气密性关系到产品的可靠性和寿命,气密性封装要求其内部的水分含量在整个使用寿命期间不得超过5000PPM(百万分率)。在5000PPM的湿度下,露点远低于冰点,水分以冰晶形式存在,不会引发腐蚀。相比之下,即使在相对干燥的条件下,在5°C左右的温度下,封装内部仍可能出现冷凝现象。
微量泄漏测试是评估气密性的常用方法,该方法通过测量氦气作为示踪气体从封装中逸出的速度来判断气密性。在测试过程中,封装被置于高氦气压力下,若存在泄漏,氦分子会渗入封装内部,随后,封装被置于真空测试室中,检测溢出的氦气量。根据测得的氦气泄漏率,可以计算出标准泄漏率,适用于25°C和大气压的“正常”运行条件。
微量泄漏测试并非万能,若封装暴露在氦气压力下的时间不足,或氦气迅速溢出,可能导致误判封装为气密,还需要进行“气泡”或“总量泄漏”测试,以检测严重泄漏情况。
氦气测试方法能够检测到极其微小的泄漏,但仅适用于实验室环境,且需要较长的抽气和测量周期,体积较小的封装需要更高的气密性标准,否则其内部水分含量会更快达到5000PPM的阈值。
当使用“近气密”、“准气密”或“非气密”这些术语时,通常指的是由聚合物材料或塑料(如液晶聚合物LCP)制成的封装,而非玻璃、金属和陶瓷。无论被称为近气密还是准气密,根据气密性的定义,这些封装本质上都是非气密的。
聚合物、环氧树脂或PEEK(聚醚醚酮)等材料在许多日常应用中作为密封或封装材料使用,但它们无法提供真正的气密性。这些材料的主要缺点在于其高固有渗透率和自然老化特性。随着时间的推移,水分会逐渐渗入密封系统,尤其是在高温、高压或化学品等环境影响下,老化过程会加速,导致严重的泄漏问题。
如果在光固化或操作过程中发生气体溢出,可能对周围环境造成损害,导致蒸气压力、水分含量和冷凝处于危险水平。
在实际应用中,非气密封装通常用于可靠性较低且操作要求较低的场景。而气密密封组件则能够满足对使用寿命、恶劣环境可靠性以及性能和效率提升的更高需求。
对于由聚合物、PEEK或塑料制成的封装,氦气微量泄漏测试方法可能无法提供可靠的结果,氦气测试只能测量泄漏,而无法测量渗透,特别是无法证明有机材料随着时间推移的高渗透率。即使在短时间内表现良好,非气密封装在短短几天到几周后仍可能达到水分含量的临界值。
选择气密还是非气密封装,通常取决于组件对湿气和有害气体的敏感性、性能要求、技术设计规范和运行条件。虽然气密性或特定泄漏率可能不是固定的质量要求,但气密密封有助于满足其他需求,如耐受极端温度或压力、长使用寿命、提高性能或效率,或同时满足所有这些需求。