测漏装置的制作方法

本实用新型关于一种测漏装置，尤指一种使用量测气体分压的测漏装置。

背景技术：

在许多不同的产业中，常常需要确保设备或装置的密闭性。举例来说，某些半导体制造程序，如物理气相沉积法(physicalvapordeposition)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition)等，需要在保持真空或低压的腔体中进行。又例如，家用净水器的滤心瓶、汽车的水箱等都必须确保使用者在使用过程中不会漏水。因此，在设备或装置出厂前或是平时的保养项目中，都可能会对设备或装置(下称待测对象)进行测漏。

一般的压力上升测漏方法中单纯侦测待测对象内的压力上升量，容易受到表面释气的影响使准确度差且拉长测试时间，有鉴于此，本领域亟需针对测漏方法进行改良，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的一实施例提出一种测漏装置，用来对一腔体进行测漏，该测漏装置包含：一测漏组件，包括一气体传感器，该气体传感器侦测该腔体内一第一特定气体；一第一隔离阀，设置于该腔体和该测漏组件之间，该第一隔离阀将该腔体和该测漏组件连通或隔开；一抽气泵，对该腔体进行抽气，使该腔体内的压力低于该腔体外之压力；及一第二隔离阀，设置于该腔体和该抽气泵之间，该第二隔离阀将该腔体和该抽气泵连通或隔开。

如上所述的测漏装置，其中，该第一特定气体为氧气。

如上所述的测漏装置，其中，该气体传感器侦测该腔体内的该第一特定气体的分压。

如上所述的测漏装置，其中，该气体传感器包括一质谱仪或者一光激发光谱仪。

如上所述的测漏装置，其中，该测漏装置还包括：

一气体供应器，供应一第二特定气体至该腔体；及

一第三隔离阀，设置于该腔体和该气体供应器之间，该第三隔离阀将该腔体和该气体供应器连通或隔开。

本实用新型的一实施例提出一种测漏装置，用来对至少一对象进行测漏，该测漏装置包含：一腔体；一连接装置，其中至少一该对象通过该连接装置设置在该腔体上；一测漏组件，包括一气体传感器，该气体传感器侦测该腔体内一第一特定气体；一第一隔离阀，设置于该腔体和该测漏组件之间，该第一隔离阀将该腔体和该测漏组件连通或隔开；一抽气泵，对该腔体进行抽气，使该腔体内的压力低于该腔体外之压力；及一第二隔离阀，设置于该腔体和该抽气泵之间，该第二隔离阀将该腔体和该抽气泵连通或隔开。

如上所述的测漏装置，其中，至少一该对象设置在该腔体的外壁，且该腔体和至少一该对象内部彼此连通。

如上所述的测漏装置，其中，至少一该对象设置在该腔体的内壁，且至少一该对象内部和该腔体外的空气连通。

如上所述的测漏装置，其中，该测漏装置还包括：

一气体供应器，供应一第二特定气体至该腔体；及

一第三隔离阀，设置于该腔体和该气体供应器之间，该第三隔离阀将该腔体和该气体供应器连通或隔开。

如上所述的测漏装置，其中，该测漏组件还包括：

一真空计，用来感测该腔体内的压力。

如上所述的测漏装置，其中，该测漏组件还包括：

一泄漏产生装置，能被控制来将该腔体外的空气泄漏至该腔体内以产生一特定漏率。

如上所述的测漏装置，其中，该泄漏产生装置包括校正泄漏阀或者传感器校正的标准泄漏点。本实用新型中的多个实施例可在不受表面释气的干扰下得到精准度更高的测漏结果，最小可侦测漏率约为10-7mbar·l/s，且具有低成本，无耗材，能够自我校正的优点，也可在不抽至底压的情况下操作。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型的测漏系统的第一实施例的示意图。

图2为第一实施例中测漏系统的测漏方法的流程图。

图3为在腔体具有漏缝的情况下依据第一实施例量测的结果。

图4为本实用新型的测漏系统的第二实施例的示意图。

图5为第二实施例中测漏系统的测漏方法的流程图。

图6为本实用新型的测漏系统的第三实施例的示意图。

图7为第三实施例中测漏系统的校正方法的流程图。

图8为本实用新型的测漏系统的第四实施例的示意图。

图9为在腔体具有漏缝的情况下依据第四实施例量测的结果。

图10为本实用新型的测漏系统的第五实施例的示意图。

图11为第五实施例中测漏系统的测漏方法的流程图。

图12为本实用新型的测漏系统的第六实施例的示意图。

图13为第六实施例中测漏系统的测漏方法的流程图。

附图标记说明：

具体实施方式

以下记载提供用于实施本实用新型的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件及配置的特定实例以简化本实用新型。当然，此等组件及配置仅仅为实例且并不意欲为限制性的。举例而言，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或上之形成可包括第一特征及第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括额外特征可形成于第一特征与第二特征之间而使得第一特征及第二特征可能不会直接接触的实施例。另外，本实用新型可在各种实例中重复参考数字及/或字母。此重复出于简化及清楚的目的且本身并不规定所论述的各种实施例及/或组态之间的关系。

另外，诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及其类似者的空间相对术语可出于描述简易起见而在本文中用以描述如图所绘示的一个组件或特征与另一(些)组件或特征的关系。除了图中所描绘的定向以外，空间相对术语亦意欲涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文中所使用的空间相对描述词可同样被相应地解译。

尽管阐述本实用新型的广泛范畴的数值范围及参数为近似值，但尽可能精确地报告特定实例中所阐述的数值。然而，任何数值均固有地含有由各别测试量测中所发现的标准偏差必然引起的某些误差。又，如本文中所使用，术语“约”及“大致”通常意谓在给定值或范围之10％、5％、1％或0.5％内。替代地，当由一般技术者考虑时，术语“约”及“大致”意谓在平均值的可接受的标准误差内。除了在操作/工作实例中以外，或除非另有明确指定，否则诸如本文中所记载的材料数量、持续时间、温度、操作条件、量比率及其类似者的所有数值范围、量、值及百分比应被理解为在所有情况下由术语“约”及“大致”修饰。因此，除非有相反指示，否则本实用新型及所附权利要求范围中所阐述的数值参数为可按需要而变化的近似值。最低限度地，应根据所报告的有效数字的数目且借由应用普通舍位技术来解读每一数值参数。本文中可将范围表达为自一个端点至另一端点或在两个端点之间。除非另有指定，否则本文中所记载的所有范围将端点包括在内。

已知的测漏方式包含氦气测漏(heliumleakdetection)、氢气测漏(halogenleakdetection)与压力上升测漏(leakdetectbypressurerise)。

氦气测漏是使用氦气并搭配氦气测漏仪，对待测对象进行测漏的方法。氦气是质量很小的气体(仅次于氢气)，具备可渗透进入微小间隙的能力。当灌入氦气进入待测对象后，若待测对象有漏孔时，氦气会渗出且在待测对象外被氦气测漏仪侦测到，并据以判断漏率。由于氦气价格不断上升，并且氦气测漏仪价格不斐，因此使用氦气测漏所付出的成本昂贵。使用真空氦气测漏方法的测漏灵敏度可高达10-12mbar-l/s。

氢气测漏是使用氢气测漏仪，对待测对象进行测漏的方法。由于氢气是一种高度易燃的物质，只要在空气中体积比例在4％和75％之间就可燃烧，因此用于氢气测漏的氢气，为5％的氢气和95％的氮气的混合气体作为测漏。氢气测漏方法与氦气测漏方法雷同，若待测对象上有孔隙时，氢气会渗出而被侦测氢气测漏仪所侦测到，并据以判断漏率，常用于汽车零件或冷冻空调之测漏。一般使用正压氢气测漏方法的测漏灵敏度可高达10-6mbar-l/s。

压力上升测漏仅可用于确定总泄漏率。用抽气泵或抽气泵系统对待测对象进行抽真空至底压，再利用待测对象内的压力上升量与时间的函数计算出漏率。压力上升测漏的缺点是易受表面释气(outgas)和液体蒸发影响并限制真实的灵敏度，即液体的蒸发增加的内部压力被误判为泄漏，并可能导致错误的结果。可检测的泄漏率取决于测漏对象的体积、底压的极限、测漏对象的释气率。对于非常大的待测对象，如果要在粗糙的真空范围内确定极低的泄漏率。压力上升测漏方法的测漏灵敏度可高达10-3mbar-l/s。

在本实用新型中，底压的定义为利用抽气泵得到的远低于一大气压的压力。真空泄漏的定义为气体由被抽至底压的待测对象的外部，经由待测对象上的漏孔进入待测对象的内部。真空泄漏的途径与组成待测对象各部分的材料及其制造加工有关，可能包括小孔、裂缝、焊接道的裂痕等等，但不以此限。本实用新型的测漏方法是量测从待测对象外部漏入待测对象内部的特定气体的分压，其细节记载如下。

图1为本实用新型的测漏系统的第一实施例的示意图。图1的测漏系统100包含了一腔体102，腔体102在此实施例中为待测物件。本实用新型不对腔体102的材质或使用场合多做限制。腔体102包含第一隔离阀104以及第二隔离阀110设置于腔体102的外壁。在操作时，腔体102之外为一般空气环境即可，不需供应特殊气体。第一隔离阀104用以将腔体102和测漏组件106连通或隔开。第二隔离阀110用以将腔体102和抽气泵112连通或隔开，抽气泵112可以是真空泵。其中测漏组件106包含气体传感器108，用以量测一第一特定气体的分压，气体传感器108可以包括质谱仪(如四级质谱仪)、光激发光谱仪(opticalemissionspectrometer,oes)等，只要能够达到类似的目的，皆在本实用新型的范围之中。在此实施例中，该第一特定气体为氧气，能够侦测氧气分压的气体传感器108具有低成本的好处，但本实用新型不以氧气为限，亦可以是氮气、氩气等其他任何气体。本实施例中利用测漏组件106的气体传感器108和抽气泵112来对腔体102进行测漏。

请同时参照图1和图2，图2为测漏系统100的测漏方法的流程图200。在流程开始之后，首先在步骤202中，开启第一隔离阀104和第二隔离阀110，使腔体102和测漏组件106以及抽气泵112彼此连通，若腔体102没有漏缝，则腔体102、测漏组件106以及抽气泵112共同形成一密死循环境。接着，在步骤204中，使用抽气泵112对腔体102抽真空至底压，完成后进入步骤206关闭腔体102和抽气泵112之间的第二隔离阀110。此时，即便没有产生漏缝，但腔体102的内壁上微量的液体，例如水，可能会挥发成气体，即表面释气，因而增加腔体102内的压力，使其渐渐高于底压。在步骤208中，使用测漏组件106的气体传感器108量测腔体102内的该第一特定气体在一特定时间内的多个分压值，以得到该特定时间内的一第一特定气体分压变化，并据以得到一第一特定气体漏率，举例来说，该第一特定气体是氧气的情况下，则使用氧气分压传感器，在2分钟内的多个时间点对腔体102内的氧气的分压进行量测，以得到氧气分压变化，并据以得到氧气的漏率。接着在步骤210中，依据该第一特定气体漏率以及该第一特定气体占空气的比例，反推得到腔体102的整体漏率。

图3为在腔体102具有漏缝的情况下依据第一实施例量测的结果。图3中绘示了四条资料线，其中标注为“氧气分压传感器量测到的氧气分压”数据线所代表的是使用氧气分压传感器108对腔体102内的氧气的分压进行量测得到的数据；其中标注为“泄漏的分压(空气)”数据线为因空气(例如包含氮气、氧气、氩气等)泄漏至腔体102内所贡献的腔体102内压力变化；其中标注为“释气的分压”资料线为腔体102内表面释气对腔体102内所贡献的压力变化；其中标注为“腔体内总体压力”数据线为实际上腔体102内总体压力变化，即实质上包含空气泄漏至腔体102内加上腔体102内表面释气造成的压力变化。由图3可知，使用氧气分压传感器108量测到的结果和因空气泄漏至腔体102内所贡献的腔体102内压力变化为同步线性上升，且彼此具有一比例关系，即氧气占空气的比例。也就是说，利用氧气分压传感器108量测到的氧气漏率可还原为腔体102的实际漏率。

图4为本实用新型的测漏系统的第二实施例的示意图。图4的测漏系统400和图1的测漏系统100大致相同，差别在于图4的测漏系统400另外包含一第三隔离阀402用以将腔体102和一气体供应器404连通或隔开。气体供应器404用来供应一第二特定气体，且该第二特定气体不同于该第一特定气体。举例来说，该第二特定气体可以是氮气或氩气，该第一特定气体可以是氧气。测漏系统400可以应用在化学气相沉积的腔体，由于在进行化学气相沉积时，腔体内需要充满氮气或氩气防止氧化，在进行传统的测漏时，需将腔体内的氮气或氩气抽成真空。但测漏系统400的方法不需抽至真空即可进行，其细节描述如下。

请同时参照图4和图5，图5为测漏系统400的测漏方法的流程图500。在流程开始之后，首先在步骤502中，开启第一隔离阀104、第二隔离阀110和第三隔离阀402，使腔体102和测漏组件106、抽气泵112以及气体供应器404彼此连通，若腔体102没有漏缝，则腔体102、测漏组件106、抽气泵112以及气体供应器404共同形成一密死循环境。接着，在步骤504中，将该第二特定气体从气体供应器404持续灌入腔体102，同时使用抽气泵112对腔体102抽真空，由于该第二特定气体会持续灌入腔体102，故腔体102不会达到上述的底压，最终会维持在高于底压的一特定压力。

完成后进入步骤506关闭腔体102和抽气泵112之间的第二隔离阀110，以及关闭腔体102和气体供应器404之间的第三隔离阀402。此时，即便没有产生漏缝，但腔体102的内壁上微量的液体，例如水，可能会挥发成气体，因而增加腔体102内的压力，使其渐渐高于该特定压力。在步骤508中，和步骤208类似，使用测漏组件106的气体传感器108量测腔体102内该第一特定气体在该特定时间内的多个分压值，以得到该特定时间内的该第一特定气体分压变化，并据以得到该第一特定气体漏率。接着在步骤410中，和步骤210类似，依据该第一特定气体漏率以及该第一特定气体占空气的比例，反推得到腔体102的整体漏率。

以上的步骤504是原本就对腔体102进行正常操作(例如化学气相沉积)时会做的步骤，并非为了进行测漏而特地进行。换句话说，本流程可随时接续化学气相沉积的状况进行，不需要将腔体102抽至底压。其原理在于本实用新型的测漏系统利用该第一特定气体分压变化得到整体漏率，不会受到表面释气的影响，因此即使没有将腔体102抽至底压，仍可清楚且快速地得到该第一特定气体分压变化。

图6为本实用新型的测漏系统的第三实施例的示意图。图6的测漏系统600和图1的测漏系统100大致相同，差别在于图6的测漏系统600的一测漏组件606和图1的测漏系统100的测漏组件106相比，测漏组件606除了气体传感器108以外，另外包含一泄漏产生装置(calibratedleakvalve)602，可被控制来将腔体102外的空气泄漏至腔体102内。泄漏产生装置602可以是传感器校正的标准泄漏点(standardleakforsensorcalibration)、校正泄漏阀(calibratedleakvalve)等装置，只要能够被控制来产生特定泄漏量的泄漏产生装置，皆在本实用新型的范围之中。泄漏产生装置602可被控制来产生一特定漏率，借由比较该特定漏率和利用气体传感器108得到的漏率，可以判断气体传感器108是否准确，其细节描述如下。

请同时参照图6和图7，图7为测漏系统600的校正方法的流程图700。在流程开始之后，首先在步骤702中，开启第一隔离阀104和第二隔离阀110，使腔体102和测漏组件606以及抽气泵112彼此连通，若腔体102没有漏缝，则腔体102、测漏组件606以及抽气泵112共同形成一密死循环境。接着，在步骤704中，使用抽气泵112对腔体102抽真空至底压，完成后进入步骤706关闭腔体102和抽气泵112之间的第二隔离阀110。此时，即便没有产生漏缝，但腔体102的内壁上微量的液体，例如水，可能会挥发成气体，即表面释气，因而增加腔体102内的压力，使其渐渐高于底压。在步骤708中，开启泄漏产生装置602产生该特定漏率，使空气(亦包括该第一特定气体)由外往内从泄漏产生装置602进入腔体102，并使用测漏组件606的气体传感器108量测腔体102内该第一特定气体在该特定时间内的多个分压值，以得到该特定时间内之该第一特定气体分压变化，并据以得到该第一特定气体漏率。接着在步骤710中，依据该第一特定气体漏率以及该第一特定气体占空气的比例，反推得到腔体102的该整体漏率。得到该整体漏率后，步骤712中，比较该特定漏率与该整体漏率，以判断气体传感器108是否准确。举例来说，若差异超过20％，则判断气体传感器108不准确，此时会回到步骤702重复执行步骤702～712。若差异不超过20％，则结束测漏系统的校正方法。

图8为本实用新型的测漏系统的第四实施例的示意图。图8的测漏系统800和图6的测漏系统600大致相同，差别在于图8的测漏系统800的一测漏组件806和图6的测漏系统600的测漏组件606相比，测漏组件806除了气体传感器108和泄漏产生装置602以外，另外多了一真空计802。真空计802可用来感测腔体102内的压力，借由比较真空计802量测到的整体压力变化以及气体传感器108得到的该第一特定气体的分压变化，可以了解腔体102内的表面释气的程度。

图9为在腔体102具有漏缝的情况下依据第四实施例量测的结果。图9中绘示了四条数据线，图9和图3的差别在于图3中标注为“腔体内总体压力”资料线改为图9中标注为“真空计量测到的压力”资料线，即真空计802量测到腔体102内的总体压力变化，其余资料线所代表的意义图9和图3实质相同。由图9可知，使用氧气分压传感器108量测到的结果和因空气泄漏至腔体102内所贡献的腔体102内压力变化为同步线性上升，且彼此具有一比例关系，即氧气占空气的比例。也就是说，利用氧气分压传感器108量测到的氧气漏率可还原为腔体102的实际漏率。但使用真空计802量测到的整体压力变化则在前两分钟左右受到表面释气的影响，因此量测到的整体压力得到的漏率会大于腔体102的实际漏率，约两分钟后表面释气的现象才渐渐结束。换句话说，若没有等待足够久的时间，很有可能会将表面释气误判为腔体102产生漏气。

图10为本实用新型的测漏系统的第五实施例的示意图。图10的测漏系统1000和图1的测漏系统100的差别在于，图10的测漏系统1000另包含了一外接待测对象1004透过连接装置1002安装于腔体102外壁，外接待测物件1004在此实施例中为待测物件。本实用新型不对外接待测对象1004的材质或使用场合多做限制。在事先确认腔体102没有漏缝的情况下，图10的测漏系统1000可用来测试外接待测对象1004是否有漏缝，其细节描述如下。应注意的是，腔体外可以同时安装多个外接待测对象，以同时对多个外接待测对象进行以下的测漏方法。

请同时参照图10和图11，图11为测漏系统1000的测漏方法的流程图1100。在流程开始之后，首先在步骤1102中，将待测对象1004通过连接装置1002安装至腔体102的外壁，使待测对象1004和腔体102彼此内部相连通。接着，在步骤1104中，开启第一隔离阀104和第二隔离阀110，使腔体102、待测对象1004和测漏组件106以及抽气泵112彼此连通，若待测对象1004没有漏缝，则腔体102、待测对象1004、测漏组件106以及抽气泵112共同形成一密死循环境。接着，在步骤1106中，使用抽气泵112对腔体102抽真空至底压，完成后进入步骤1108关闭腔体102和抽气泵112之间的第二隔离阀110。此时，即便没有产生漏缝，但腔体102和待测对象1004的内壁上微量的液体，例如水，可能会挥发成气体，即表面释气，因而增加腔体102和待测对象1004内的压力，使其渐渐高于底压。在步骤1110中，使用测漏组件106的气体传感器108量测腔体102及待测物件1004内的该第一特定气体在一特定时间内的多个分压值，以得到该特定时间内的该第一特定气体分压变化，并据以得到该第一特定气体漏率，举例来说，该第一特定气体是氧气情况下，使用氧气分压传感器，在2分钟内的多个时间点对腔体102及待测对象1004内的氧气的分压进行量测，以得到氧气分压变化，并据以得到氧气的漏率。接着在步骤1112中，依据该第一特定气体漏率以及该第一特定气体占空气的比例，反推得到待测对象1004的整体漏率。

图12为本实用新型的测漏系统的第六实施例的示意图。图12的测漏系统1200和图10的测漏系统1000的差别在于，图12的测漏系统1200的一待测对象1204是透过连接装置1202安装在腔体102的内壁而非外壁，外接待测物件1204在此实施例中为待测物件。本实用新型不对外接待测对象1204的材质或使用场合多做限制。在事先确认腔体102没有漏缝的情况下，图12的测漏系统1200可用来测试外接待测对象1204是否有漏缝，其细节描述如下。应注意的是，腔体内可以同时安装多个外接待测对象，以同时对多个外接待测对象进行以下的测漏方法。

请同时参照图12和图13，图13为测漏系统1200的测漏方法的流程图1300。在流程开始之后，首先在步骤1302中，将待测对象1204通过连接装置1202安装至腔体102的内壁，连接装置1202使待测对象1204内部和腔体102外部相连通。接着，在步骤1304中，开启第一隔离阀104和第二隔离阀110。接着，在步骤1306中，使用抽气泵112对腔体102抽真空至底压，完成后进入步骤1308关闭腔体102和抽气泵112之间的第二隔离阀110。此时，即便没有产生漏缝，但腔体102内壁和待测对象1204外壁上微量的液体，例如水，可能会挥发成气体，即表面释气，因而增加腔体102内的压力，使其渐渐高于底压。在步骤1310中，使用测漏组件106的气体传感器108量测腔体102内的该第一特定气体在该特定时间内的多个分压值，以得到该特定时间内的的该第一特定气体分压变化，并据以得到该第一特定气体漏率，举例来说，该第一特定气体是氧气的情况下，使用氧气分压传感器，在2分钟内的多个时间点对腔体102内的氧气的分压进行量测，以得到氧气分压变化，并据以得到氧气的漏率。接着在步骤1312中，依据该第一特定气体漏率以及该第一特定气体占空气的比例，反推得到待测对象1204的整体漏率。

本实用新型中的多个实施例可在不受表面释气的干扰下得到精准度更高的测漏结果，最小可侦测漏率约为10-7mbar·l/s，且具有低成本，无耗材，能够自我校正的优点，亦可在不抽至底压的情况下操作。

前文概述若干实施例的特征，使得本领域技术人员可更佳地理解本实用新型的态样。本领域技术人员应了解，他们可容易使用本实用新型作为用于设计或修改用于实行本文中所引入的实施例的相同目的及/或达成其相同优点的其他制程及结构的基础。本领域技术人员也应认识到，此等等效构造并不脱离本实用新型的精神及范畴，且他们可在本文中进行各种改变、取代及更改而不脱离本实用新型的精神及范畴。