JP4540064B2

JP4540064B2 - 電磁継電器

Info

Publication number: JP4540064B2
Application number: JP2005262055A
Authority: JP
Inventors: 康尚西; 裕光伊藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: JP2007073470A

Description

本発明は電磁継電器に関し、特に車載用途の電装部品として好適に使用される電磁継電器に関する。

電気接点の開閉によるスイッチ機能を有し、車載用に多用されている電磁継電器は、電気接点及び成型樹脂材料を構成要素に含み、成型樹脂ベースとその樹脂ベース上に形成されている電磁駆動部が成型樹脂カバーで覆われ、熱硬化性の封止用樹脂で封止されてなるものである。その電磁継電器は、外部から完全密封されている場合、リレー内部気体の逃げ道を閉ざしている状態にあり、リフロー加熱での熱ストレスによって、特に熱膨張係数の異なる金属と樹脂との界面、あるいは、成型樹脂と封止用樹脂との接着部において、気密破壊が起こり易い。気密破壊を起こした電磁継電器は、外部から水、溶剤等の侵入を許し、動作障害、接点接触障害を引き起こす原因となっていた。

図６は、一般的な電磁継電器の分解斜視図、図７は図６に示した成型樹脂カバー部の構造を説明する縦断面図であり、図７（ａ）はアンシールタイプの断面図、図７（ｂ）はシールタイプの断面図である。従来の電磁継電器は、図６が示すように、成型樹脂ベース４の上に組み付けられた電磁継電器本体部３が、成型樹脂カバー１で覆われ、封止用樹脂５で封止され、成型樹脂カバー１の天面には貫通穴２が設けられ、図７（ａ）が示すように、この部分が貫通状態のままのアンシールタイプ部２ａと、図７（ｂ）が示すように、この貫通穴２の部分へ熱カシメにて貫通穴を溶融し塞ぐことで、電磁継電器内部を密封したシールタイプ部２ｂの２つの供給形態を提供していた。

リフロー加熱での熱ストレスを想定した供給形態は、主に前者のアンシールタイプ部２ａを有する形態となる。この成型樹脂カバー１の天面の貫通穴２は、成型性及び熱カシメの作業性を考慮した形状、径の条件を満たさなければならず、開口部が広いため、電磁継電器外部のあらゆる成分が侵入し易い形状である。特に車載用途としては、リフロー加熱によって、プリント基板に搭載された後に電磁継電器全面にコーティング剤を塗布する場合があり、本来なら、貫通穴２への塗布を避ける必要がある。仮に貫通穴２をコーティング剤で塞いだ場合、コーティング剤が電磁継電器内部へ侵入する場合があり、動作障害、接点接触障害の直接原因となる。さらには、搭載したプリント基板と共に浸漬して丸洗いする工程は、避けなければならず、このように電磁継電器が密封されていないアンシールタイプは、著しく高いリスクを持ち、その使用方法において制限を受けることとなる。

図６において、従来の技術では、封止用樹脂５をより耐熱性が高く、かつ成型樹脂カバー１や成型樹脂ベース４とより強固な接着特性を持つ封止用樹脂５に変更し、気密性を上げる方法がある。

また、微小な多孔質の空気孔部を有するフィルターを適用する技術（特許文献１）や電磁波、紫外線照射等のエネルギーを加えることで空気孔部を形成する重合性モノマーを適用する技術（特許文献２）がある。

特開平５−２４２７８４号公報特開平１１−１４５６６７号公報

前述のように封止用樹脂の耐熱性や接着特性を強くする技術は、多岐にわたるリフロー加熱条件全てに対し、その接着力を保持することはできない。高温によって電磁継電器内部が高圧となり、過度の熱膨張により気密破壊を起こす限界点が存在する。従って、多岐にわたるリフロー加熱条件では、その気密破壊を起こす限界点を超えている場合が想定しうる。さらには、封止用樹脂は、塗布条件や熱硬化条件、あるいは、周囲温度、湿度等の外部条件によって変化を受け易いため、その接着特性は変化し易く、製造工程では、その接着強度を完全に一定に保つ制御はできない。結果的に気密破壊を起こす限界点が変化する。

前述のように多孔質のフィルターを適用する技術（特許文献１）や外部エネルギーが加わることで空気孔部を形成する重合性モノマーを適用する技術（特許文献２）は、適用方法の確立が困難であり、またリフロー加熱の熱ストレスによって安定した多孔質を維持することができない。さらには、部品点数の増加及びそれに伴う資材費増加や工数増加など新たな問題点を生じる。

従って、本発明は、前記の問題点に鑑みて、高温加熱後も通気性、耐水性（水の侵入防止性）を維持しつつ、さらにはコーティング剤の侵入を防ぐことで、動作障害、接点接触障害のない電磁継電器の提供を目的とする。

すなわち本発明の課題は、新たな部品点数の増加を招くことなく、通気性を確保しながら、液体の侵入を防止することで、リフロー加熱による基板搭載後のコーティング剤塗布、さらには水洗浄が可能となる電磁継電器を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明では、成型樹脂に高温加熱後でも安定した空気孔部を形成させる手段を有し、通気性、耐水性が維持できる。その空気孔部のサイズは微細であり、かつ完全に形状及び寸法が制御されたものであるので、通気性を制御しつつ高い耐水性を実現できる。さらにはコーティング剤の侵入を防ぐことができ、動作障害、接点接触障害が避けられる。

すなわち、本発明の電磁継電器は、電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂カバーの裏面からレーザーを照射し、前記成型樹脂カバーの外側の表面での単一スポット径が０．１μｍ〜１０μｍの貫通穴を１個ないし複数個形成するとともに、前記貫通穴における前記成型樹脂カバーの外側の表面の径を前記裏面の径より小さく形成したことを特徴とする。

また、本発明の電磁継電器は、電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂ベースの外側の表面のうち前記封止用樹脂により覆われない部分の裏面からレーザーを照射し、前記成型樹脂ベースの前記表面での単一スポット径が０．１μｍ〜１０μｍの貫通穴を１個ないし複数個形成するとともに、前記貫通穴における前記成型樹脂ベースの表面の径を前記裏面の径より小さく形成したことを特徴とする。

また、本発明の電磁継電器は、電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂カバーは樹脂中間部のコア層の両側に配向の揃ったスキン層を有する液晶ポリマーにてなり、前記成型樹脂カバーへレーザーを表裏２面から照射し、表裏共に前記スキン層のみを貫通させ、前記コア層は、そのままに残す加工を施したことを特徴とする。

そして、本発明の電磁継電器は、電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂ベースは樹脂中間部のコア層の両側に配向の揃ったスキン層を有する液晶ポリマーにてなり、前記成型樹脂ベースの面内で前記封止用樹脂により外側の表面が覆われない部分に対してレーザーを表裏２面から照射し、表裏共に前記スキン層のみを貫通させ、前記コア層は、そのままに残す加工を施したことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、通気性と耐水性を併せ持ち、リフロー加熱での基板搭載後に行うコーティング剤塗布、さらには水洗浄が可能となり、動作障害、接点接触障害のない電磁継電器を提供することができる。

本発明の実施の形態として、レーザー照射によって貫通した空気孔を設ける時は、空気孔の径を０．１〜１０μｍの範囲に留めるのが好ましい。この空気孔の径は、電磁継電器の成型樹脂表面でのサイズ、すなわちレーザーが貫通した出口のサイズであり、レーザー照射部のサイズは、レーザーを貫通させる出口の径を調整するために変える。０．１μｍ〜１０μｍの空気孔のサイズは、成型樹脂表面に水が接した場合、一般的に電磁継電器に用いる成型樹脂に対する水接触角を考慮し、電磁継電器内部への水の侵入がなく、通気性のみを保つに足る適合範囲である。さらには、耐水度は、この適合範囲内で調整可能となる。

加工に用いるレーザーはエキシマレーザー、ＣＯ₂レーザー、あるいはＹＡＧレーザーの何れかとする。また、成型樹脂の厚さによっては、１回の照射では、貫通穴を形成できない場合がある。この場合は、同じ場所に複数回レーザーを照射することで貫通させる。

以下、代表的な例を挙げて記述する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。さらには、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。

（実施例１）図１は本発明の実施例１を示す説明図で、図１（ａ）は開口部を上方とした成型樹脂カバー１の斜視図を示し、図１（ｂ）は、レーザー照射を行った部分６の拡大図を示す。本実施例では、必ず、成型樹脂カバー１の内側、すなわち、電磁継電器本体部に相対する面からレーザーを照射する。このようにレーザーを照射する技術としては、例えば株式会社篠崎製作所によるものがある。この加工形状例では、レーザー照射部６ａの径φＡとレーザー貫通部６ｂの径φＢとの間には、φＡ−２ｓｉｎθ・ｔ＝φＢの関係がある。そのレーザー照射部（入射側）の径φＡとレーザー貫通部（出射側）の径φＢを図５に断面図で示す。この時のｔは成型樹脂の厚さ、θはレーザーの絞り込みに関わる角度であり、ＣＯ₂レーザーの場合には、θ＝７〜１０°である。図２にＣＯ₂レーザー照射部６ａの径φＡとレーザー貫通部６ｂの径φＢの関係をグラフに示す。ｔは、１００μｍとしている。このような関係に基づき、レーザー貫通部６ｂのサイズφＢを０．１μｍ〜１０μｍの空気孔サイズに調整する。

図１（ｂ）の構造では、複数個のレーザー照射を行う場合には、レーザー照射部６ａは、照射部中心の間隔が径φＡより大きくなるピッチで設ける。

図１の実施例を行うことで、成型樹脂カバー表面の微細な空気孔により通気性を得る。さらに、使用する成型樹脂カバー１は、電磁継電器が一般的に使用する樹脂とし、これらの樹脂は、成型後の水接触角が大きいために高い耐水性を有している。また、これらの成型樹脂カバー１は、耐熱性が高く、鉛レス半田溶融条件程度のリフロー加熱でも、加工を施した空気孔の形状が熱によって変化することはない。

尚、図１の実施例では、適用できるコーティング剤は、成型樹脂カバー１に対する濡れ性が水と同等以下のもの、すなわち、コーティング剤の接触角が水接触角以上のものを選択するのが望ましい。

（実施例２）図３は、本発明の実施例２を示す説明図で、図３（ａ）は本体部を搭載する成型樹脂ベース４の斜視図を示し、７はレーザー照射を行った部分であり、図３（ｂ）は、レーザー照射を行った部分７の拡大斜視図を示す。本実施例では、必ず成型樹脂ベース４の内側からレーザーを照射する。尚、成型樹脂ベース４は、底面から封止用樹脂５を塗布するが、この封止用樹脂５に覆われない部分へ内側からレーザーを照射する。

図３（ｂ）の構造では、複数個のレーザー照射を行う場合は、レーザー照射部７ａは、照射部中心の間隔が径φＡより大きくなるピッチで設ける。

図３の実施例２を行うことで、成型樹脂ベース４の表面の微細な空気孔により通気性を得る。さらに、使用する成型樹脂ベース４は、電磁継電器が一般的に使用する樹脂とし、これらの樹脂は、成型後は、水接触角が大きいために高い耐水性を有している。また、これらの成型樹脂ベース４は、耐熱性が高く、鉛レス半田溶融条件程度のリフロー加熱でも、加工を施した空気孔の形状が熱によって変化することはない。

尚、図３の実施例２では、適用できるコーティング剤は、成型樹脂ベース４に対する濡れ性が水と同等以下のもの、すなわち、コーティング剤の接触角が水接触角以上のものを選択するのが望ましい。

（実施例３）図４は、本発明の実施例３に係る説明図で、図６の成型樹脂カバー１が液晶ポリマーの場合に本実施例を適用した成型樹脂カバーの断面拡大図である。液晶ポリマー８は、溶融状態で液晶となることが特徴であるため、成型後の表裏面は、配向の揃ったスキン層９、中間がランダムな配向であるコア層１０の３層構造を成す。レーザーを照射し、空気孔を設ける場合は、液晶ポリマー８を完全に貫通させず、表裏層のスキン層９のみを貫通させる。このスキン層９は、配向が一定であり、通気が完全に遮断されている。中間のコア層１０は、そのランダムな配向のために、通気性を持ち、またフィルターとしての機能も有している。

スキン層９にレーザーを照射する場合、実施例１に示したレーザー照射部の径φＡとレーザー貫通部の径φＢの関係に基づき、レーザ照射を行った部分１１，１２を形成するのに、レーザー貫通部１１ｂ，１２ｂが０．１μｍ〜１０μｍになるようにレーザー照射部１１ａ，１２ａの径を調整する。さらに、表裏面のレーザー照射部１１ａと１２ａは、相対することなく、照射位置をずらし、フィルターの役目を持つコア層１０の通気距離を最大限確保する。

図４の実施例を行うことで、液晶ポリマー８の成型樹脂カバー１表裏面の微細な空気孔により、中間のコア層１０のフィルター機能部を介して通気性を得る。さらに液晶ポリマー８は、水接触角が大きいために高い耐水性を保つ。また、液晶ポリマー８は、リフロー加熱に十分耐えうる耐熱性を有するため、鉛レス半田溶融条件程度のリフロー加熱でも、加工を施した空気孔の形状が熱によって変化することはない。

尚、図４の実施例では、使用できるコーティング剤は、空気孔部の中間にコア層１０のフィルターを有しているため、限定はない。

（実施例４）本実施例は、実施例３で用いた図４を流用して説明する。すなわち、図６の成型樹脂ベース４が液晶ポリマー８の場合に適用した実施例である。以下、本実施例でのレーザ照射によるスキン層のみを貫通する穴の形成は、実施例３と同様である。尚、成型樹脂ベース４は、底面から封止用樹脂５を塗布するが、この封止用樹脂５で覆われない部分へレーザー照射する。このような成型樹脂ベース４を用いて、本実施例の電磁継電器を作製した結果、実施例３と同様の効果が得られた。

本発明の電磁継電器を用いることにより、主に自動車部品や電装部品の信頼性を高めることが可能となる。さらに、その他産業分野では、計測器用途の電磁継電器に用いることで、接点接触信頼性を高めることも可能になる。

本発明の実施例１に係る説明図で、図１（ａ）は開口部を上方とした成型樹脂カバーの斜視図、図１（ｂ）はレーザー照射した部分の拡大斜視図。本発明に係るレーザー照射部の径φＡとレーザー貫通部の径φＢとの関係を示すグラフ。本発明の実施例２に係る説明図で、図３（ａ）は本体部を搭載する成型樹脂ベースの斜視図、図３（ｂ）は、レーザー照射を行った部分の拡大斜視図。本発明の実施例３に係る成型樹脂カバーの断面拡大図。レーザー照射部の径とレーザー貫通部の径との関係を示す断面図。一般的な電磁継電器の分解斜視図。図６の成型樹脂カバー部の構造を説明する縦断面図で、図７（ａ）はアンシールタイプの断面図、図７（ｂ）はシールタイプの断面図。

符号の説明

１成型樹脂カバー
２貫通穴
２ａアンシールタイプ部
２ｂシールタイプ部
３電磁継電器本体部
４成型樹脂ベース
５封止用樹脂
６，７，１１，１２レーザー照射を行った部分
６ａ，７ａ，１１ａ，１２ａレーザー照射部
６ｂ，７ｂ，１１ｂ，１２ｂレーザー貫通部
８液晶ポリマー
９スキン層
１０コア層

Claims

電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂カバーの裏面からレーザーを照射し、前記成型樹脂カバーの外側の表面での単一スポット径が０．１μｍ〜１０μｍの貫通穴を１個ないし複数個形成するとともに、前記貫通穴における前記成型樹脂カバーの外側の表面の径を前記裏面の径より小さく形成したことを特徴とする電磁継電器。
電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂ベースの外側の表面のうち前記封止用樹脂により覆われない部分の裏面からレーザーを照射し、前記成型樹脂ベースの前記表面での単一スポット径が０．１μｍ〜１０μｍの貫通穴を１個ないし複数個形成するとともに、前記貫通穴における前記成型樹脂ベースの表面の径を前記裏面の径より小さく形成したことを特徴とする電磁継電器。
電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂カバーは樹脂中間部のコア層の両側に配向の揃ったスキン層を有する液晶ポリマーにてなり、前記成型樹脂カバーへレーザーを表裏２面から照射し、表裏共に前記スキン層のみを貫通させ、前記コア層は、そのままに残す加工を施したことを特徴とする電磁継電器。
電気接点部と電磁駆動部と成型樹脂ベースとを備える本体部が、成型樹脂カバーで覆われ、封止用樹脂により封止されてなる電磁継電器において、前記成型樹脂ベースは樹脂中間部のコア層の両側に配向の揃ったスキン層を有する液晶ポリマーにてなり、前記成型樹脂ベースの面内で前記封止用樹脂により外側の表面が覆われない部分に対してレーザーを表裏２面から照射し、表裏共に前記スキン層のみを貫通させ、前記コア層は、そのままに残す加工を施したことを特徴とする電磁継電器。