专利名称：玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电子元件的测试的技术领域，具体是玻璃壳二极管测试方法和设备。
背景技术：
半导体分立器件试验方法(GJB128A-97)机械性能试验系列中规定，需对玻璃壳二 极管进行轴向引线抗拉试验，目的是为了确定轴向引线玻璃壳二极管抗拉力的能力，即在 经受拉力和温度控制条件下进行正向测试时，有无间断或开路现象。试验时，将被试二极管安装在拉力试验夹具中，将电监视设备与二极管引线相连， 流过二极管的正向电流为100mA，记下此时的正向电压。然后将二极管的环境温度增加到 150°C，当稳定在这个温度之后，对轴向引线施加35N的拉力，同时，观察正向电压的变化。 在施加35N拉力期间，合格器件不应出现正向电压的增长大于30mV，任何不稳定或开路都 应认为二极管失效。标准中给出了试验的基本原理，但是缺乏具体的试验实现方法及装置。该试验要求在拉力和温度控制条件下测试100mA电流时二极管的正向电压，必须 满足两个要求1)热空气源，能够将二极管环境加热到Ta = 150士5°C。由于二极管的负温 度特性及处于拉力作用下，必须严格控制温度，使温变在士5°C之内，减弱对二极管正向压 降的影响，确保测试精确度；2)拉力试验夹具，当施加35N轴向拉力时能夹住二极管两端。 标准中明确指出在二极管环境温度增加到150°C并稳定在这个温度后，才对轴向引线施加 35N的拉力。温度没有达到150°C之前，轴向引线上不施加拉力。在二极管的引线端末加上 35N的拉力，要求试验夹具的固定效果需足够好以确保在施加轴向拉力时二极管不会因受 力过重而与夹具脱离。基于上述要求，现有的装置和方法还不能实现温度稳定情况下的抗拉试验测试。半导体分立器件试验方法(GJB128A-97)机械性能试验系列规定中，在经受拉力和 温度控制条件下进行正向测试确定轴向引线玻璃壳二极管的抗拉力能力。进行该试验的必 备条件需要有热空气源，且必须严格控制温度，使温变在150士5°C之内。在达到150°C并稳 定在这个温度时，才对二极管的轴向引线施加35N的拉力。温度没有达到150°C之前，轴向 引线上不施加拉力。热空气源可能采用高温箱、烘箱或者热流系统。一般会采用高温箱或者烘箱充当 空气源。试验时，箱门紧闭以保证箱内的温度持续上升并达到最终要求的稳定温度。但是 根据标准的要求，达到150°C时才将轴向引线拉力加上，此时需要打开箱门。由于箱内温度 (150°C)与室内环境温度(一般为25°C)的温差，箱门一打开，箱外的冷空气进入，箱内的温 度会骤降至少20°C。即使加上拉力，重新关上箱门，高温箱内又得重新升温才能再次达到 150°C。即在温度低于150°C时，二极管也已经处于轴向引线拉力的作用下。这与标准中的 试验要求是不相符的。热流系统也可以用来充当热空气源，它利用加热探头对腔内的二极管进行加热升 温。但是该系统费用昂贵且操作不方便，实验室场所很少会配置的。一般还是用高温箱来 充当热空气源。
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试验时需要给二极管轴向引线上施加35N的拉力，根据二极管的外形特点，拉力 无法直接加在二极管上面。需要专用的试验夹具，具有好的锁紧力，即使在施加35N轴向拉 力时仍然能够牢牢地夹住二极管两端，使试验顺利进行。该试验进行时，需要多次测量150°C /35N轴向拉力条件下二极管的正向电压，观 察多次测量情况下的数据一致性是否良好，以便更好的判断二极管的质量。因此，要求试验 过程步骤需要简单易行，操作性强。可见，为了同时满足拉力和温变及多次测量的要求，现有技术中的实验方法是无 法完成的。
发明内容
本发明的目的是提供一种对轴向引线玻璃壳二极管抗拉试验的方法及装置，用以 解决现有技术中对玻璃壳二极管进行抗拉力试验时无法同时满足拉力和温变范围可控的 问题。本发明主要内容包括一种对轴向引线玻璃壳二极管抗拉试验的装置，包括热空气 源系统、轴向引线拉力施加系统、正向电压测量系统；以及一种对轴向引线玻璃壳二极管抗 拉力能力测试的方法。本发明的优点如下
1、能够将二极管环境温度加热到TA= 150士5°C并严格控制温度，使温变在士5V之 内，减弱温度对二极管正向压降的影响，确保测试精确度；
2、试验装置采用可装卸的连接方法，使得该装置操作简便。且装置中的关键部位(刹车 杆、刹车手柄、刹车钢线等)为市售的自行车配件，容易获得，大大降低了试验装置的搭建成 本；
3、自行设计并制作的拉力试验夹具，能够将二极管牢牢地夹紧在试验夹具中，确保在 施加35N轴向引线拉力时二极管不会因受力过重而与夹具脱离；
4、轴向引线拉力的施加或撤除操作简便，并能保证轴向拉伸应力稳定；
5、施加轴向引线拉力时不会影响二极管所处的环境温度(150°C)，满足了二极管环境 温度在150士5°C之内的要求；
6、能够方便地进行多次测量，更换二极管进行试验的操作也简单易行；
7、电压测量时直接测量二极管两端的正向压降，而不是电流源两端的电压，借此来避 免回路电阻引起的误差，有助于提高二极管正向压降的测试精确度。8、拉力施加或撤除时，为了使刹车杆更加顺滑的牵拉刹车钢线，采用在刹车钢线 套中加入铅笔笔芯粉末的做法，笔芯粉末起润滑作用(高温情况下不能采用油作为润滑 剂)。
图1是本发明的示意图2是拉力试验夹具结构示意图； 图3是正向电压测量基本原理图。
具体实施例方式现结合附图描述本发明的的具体实施方式
。针对玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验的特殊要求，本发明提出一种玻璃壳二 极管轴向引线抗拉强度的试验装置。它包括一个轴向引线拉力施加系统、一个正向电压测 量系统、一个热空气源系统。一种对轴向引线玻璃壳二极管抗拉力能力测试的方法，包括试 验准备、试验进行、试验结束三个步骤。该试验装置的原理图如图所示，将轴向引线拉力施加系统、正向电压测量系统、热 空气源等连接起来，实现玻璃壳二极管轴向弓丨线抗拉力能力的测试。轴向引线拉力施加系 统包括试验支架101、支架中间通孔102、刹车钢线103、刹车钢线套104、刹车钢线套与刹车 杆连接的螺母105、刹车杆106、锁扣107、系绳108、带凹槽的刹车手柄109、试验夹具110、 铁钩111、砝码112，其重量充当35N的拉力。正向电压测量系统，包括电流源201、电压表 202、高温电线203。热空气源系统由高温箱4组成。试验时需要保证二极管的环境温度稳定为150士5°C，即要求二极管处于高温箱4 中。因此，用于夹住二极管的试验夹具110、使砝码串上二极管所在支路的铁钩111、砝码 112、试验支架101均放置于高温箱内部。而负责将拉力加上或撤除的操作部分，即刹车杆 106、锁扣107、系绳108、带凹槽的刹车手柄109则处于高温箱之外。刹车钢线103和刹车 钢线套104各有一部分在高温箱内，一部分在高温箱外，它们穿过高温箱侧壁上的小通孔， 使高温箱内的二极管支路和高温箱外的拉力操作部分相连，构成完整的轴向引线拉力施加 系统。刹车钢线套104处于高温箱内的一端正好嵌入并固定在试验支架101的中间通孔 102中，处于高温箱外的一端通过螺母105与刹车杆106相连。刹车钢线套内的刹车钢线 103穿过通孔102，通过试验夹具110与二极管3相连。刹车钢线103直接受刹车杆106的 牵拉作用，在刹车钢线套中可自由活动。在刹车钢线套104中加入铅笔笔芯粉末，使刹车杆 106按压时更顺滑地牵拉刹车钢线103。轴向引线拉力施加系统施加拉力时，通过将刹车杆106按压到刹车手柄109上，使 刹车钢线103往上提，牵拉砝码112离开原来支撑面(高温箱内的样品架)而给二极管施加 上轴向拉力。拉力施加上之后，通过锁扣107将刹车杆106和刹车手柄109锁在一起，锁扣 卡在刹车手柄109的凹槽中，使刹车钢线103上提的高度保持固定，实现轴向拉伸应力的稳 定施加。当撤除应力时，将锁扣107移开，松开刹车杆106和刹车手柄109，刹车钢线103受 刹车杆106的牵引力减少，砝码112高度下降并落到原来支撑面上，二极管上的轴向应力撤 除。试验过程中，刹车钢线套104为固定不动的，刹车钢线103则是可动的，拉力施加时，受 牵拉而使砝码上提；拉力撤除时，受放松而使砝码下降。拉力施加或撤除时，为了使刹车杆106更加顺滑的牵拉刹车钢线103，采用在刹车 钢线套104中加入铅笔笔芯粉末的做法，笔芯粉末起润滑作用。而不是采用油作为润滑剂， 因为油在高温下会起火，该法不可取。自行设计并制作的拉力试验夹具110材料为铜，它由带双孔圆套筒和两个一字头 螺栓组成。二极管两端引脚各由一字头螺栓拧紧牢牢固定在套筒内壁上，确保在施加35N 轴向拉力时二极管不会由于受重力而与试验夹具脱离。正向电压测量系统包括电流源201、电压表202、高温电线203。高温电线203直接焊接在试验夹具套筒筒身上。正向电压测量方法直接测量样品两端的电压(而不是电流源 两端的电压)，有助于避免回路电阻引起的误差，提高二极管正向压降的测试精确度。热空气源系统由高温箱组成。高温箱的箱内温度保持功能为测试时提供了稳定的 环境温度。高温箱侧壁带有小通孔，与电流源201/电压表202相连的高温电线203穿过该 通孔与箱内的二极管所在支路连接，实现从箱外监控二极管的电流及电压。在高温电线和 刹车钢线套等穿过之后，该通孔用木塞塞住，防止高温箱内外冷热空气的对流对二极管环 境温度的影响。轴向引线拉力的施加及撤除、电流施加、电压测量等的操作都在高温箱外进行。在 拉力和温度控制条件下测试二极管正向压降的整个过程中，不需要打开高温箱箱门，确保 了箱内环境温度的稳定，二极管所处的环境温度(150°C )不受影响，满足了二极管环境温度 在150 士 5°C之内的要求。玻璃壳二极管轴向引线抗拉力能力测试的具体实施方法和过程如下
(1)试验准备将被试二极管安装固定在轴向引线拉力施加系统中的拉力试验夹具中。 拉力试验夹具的一端与固定在试验支架中的刹车钢线相连，一端与砝码(充当35N拉力)相 连。调节刹车钢线的长度使砝码水平置于高温箱内的样品架(支撑面)上，此时二极管处于 零拉力状态。上述部件置于高温箱内。将焊接在拉力试验夹具上的高温电线穿过高温箱的 侧壁通孔与置于高温箱外的电流源、电压表相连。流过二极管的正向电流为100mA，同时记 下二极管的正向压降。关闭高温箱门。(2)试验进行将二极管的环境温度增加到150°C。当稳定在这个温度之后，通过 将置于高温箱外的刹车杆按压到刹车手柄上，使刹车钢线往上提，牵拉砝码离开原来支撑 面悬空而给二极管施加上轴向拉力。拉力施加上之后，通过锁扣将刹车杆和刹车手柄锁在 一起，锁扣卡在刹车手柄的凹槽中，使刹车钢线上提的高度保持固定，实现轴向拉伸应力的 稳定施加。此时，观察150°C条件下正向电压的变化并记下相应的正向电压值。(3)试验结束撤除应力，将锁扣从凹槽中移出，松开刹车杆和刹车手柄，刹车钢线 受刹车杆的牵引力减少，砝码缓慢下降并落到原来支撑面上，二极管上的轴向应力撤除。当 需要比较同样测试条件下所测得的正向电压的一致性是否良好时，需要在间隔一定时间之 后，再重复轴向引线拉力施加和撤除的操作，并记录该次操作时所对应的正向电压。根据失 效判据判定二极管是否失效。失效判据为在施加35N拉力期间，合格器件不应出现正向电 压的增长大于30mV，任何不稳定或开路均应认为二极管失效。本发明技术方案带来的有益效果。拉力和温度条件是玻璃壳二极管轴向引线抗拉力能力试验的主要条件，现有的装 置和方法还不能实现温度稳定情况下的抗拉试验，达不到标准的要求。本发明的玻璃壳二 极管轴向引线抗拉强度试验方法和装置，能在温度稳定的情况下，对二极管轴向引线施加 35N的拉力并监测正向电压的变化，进行多次测量，以比较测试数据的一致性。在施加35N 拉力期间，合格器件不应出现正向电压的增长大于30mV，任何不稳定或开路均应认为二极 管失效。通过该试验方法及装置，能有效地评价玻璃壳二极管的质量，为判断玻璃壳二极管 是否失效提供了很好的试验依据。利用本发明玻璃壳二极管轴向引线抗拉试验的方法和装置进行了实验，二极管环 境温度达到150°C/0N轴向引线拉力条件下的二极管正向压降为620mV，加上35N轴向引线拉力之后的正向压降为628mV，增长幅度为8mV，二极管合格。拉力的施加过程，二极管所处 的温度环境不受影响，确保了试验结果的准确度。
权利要求
玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验的方法，其特征是(1)试验准备将被试二极管安装固定在轴向引线拉力施加系统中的拉力试验夹具中，拉力试验夹具的一端与固定在试验支架中的刹车钢线相连，一端与砝码相连，充当35N拉力，调节刹车钢线的长度使砝码水平置于高温箱内的样品架的支撑面上，此时二极管处于零拉力状态；上述部件置于高温箱内，将焊接在拉力试验夹具上的高温电线穿过高温箱的侧壁通孔与置于高温箱外的电流源、电压表相连，流过二极管的正向电流为100mA，同时记下二极管的正向压降，关闭高温箱门；(2)试验进行将二极管的环境温度增加到150℃，当稳定在这个温度之后，通过将置于高温箱外的刹车杆按压到刹车手柄上，使刹车钢线往上提，牵拉砝码离开原来支撑面悬空而给二极管施加上轴向拉力，拉力施加上之后，通过锁扣将刹车杆和刹车手柄锁在一起，锁扣卡在刹车手柄的凹槽中，使刹车钢线上提的高度保持固定，实现轴向拉伸应力的稳定施加，此时，观察150℃条件下正向电压的变化并记下相应的正向电压值；(3)试验结束撤除应力，将锁扣从凹槽中移出，松开刹车杆和刹车手柄，刹车钢线受刹车杆的牵引力减少，砝码缓慢下降并落到原来支撑面上，二极管上的轴向应力撤除，当需要比较同样测试条件下所测得的正向电压的一致性是否良好时，需要在间隔一定时间之后，再重复轴向引线拉力施加和撤除的操作，并记录该次操作时所对应的正向电压，根据失效判据判定二极管是否失效，失效判据为在施加35N拉力期间，合格器件不应出现正向电压的增长大于30mV，任何不稳定或开路均应认为二极管失效。
2.玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验装置，包括一个轴向引线拉力施加系统、一个 正向电压测量系统、一个热空气源系统，其特征是将轴向引线拉力施加系统、正向电压测 量系统、热空气源等连接起来，实现玻璃壳二极管轴向弓丨线抗拉力能力的测试；轴向引线拉 力施加系统包括试验支架(101)、支架中间通孔(102)、刹车钢线(103)、刹车钢线套(104)、 刹车钢线套与刹车杆连接的螺母(105)、刹车杆(106)、锁扣(107)、系绳(108)、带凹槽的 刹车手柄(109)、试验夹具(110)、铁钩(111 )、砝码(112)；正向电压测量系统包括电流源 (201)、电压表(202)、高温电线(203)；热空气源系统为高温箱；用于夹住二极管(3)的试 验夹具(110)、使砝码串上二极管所在支路的铁钩(111)、砝码(112)、试验支架(101)均放 置于高温箱内部，而负责将拉力加上或撤除的操作部分，即刹车杆(106)、锁扣(107)、系绳 (108)、带凹槽的刹车手柄(109)则处于高温箱之外，刹车钢线(103)和刹车钢线套(104)各 有一部分在高温箱(4)内，一部分在高温箱外，它们穿过高温箱侧壁上的小通孔，使高温箱 内的二极管支路和高温箱外的拉力操作部分相连，构成完整的轴向引线拉力施加系统。
3.根据权利要求2所述的玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验装置，其特征是拉力试 验夹具(110)，由带双孔圆套筒和两个一字头螺栓组成，二极管(3)两端引脚各由一字头螺 栓拧紧牢牢固定在套筒内壁上。
4.根据权利要求2所述的玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验装置，其特征是高温箱 侧壁带有小通孔，与电流源(201)/电压表(202)相连的高温电线(203)穿过该通孔与箱内 的二极管所在支路连接，实现从箱外监控二极管的电流及电压，在高温电线和刹车钢线套 等穿过之后，该通孔用木塞塞住。
5.根据权利要求2所述的玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验装置，其特征是正向电 压测量系统(2 )包括电流源(201)、电压表(202 )、高温电线(203 )。
6.根据权利要求2或5所述的玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验装置，其特征是高 温电线(203)直接焊接在试验夹具套筒(110)筒身上。
7.根据权利要求2所述的玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验装置，其特征是拉力 施加或撤除时，为了使刹车杆(106)更加顺滑的牵拉刹车钢线(103)，采用在刹车钢线套 (104)中加入铅笔笔芯粉末的做法，笔芯粉末起润滑作用。
全文摘要
玻璃壳二极管轴向引线抗拉强度试验的方法和装置，属于电子元件的测试的技术领域，具体是玻璃壳二极管测试方法和设备。用以解决现有技术中对玻璃壳二极管进行抗拉力试验时无法同时满足拉力和温变范围可控的问题。本发明主要内容包括一种对轴向引线玻璃壳二极管抗拉试验的装置，包括热空气源系统、轴向引线拉力施加系统、正向电压测量系统，以及测试的方法。轴向引线拉力的施加及撤除、电流施加、电压测量等的操作都在高温箱外进行。在拉力和温度控制条件下测试二极管正向压降的整个过程中，不需要打开高温箱箱门，确保了箱内环境温度的稳定，二极管所处的环境温度(150℃)不受影响，满足了二极管环境温度在150±5℃之内的要求。
文档编号G01N3/18GK101833061SQ20101019210
公开日2010年9月15日 申请日期2010年6月6日 优先权日2010年6月6日
发明者刘玉清, 李萍, 林晓玲, 肖庆中 申请人:工业和信息化部电子第五研究所