含氟油在电子元器件检漏领域中的应用

姜单单 宋恒凯 徐敬瑞 李杏涛 辛虎

中国石化润滑油有限公司北京分公司

本文对电子元器件常用检漏方法进行了介绍，并结合检漏方法介绍了相应用于粗检漏工艺中的含氟油产品。

随着当今科技的不断发展，电子元器件涉及的应用领域已越来越广泛，尤其是在航空、航天、仪表、测量、军工等高精尖领域的应用更是越来越频繁[1～3]。这些领域技术的不断提高，也对电子元器件的质量不断提出更高的要求。电子元器件质量的好坏将直接影响各设备质量的好坏，其构成的电子产品必须具有抵抗外部环境腐蚀的能力，因而许多电子元器件都要求密封性必须良好[4]。密封是阻止流体（气体、液体)介质通过结构缝隙、空穴、孔洞从一个部位流向另一个部位及渗漏到密封结构之外的措施[1]。电子元器件的密封性差，将在应用中带来很多不利影响，如：密封性能差的电子元器件将无法抵御外部环境的腐蚀，而且在具有较高温、湿度变化和有害气体的环境中会形成呼吸作用，使元器件内部的金属丝或镀敷金属层产生电解腐蚀而损坏，造成电参数改变、性能降低或功能直接丧失；密封效果差引起内部水汽过高，在低温时会造成继电器在触点产生冷焊现象，从而使其功能丧失；或为了达到防电磁辐射、防光源干扰等目的要求器件密封时，密封性不好的出现将直接导致器件失效[2,4]。这些不利影响将严重影响电子元器件的使用可靠性。因此，几乎所有电子元器件生产单位都需要密封检漏作为筛选试验项目百分百地进行检验[5]。

电子元器件的筛选由检漏试验来确定，以排除由于使用了劣质密封材料或因工艺不良而致使密封存在问题的电子元器件。常用的电子元器件检漏试验方法，即细检漏和粗检漏两个过程：细检漏即是选用示踪气体检漏的方法；粗检漏目前常用的方法是含氟油气泡法。检漏试验中先进行细检漏，再进行粗检漏。含氟油具有优异的介电性能、优异的化学惰性、优良的电绝缘性以及优异的耐高低温能力，使其成为电子元器件粗检漏试验用油的理想选择。对应粗检漏方法，本文介绍并推荐了几种相应的含氟油品。所推荐油品应用在粗检漏过程中，对电子元器件的各项参数均未有影响，获得用户一致认可。

常用检漏试验方法

检漏试验过程通常是细检漏与粗检漏试验搭配使用，细检漏可以精确地确定电子元器件的漏率值，粗检漏试验过程在细检漏试验过程之后进行。GJB 548B—2005《微电子器件试验方法和程序》方法1014.2、GJB 360B—2009《 电 子及电气元件试验方法》方法112均规定了检漏试验所需用到的检漏方法。多数厂家是先细检漏，再粗检漏，也有部分厂家是先粗检漏，再细检漏。下面将分别介绍应用较多的示踪气体检漏法（细检漏）和含氟油气泡法（粗检漏）的主要步骤：

示踪气体检漏法

对被检元器件氦气加压

将被检元器件放入密封容器中，抽真空后，用高纯氦气对被检元器件施加适宜的压力，加压一定时间后解压并取出被检元器件。在加压过程中，若被检元器件存在漏孔，则氦气将进入被检元器件内腔。

被检元器件的表面净化

由于被检元器件封装材料和结构等原因，解压后取出的被检元器件表面会有一定量的氦气吸附，从而影响下一步细检漏的检测灵敏度和可靠性。因此被检元器件经上一步骤操作后需要用干燥的氮气或空气吹除表面吸附的氦气。

氦质谱检漏仪细检漏

将经过表面净化的被检元器件放入与氦质谱检漏仪相连的真空室，如果被检元器件密封性存在问题，则压入元器件内部的示踪气体氦气会通过漏孔进入氦质谱检漏仪，从而得到被检元器件的漏率，并依据相应标准判断该元器件是否合格。

含氟油气泡法

压入低沸点氟油

将表面处理干净的被检元器件放入加压容器，容器密闭后先抽真空，然后在真空状态向容器内注入低沸点氟油，使被检元器件完全被淹没，并再用氮气对容器加压一定时间。若被检元器件存在漏孔，则低沸点氟油便被压入被检元器件内腔。加压完成后，将元器件取出，之后放在空气中干燥一定时间，以去除被检元器件表面的低沸点氟油。

高沸点氟油加热气泡粗检漏

将干燥后的被检元器件浸入已加热到125 ℃±5 ℃的高沸点氟油中，被检元器件顶部浸入深度不应小于5 cm，浸没一定时间，通过放大镜观察被检元器件是否存在冒泡的情况，若有气泡连续放出，则表明被检元器件的密封性能存在问题。

粗检漏试验对含氟油品的要求及相应油品介绍

粗检漏试验对含氟油品的要求

粗检漏试验过程中，依据是否有漏气气泡产生来判断电子元器件是否存在密封不良的问题，而漏气气泡的观察测定又是依靠试验操作人员肉眼判定的，因此粗检漏试验是很容易在观察气泡过程中造成误差的。漏气气泡的形成大小、气泡在125 ℃±5 ℃的高沸点氟油中稳定持续的时间长短、气泡在氟油中上浮速度的快慢，都会影响粗检漏试验的灵敏度和精确度。由此也依据这些影响因素，考虑了粗检漏试验对含氟油品的一些要求。

粗检漏试验中，气泡的形成是与气液接触处液体对其施加的压力、液体上方外部空间压力（针对本文介绍的方法，此压力即为大气压）以及所处液体相应深度产生的压力有关。其中气液接触处液体对其施加的压力与液体的表面张力有关。根据一系列的推算[6]，得知当漏孔较大，特别是当表面张力较大时，产生的气泡的半径也就越大，如此以来就更加便于观察气泡的产生，因此表面张力较大的高沸点氟油是有利于提高粗检漏试验的灵敏度的。但是过大的表面张力会造成气泡的表面吉布斯自由能增高，致使气泡会在热力学上不稳定，影响气泡的稳定存在，因此，高沸点氟油的表面张力也不宜过大。此外，气泡是否能产生以及产生气泡的稳定性还与油品的黏度有关，黏度小时，形成气泡膜的液体容易流失，气泡壁容易变薄而破裂，其成泡性和稳定性均较低[7]，从而不利于肉眼及时观察到因泄露产生的气泡；然而，由于气泡在氟油中的上浮速度与黏度特性有关，当氟油黏度增大时，气泡上浮的速度会减慢[7,8]，气泡在氟油中持续存在的时间更久，更有利于肉眼及时观察到上升的气泡，从而有利于提高粗检漏试验的灵敏度。当然油品黏度也不宜过大，黏度太大时，气泡很难形成。此外，为了方便观察，粗检漏试验所用含氟油品也必须是无色透明的。

此外，粗检漏试验过程中，电子元器件需要浸没在含氟油品中，而且高沸点的含氟油品还需要加热到125 ℃±5 ℃。考虑到这些因素，含氟油品还需要满足以下要求：

◇良好的绝缘性；

◇与金属和非金属材料有良好的相容性，优异的化学稳定性，在常温和125 ℃±5 ℃条件下，均不与电子元器件的材料发生任何反应；

◇优异的热稳定性，尤其是粗检漏试验中使用的高沸点含氟油品，需要在加热的条件不发生分解；

◇较低的蒸发损失量；

◇良好的介电性能。

目前用于粗检漏试验过程中的含氟油品正是由于具有优异的化学惰性、良好的热稳定性、极低的挥发性、高介电性、良好的绝缘性能及与金属和非金属材料有良好的相容性等性能，较好地满足了电子元器件检漏领域对其严格的要求，而在市场上应用颇为广泛。

相应油品介绍

粗检漏试验方法最先推荐使用的低沸点氟油为三氟三氯乙烷（F113），但由于F113被确认为破坏大气层的有害气体，目前，市场上已限制F113的使用，因此需要考虑F113的替代问题。与低沸点氟油配套使用的高沸点氟油为全氟三丁胺，两者组合粗检漏试验的灵敏度也相对较高，但会致使空气受到污染，产生有害物质，破坏臭氧层，从而给人类的生存环境带来危害[7]。为满足市场的使用需求和环保要求，中国石化润滑油有限公司已升级推出可替代F113使用的低沸点氟油4830-2电子液产品，并依据粗检漏试验对含氟油品的要求，先后推出高沸点氟油4830检漏液与4830M检漏液。F113与4830-2产品的常见性能指标的对比见表1，4830、4830M检漏液与全氟三丁胺常见性能指标的对比见表2。

由表1可知，4830-2电子液与F113的常见性能指标十分的接近，可作为F113的替代产品使用。由表2可见，4830检漏液、4830M检漏液两种产品相比较全氟三丁胺来说，表面张力与黏度值稍大，依据上述的分析，选用这两种氟油作为粗检漏试验过程中的高沸点氟油，如若电子元器件存在漏孔，粗检漏过程中产生的气泡可能更大些，气泡在氟油中持续存在时间也会更久些，从而进一步提高粗检漏试验的灵敏度和精确度。此外，这两种产品的沸点更高，在高温下的蒸发损失更小，有利于延长其使用时间，而且其具有良好的介电性能、高的热稳定性能、优异的化学惰性等特性，不会对被检元器件造成损害，保持被检元器件性能的完整性。因此，4830检漏液与4830M检漏液可以作为全氟三丁胺的替代品而被使用。

表1 低沸点氟油相应产品常见性能指标

表2 高沸点氟油相应产品常见性能指标

结束语

随着科技的不断发展，电子元器件的应用将更加广泛，应用领域对电子元器件的质量要求也会越来越严格。粗检漏试验是检验电子元器件质量必经的工序，粗检漏试验用含氟油品的需求也将增加。本文介绍的低沸点氟油4830-2电子液产品可代替F113使用，4830、4830M检漏液具有更加适宜的表面张力和黏度以及良好的介电性能、高的热稳定性能、优异的化学惰性以及与金属和非金属良好的相容性等性能，将在市场上更广泛使用。