真空腔体的可靠性取决于它最差的那条焊缝。氦质谱检漏是唯一能发现超高真空下有实际影响的小漏的方法,也是半导体客户在收货前一定会索要的数据。
为什么用氦气,为什么必须用质谱
氦是惰性气体,分子小,大气中含量仅 5 ppm,本底干扰极小。调谐到质量数 4 的质谱仪可以直接检出它。压降法和气泡法根本分辨不了 10⁻⁹ 量级——它们会让一台腔体“合格出厂”,到了客户现场却进不了超高真空。
我们采用的检测方法
对封闭腔体,我们把腔体抽真空,操作人员用校准过的氦喷枪扫过每一条焊缝、法兰和馈通件,即氦喷吹(吸枪)法。对小零件和分部件,采用压氦法(bombing):先在压力腔内充氦,再把零件放进真空腔检测。关键腔体则做整体氦检漏——腔体抽真空、外部施加氦气,这是灵敏度最高的配置。
漏率数字意味着什么
漏率本质是气体流量,通常用 mbar·l/s 表示。实用分档是:高于 1 × 10⁻⁵ mbar·l/s 属于可喷吹定位的大漏;1 × 10⁻⁵ 到 1 × 10⁻⁸ 属于需要质谱仪的细漏;低于 1 × 10⁻⁹ 进入超高真空区间,此时检测本身必须足够谨慎,否则本底氦会把信号盖掉。
交付资料
逐台检测记录,写明所用方法、检测下限、各检测点的实测漏率、日期与操作人员,以及氦浓度和保压时间。客户审计要的就是这份文件,而且无论是否检出漏点都会出具。
各种检漏方法与其实际可分辨的范围
| 方法 | 最小可检漏率 | 最适用场景 | 做不到的事 |
|---|---|---|---|
| 气泡法 / 浸水法 | ~1 × 10⁻⁴ mbar·l/s | 大漏定位、现场初检 | 细漏无能为力;会留残液 |
| 压降法 | ~1 × 10⁻³ mbar·l/s | 密封容积、批量产线 | 达不到真空级密封要求 |
| 氦喷吹 / 吸枪法 | 1 × 10⁻⁷ mbar·l/s | 大型焊接件漏点定位 | 无法量化超高真空性能 |
| 压氦法(bombing) | 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s | 小型密封件、分部件 | 大型腔体不适用 |
| 真空中整体氦检漏 | 1 × 10⁻¹⁰ to 1 × 10⁻¹¹ mbar·l/s | 超高真空与半导体腔体 | 只能判定有漏,不能定位 |
自有可控工序
- 304 / 316L stainless steel and 6061 / 5083 aluminium fabrication
- Clean-environment TIG welding with full penetration and no micro-porosity
- Helium mass-spectrometer leak testing to 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s
- In-house electropolishing and passivation — not subcontracted
- Chamber bake-out to 150–400 °C for UHV outgassing control
- Precision-machined ISO-KF, ISO-K and CF (ConFlat) flanges
- Zeiss CMM verification to ±0.02 mm across large work envelopes
- 12 m gantry CNC machining — 12 m × 4 m × 2 m envelope
- SEMI-referenced documentation and inspection protocols
常见问题
超高真空腔体的漏率要求是多少?
多数半导体设备厂对超高真空腔体的要求是优于 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s,关键工艺腔要求 1 × 10⁻¹⁰。我们按 1 × 10⁻⁹ 作为常规标准检测,有需要可以做得更低。
大型焊接件的漏点怎么找?
用吸枪法:腔体抽真空,用校准过的氦喷枪沿每条焊缝和接缝扫查,质谱仪盯着质量数 4。喷枪经过漏点时信号上升,定位精度可以到几厘米。
氦检漏和氦漏率检测有什么区别?
物理原理是同一套。漏率检测是用质谱仪查找并量化漏孔的通用说法;氦检漏通常指按规格书执行的正式、可出具记录的程序。两者我们都会出具文件。
氦检漏合格,腔体还是抽不到超高真空,可能吗?
可能,这正是放气造成的。腔体可以完全不漏,却因为内表面持续脱附水汽而永远抽不下来。所以电解抛光和真空烘烤要和检漏一起提要求,而不是用检漏代替它们。
可以到客户现场检测吗?
腔体检测在出厂前于我方厂房完成。对无法整机发货的大型组件,我们检测基础腔体,并提供现场终检的操作规程,客户可在安装时复现。
相关能力
需要按规格定制吗?
把图纸或技术规格发给我们,我们会回复 DDP 报价、交期和检验方案。