Cinch 理解的气密封

什么是气密封？

根据希腊神话，第一个密封据说是由希腊神赫尔墨斯创造的，他发明了一种制造密封玻璃管的工艺。无论气密封源自哪里，它依然是当今被广泛使用的一项重要技术。气密封是实现阻止气体、液体和固体通过的气密密封的过程。气密封有很多不同的类型，根据所用于的应用，可以有多种用途。

在电子应用中，一个外壳或封套可能需要与另一个外壳或封套隔离。然而，两者之间往往也需要传输电源和电信号，这通常是通过连接器来实现的。连接器可能会让两个封套之间的隔离出现漏洞，导致湿气和气体进入。对于许多应用来说，必须专门设计连接器以形成密封，防止任何泄漏。

需要气密连接器的一个极端例子是化学气相沉积 (CVD) 炉。连接器必须防止污染气体渗透到组件中。这使得系统能够在批处理所需的受控环境条件下运行。此外，连接器必须能够承受工业加工过程中出现的极端温度变化、强烈振动和其他物理因素。密封失败可能会对整批产品和整个系统造成灾难性的后果。

气密封类型

气密封有若干个类型。这些包括玻璃密封（匹配密封）、压缩密封和环氧密封。

匹配密封是最常见的气密封类型，提供经济、低成本、轻便的密封。在匹配密封中，玻璃呈现一种刚性形状（金属可以在此形状基础上压缩和粘合），同时为触点提供支撑。只有当玻璃和金属具有相似的热膨胀系数时，这种匹配的密封才有可能。

另一方面，压缩密封件可为要求更苛刻的应用提供更坚固的密封。这些密封可能具有不同的热膨胀系数，但可以在高压应用中可靠工作。这些密封是最昂贵的，而且，往往需要自定义模具和夹具才能完成。

图 1：环氧稳定剂二甲基-二羟基苯 (C8H10O2)

最后，环氧密封提供了一种很好的气密封替代方法。它可与金属很好地结合，拥有较高的电介质强度、良好的热传导性，并且对腐蚀性材料有很强的抵抗力。使用环氧密封的优点是：

1. 强极性吸引力 – 环氧树脂与金属表面的氧化物形成牢固的结合，防止低压和高压条件下气体或液体的泄漏。
2. 高电介质强度 – 环氧树脂可以承受高电压而不会击穿，从而实现更高的信号密度。
3. 良好的热传导 – 环氧树脂会将热量从元器件中转移出去，减少过热和热降解。
4. 广泛的耐化学性 ——环氧树脂对大多数化学物质呈惰性；因此，它的腐蚀性较小，更耐用。

气密封测试和性能

密封连接器的性能通常通过其泄漏率来评估，以立方厘米每秒 [cm3/sec] 为单位。这是衡量随时间流逝通过密封的气体体积的指标。

根据给定的应用，气密封需要满足不同的要求。例如，医疗设备的气密封可能比工业设备使用的密封使用寿命更长，性能更好。

连接器密封性能可根据以下泄漏率进行分类：

• 低性能密封 = 10^-4cm³/s
• 高质量密封 = 10^-8cm³/s
• 最高性能密封 = 10^-12cm³/s

有几种用于测量泄漏率的测试方法，其中三种如下所列：

压力衰减法

压力衰减法是一种评估低性能设备的低成本技术。此测试先在产品内部捕获压力，然后测量压力损失。

图2：压力衰减方法图

质谱法

另一方面，质谱法虽然成本高昂，但却是实现准确、高性能测试的最佳方法。在该测试中，气体在真空中电离，通常是氦气。施加电压会加速氦离子运动，从而产生磁场。质谱仪可以测量离子产生的电流，然后通过电流与真空中的氦浓度成正比的原理来测量泄漏。

图 3：质谱分析方法图示

示踪气体法

最后，示踪气体法是对前两种方法的折衷。它比质谱法成本更低，但比压力衰减法更准确。此测试方法通过测量密闭室内的示踪气体（同样，通常是氦气）的浓度来完成。

图 4：示踪气体法图示

连接器解决方案示例

很多电连接器都使用环氧树脂来进行气密封。它是一种经济高效且易于实现的气密封连接器的方法。Cinch 提供各种各样的密封连接器，并开发了一种专有环氧树脂，与其他解决方案相比，可以形成高性能的密封。

Cinch 提供的一些选项包括：

• 双叶纳米微型连接器
• 铝可焊接稳定器系列、射频馈通件
• 超高真空产品
• Micro-D Dura-Con 密封连接器
• 采用陶瓷介电材料的 Micro-D 连接器

微型 D 连接器以及其他替代气密封产品均以现成的元器件形式提供。这些产品可以在 Mouser 和 Digi-Key 等常见的分销商那里找到，库存充足。

此外，还提供定制解决方案。如果现成的连接器不适合特定应用，Cinch 可以与客户合作，提供使用气密封的各种自定义连接器。自定义解决方案可以通过完整的组件形式提供，而且，自定义解决方案的功能甚至可以将连接器放到外壳内。

适合严苛应用的密封连接器

总体而言，气密封可应对各种形状、形式和尺寸。应用场景和密封所需的性能通常决定了所使用的密封类型。密封通常采用环氧密封制成，可实现极小的泄漏率，约为 10-8cm3/s。

图 5：Cinch 密封微型 D 型连接器

为了满足快速原型设计和测试需求，Cinch 的许多密封连接器均可作为现成的组件随时使用。另一方面，对于更独特的应用程序，感兴趣的各方可以直接与 Cinch 合作，为最苛刻的应用程序创建定制解决方案。