JP7409973B2 - ガスリークテスト用基準漏れ器およびヘリウムリークテスタにおける基準漏れ検出方法。 - Google Patents

Description

本発明は、ガスリークテスタの校正等に用いられる基準漏れ器、およびこの基準漏れ器を用いてヘリウムリークテスタにおける基準漏れを検出する方法に関する。

特許文献１に開示されているヘリウムリークテスタは、開閉可能なチャンバーと、このチャンバー内に配置され開閉可能なワークカプセルと、チャンバー内を真空吸引する吸引手段と、ヘリウム検出手段とを備えている。

上記ヘリウムリークテスタにおいて、ヘリウムボンビングされたワーク（加圧ヘリウムガスに所定時間浸漬されたワーク）を、ワークカプセルにセットする。次に、チャンバーを密封しワークカプセルを開いた状態で吸引手段によりチャンバー内を真空吸引する。所定の真空度に達した時にワークカプセルを密封して所定時間維持する。ワークに微小欠陥がある場合には、上記ヘリウムボンビングによりワーク内にヘリウムが侵入しているので、このヘリウムが漏れ出てワークカプセルに蓄積される。

上記所定時間経過後に、ワークカプセルを開き、蓄積されたヘリウムを一度にチャンバーに放出し、吸引手段で吸引されたヘリウムをヘリウム検出手段で検出する。検出されたヘリウム量を上記所定時間で除することにより、単位時間当たりのワークからのヘリウム漏れ量が得られる。この単位時間当たりのヘリウム漏れ量を閾値と比較することにより、ワークの良否判定を行うことができる。

上記ヘリウムリークテスタでは、上記検出出力を校正するために、リークテスタのチャンバーに基準漏れ器が接続されている。この基準漏れ器は、真空吸引されたチャンバー内に所定量のヘリウムを供給するようになっている。

WO2015/56661号公報

上記ヘリウムリークテスタでの基準漏れは、試験対象のワークのリークテスト工程とは全く異なる工程で実行されるため、ワークの漏れと基準漏れを適切に対応させるのが難しかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ガスリークテスト用基準漏れ器において、
第１シール面と、上記第１シール面に開口する内部空間を有する本体と、
第２シール面を有し、上記第２シール面が上記第１シール面と対向するように配置される閉塞部材と、
上記第１シール面と上記第２シール面との間に介在された、トレーサガスを透過可能なガス透過部材と、
上記第１シール面と上記第２シール面の間が上記ガス透過部材によりシールされるように、上記閉塞部材を上記本体に着脱可能に締結する締結手段と、
を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、基準漏れ器は小型化が可能であり、ガス透過部材を介して、ガスボンビングされた試験対象のワークと同様にトレーサガスを漏出させることができるので、ワークカプセルにセットして試験対象のワークと同様の工程を経て基準漏れを検出することができ、ガスリークテスタの校正等を適切に行なうことができる。

好ましくは、ネジを備え、上記ネジは、ヘッド部と上記ヘッド部から突出する雄ネジ部とを有し、上記ヘッド部が上記閉塞部材として提供され、上記締結手段は、上記本体の上記内部空間の内周に形成された雌ネジ部と、上記雄ネジ部と、を含む。
上記構成によれば、螺合により閉塞部材と本体を簡単な作業締結することができるとともに、より一層の小型化が可能である。

好ましくは、上記ガス透過部材がエラストマーからなる。
好ましくは、上記ガス透過部材がヘリウム透過性を有している。

本発明の他の態様は、ヘリウムリークテスタにおける基準漏れ検出方法において、開閉可能なチャンバーと、上記チャンバー内に配置された開閉可能なワークカプセルと、上記チャンバーの内部空間を真空吸引する吸引手段と、ヘリウム検出手段と、を備えたヘリウムリークテスタを用意し、
上記ガスリークテスト用基準漏れ器の上記内部空間に所定量のヘリウムを密封し、上記ガスリークテスト用基準漏れ器を上記ワークカプセルにセットする準備工程と、
上記チャンバーを密封し上記ワークカプセルを開いた状態で、上記吸引手段により上記チャンバー内を真空吸引する真空吸引工程と、
上記真空吸引により上記チャンバー内が所定の真空度に達した時に、上記ワークカプセルを密封して所定時間維持することにより、上記ガスリークテスト用基準漏れ器の上記内部空間から上記ガス透過部材を通過して上記ワークカプセル内に漏れ出てきたヘリウムを蓄積するヘリウム蓄積工程と、
上記所定時間経過後に、上記ワークカプセルを開くことにより蓄積されたヘリウムを上記チャンバーに放出し、上記吸引手段で吸引されたヘリウムを上記ヘリウム検出手段で検出する工程と、を備えたことを特徴とする。
上記方法によれば、基準漏れ器を用いて試験対象のワークと同様の工程で記述漏れを検出することができる。

好ましくは、上記準備工程において、上記ガスリークテスト用基準漏れ器の上記内部空間に空気を密封し、上記ヘリウム蓄積工程において、空気中のヘリウムを上記ワークカプセルに蓄積する。
上記方法によれば、基準漏れ器のヘリウムガスボンビングを省略することができ、基準漏れ検出をより簡単に実行することができる。

本発明によれば、基準漏れ器の小型化が可能であり、基準漏れ器をワークカプセルにセットして試験対象のワークと同様の工程で基準漏れを生じさせることができる。

ヘリウムリークテスタの構成を示す概略図である。 上記ヘリウムリークテスタの校正に用いられる、本発明の一実施形態に係る基準漏れ器の断面図である。 上記基準漏れ器を分解して示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に概略的に示すヘリウムリークテスタ（ガスリークテスタ）は、密閉された内部空間を有する電子部品等の小型のワークＷの欠陥の有無を判定するために用いられる。ヘリウムリークテスタは、扉または蓋（図示しない）により開閉可能なチャンバー１と、チャンバー１内に配置され開閉可能なワークカプセル２と、エアシリンダを含みワークカプセル２を開閉する開閉機構３と、チャンバー１に接続された第１排気通路４および第２排気通路５と、第１、第２排気通路４、５の下流端に接続されたロータリーポンプ６と、第２排気通路５の途中に配置されたターボ分子ポンプ７と、ターボ分子ポンプ７の上段に接続され高感度でヘリウムを検出可能な質量分析計９（ヘリウム検出手段）と、を備えている。上記ロータリーポンプ６とターボ分子ポンプ７により吸引手段８が構成されている。

第１排気通路４には、弁４ａが設けられている。第２排気通路５には、チャンバー１とターボ分子ポンプ７との間に弁５ａが設けられるとともに、ターボ分子ポンプ７とロータリーポンプ６との間に弁５ｂが設けられている。

上記ヘリウムリークテスタにより実行されるリークテスト方法を簡単に説明する。なお、上記ロータリーポンプ６とターボ分子ポンプ７は、常時稼働している。
（準備工程）
試験対象となるワークＷに予めヘリウムガス（トレーサガス）のボンビングを施す（加圧ヘリウムガス中に所定時間浸漬する）。ワークＷは密封された内部空間を有しており、欠陥が無ければ内部空間にヘリウムガスが侵入せず、微小の欠陥があればヘリウムガスが侵入する。上記ヘリウムガスボンビングされたワークＷを、チャンバー１の扉を開けて、開放状態のワークカプセル２にセットする。

次に、図示しないコントローラにより以下のシーケンス制御が実行される。
(真空吸引工程)
チャンバー１を密封し、ワークカプセル２を開放したままの状態で、弁４ａを開き、ロータリーポンプ６によりチャンバー１内の空気を粗引きする。チャンバー１に接続された圧力センサ（図示せず）の検出圧が所定の真空度に達したら、弁４ａを閉じ、弁５ａ，５ｂを開き、ロータリーポンプ６とターボ分子ポンプ７の協働により、チャンバー１内の真空度を高める。

（ヘリウム蓄積工程）
上記チャンバー１内がより高い所定の真空度に達した時に、開閉機構３を作動させてワークカプセル２を密封し、この密封状態を所定時間維持する。ワークＷに微小の欠陥があり、ワークＷの内部空間にヘリウムが侵入している場合には、この過程で真空状態にあるワークカプセル２にヘリウムが漏れ出て、蓄積される。

（検出工程）
上記所定時間経過後に、開閉機構３を作動させてワークカプセル２を開く。これにより、ワークカプセル２に蓄積されたヘリウムが一度にチャンバー１内に拡散し、ターボ分子ポンプ７の中段へと吸い込まれる。ターボ分子ポンプ７の上段に接続された質量分析計９は、ターボ分子ポンプの中段で逆拡散したヘリウムを検出する。
質量分析計９で検出されたヘリウムの量を上記蓄積時間で除することにより、ワークＷからの単位時間当たりのヘリウム漏れ量を演算し、これを閾値と比較してワークＷの良否判定を行なう。
上記のようにワークカプセル２に蓄積されたヘリウムを検出するため、微量のヘリウムを高精度で検出することができる。

次に、上記ヘリウムリークテスタの校正に用いられる基準漏れ器Ｒについて、図２、図３を参照しながら説明する。基準漏れ器Ｒは、本体１０と、ネジ２０と、ヘリウム透過シート３０（ガス透過部材）と、を備えている。

上記本体１０は、平坦な第１シール面１１と、一端が第１シール面１１に開口するネジ穴１５（内部空間）とを有している。ネジ穴１５の内周には雌ネジ部１５ａが形成されている。
上記ネジ２０は、多角形状をなすヘッド部２１（閉塞部材）と、雄ネジ部２５とを有している。ヘッド部２１の一方の面は、平坦な第２シール面２２として提供される。雄ネジ部２５は、第２シール面２２の中心から第２シール面と直角をなして突出している。
上記ヘリウム透過シート３０は、均一厚さのシートからなり、中央に貫通穴３１を有して環状をなしている。ヘリウム透過シート３０は、ヘリウム透過性（ガス透過性）を有し、その透過率が既知のエラストマー（弾性材料）により形成されている。

上記ヘリウムリークテスタの校正のために、上記基準漏れ器Ｒを用いた基準漏れ検出方法が実行される。
（準備工程）
大気中において、ネジ穴１５が開放された本体１０の第１シール面１１に、ヘリウム透過シート３０を載せる。この際、ヘリウム透過シート３０は、その貫通穴３１がネジ穴１５と一致するように位置決めされる。

次に、ネジ２０の雄ネジ部２５をヘリウム透過シート３０の貫通穴３１からネジ穴１５にねじ込む。雄ネジ部２５とネジ穴１５の雌ネジ部１５ａの螺合が進むと、ヘッド部２１の第２シール面２２がヘリウム透過シート３０に接する。さらに螺合を進めると、ヘリウム透過シート３０の弾性圧縮を伴って、第１シール面１１と第２シール面２２の間がシールされ、ネジ穴１５は密封される。
上記説明から理解できるように、上記雄ネジ部２５と雌ネジ部１５ａは、閉塞部材としてのヘッド部２１を本体１０に締結するための締結手段Ｔを提供する。

上記ネジ２０の螺合を進めると、ネジ穴１５の体積は減少するが、その過程で、ネジ穴１５の空気の一部は雄ネジ部２５と雌ネジ部１５ａのねじ山間の遊びを介して外部へ逃げる。そのため、上記ネジ穴１５の密封状態においてネジ穴１５内は実質的に大気圧に維持されている。なお、ねじ山間の遊びを介して空気が十分に逃げない場合には、雄ネジ部２５の外周または内部に逃がし通路を形成してもよい。

上記のようにして組み立てた基準漏れ器Ｒをヘリウムリークテスタのワークカプセル１にセットする。
以下に実行される真空吸引工程、ヘリウム蓄積工程、検出工程は、上述したワークＷに対するリークテスト工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。

ヘリウム蓄積工程において、基準漏れ器Ｒのネジ穴１５に密封された空気中の５．２ｐｐｍのヘリウムは、ヘリウム透過シート３０を通過して真空状態にあるワークカプセル１内に漏れて、蓄積される。ヘリウム透過シート３０のヘリウム透過率が既知であり、単位時間当たりの漏れ量も既知であるから、質量分析計９で検出されるヘリウム量を上記所定時間で除した値を、上記既知の単位時間当たりの漏れ量と比較することにより、検出出力を校正することができる。

本実施形態の基準漏れ器Ｒは、本体１０とネジ２０とヘリウム透過シート３０からなり、簡単かつ小型な構造とすることができ、小型のワークカプセル１に密封することができる。しかも、ヘリウム透過シート３０を用いて試験対象のワークＷと似た漏れを実現できる。その結果、ワークＷに対するリークテストと同様の工程を経て基準漏れ検出を実行することができ、リークテスタの校正等を適切に行なうことができる。
本実施形態では、基準漏れ器Ｒに密封された空気中のヘリウムの漏れを検出するので、事前に基準漏れ器Ｒにヘリウムボンビングを施さずに済む。

本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
締結手段は、上記実施形態の螺合構造のみならず、クランプ機構であってもよい。
基準漏れ器による基準漏れ量は、校正のみならず閾値決定のために用いてもよい。
基準漏れ器をヘリウムボンビングしてその内部空間にヘリウムを侵入させた後、ワークカプセルにセットして、真空吸引、ヘリウム蓄積、検出の工程を実行してもよい。
基準漏れ器は、ヘリウム以外のトレーサガスを用いるリークテストに用いてもよい。

本発明は、トレーサガスを用いるリークテストのための基準漏れ器に適用できる。

１ チャンバー
２ ワークカプセル
８ 吸引手段
９ 質量分析計（ヘリウム検出手段）
１０ 本体
１１ 第１シール面
１５ ネジ穴（内部空間）
１５ａ 雌ネジ部
２０ ネジ
２１ ヘッド部（閉塞部材）
２２ 第２シール面
２５ 雄ネジ部
３０ ヘリウム透過シート（ガス透過部材）
Ｒ 基準漏れ器
Ｔ 締結手段
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 第１シール面と、上記第１シール面に開口する内部空間を有する本体と、
   第２シール面を有し、上記第２シール面が上記第１シール面と対向するように配置される閉塞部材と、
   上記第１シール面と上記第２シール面との間に介在された、トレーサガスを透過可能なガス透過部材と、
   上記第１シール面と上記第２シール面の間が上記ガス透過部材によりシールされるように、上記閉塞部材を上記本体に着脱可能に締結する締結手段と、
   を備えたことを特徴とするガスリークテスト用基準漏れ器。
2. ネジを備え、上記ネジは、ヘッド部と上記ヘッド部から突出する雄ネジ部とを有し、
   上記ヘッド部が上記閉塞部材として提供され、
   上記締結手段は、上記本体の上記内部空間の内周に形成された雌ネジ部と、上記雄ネジ部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のガスリークテスト用基準漏れ器。
3. 上記ガス透過部材がエラストマーからなることを特徴とする請求項１または２に記載のガスリークテスト用基準漏れ器。
4. 上記ガス透過部材がヘリウム透過性を有していることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のガスリークテスト用基準漏れ器。
5. 開閉可能なチャンバーと、上記チャンバー内に配置された開閉可能なワークカプセルと、上記チャンバーの内部空間を真空吸引する吸引手段と、ヘリウム検出手段と、を備えたヘリウムリークテスタを用意し、
   請求項４に記載のガスリークテスト用基準漏れ器の上記内部空間に所定量のヘリウムを密封し、上記ガスリークテスト用基準漏れ器を上記ワークカプセルにセットする準備工程と、
   上記チャンバーを密封し上記ワークカプセルを開いた状態で、上記吸引手段により上記チャンバー内を真空吸引する真空吸引工程と、
   上記真空吸引により上記チャンバー内が所定の真空度に達した時に、上記ワークカプセルを密封して所定時間維持することにより、上記ガスリークテスト用基準漏れ器の上記内部空間から上記ガス透過部材を通過して上記ワークカプセル内に漏れ出てきたヘリウムを蓄積するヘリウム蓄積工程と、
   上記所定時間経過後に、上記ワークカプセルを開くことにより蓄積されたヘリウムを上記チャンバーに放出し、上記吸引手段で吸引されたヘリウムを上記ヘリウム検出手段で検出する検出工程と、
   を備えたことを特徴とするヘリウムリークテスタにおける基準漏れ検出方法。
6. 上記準備工程において、上記ガスリークテスト用基準漏れ器の上記内部空間に空気を密封し、上記ヘリウム蓄積工程において、空気中のヘリウムを上記ワークカプセルに蓄積することを特徴とする請求項５に記載のヘリウムリークテスタにおける基準漏れ検出方法。

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