判定所述封装模组防水性为合格，否则为不合格。