EP0118841B1 - Verfahren zum Abdichten eines Relais - Google Patents

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EP0118841B1
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EP
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relay
gas
filling
hood
wall
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Werner Minks
Bernhard Franz Nitschke
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Alcatel Lucent NV
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Alcatel NV
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    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/023—Details concerning sealing, e.g. sealing casing with resin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
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    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor

Definitions

  • the present invention relates to a method for sealing an electromagnetic relay according to the preamble of claim 1.
  • Such a method is known from DE-A2 461 427.
  • a filling opening is provided in the floor, which is only closed after the base part has been poured and the interior of the relay has been filled with gas.
  • a similar process is known from DE-A-2 618 492. The opening is there to allow pressure equalization between the interior and exterior during curing.
  • the object is to be achieved in a sealing method of the type mentioned at the outset to prevent casting compound or too much casting compound from flowing inwards during sealing.
  • the internal atmosphere of the relay should remain free of harmful gases, particularly those that occur during potting.
  • the internal pressure in the relay prevents the potting compound from running inwards and coming into contact with components and thus impairing the usability of the relay. It was not possible to determine any air ducts that formed in the casting compound.
  • the harmful gases can escape through the opening of the wall of the gas filling opening in the cup-like hood after the gelling compound has hardened or hardened.
  • the interior can then be degassed and flushed or filled with inert gas and then the ventilation hole closed.
  • the opening of the hood is easier to do than in a base part, since the hood is not exposed to the high temperature of the base part when soldering into a printed circuit, for example, and can therefore be made of thermoplastic material.
  • Fig. 1 designates a cup-shaped hood, in the top 2 of which an inwardly projecting funnel-shaped, outwardly widening gas filling opening 3 is provided.
  • the wall 4 of the gas filling opening 3 is initially closed.
  • the hood 1 is advantageously an injection molded or pressed part made of plastic.
  • the side walls 5 extend downward and extend with their end edge 6 to the underside 7 of a housing base 8 or even protrude slightly above them.
  • the housing base 8 is part of an inner housing lower part, which contains the magnet system 9 and the contact system 10 (FIG. 5) as well as the connection elements 11 (FIG. 5).
  • a plurality of ribs 12 are provided on the inside of the hood, the ends 13 of which, in the assembled state, rest on the upper edge of the lower housing part or its side walls.
  • the wall 4 of the gas filling opening 3 can be pierced, so that a hole 14 is formed (Fig. 3).
  • This hole 14 is only made so large that a potting compound filled in for subsequent sealing does not drip into the housing due to the capillary action and / or the surface tension and / or the viscosity.
  • the ventilation hole is preferably 0.1 to 0.8 mm in diameter or a slot with a slot width of 0.1 to 0.6 mm.
  • the inside of the lower end edges 6 of the hood side walls 5 is chamfered (FIG. 4), so that potting compound applied from below can run better into the separating slot 16 between the hood side walls 5 and the housing base 8.
  • a dense relay that works perfectly even with a very large number of switching cycles is obtained in that the relay is first assembled and the hood 1 is pushed on (FIG. 5, method section I). The relay is then set up or held so that the top 2 of the hood 1 points downwards (FIG. 5, method section 11). In this position, a self-curing or z. B. applied by energy supply curable potting compound 15 (process section 111) and then the potting compound by supplying energy, in particular by a heating device 17 or hot air, etc., gelled or fully cured. The wall 4 of the filling opening 3 of the hood 1 is then pierced or pierced, for example by means of a fine needle, and the ventilation hole 14 is thereby formed.
  • the ventilation hole 14 can also on one of the Side walls 5 of the hood 1 may be provided.
  • the interior of the relay can be degassed through the ventilation hole 14, after which the ventilation hole 14 is closed, or the interior is previously flushed with dry air, hydrogen and / or inert gas in a special process section (process section V) or, for example, at a negative pressure of up to 10 - Degassed 5 bar in a vacuum chamber 18.
  • Degassing is preferably carried out at an elevated temperature between 130 and 180 ° C with the relay in the normal position. Harmful components escape from the plastics used for later operation. From this, the interior is expediently, preferably after cooling to normal temperature, with an inert gas, such as. B. helium, argon or nitrogen, or filled with hydrogen or dried air and then placed in the normal position of the relay potting compound 15 in the filler opening 3 and then cured.
  • an inert gas such as. B. helium, argon or nitrogen
  • a heated needle is used to pierce the wall 4 of the filling opening 3. .
  • the wall material consists of a thermoplastic.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abdichten eines elektromagnetischen Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der DE-A2 461 427. Dort ist eine Einfüllöffnung im Boden vorgesehen, die erst nach dem Vergießen des Bodenunterteils und Füllen des Relaisinneren mit Gas verschlossen wird. Ein ähnliches Verfahren ist aus der DE-A-2 618 492 bekannt. Die Öffnung dient dort dazu, während des Aushärtens einen Druckausgleich zwischen Innen- und Außenraum zu ermöglichen.
  • Aus der DE-A-2 732 517 ist es bekannt, eine dünnwandige Durchbruchstelle an einer wand eines Relaisgehäuses vorzusehen, und diese beim Einlöten des Relais auf Leiterplatten und Reinigen der Leiterplatten noch geschlossen zu halten, damit kein Lötmittel und keine Reinigungsflüssigkeit in das Innere des Relais dringt. Die Öffnung der Durchbruchstelle erfolgt erst nach dem Einbau des Relais. Gemäß der EP-A-0 053 870 ist eine im Boden eines Relais befindliche Öffnung erst nach dem Vergießen und Aushärten zu schließen, da sich sonst durch den hohen Innendruck schädliche Luftkanäle in der Vergußmasse bilden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Abdichtverfahren der eingangs genannten Art zu verhindern, daß Vergußmasse oder zuviel Vergußmasse beim Abdichten nach innen fließt. Gleichzeitig soll die Innenatmosphäre des Relais von schädlichen, besonders beim Vergießen auftretenden Gasen freibleiben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch das Vergießen im geschlossenen Zustand verhindert der Innendruck im Relais, daß Vergußmasse nach innen läuft und mit Bauteilen in Berührung kommt und so die Gebrauchsfähigkeit des Relais beeinträchtigt. In der Vergußmasse entstehende Luftkanäle konnten dabei nicht festgestellt werden. Durch die nach dem Angelieren oder Aushärten der Vergußmasse vorgenommene Öffnung der Wand der Gaseinfüllöffnung in der becherartigen Haube können die schädlichen Gase entweichen. Zusätzlich kann der Innenraum dann entgast und mit inertem Gas gespült oder gefüllt werden und dann das Lüftungsloch verschlossen werden. Die Öffnung der Haube ist dabei einfacher vorzunehmen als in einem Bodenteil, da die Haube beim Einlöten beispielsweise in eine gedruckte Schaltung nicht der hohen Temperatur ausgesetzt wird wie der Bodenteil und deshalb aus thermoplastischem Material bestehen kann.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Dabei zeigen :
    • Fig. 1 eine Seitenansicht einer Haube eines Relais mit dem angedeuteten, das Magnetsystem und das Kontaktsystem enthaltenden Gehäuseteil,
    • Fig. 2 die Haube von oben gemäß dem Schnitt A-B-C der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht der Haube gemäß dem Schnitt D-E der Fig. 2,
    • Fig. 4 den Ausschnitt X der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab und
    • Fig. 5 einen Verfahrensablaufplan.
  • In Fig. 1 ist mit 1 eine becherförmige Haube bezeichnet, in deren Oberseite 2 eine nach innen ragende trichterförmige, nach außen sich erweiternde Gaseinfüllöffnung 3 vorgesehen ist. Die Wand 4 der Gaseinfüllöffnung 3 ist zunächst verschlossen. Die Haube 1 ist zweckmäßigerweise ein Spritzguß- oder Preßteil aus Kunststoff. Die Seitenwände 5 erstrecken sich nach unten und reichen mit ihrer Endkante 6 bis zur Unterseite 7 eines Gehäusebodens 8 oder stehen sogar geringfügig über diese über. Der Gehäuseboden 8 ist Teil eines inneren Gehäuseunterteils, das das andeutungsweise gezeigte Magnetsystem 9 und das Kontaktsystem 10 (Fig. 5) sowie die Anschlußelemente 11 (Fig. 5) enthält.
  • An den Haubeninnenseiten sind mehrere Rippen 12 vorgesehen, deren Enden 13 in zusammengebautem Zustand auf der Oberkante des Gehäuseunterteils oder dessen Seitenwänden aufliegen. Die Wand 4 der Gaseinfüllöffnung 3 kann durchstoßen werden, so daß ein Loch 14 entsteht (Fig. 3). Dieses Loch 14 wird nur so groß gemacht, daß eine zum anschließenden Verschließen eingefüllte Vergußmasse aufgrund der Kapillarwirkung und/oder der Oberflächenspannung und/oder der Viskosität nicht in das Gehäuse hineintropft. Vorzugsweise ist das Lüftungsloch 0,1 bis 0,8 mm im Durchmesser oder als Schlitz mit einer Schlitzbreite von 0,1 bis 0,6 mm ausgebildet.
  • Zweckmäßig ist die Innenseite der unteren Endkanten 6 der Hauben-Seitenwände 5 angefast (Fig. 4), damit von unten aufgebrachte Vergußmasse besser in den Trennschlitz 16 zwischen den Hauben-Seitenwänden 5 und dem Gehäuseboden 8 verlaufen kann.
  • Ein dichtes und auch bei sehr hoher Anzahl von Schaltzyklen noch einwandfrei arbeitendes Relais wird dadurch erhalten, daß das Relais zunächst zusammengebaut und die Haube 1 aufgeschoben wird (Fig. 5, Verfahrensabschnitt I). Hierauf wird das Relais so aufgestellt oder gehalten, daß die Oberseite 2 der Haube 1 nach unten zeigt (Fig. 5, Verfahrensabschnitt 11). In dieser Lage wird auf die Unterseite 7 des Gehäusebodens 8 eine selbsthärtende oder z. B. durch Energiezufuhr härtbare Vergußmasse 15 aufgebracht (Verfahrensabschnitt 111) und dann die Vergußmasse durch Energiezufuhr, insbesondere durch eine Wärmevorrichtung 17 oder Heißluft etc., angeliert oder ganz ausgehärtet. Darauf wird die Wand 4 der Einfüllöffnung 3 der Haube 1, beispielsweise mittels einer feinen Nadel, durchstoßen oder durchstochen und dadurch das Lüftungsloch 14 gebildet. Das Lüftungsloch 14 kann auch an einer der Seitenwände 5 der Haube 1 vorgesehen sein. Durch das Lüftungsloch 14 kann der Innenraum des Relais entgasen, wonach das Lüftungsloch 14 verschlossen wird oder der Innenraum wird vorher noch in einem besonderen Verfahrensabschnitt (Verfahrensabschnitt V) mit trockener Luft, Wasserstoff und/oder Inertgas durchgespült oder beispielsweise bei einem Unterdruck von bis zu 10-5 bar in einer Unterdruckkammer 18 entgast. Die Entgasung erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur zwischen 130 und 180 °C bei Normallage des Relais. Hierbei entweichen aus den verwendeten Kunststoffen für den späteren Betrieb schädliche Bestandteile. Hieraus wird der Innenraum zweckmäßigerweise, vorzugsweise nach Abkühlung auf Normaltemperatur, mit einem inerten Gas, wie z. B. Helium, Argon oder Stickstoff, oder mit Wasserstoff oder getrockneter Luft gefüllt und anschließend in Normallage des Relais Vergußmasse 15 in die Einfüllöffnung 3 gebracht und diese danach ausgehärtet.
  • Hierdurch erhält man ein vollkommen dichtes Relais mit sehr reinen Kontaktoberflächen und reiner, unschädlicher Innenatmosphäre, wodurch eine lange Lebensdauer auch bei hoher Schalthäufigkeit und sehr vielen, z. B. 106, Schaltzyklen erreicht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zum Durchstoßen der Wand 4 der Einfüllöffnung 3, eine erhitzte Nadel verwendet. . Hierdurch muß kein großer Druck auf die Wandung ausgeübt werden, wenn das Wandungsmaterial aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.

Claims (7)

1. Verfahren zum Abdichten eines elektromagnetischen Relais mit lüftbarem Innenraum und mit einer bis zum Boden (8) eines die Anschlußelemente (11) des Relais aufnehmenden Gehäuseunterteils reichenden becherartigen Haube (1), die nach der Anbringung der Relaisbauteile am Gehäuseunterteil auf dieses aufgeschoben wird, durch Aufbringen einer aushärtenden oder härtbaren Vergußmasse auf die hierbei nach oben weisende Unterseite des Gehäuseunterteils und anschließendes Härten der Vergußmasse, worauf der Innenraum des Relais durch eine Gaseinfüllöffnung (3) mit Füllgas gefüllt und hierauf die Gaseinfüllöffnung (3) verschlossen wird, dadurch gekennzeichet, daß die Gaseinfüllöffnung (3) an einer der Außenflächen der becherartigen Haube (1) ausgebildet ist, daß diese Öffnung (3) zunächst durch eine Wand (4) verschlossen ist und daß diese Wand (4) frühestens nach Angelieren der Vergußmasse und Drehung des Relais in eine Lage, in der die Gaseinfüllöffnung (3) nach oben weist, zwecks Füllung mit dem Gas durchstoßen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais vor der Füllung mit dem Füllgas bei Unterdruck entgast wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung bei einer Temperatur zwischen 130 und 180 °C vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung bei Unterdruck bis zu 10-5 bar erfolgt und das Relais anschließend mit einem Inertgas und/oder getrockneter Luft und/oder Wasserstoff gefüllt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Durchstoßen der Wand (4) der Gaseinfüllöffnung (3) entstehende Loch nur so groß gemacht wird, daß eine eingefüllte Verschließmasse infolge Kapillarwirkung und/oder der Oberflächenspannung nicht nach innen tropft.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (4) der Gaseinfüllöffnung (3) mittels einer erhitzten Nadel durchstochen wird.
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