La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'étanchéité de produits scellés. La présente invention concerne également une installation de détection de fuites pour la mise en œuvre dudit procédé de contrôle.

Certains produits tels que les allumeurs d'airbags, les pacemakers ou certains composants électroniques sont scellés pour conserver leur intégrité. Pour s'assurer de l'étanchéité du scellement, on connaît plusieurs procédés de détection de fuites.

Une méthode connue consiste à réaliser un test de fuites par gaz traceur hélium. Cette méthode fait appel à la détection du passage de l'hélium à travers les fuites plus aisément que les autres gaz, du fait de la petite taille de l'atome d'hélium.

Pour cela, on introduit de l'hélium dans le produit scellé avant scellement. Le produit scellé est ensuite placé dans une chambre de test étanche que l'on met sous vide. Une fois le vide approprié atteint dans la chambre de test, on recherche à l'aide d'un détecteur de fuites la présence éventuelle d'hélium dans l'atmosphère interne de la chambre de test. Ce procédé de détection de fuites à l'hélium est fiable, reproductible et de haute sensibilité.

Une difficulté peut néanmoins survenir pour le contrôle de l'étanchéité de petits produits scellés défectueux dont la fuite est relativement importante. En effet, l'hélium éventuellement contenu dans le produit scellé peut être rapidement évacué à travers la fuite au cours de la mise sous vide de la chambre de test. De cela s'ensuit qu'une fois que la pression dans la chambre de test est suffisamment basse pour permettre sa mise en communication avec le détecteur de fuites, tout l'hélium a disparu. Il existe donc un risque de ne pas détecter un produit scellé fortement défectueux.

Une solution pour pallier cela est le test dit « à l'eau ». Cette méthode consiste à immerger le produit scellé dans un bac rempli d'eau avant qu'il ne soit testé à l'hélium. Une inspection visuelle permet de détecter l'éventuelle formation de bulles dans le bac. L'absence de bulles permet de s'assurer que le produit scellé ne présente pas de fuites importantes.

Cette méthode peut cependant ne pas être aussi fiable que le test hélium car elle dépend de l'opérateur qui peut ne pas voir les bulles et manquer la détection d'un produit scellé défectueux. Un autre inconvénient de cette méthode est qu'elle est fastidieuse à mettre en œuvre.

D'une part, elle doit être réalisée en complémentarité du test hélium car elle ne permet pas à elle seule de déceler de petites fuites. Deux contrôles d'étanchéité successifs doivent donc être réalisés sur les produits scellés. D'autre part, après le test à l'eau, les produits scellés doivent être complètement séchés avant de pouvoir être réintroduits dans la ligne de production.

Un des buts de la présente invention est de pallier au moins partiellement ces inconvénients en proposant un procédé et une installation de contrôle de l'étanchéité de produits scellés moins contraignants que ceux de l'état de la technique, autorisant la réalisation de tests successifs à très haute cadence.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle de l'étanchéité de produits scellés comprenant une étape de chargement au cours de laquelle on place au moins un produit scellé contenant un gaz traceur dans une enceinte sous pression atmosphérique, caractérisé en ce qu'il comporte:

- une étape de prévidage au cours de laquelle on met l'enceinte contenant le au moins un produit scellé en communication avec un volume tampon sous une pression subatmosphérique pendant une durée de prévidage inférieure à 0,5 secondes,

- puis on met l'enceinte en communication avec une ligne d'analyse agencée en dérivation du volume tampon pour mesurer la concentration en gaz traceur dans l'enceinte de manière à détecter une fuite dudit au moins un produit scellé.

On peut ainsi contrôler l'étanchéité d'un produit scellé sur un cycle de quelques secondes pour un seuil de détection allant de 10 ^"1 mbar.l/s à 10 ^"8 mbar.l/s, ce qui permet de réaliser une succession de tests de haute sensibilité à très haute cadence.

Selon une ou plusieurs caractéristiques du procédé de contrôle de l'étanchéité, prise seule ou en combinaison,

- la durée de prévidage est inférieure ou égale à 0,3 secondes,

- la pression subatmosphérique du volume tampon est inférieure à 1000Pa, tel qu'inférieure à 100Pa, - le rapport du volume tampon sur le volume restant de l'enceinte contenant le au moins un produit scellé est au moins supérieur à 100, tel que supérieur à 1000,

- la mise en communication de l'enceinte contenant le au moins un produit scellé avec le volume tampon est réalisée par pilotage d'une électrovanne interposée entre l'enceinte et le volume tampon,

- on mesure la concentration en gaz traceur dans au moins deux enceintes en alternance au moyen d'une même ligne d'analyse.

Selon un exemple de réalisation du procédé de contrôle de l'étanchéité de produits scellés:

- pendant que l'on décharge au moins un produit scellé testé dans une première enceinte à pression atmosphérique puis que l'on charge au moins un produit scellé à tester dans ladite première enceinte, puis que l'on ouvre une première vanne de prévidage pour mettre la première enceinte en communication avec un premier volume tampon, on met la deuxième enceinte en communication avec la ligne d'analyse,

- puis, pendant que l'on remonte la pression dans la deuxième enceinte à la pression atmosphérique pour décharger au moins un produit scellé testé et charger au moins un produit scellé à tester, puis que l'on ouvre une deuxième vanne de prévidage pour mettre la deuxième enceinte en communication avec un deuxième volume tampon, on met la première enceinte en communication avec la ligne d'analyse.

L'invention a aussi pour objet une installation de détection de fuites pour la mise en œuvre d'un procédé de contrôle de l'étanchéité de produits scellés tel que décrit précédemment, comprenant :

- au moins une enceinte destinée à recevoir au moins un produit scellé contenant un gaz traceur,

- au moins une vanne de prévidage et au moins une vanne de détection, chaque au moins une enceinte étant raccordée à une vanne de prévidage et une vanne de détection,

- au moins un volume tampon raccordé à la au moins une vanne de prévidage, et

- une ligne d'analyse raccordée à la au moins une vanne de détection, caractérisée en ce que :

- la au moins une vanne de prévidage et la au moins une vanne de détection sont des électrovannes, et

- l'installation de détection de fuites comporte une unité de pilotage configurée pour piloter :

o l'ouverture d'une vanne de prévidage pendant une durée de prévidage inférieure à 0,5 secondes puis,

o la fermeture de ladite vanne de prévidage et l'ouverture de la vanne de détection pour mesurer la concentration en gaz traceur dans l'enceinte par la ligne d'analyse.

Le pilotage de la fermeture de la vanne de prévidage et l'ouverture de la vanne de détection pour le passage de l'étape de prévidage à l'étape de test pouvant être automatiquement réalisé en fonction du temps écoulé, il n'est plus nécessaire d'utiliser un capteur de pression pour déterminer le moment de ce basculement. Le passage de l'étape de prévidage à l'étape de test est ainsi plus rapide car on s'affranchit du temps de réponse d'un capteur de pression.

Selon une ou plusieurs caractéristiques de l'installation de détection de fuites, prise seule ou en combinaison,

- le rapport du volume tampon sur le volume restant entourant le au moins un produit scellé est au moins supérieur à 100, tel que supérieur ou égal à 1000.

- le volume tampon est supérieur à 1000cm ³ .

- l'installation de détection de fuites comporte une canalisation définissant un volume tampon présentant un diamètre de 25mm et une longueur supérieure à 1 m.

- la ligne d'analyse comporte un détecteur de fuites comprenant un spectromètre de masse.

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 est une vue schématique d'une installation de détection de fuites selon un premier exemple de réalisation, la figure 2 est un organigramme représentant différentes étapes du procédé de contrôle de l'étanchéité de produits scellés, et

la figure 3 est une vue schématique d'un deuxième exemple de réalisation d'une installation de détection de fuites.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.

La figure 1 représente une installation de détection de fuites 1 selon un premier mode de réalisation.

L'installation de détection de fuites 1 comporte une enceinte 2 destinée à recevoir au moins un produit scellé 3 contenant un gaz traceur, une ligne d'analyse raccordée à l'enceinte 2 via une vanne de détection 5 et un dispositif de prévidage 6 raccordé à l'enceinte 2 via une vanne de prévidage 7. La ligne d'analyse est ainsi agencée en dérivation du volume tampon V _T .

Le produit scellé 3 contient un élément à protéger dans une atmosphère interne qui a été enrichi en gaz traceur avant scellement (par exemple par soudure). Les produits scellés 3 sont par exemple des allumeurs d'airbags, pacemakers ou certains composants électroniques. Ils proviennent notamment de l'industrie automobile, électronique ou des appareils médicaux.

On utilise généralement l'hélium ou l'hydrogène comme gaz traceur car ces gaz traversent les petites fuites plus aisément que les autres gaz, du fait de la petite taille de leur atome ou molécule.

Le dispositif de prévidage 6 comporte un premier dispositif de pompage 9 et une canalisation 10. La canalisation 10 raccorde la vanne de prévidage 7 à l'aspiration du premier dispositif de pompage 9 en définissant un volume tampon V _T .

Le volume entourant le au moins un produit scellé 3 est le volume restant V _R . On définit le volume restant V _R par le volume de l'enceinte 2 auquel on soustrait le volume du au moins un produit scellé 3 qu'elle contient et auquel on ajoute les volumes situés entre l'enceinte 2 et la vanne de prévidage 7, entre l'enceinte 2 et une vanne d'entrée d'air 8 le cas échéant, et entre l'enceinte 2 et la vanne de détection 5. La vanne d'entrée d'air 8 raccordée à l'enceinte 2 permet de mettre l'enceinte 2 en communication avec l'atmosphère extérieure ou avec un gaz neutre.

L'enceinte 2, la vanne de prévidage 7, la vanne d'entrée d'air 8, la vanne de détection 5 et la canalisation 10 sont telles que le rapport du volume tampon V _T sur le volume restant V _R entourant le au moins un produit scellé 3 est au moins supérieur à 100, tel que supérieur ou égal à 1000.

Ainsi on prévoit un volume restant V _R le plus petit possible, par exemple inférieur ou égal à 1 cm ³ . Pour cela, on rapproche la vanne de prévidage 7, la vanne d'entrée d'air 8 et la vanne de détection 5 de l'enceinte 2 et on dimensionne l'enceinte 2 pour qu'elle présente des dimensions légèrement supérieures au volume du ou des produits scellés 3 qu'elle est destinée contenir.

On prévoit en outre un volume tampon V _T relativement important, au moins supérieur à 1000cm ³ . Pour cela, la canalisation 10 peut comporter au moins un conduit présentant un diamètre de 25mm et une longueur supérieure à 1 mètre, telle que de l'ordre de 2 mètres.

Le premier dispositif de pompage 9 comporte par exemple une pompe à vide primaire, telle qu'une pompe à palettes, par exemple bi-étagée, qui aspire les gaz et les refoule à la pression atmosphérique avec un débit de pompage par exemple compris entre 15 et 20m ³ /h.

La ligne d'analyse comporte un détecteur de fuites 4.

Le détecteur de fuites 4 comporte un deuxième dispositif de pompage 12, 13 et un dispositif d'analyse des gaz 1 1 pour mesurer la concentration d'une espèce gazeuse utilisée comme gaz traceur.

Le deuxième dispositif de pompage 12, 13 comporte par exemple une pompe à vide secondaire 12, telle qu'une pompe turbomoléculaire et une pompe à vide primaire 13 montées en série, la pompe à vide secondaire 12 étant agencée en amont de la pompe à vide primaire 13 dans le sens d'écoulement des gaz. La pompe à vide primaire 13 est par exemple une pompe à palettes, par exemple bi-étagée, telle que celle du dispositif de prévidage 6 ou une petite pompe à vide primaire sèche. La pompe à vide secondaire 12 présente par exemple une vitesse de pompage à l'aspiration de la pompe, comprise entre 50l/s et 1501/s.

Le dispositif d'analyse des gaz 1 1 est par exemple un spectromètre de masse.

De façon connue en soi, le spectromètre de masse comporte une cellule de mesure comprenant une cage d'ionisation et un émetteur d'électrons, tel qu'un filament électrique chauffé. Les molécules du gaz à analyser sont bombardées par le faisceau d'électrons et ionisées. Ces particules ionisées sont ensuite accélérées par un champ électrique et soumise à un champ magnétique, qui dévie les trajectoires des particules ionisées en fonction de leur masse. Le courant de particules ionisées du gaz traceur est proportionnel à la pression partielle du gaz dans l'installation, et sa mesure permet de connaître la valeur du débit de la fuite détectée.

Le dispositif d'analyse des gaz 1 1 est par exemple raccordé à l'aspiration de la pompe à vide secondaire 12.

La vanne de détection 5 est raccordée au deuxième dispositif de pompage 12, 13 par exemple au niveau d'un étage de compression intermédiaire de la pompe à vide secondaire 12. La cellule de mesure du dispositif d'analyse des gaz 1 1 est ainsi sous une basse pression de l'ordre de 10 ^"4 mbars. On protège ainsi la cellule de mesure du dispositif d'analyse des gaz 1 1 des rétrodiffusions de gaz par l'étage de compression intermédiaire.

La vanne de prévidage 7, la vanne de détection 5 et la vanne d'entrée d'air 8 sont pilotables par une unité de pilotage 14 de l'installation de détection de fuites 1 , telle qu'un ordinateur. Les vannes de prévidage 7, de détection 5 et d'entrée d'air 8 sont pour cela des électrovannes, telles que des vannes électromagnétiques.

Nous allons maintenant décrire un cycle de contrôle de l'étanchéité de produits scellés.

On considère que le premier dispositif de pompage 9, le deuxième dispositif de pompage 1 1 , 12 et le dispositif d'analyse des gaz 1 1 sont opérationnels et fonctionnent sans interruption.

Au démarrage d'un cycle, la vanne de prévidage 7 et la vanne de détection 5 sont fermées. La pression subatmosphérique du volume tampon V _T est par définition inférieure à la pression atmosphérique. Elle est avantageusement inférieure à 1000Pa (ou 10mbar), telle qu'inférieure à 100Pa (ou 1 mbar). Au cours d'une étape de chargement 101 , on place au moins un produit scellé 3 qui a été scellé au préalable sous atmosphère de gaz traceur, dans l'enceinte 2. La pression dans l'enceinte 2 est la pression atmosphérique de l'atmosphère régnant à l'extérieur de l'enceinte 2.

On ferme la vanne d'entrée d'air 8 et on ferme l'enceinte 2 de manière étanche.

Puis, au cours d'une étape de prévidage 102, on met l'enceinte 2 contenant le au moins un produit scellé 3 en communication avec un volume tampon V _T à pression subatmosphérique pendant une durée de prévidage inférieure à 0,5 secondes. Pour cela, on ouvre la vanne de prévidage 7 séparant l'enceinte 2 de la canalisation 10.

La durée de prévidage est par exemple inférieure ou égale à 0,3 secondes, telle que comprise entre 0,1 secondes et 0,3 secondes.

L'ouverture de la vanne de prévidage 7 pendant quelques dixièmes de secondes équilibre les pressions entre le volume restant V _R et le volume tampon V _T . Le rapport des volumes entre le volume restant V _R et le volume tampon V _T permet d'abaisser la pression dans le volume restant V _R depuis la pression atmosphérique jusqu'à une basse pression de l'ordre de l'ordre de 1 mbar, quasiment instantanément au lieu de plusieurs secondes. Par conséquent, si au moins un produit scellé 3 est défectueux, du gaz traceur va s'échapper du produit scellé 3 à travers la fuite et se répandre dans l'enceinte 2 sans avoir le temps d'être évacué par le premier dispositif de pompage 9.

A la fin de la durée de prévidage, la pression dans l'enceinte 2 est suffisamment basse pour autoriser l'ouverture de la vanne de détection 5 permettant la mise en communication de la ligne d'analyse avec l'enceinte 2.

On ferme alors la vanne de prévidage 7 isolant le dispositif de prévidage 6 de l'enceinte 2 et on ouvre la vanne de détection 5 pour mettre l'enceinte 2 en communication avec le détecteur de fuites 4 (étape de test 103).

La pression du volume restant V _R s'abaisse par exemple jusqu'à une basse pression comprise entre 10 ^"2 mbars et 10 ^"3 mbars.

Le gaz traceur éventuellement présent dans l'enceinte 2 en cas de produit scellé 3 défectueux peut alors être détecté par le détecteur de fuites 4, même dans le cas de petits produits scellés 3 présentant une fuite importante.

Simultanément, la fermeture de la vanne de prévidage 7 permet d'abaisser la pression du volume tampon V _T dans la canalisation 10 par le premier dispositif de Puis, au cours d'une étape de remise à la pression atmosphérique 104, on ferme la vanne de détection 5 et on ouvre la vanne d'entrée d'air 8. La pression dans l'enceinte 2 remonte ainsi à la pression atmosphérique. L'enceinte 2 peut alors être ouverte pour sortir le au moins un produit scellé 3 testé (étape de déchargement 105) et on peut charger au moins un nouveau produit scellé 3 à tester (étape de chargement 101 ).

Un seul test permet ainsi de déceler à la fois une petite fuite ou une grosse fuite du produit scellé 3.

Le procédé de contrôle de l'étanchéité 100 est en outre tout ou partie automatisé. On prévoit en particulier que la mise en communication de l'enceinte 2 avec le volume tampon V _T ou avec la ligne d'analyse soit réalisée de manière automatique.

Ainsi, l'unité de pilotage 14 est configurée notamment pour piloter :

- l'ouverture de la vanne de prévidage 7 pendant la durée de prévidage au cours de l'étape de prévidage 102, les vannes de détection 5 et d'entrée d'air 8 étant pilotées en fermeture, puis

- la fermeture de la vanne de prévidage 7 et l'ouverture de la vanne de détection 5 au cours de l'étape de test 103 pour mesurer la concentration en gaz traceur dans l'enceinte 2 par le dispositif d'analyse des gaz 1 1 du détecteur de fuites 4, puis

- la fermeture de la vanne de détection 5 et l'ouverture de la vanne d'entrée d'air 8 au cours de l'étape de remise à pression atmosphérique 104.

Le pilotage de la fermeture de la vanne de prévidage 7 et l'ouverture de la vanne de détection 5 pour le passage de l'étape de prévidage 102 à l'étape de test 103 étant automatiquement réalisé en fonction du temps écoulé, il n'est plus nécessaire d'utiliser un capteur de pression pour déterminer le moment de ce basculement. Le passage de l'étape de prévidage 102 à l'étape de test 103 est ainsi plus rapide car on s'affranchit du temps de réponse d'un capteur de pression.

Egalement, l'ouverture et la fermeture de la porte 16 de l'enceinte 2 peuvent être pilotées par l'unité de pilotage 14 qui peut aussi piloter un robot 15 de l'installation de détection 1 pour saisir et déplacer le produit scellé 3 dans ou hors de l'enceinte 2 afin d'automatiser le chargement et le déchargement des produits scellés 3 au cours des étapes de chargement 101 et de déchargement 105. On peut ainsi contrôler l'étanchéité d'un produit scellé 3 sur un cycle (étapes 101 à 105) de quelques secondes pour un seuil de détection allant de 10 ^"1 mbar.l/s à 10 ^{" 8} mbar.l/s, ce qui permet de réaliser une succession de tests de haute sensibilité à très haute cadence. La cadence est en outre garantie de fait de la gestion automatique du cycle.

La figure 3 montre une variante de réalisation de l'installation de détection de fuites 1 ' pour la mise en œuvre du procédé de contrôle de l'étanchéité de produits scellés 100.

L'installation de détection de fuites 1 ' comprend une première et une deuxième enceintes 2a, 2b, destinées à recevoir chacune au moins un produit scellé 3, un premier et un deuxième dispositifs de prévidage 6a, 6b, une première vanne de détection 5a raccordée à la première enceinte 2a et une deuxième vanne de détection 5b raccordée à la deuxième enceinte 2b.

Le premier dispositif de prévidage 6a est raccordé à la première enceinte 2a par une première vanne de prévidage 7a et le deuxième dispositif de prévidage 6b est raccordé à la deuxième enceinte 2b par une deuxième vanne de prévidage 7b.

Les première et deuxième vannes de détection 5a, 5b sont raccordées à une unique ligne d'analyse.

On prévoit en outre que l'unité de pilotage 14 soit configurée pour piloter l'ouverture de l'une des deux vannes de détection 5a, 5b à la fois, pour mesurer la concentration en gaz traceur en alternance dans les deux enceintes 2a, 2b par la ligne d'analyse.

Ainsi, au cours d'un cycle de contrôle de l'étanchéité de produits scellés, pendant que l'on décharge le au moins un produit scellé 3 testé puis que l'on charge au moins un produit scellé 3 à tester dans la première enceinte 2a à pression atmosphérique (étapes de déchargement 104 et de chargement 101 ), puis que l'on ouvre la première vanne de prévidage 7a pour mettre la première enceinte 2a en communication avec le premier volume tampon V _Ta de la première canalisation 10a (étape de prévidage 102), on ouvre la deuxième vanne de détection 5b pour mettre la deuxième enceinte 2b en communication avec le détecteur de fuites 4 (étape de test 103).

Le gaz traceur éventuellement présent dans la deuxième enceinte 2b en cas de produit scellé 3 défectueux peut alors être détecté par le détecteur de fuites 4. Simultanément, la pression du deuxième volume tampon V _Tb isolé de la deuxième enceinte 2b par la fermeture de la deuxième vanne de prévidage 7b est abaissée dans la deuxième canalisation 10b par le deuxième dispositif de pompage 9b.

Puis, pendant que l'on ferme la deuxième vanne de détection 5b et que l'on ouvre la vanne d'entrée d'air 8 pour remonter la pression dans la deuxième enceinte 2b à la pression atmosphérique pour décharger puis charger au moins un produit scellé 3 (étapes de déchargement 104 et de chargement 101 ), puis que l'on ouvre la deuxième vanne de prévidage 7a sur le deuxième volume tampon V _Tb (étape de prévidage 102), on ouvre la première vanne de détection 5a pour mettre la première enceinte 2a en communication avec le détecteur de fuites 4 (étape de test 103). Simultanément, la pression du premier volume tampon V _Tb isolé de la première enceinte 2a par la fermeture de la première vanne de prévidage 7a est abaissée dans la première canalisation 10a par le premier dispositif de pompage 9a.

La mesure de la concentration en gaz traceur dans une enceinte peut ainsi être réalisée en temps masqué, c'est-à-dire pendant le temps nécessaire pour remettre l'enceinte à pression atmosphérique, décharger le produit scellé 3 testé et charger un nouveau produit scellé 3 à tester et abaisser la pression dans l'enceinte (étapes de déchargement 104, de chargement 101 et de prévidage 102).

On peut ainsi doubler la cadence de mesure des produits scellés 3.