电子元器件和电工产品的引出端承担电气连接和机械连接双重功能,包括轴向引线、焊片、插针、螺纹端子、线缆引出端及整体安装件。产品在装配、焊接、接线、运输和维修过程中,引出端可能受到拉、推、弯曲或扭转载荷。如果端子机械强度不足,可能造成导线脱落、封装开裂、内部焊点断裂或电气接触异常。
一:引出端强度试验意义
引出端失效通常发生在机械应力集中的位置,例如端子根部、玻璃或陶瓷封接处、焊点和压接区域。外观上没有明显脱落,并不代表内部连接仍然可靠。
- 验证抗拉能力:检查引线或端子在轴向拉力下是否松脱。
- 评价抗推能力:验证端子承受轴向压入载荷时的结构稳定性。
- 评价弯曲耐受:检查引出线在安装折弯过程中是否发生根部断裂。
- 评价扭转强度:验证螺纹或片状端子承受扭矩的能力。
- 检查封装完整性:观察机械加载是否导致密封或封装裂纹。
- 评价电气保持:确认机械试验后导通和接触状态是否正常。
引出端强度是典型的机械可靠性项目,试验载荷和作用方向必须根据端子形态确定,不能对所有引脚使用同一种加载方法。
二:试验方法
拉力试验
沿引出端轴向施加规定拉力并保持一定时间,检查引出端是否脱落、松动、产生有害位移或损伤封装。
推力试验
沿与拉力相反方向向端子施加规定推力,用于评价端子被压入封装或安装结构时的机械强度。
弯曲试验
对于柔性或线状引出端,可按照标准规定载荷和角度进行一次或多次弯曲,评价引线根部以及与器件封装连接位置的抗弯能力。
扭转和整体安装件强度
| 试验形式 | 主要适用对象 |
|---|---|
| 拉力 | 引线、引脚、线缆引出端和部分端子 |
| 推力 | 可能受到轴向压入载荷的端子和安装件 |
| 弯曲 | 线状、片状或可弯曲引出端 |
| 扭转 | 端子、螺纹连接及需要承受旋转载荷的结构 |
| 整体安装件强度 | 带安装柱、螺纹件或整体机械固定结构的产品 |
| 试后电气检查 | 确认内部连接和导通性能是否受损 |
试验通常使用电子或机械式拉力试验设备、推拉力计、夹具、扭矩测试设备、弯曲试验工装和显微观察设备。对于小型元器件,应选择与引脚尺寸相匹配的精密夹具,避免夹具本身造成局部压伤。
三:相关标准
| 标准 | 主要内容 |
|---|---|
| GB/T 2423.60-2008 | 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验U:引出端及整体安装件强度,目前现行 |
| IEC 60068-2-21 | 环境试验中引出端及整体安装件强度国际试验方法 |
| GB/T 2423系列 | 电工电子产品气候和机械环境试验基础体系 |
| 元器件产品标准 | 规定具体电阻、电容、继电器、连接器等产品的端子载荷和判定要求 |
GB/T 2423.60-2008目前仍为现行国家标准,规定了引出端和整体安装件强度试验的基本方法。具体载荷值、保持时间和适用方法还应结合元器件结构和对应产品规范确定。
四:试验流程
- 确认引出端类型:记录引脚、导线、焊片、螺纹端子或整体安装件结构。
- 核对产品标准:确定拉、推、弯曲或扭转方法以及相应载荷。
- 初始外观检查:观察端子根部、封装和焊接位置是否存在缺陷。
- 初始电气检测:需要时测量导通、接触电阻或器件功能。
- 安装试样:使用合适夹具固定器件主体并保持正确受力方向。
- 施加载荷:按照规定速度和方向逐步达到目标力或扭矩。
- 保持规定时间:避免冲击加载造成非目标破坏。
- 完成弯曲或扭转:适用时按照规定角度和次数进行。
- 试后观察:检查端子位移、裂纹、松脱和结构损伤。
- 电气复测:确认内部连接及功能是否保持正常。
引出端试验必须确保载荷作用在线路或端子的规定方向。夹具偏心会增加弯矩,使实际受力远高于标准要求,导致结果失真。
五:第三方试验服务
第三方电工电子产品引出端强度试验可用于电阻、电容、传感器、继电器、开关、连接器、半导体封装、电源模块及其他带机械引出结构的电子电气产品。
- 轴向拉力;
- 轴向推力;
- 端子弯曲;
- 端子扭转;
- 螺纹端子强度;
- 整体安装件强度;
- 试后外观显微检查;
- 试后导通检查;
- 接触电阻前后对比;
- 失效端子断裂位置分析。
对于量产过程中出现端子脱落或引线根部断裂的产品,可对不同批次进行推拉力统计,判断问题来自材料、封装、焊接还是装配工艺波动。
六:端子强度评价
| 试验现象 | 强度分析 |
|---|---|
| 规定载荷后无明显位移 | 端子机械固定状态较稳定 |
| 端子根部出现裂纹 | 封装材料、几何过渡或局部应力集中需检查 |
| 引线拉脱 | 内部焊接、压接或机械锁定强度不足 |
| 弯曲后导通异常 | 内部连接可能已发生疲劳或断裂 |
| 扭转后端子松动 | 固定结构或防转设计不足 |
| 外观正常但电阻增加 | 内部接触界面可能发生微损伤 |
端子强度评价不能只以是否完全脱落作为判定依据。端子位移、封装裂纹、内部接触电阻变化和功能异常同样属于重要失效表现。
七:总结
电工电子产品引出端强度试验通过拉、推、弯曲和扭转等机械加载方式评价端子及整体安装件的结构可靠性。GB/T 2423.60-2008是目前现行的试验U国家标准。检测方案应根据端子结构选择正确载荷方向,并结合试后外观和电气性能共同判断是否发生隐性损伤。
关于广州德恺检测
广州德恺检测从事第三方检测、材料检测、成分分析及EMC检测相关业务,所属集团具备CNAS、CMA资质,在全国各地设有分部,拥有10年检测经验。针对电子元器件、连接端子及相关材料,可结合引出结构、安装方式和机械可靠性要求进行检测需求分析。
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