JP2010044868A

JP2010044868A - 電磁継電器

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Publication number: JP2010044868A
Application number: JP2008206011A
Authority: JP
Inventors: Osamu Abiko; 修安孫子
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2028-08-08
Also published as: JP4858509B2

Abstract

【課題】リフロー時において気密性が損なわれることを防ぐとともに、防湿包装等のコストを低減した電磁継電器を提供する。
【解決手段】電磁継電器は、電磁石への通電に応じて接点をオン／オフさせる接点開閉機構と、接点開閉機構を表面に搭載して、複数の端子を裏面に押通させるベース２２と、一面が略箱状であって接点開閉機構を覆うようにしてベース２２に取り付けられたケース２３を備える。ケース２３の下面開口部の内壁凹部２３ａと対向するベース２２に互いに重なり合いレーザー光３の照射によって溶着される溶着部４１を設ける。またベース２２を厚み方向に貫通する貫通孔３１を含む部位にエポキシ樹脂を充填して形成された樹脂封止部５１を設け、ケース２３の内部空間を密封する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁継続器に関するものである。

近年、プリント配線基板に搭載される表面実装に対応した電磁継電器の需要が増加している。この種の電磁継電器では、板状のベースの表面に接点開閉機構を配置し、ベースの裏面に表面実装用のリード端子が複数設けられている。また、下面が開口した略箱状のケースの下面開口部に、接点開閉機構を配置したベースを被嵌させることで密封させた、気密構造となっている。これは、半田フラックスの侵入による接点障害の防止や、電磁継電器の溶剤洗浄を可能にする必要があるためであり、その気密性が重要視されている。

ここで、気密性を確保するには、ケース側壁内面とベース周縁部との隙間および、ベース裏面に設けられた貫通孔とリード端子との隙間を塞ぐ必要がある。

従来は、ケース側壁内面とベース裏面とで囲まれる凹部にエポキシ樹脂を充填することで、ケース側壁内面とベース周縁部との隙間を防ぐとともに、ベース裏面の貫通孔とリード端子との隙間を塞ぎ、気密性を確保していた。

一方で、エポキシ樹脂などの接着剤を使用せず、レーザー光の照射によってベースとケースを溶着することで、気密性を確保する方法もある。これは、特許文献１に開示されているもので、ケースとベースの対向部位にレーザー光を照射し、ケースを透過したレーザー光がベースを溶融し、ベースとケースを溶着させて封止するものである。
特開２００４−６３２１７号公報

ところで、電磁継電器のケースおよびベースの材料としては、ＬＰＣ（液晶ポリマ）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などが考えられるが、表面実装に対応した電磁継電器においては、流動性、耐熱性、耐薬品性に優れたＬＣＰ樹脂を用いることが一般的である。

従来のエポキシ樹脂にて気密性を確保した電磁継電器においては、ＬＣＰ樹脂はＰＢＴ等に比べてエポキシ樹脂との密着性が弱いという特性があるため、リフロー時におけるケース内空気の熱膨張によってケースの側壁が膨れて接合面が剥離してしまい、電磁継電器の気密性が損なわれるという問題があった。

さらには、エポキシ樹脂やＬＣＰ樹脂は、吸湿によってその密着強度が弱まるという特性によって気密性が損なわれやすくなるので、その密着強度の弱まりを抑えるため、防湿包装などの対策が必要であった。

また、後者のレーザー光の照射によってベースとケースを溶着する方法では、ベースを厚み方向に貫通する貫通孔にリード端子を挿通して固定した場合には、貫通孔とリード端子との隙間の封止が不十分であった。例えば、貫通孔とリード端子をレーザー光によって溶着させようとすると、ケース側面からレーザー光を照射するとともに、ベース裏面からもレーザー光を照射する必要があるため、加工に手間がかかるという問題もあった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、気密性を向上させ、防湿包装等のコストを低減した電磁継電器を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、電磁石への通電に応じて接点をオン／オフさせる接点開閉機構と、接点開閉機構を表面に搭載する板状のベースと、ベースを厚み方向に貫通する貫通孔に挿通されベース裏面から突出する部位が表面実装用の端子となる複数のリード端子と、一面が開口する略箱状であって接点開閉機構を覆うようにしてベースに取付けられたケースとを備え、ケース側壁内面とベースとの対向部位に互いに重なり合いレーザー光の照射によって互いに溶着される溶着部を設けるとともに、ベース裏面において少なくとも前記貫通孔を含む部位にエポキシ樹脂を充填して樹脂封止部を形成したことを特徴とする。

請求項２の発明では、電磁石への通電に応じて接点をオン／オフさせる接点開閉機構と、接点開閉機構を表面に搭載する板状のベースと、ベースを厚み方向に貫通する貫通孔に挿通されベース裏面から突出する部位が表面実装用の端子となる複数のリード端子と、一面が開口する略箱状であって接点開閉機構を覆うようにしてベースに取付けられたケースとを備え、ケース側壁底部とベースとの対向部位に互いに重なり合いレーザー光の照射によって互いに溶着される溶着部を設けるとともに、ベース裏面において少なくとも前記貫通孔を含む部位にエポキシ樹脂を充填して樹脂封止部を形成したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ケース側壁内面とベースとの対向部に互いに重なり合いレーザー光が照射されて溶着した溶着部を有する。この溶着部は、ケース側壁内面に沿って環状に形成されており、ベースとケースとの隙間を封止している。

また、エポキシ樹脂をベース裏面に充填することによって樹脂封止部を形成し、ベース裏面の貫通孔とリード端子の隙間が封止されている。

これにより、接点開閉機構がケース及びベースによって完全に密封されており、かつ、ベースとケースとの当接部はレーザー光による溶着によって接合されているので、気密性が向上した電磁継電器を提供できる。

さらに、ベースとケースの対向部位はレーザー光による溶着によって接合されているので、吸湿によって密着強度が弱まることが無く、防湿包装の必要が無くなり、防湿包装などにかかるコストを低減した電磁継電器を提供出来る。

また、エポキシ樹脂はベース裏面のうち少なくとも貫通孔を含む部位にのみ充填すればよいので、エポキシ樹脂の量が少なくてすみ、エポキシ樹脂などにかかるコストを低減した電磁継電器を提供できる。

請求項２の発明によれば、ケース側壁底部とベースとの対向部に互いに重なり合いレーザー光が照射されて溶着した溶着部を有する。溶着部は、ケース側壁底部に沿って環状に形成されており、ベースとケースとの隙間を封止している。
また、エポキシ樹脂をベース裏面に充填することによって樹脂封止部を形成し、ベース裏面の貫通孔とリード端子の隙間が封止されている。

また、レーザー光をケース側面から照射する場合には、面と面が直交するコーナー部分において、レーザー光の照射方向を変えながら照射するため一様にレーザー光を照射することが難しく、このコーナー部分の密着強度が側面に比べて不安定であった。

請求項２の発明では、ベース裏面の周縁部にレーザー光を照射する際、一方向からレーザー光を照射することができるので、全てのレーザー溶着部分において同条件での溶着が可能となり、ベースとケースの密着強度が安定した電磁継電器を提供できる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１にかかる電磁継電器の封止前の状態を示す下側面から見た斜視図である。図１（ｂ）は、同電磁継電器の封止後の状態を示す下側面から見た斜視図である。図２（ａ）は、同電磁継電器の封止前の状態を示す略式断面図である。図２（ｂ）は、同電磁継電器の封止後の状態を示す略式断面図である。図３は、同電磁継電器の内部構造を示す分解斜視図である。

電磁継電器は、ベース２２および下面に開口する略箱状のケース２３からなる外殻の内部に、後述する各部材よりなる電磁石Ａおよび、この電磁石Ａを励磁させて動作する接点機構部Ｂを備えた接点開閉機構１０を収納して構成される。

接点開閉機構１０は、図３に示すように、ベース２２の上面に取り付けられており、電磁石Ａおよび接点機構部Ｂに設けられた複数の端子１７ａ、２１、１９ｂ、２０ｂが、ベース底壁２２ａの貫通孔３１にそれぞれ挿通されて、ベース２２上面からベース２２の下面に突き出るように固定されている。

電磁石Ａは、下端に鍔部１１ａを有したコイルボビン１１と、そのコイルボビン１１に巻装されたコイル１２、コイルボビン１１の中心軸に同心配置される略円柱状の鉄心１３、および、コイルボビン１１の上端側で鉄心１３と連結された継鉄１４などより構成される。また、コイルボビン１１の鍔部１１ａは、接点機構部Ｂを組み入れた構造とされ、ベース２２の下方に突出される一対のコイル端子２１が配設される。

接点機構部Ｂは、常開固定接点１９ａとリード部１９ｂを一体に有する常開固定接点端子板１９と、常閉固定接点端子２０ａとリード部２０ｂを一体に有する常閉固定接点端子板２０と、可動接点１８と接極子１６を備えた作動バネ片１５などにより構成される。

作動バネ片１５は、銅板などの導電性薄板材をＬ字状に折曲形成してなり、ベース２２の下方に突出される一対のリード部１７ａを一体に有する端子板１７とともに、継鉄１４に固定される。また、作動バネ片１５は、その折曲部に相当し、コイルボビンの鍔部１１ａに組み入れられるヒンジバネ部１５ａを有し、ヒンジバネ部１５ａより延出された作動部に接極子１６が取り付けられるとともに、その先端の上下両面に可動接点１８を備えている。

ここで、電磁石Ａが非励磁の状態では、ヒンジバネ部１５ａの復帰弾性力によって、接極子１６は鉄心１３から離れた復帰位置にあり、可動接点１８が常閉固定接点２０ａと接触しているが、電磁石Ａが励磁されると、鉄心１３の磁気吸引力によって、接極子１６はヒンジバネ部１５ａの復帰弾性力に抗して鉄心１３に吸着される。その吸着動作にともない、可動接点１８は接触状態にある常閉固定接点２０ａから離れ、常開固定接点１９ａに接触する。

その後、電磁石Ａが消磁されると、鉄心１３の磁気吸引力が消失するので、接極子１６が作動ヒンジバネ部１５ａの復帰弾性力を受けて復帰位置に戻り、可動接点１８は常開固定接点１９ａを離れ、再び常閉固定接点２０ａに接触する。

接点開閉機構１０は、このような構造によって電磁石Ａの励磁、消磁に応じて、可動接点１８が固定接点１９ａ、２０ａに対して接離動作を行って、接点の切替をさせるようにしている。

ベース２２は、樹脂成形品からなり、上面に接点開閉機構１０が搭載される略板状の底壁２２ａと、底壁２２ａの周縁の全周から上方に突出する側壁２２ｂを一体に有し、また、底壁２２ａを上下に貫通する複数の貫通孔３１が設けられている。

また、ベース底壁２２ａの下面には、少なくとも貫通孔３１を含み、側壁２２ｂの内面を外周として形成される凹部に、エポキシ樹脂を充填することで樹脂封止部５１が形成されている。

略箱状のケース２３は、樹脂成形品からなり、下面開口部の内壁には組み立て時にベース２２の側壁２２ｂが入り込む部位に内壁凹部２３ａを有する。

ベース２２の側壁２２ｂとケース２３の内壁凹部２３ａは互いに重なり合って、レーザー光３をケース側面から照射することで溶着される溶着部４１を形成する。

この電磁継電器を組み立てるにあたっては、接点開閉機構１０を上面に搭載し、複数の端子１７ａ、１９ｂ、２１、２０ｂを突出させたベース２２に、接点開閉機構１０を覆うようにしてケース２３を被せた後（図１（ａ）、図２（ａ）参照）、レーザー光３をケース２３の外周から、ベース側壁２２ｂとケース下面開口部の内壁凹部２３ａが重なり合った溶着部４１に向かって照射して、ベース２２およびケース２３を溶着させる。

その後、ケース下面に少なくとも貫通孔３１を覆うようにして、エポキシ樹脂を充填し固化させることで、樹脂封止部５１を形成させる。さらにその後、各端子１７ａ、１９ｂ、２１を曲げることで電磁継電器の組み立てが完了する（図１（ｂ）、図２（ｂ）参照）。

これにより、ベース側壁２２ｂとケース下面開口部の内壁凹部２３ａとの隙間は溶着部４１により封止されるとともに、貫通孔３１と各端子との樹脂封止部５１によって封止されるので、接点開閉機構１０は密封される。

このように、本発明の実施の形態１にかかる電磁継電器では、ベースとケースとをレーザー光で溶着させているので、エポキシ樹脂による封止に比べて密着強度が強くなり、気密性の高い電磁継電器を実現でき、レーザー光による溶着では吸湿による密着強度の低下が発生しないので防湿包装の必要がなくなり、防湿包装などにかかるコストを低減した電磁継電器を提供できる。

また、ベース２２の下面には、少なくとも貫通孔３１の周囲にのみエポキシ樹脂を充填すればよく、エポキシ樹脂の量を減らして密封することが出来るので、エポキシ樹脂などのコストを低減した電磁継電器を提供できる。

なお、溶着部４１は、レーザー光３がケース２３の外周に沿って周回して照射されることで溶着されているが、レーザー光３が複数回周回して照射されて溶着されることが好ましい。また、溶着部４１は、レーザー光３が周回ごとに異なる照射位置で照射されたり、同じ照射位置で照射されたりすることで溶着されることが好ましい。このような構成とすることで、ケース２３の側壁内面とベース２２の周縁部の密着強度が向上し、より気密性が向上する。

また、ケース２３のうち少なくとも内壁凹部２３ａはレーザー光３を透過するＬＣＰ樹脂を材料とすることが望ましく、ベース２２のうち少なくとも側壁２２ｂはレーザー光３の少なくとも一部を吸収するＬＣＰ樹脂を材料とすることが望ましい。このような構成とすることで、溶着部４１における密着強度が増し、より気密性が向上する。

なお、本実施の形態においては、２つの固定接点に対し接触動作をなす接点切替型のｃ接点にて説明しているが、１つの固定接点に対し接離動作をなす常開型ａ接点、常閉型ｂ接点の電磁継電器でも同様である。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２にかかる電磁継電器の封止後の状態を示す下側面から見た斜視図である。図５（ａ）は、同電磁継電器の封止前の状態を示す略式断面図である。図５（ｂ）は、同電磁継電器の封止後の状態を示す略式断面図である。

図４に示されるように、ベース２２の底壁２２ａの周縁部には、表面が中央部よりも低くなった段部２２ｃが形成されており、ベース２２の段部２２ｃは、ケース２３の側壁の底部２３ｂに対向して、互いに重なり合ってレーザー光３が照射されることで、溶着部４２を形成する。この点を除いては、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

この電磁継電器を組み立てるにあたっては、接点開閉機構１０を上面に搭載し、複数の端子１７ａ、１９ｂ、２１、２０ｂを突出させたベース２２に、接点開閉機構１０を覆うようにしてケース２３を被せた後（図５（ａ）参照）、レーザー光３をベース２２の下面から溶着部４２に向かって照射して、ベース２２およびケース２３を溶着させる。

その後、ベース下面に少なくとも貫通孔３１を覆うようにして、エポキシ樹脂を充填し固化させることで、樹脂封止部５１を形成させる。さらにその後、各端子１７ａ、１９ｂ、２１を曲げることで電磁継電器の組み立てが完了する（図４、図５（ｂ）参照）。

このように、本発明の実施の形態２にかかる電磁継電器では、ベースとケースとをレーザー光で溶着させているので、エポキシ樹脂による封止に比べて密着強度が強くなり、気密性の高い電磁継電器を実現でき、レーザー光による溶着では吸湿による密着強度の低下が発生しないので防湿包装の必要がなくなり、防湿包装などにかかるコストを低減した電磁継電器を提供できる。

さらに、ベース２２の下面には、少なくとも貫通孔３１の周囲にのみエポキシ樹脂を充填すればよく、エポキシ樹脂の量を減らして密封することが出来るので、エポキシ樹脂などのコストを低減した電磁継電器を提供できる。

また、レーザー光をケース側面から照射する場合、面と面が直行するコーナー部分において、レーザー光の照射方向を９０度変えながら照射しなくてはならないため、レーザー光を一様に照射することが難しくコーナー部分の密着強度が側面に比べて密着強度が不安定であった。

それに対し、本実施の形態では、レーザー光３の照射方向はベース２２の下面から溶着部４２に対して一方向のままで、溶着部４２の全周に対してレーザー光３を照射できるので、全周を同条件で溶着させることができる。

なお、溶着部４２は、レーザー光３がベース２２の段部２２ｃに沿って周回して照射されることで溶着されているが、レーザー光３が複数回周回して照射されて溶着されることが好ましい。また、溶着部４２は、レーザー光３が周回ごとに異なる照射位置で照射されたり、同じ照射位置で照射されたりすることで溶着されることが好ましい。このような構成とすることで、ケース２３の側壁底部とベース２２の下面外周部の密着強度が向上し、より気密性が向上する。

また、ケース２３のうち少なくとも側壁底部２３ｂはレーザー光３の少なくとも一部を吸収するＬＣＰ樹脂を材料とすることが望ましく、ベース２２のうち少なくとも段部２２ｃはレーザー光３を透過するＬＣＰ樹脂を材料とすることが望ましい。このような構成とすることで、溶着部４２における密着強度が増し、より気密性が向上する。

ところで、図６および図７は電磁継電器の他の例を示し、図６は、同電磁継電器の封止後の状態を下側面から見た斜視図である。図７（ａ）は、同電磁継電器の封止前の状態を示す略式断面図である。図７（ｂ）は、同電磁継電器の封止後の状態を示す略式断面図である。

ベース２２、２２は、接点開閉機構１０に設けられた複数の端子１７ａ、２１、１９ｂ、２０ｂの同時成形品からなり、ケース２３の開口部に両側に配置されており、ベース２２、２２の中央に開口部２２ｅを有する。開口部２２ｅは、樹脂成形品よりなる蓋材３２によって覆われるとともに、蓋材３２とベース２２とが重なる部位にレーザー光４を照射させることで、蓋材３２とベース２２とを溶着させてできる溶着部４３によって封止される。また、ベース２２と上記の複数の端子とは同時成形のため、ベース２２と端子との間に隙間は存在しない。この点を除いては、実施の形態２と同様であるので説明を省略する。

ベース２２は、ケース２３の側壁底部２３ｂと重なり合う３辺には、表面が中央部よりも低くなった段部２２ｃが矩形状に形成されるとともに、蓋材３２と重なり合う部分に、裏面が中央部よりも高くなった段部２２ｄが形成されている。

一方、蓋材３２は、段部２２ｄと対向して互いに重なり合う部位に、段部３２ａが設けられている。

溶着部４３は、蓋材３２の下面から照射されたレーザー光４が、蓋材３２の段部３２ａとベース周縁部２２ｄとが互いに重なり合う部分を溶融することで形成されており、溶着部４３は、ベース周縁部２２ｄおよび蓋材３２の段部３２ａに沿って、略並行状に形成されている。

この電磁継電器を組み立てるにあたっては、接点開閉機構１０を上面に搭載し、複数の端子１７ａ、１９ｂ、２１、２０ｂと合成樹脂によって同時成形させたベース２２に、接点開閉機構１０を覆うようにしてケース２３を被せた後（図７（ａ）参照）、レーザー光３をベース下面からベース２２の段部２２ｃとケース側壁底部２３ｂが重なり合った溶着部４２に向かって照射して、ベース２２およびケース２３を溶着させる。

その後、蓋材３２をケース下方からベース２２によって形成される開口部を覆い、蓋材３２の下方から蓋材３２の段部３２ａとベース周縁部２２ｄが互いに重なり合った溶着部４３に対してレーザー光４を照射して溶着させ、電磁継電器の組み立てが完了する（図６、図７（ｂ）参照）。

このように、本例の電磁継電器では、ベースとケースとをレーザー光で溶着させているので、エポキシ樹脂による封止に比べて密着強度が強くなり、気密性の高い電磁継電器を実現できる。

また、レーザー光３の照射方向はベース２２の下面から溶着部４２に対して一方向のままで溶着部４２の全周に対してレーザー光３を照射できるので、全周を同条件で溶着させることができる。

さらに、エポキシ樹脂を使用せず、レーザー光による溶着のみであるため、吸湿による密着強度の低下が発生しないので、防湿包装およびエポキシ樹脂にかかるコストを低減した電磁継電器を提供できる。

また、溶着部４３は、レーザー光４が蓋材３２の段部３２ａに沿って周回して照射されることで形成されているが、レーザー光４が複数回周回して照射されて形成されることが好ましい。また、溶着部４３は、レーザー光４が周回ごとに異なる照射位置で照射されたり、同じ照射位置で照射されたりすることで形成されることが好ましい。このような構成とすることで、蓋材３２とベース２２の密着強度が向上し、より気密性が向上する。

さらに、蓋材３２は少なくとも段部３２ａにおいて、レーザー光４を透過するＬＣＰ樹脂を材料とすることが望ましい。また、ベース２２は少なくとも周縁部２２ｄについては、レーザー光４を透過するＬＣＰ樹脂を材料とすることが望ましい。このような構成とすることで、溶着部４３における密着強度が増し、より気密性が向上する。

また、レーザー光４とレーザー光３とは同じレーザー光を使用してもよい。このような構成とすることで、レーザー光を複数用意する必要が無くなり、加工の工程が簡素化できる。

（ａ）は本発明の実施の形態１を示す電磁継電器の封止前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は同電磁継電器の封止後の状態を示す斜視図である。（ａ）は同上の電磁継電器の封止前の状態を示す略式断面図であり、（ｂ）は同電磁継電器の封止後の状態を示す略式断面図である。同上の電磁継電器を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態２を示す電磁継電器の封止前の状態を示す斜視図である。（ａ）は同上の電磁継電器の封止前の状態を示す略式断面図であり、（ｂ）は同電磁継電器の封止後の状態を示す略式断面図である。電磁継電器の他例を示す電磁継電器の封止前の状態を示す斜視図である。（ａ）は同上の電磁継電器の封止前の状態を示す略式断面図であり、（ｂ）は同電磁継電器の封止後の状態を示す略式断面図である。

符号の説明

Ａ電磁石
Ｂ接点機構部
３レーザー光
１０接点開閉機構
１７ａリード端子
１９ｂ常開固定接点端子
２０ｂ常閉固定接点端子
２１コイル端子
２２ベース
２２ａ底壁
２２ｂ側壁
２３ケース
２３ａ内壁凹部
３１貫通孔
４１溶着部
５１樹脂封止部

Claims

電磁石への通電に応じて接点をオン／オフさせる接点開閉機構と、接点開閉機構を表面に搭載する板状のベースと、ベースを厚み方向に貫通する貫通孔に挿通されベース裏面から突出する部位が表面実装用の端子となる複数のリード端子と、一面が開口する略箱状であって接点開閉機構を覆うようにしてベースに取付けられたケースとを備え、ケース側壁内面とベースとの対向部位に互いに重なり合いレーザー光の照射によって互いに溶着される溶着部を設けるとともに、ベース裏面において少なくとも前記貫通孔を含む部位にエポキシ樹脂を充填して樹脂封止部を形成したことを特徴とする電磁継電器。
電磁石への通電に応じて接点をオン／オフさせる接点開閉機構と、接点開閉機構を表面に搭載する板状のベースと、ベースを厚み方向に貫通する貫通孔に挿通されベース裏面から突出する部位が表面実装用の端子となる複数のリード端子と、一面が開口する略箱状であって接点開閉機構を覆うようにしてベースに取付けられたケースとを備え、ケース側壁底部とベースとの対向部位に互いに重なり合いレーザー光の照射によって互いに溶着される溶着部を設けるとともに、ベース裏面において少なくとも前記貫通孔を含む部位にエポキシ樹脂を充填して樹脂封止部を形成したことを特徴とする電磁継電器。