JP5587155B2 - 電磁継電器 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板搭載型の電磁継電器に関する。

プリント基板へ実装される電磁継電器には、プリント基板への実装形態やその構造、用途に応じて様々なものがある。電磁継電器の外部端子をプリント基板のスルーホールに挿入し、その外部端子を半田付けすることにより実装するプリント基板搭載型の電磁継電器の場合、プリント基板への実装高さを決めるために、スタンドオフ構造が一般的に用いられている。従来、プリント基板搭載型の電磁継電器のスタンドオフは、電磁継電器の構成部材であるケースもしくはベースに一体として形成されている。

図５は、従来のスタンドオフを有する電磁継電器の構成の一例を示す透過正面図である。図５において、この従来の電磁継電器は、可動ばねと可動接点とを有する可動接点組立体１と、コイルと磁気部品とを有し可動接点を駆動する電磁ブロック２と、可動接点に対向配置されたブレイク固定接点を有するブレイク固定接点組立体３と、可動接点を挟んでブレイク固定接点と反対側に対向配置されたメイク固定接点を有するメイク固定接点組立体４とをベース１５に搭載して構成された電磁継電器本体部と、電磁継電器本体部を内部に収納するケース１６と、ベース１５より外部に突出した外部端子９とを有し、エポキシ樹脂によりケース１６とベース１５との間隙およびベース１５と外部端子９との間隙を封止して構成されており、ケース１６の先端部にスタンドオフ２０を形成している。

図６は、図５の電磁継電器をプリント基板に実装する場合の透過正面図である。電磁継電器の外部端子９をプリント基板２１のスルーホール２２に挿入し、その外部端子９を半田付けすることにより実装される。この場合の実装高さはスタンドオフ２０の高さにより決定される。スタンドオフ構造の他の例としては、ベースにスタンドオフを形成することも可能である。また、特許文献１には、ベースの下部にスタンドオフを設けた電磁継電器において、電磁継電器とプリント基板との離隔間隔を一定に保持するため、外部端子の根元に凹部を形成することにより封止用接着剤の染み出しによる電磁継電器の浮き上がりを防止し、上下の位置ずれが生ずることなく平行に実装でき、半田不良が生じにくい、接続信頼性の高い電磁継電器の構造が記載されている。

特開２００７−３１７５１４号公報

しかしながら、特許文献１などの従来の電磁継電器では、電磁継電器の構成部材であるケースやベースに一体としてスタンドオフを形成しているため、プリント基板からの実装高さを用途に応じて変えたい場合、スタンドオフの高さを変更する必要がある。従って、これに対応するためには構成部材であるケースやベースの種類を予めそのスタンドオフに必要な数だけ揃えておく必要がある。

また従来の電磁継電器においては、スタンドオフを形成しているのがケースやベースなどの電磁継電器の構成部材であるため、その材質は構成部材の本来の機能を重視したものしか選定できないという問題がある。すなわち、従来の電磁継電器では、スタンドオフの材質が構成部材の材質に制約されるため、スタンドオフを直接半田に浸漬することができず、このためベース直下まで外部端子に半田を付着することができないため、十分な半田付けの信頼性が得られないという問題があった。

そこで本発明の課題は、組み立て時にスタンドオフの高さを変えることができるとともに、他の構成部材の材質に制約されないスタンドオフの材質を選択することができ、プリント基板への半田付け信頼性の高い電磁継電器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の電磁継電器は、可動ばねと可動接点とを有する可動接点組立体と、コイルと磁気部品とを有し前記可動接点を駆動する電磁ブロックと、前記可動接点に対向配置されたブレイク固定接点を有するブレイク固定接点組立体と、前記可動接点を挟んで前記ブレイク固定接点と反対側に対向配置されたメイク固定接点を有するメイク固定接点組立体とをベースの一方の面側に搭載して構成された電磁継電器本体部と、前記電磁継電器本体部を内部に収納するケースと、前記ベースの他方の面側より外部に突出した外部端子とを有し、封止用樹脂により前記ケースと前記ベースとの間隙および前記ベースと前記外部端子との間隙を封止してなる電磁継電器であって、前記ベースを貫通する高さ調整部品を前記ベースの他方の面側より外部に突出させることにより形成した複数のスタンドオフを有し、前記外部端子を、前記ベースの他方の面と前記スタンドオフの先端の間で、かつ前記他方の面の直近まで半田処理したことを特徴とする。

ここで、前記高さ調整部品の前記ベースの外部への突出量を変えることにより、前記スタンドオフの高さが調整可能であってもよく、この場合、前記高さ調整部品の前記ベースの外部への突出量は、０．０３ｍｍの精度で調整固定可能であることが望ましい。

また、前記高さ調整部品の材質は、耐熱温度が２５０℃以上の絶縁体であることが望ましい。

また、前記高さ調整部品は、前記ベースに圧入固定されていてもよく、または、前記ベースに接着固定されていてもよい。

本発明では、電磁継電器の本来の構成部材とは別の高さ調整部品によりスタンドオフを形成するので、以下の効果を得ることができる。先ず、第１に、スタンドオフの高さを製品仕様要求に合わせて電磁継電器を組立てる際に自由に設定することができる。第２に、スタンドオフの材質を自由に選択できるので、耐熱性の高い材質を使用することが容易になり、電磁継電器の外部端子に半田付着を行う際にスタンドオフが半田付着工事の制約条件とならなくなるため、搭載するプリント基板の上面より高い位置まで外部端子に半田付着を行うことができるので、半田付け品質の向上が見込まれる。

以上により、本発明により、組み立て時にスタンドオフの高さを変えることができるとともに、他の構成部材の材質に制約されないスタンドオフの材質を選択することができ、プリント基板への半田付け信頼性の高い電磁継電器が得られる。

本発明による電磁継電器の一実施の形態の構成を示す透過正面図。 本発明による電磁継電器の高さ調整部品の組込み形態の一例を示す透過正面図。 本発明による電磁継電器の高さ調整部品の挿入位置によるスタンドオフ高さの可変例を示す図であり、図３（ａ）は高さ調整部品を最後まで挿入した状態を示す図、図３（ｂ）は途中まで挿入した状態を示す図。 本発明の実施の形態に係る電磁継電器の外部端子に半田付着を行う方法を示す透過正面図。 従来のスタンドオフを有する電磁継電器の構成の一例を示す透過正面図。 従来の電磁継電器をプリント基板に実装する場合の透過正面図。

図１は本発明による電磁継電器の一実施の形態の構成を示す透過正面図である。図１に示すように本実施の形態の電磁継電器は、可動ばねと可動接点とを有する可動接点組立体１と、コイルと磁気部品とを有し可動接点を駆動する電磁ブロック２と、可動接点に対向配置されたブレイク固定接点を有するブレイク固定接点組立体３と、可動接点を挟んでブレイク固定接点と反対側に対向配置されたメイク固定接点を有するメイク固定接点組立体４とをベース５に搭載して構成された電磁継電器本体部と、電磁継電器本体部を内部に収納するケース６と、ベース５より外部に突出した外部端子９とを有し、封止用樹脂によりケース６とベース５との間隙およびベース５と外部端子９との間隙を封止してなる。さらに、ベース５を貫通する高さ調整部品８をベース５より外部に突出させることにより形成した複数のスタンドオフ１０を有している。

ここで、高さ調整部品８は一端につばを設けた円柱のピン状の形状を有しており、その材質は、耐熱温度が２５０℃以上の絶縁体である。なお、高さ調整部品８の形状は上記の形状に囚われず、ベース５を貫通するものであれば任意の形状であっても良い。また、高さ調整部品８の材質としては、アルミナなどのセラミックスや様々な耐熱樹脂などを選択することができる。本実施の形態の電磁継電器は、可動接点組立体１、電磁ブロック２、ブレイク固定接点組立体３、メイク固定接点組立体４、高さ調整部品８を、成形部品であるベース５に組み込み、これにより形成された電磁継電器本体部を成形部品であるケース６に収納し、その後、気密性を確保するため、封止用樹脂であるエポキシ樹脂７で封止して作製される。

図２は、本発明による電磁継電器の高さ調整部品の組込み形態の一例を示す透過正面図である。高さ調整部品８は、矢印方向に、すなわち電磁継電器の内部から外部に向かってベース５に圧入して固定する。なお、高さ調整部品８の固定方法は、圧入固定する方法のほかに、高さ調整部品８が挿入されるベース５の穴の周囲にあらかじめ接着剤を塗布しておくことにより、接着固定する方法も可能である。

図３は、本発明による電磁継電器の高さ調整部品の挿入位置によるスタンドオフ高さの可変例を示す図であり、図３（ａ）は高さ調整部品８を最後まで挿入した状態を示す図、図３（ｂ）は途中まで挿入した状態を示す図である。ベース５の下端から、突出した高さ調整部品８の先端までの長さが、スタンドオフ高さである。図３（ａ）の場合、スタンドオフ高さはａ、図３（ｂ）の場合、スタンドオフ高さはｂである。このように、高さ調整部品８の形状は同一であるが、挿入量を変えることによってスタンドオフ高さを変えることができる。図３（ｂ）において、ベース５上端と高さ調整部品８のつばとの間に、ワッシャーを入れることで、図３（ａ）のスタンドオフ高さとは異なる高さに設定することができる。ワッシャーの厚さを変えることで、さまざまなスタンドオフ高さを実現できる。さらに、図３（ｂ）において、所望するスタンドオフ高さの位置にストッパーとなる治具をセットして高さ調整部品８を圧入することで、図３（ａ）のスタンドオフ高さとは異なる高さにすることもできる。なお、プリント基板への実装を行う場合、その高さ精度は一般的に０．０３ｍｍ程度が要求されるので、高さ調整部品８のベース５の外部への突出量は、０．０３ｍｍの精度で調整固定可能であることが望ましい。

電磁継電器をプリント基板に実装する際、プリント基板に外部端子を半田付けする温度や時間により電磁継電器が受ける熱の影響の程度が変わるので、スタンドオフ高さを可変でき、適切なスタンドオフ高さを選択できることが好ましい。スタンドオフ高さは、５０ｍｍ以下であるのが好ましい。スタンドオフ高さが５０ｍｍを超えると、プリント基板への積載効率が悪くなる恐れがあるからである。高さ調整部品８の材質は、耐熱温度が２５０℃以上の絶縁体であるのが好ましい。外部端子に半田付着する際にスタンドオフも半田に浸漬されるので、耐熱温度が２５０℃未満であると、溶融する恐れがあるためである。従来のスタンドオフの材質は、ケースまたはベースと同一の材質であったため、スタンドオフを半田に浸漬する場合には、耐熱テープ等でマスキングする必要があったが、本発明の電磁継電器においては、スタンドオフを直接半田に浸漬しても変形せず、半田も付着しない。スタンドオフを構成する高さ調整部品８の材質としては、熱硬化性樹脂、セラミックス等が挙げられる。

図４は、本発明の実施の形態に係る電磁継電器の外部端子に半田付着を行う方法を示す透過正面図である。半田３１を充填した半田槽３０に外部端子９を浸漬することにより半田付着を行う。ケース６及びベース５は、半田に接触せず、スタンドオフ１０の先端部は半田に浸漬する。

従来の電磁継電器においては、スタンドオフの耐熱温度が半田温度より低いため、上記半田付着を行う際はスタンドオフの部分は半田に浸漬できなかった。このため、外部端子の根元のスタンドオフの先端より上となる部分には半田付着ができなかった。一方、本発明では、スタンドオフを耐熱性の高い材料で形成することが可能であるため、スタンドオフを半田に浸漬させることが可能となる。このため、外部端子への半田付着においては、ベースの直下まで、すなわち、スタンドオフの先端よりも高い位置まで半田を付着させることができる。

図６に示したように電磁継電器をプリント基板に搭載する場合、プリント基板２１の上面にスタンドオフの先端が接するような位置に電磁継電器が配設される。従来の方法では、理論上、外部端子には、スタンドオフの先端、すなわちプリント基板の上面に相当する位置まで半田を付着させることができる。しかし、実際は、外部端子に半田付着する際には、スタンドオフの先端に半田が接触しないように、スタンドオフの先端から若干離れた位置を半田浸漬面とする必要があるので、プリント基板の上面に相当する位置までは半田が付着していない。このため、半田付けの信頼性は十分ではなく、プリント基板の厚さが薄い場合には、さらに信頼性が低下する恐れがある。

一方、本発明の電磁継電器の外部端子では、図４に示すような半田付着を行うことにより、スタンドオフの先端よりも高い位置、すなわちプリント基板の上面よりも上の位置まで半田が付着している。外部端子に付着している半田の境界付近における半田付けの信頼性は低いので、プリント基板の上面よりも上の位置まで半田が付着している本発明の電磁継電器の外部端子の方が、半田付けの信頼性が高い。

次に、本発明による電磁継電器の上記の実施の形態の具体的な実施例を作製し、評価を行った結果を説明する。

第１の実施例として、ベースに、可動接点組立体と、電磁ブロックと、ブレイク固定接点組立体と、メイク固定接点組立体を組み込んで、さらにスタンドオフを圧入し、図１に示した構造の電磁継電器を作製した。高さ調整部品８としては、φ１ｍｍのアルミナセラミックスを４個使用し、図３（ａ）に示したように高さ調整部品８を最後まで圧入し、スタンドオフ高さａを１．５ｍｍとした。電磁継電器本体部をケースの内部に収納して、エポキシ樹脂により内部を封止した電磁継電器を１００個作製した。電磁継電器の大きさは、長さ１５ｍｍ、幅１２ｍｍ、高さ１８ｍｍであり、外部端子の数は６本であった。外部端子には、ベースの直下０．５ｍｍの位置まで半田付着を行った。これを厚さ１．６ｍｍのプリント基板のスルーホールに外部端子を挿入して搭載し、半田付けを行った。

第２の実施例としては、図３（ｂ）に示したように高さ調整部品８を途中まで圧入し、スタンドオフ高さｂを１ｍｍとした。スタンドオフ以外は第１の実施例とすべて同様の構造、作製方法で電磁継電器を１００個作製した。高さ調整部品８の形状は、第１の実施例と同じとした。第１の実施例と同様に外部端子に、ベースの直下０．５ｍｍの位置まで半田付着を行った。これを厚さ１．６ｍｍのプリント基板のスルーホールに外部端子を挿入して搭載し、半田付けを行った。

第３の実施例としては、高さ調整部品８が挿入されるベースの穴の周囲にあらかじめ接着剤を塗布してから、高さ調整部品８を最後まで挿入して接着固定し、図３（ａ）に示したスタンドオフ高さａを１．５ｍｍとした。高さ調整部品８の固定方法以外は第１の実施例とすべて同様の構造、作製方法で電磁継電器を１００個作製した。高さ調整部品８の形状は、第１の実施例と同じであった。第１の実施例と同様に外部端子に、ベースの直下０．５ｍｍの位置まで半田付着を行った。これを厚さ１．６ｍｍのプリント基板のスルーホールに外部端子を挿入して搭載し、半田付けを行った。

次に、比較例として、高さ調整部品８を使用せず、図５に示したようにケースに、スタンドオフ高さが１．５ｍｍのスタンドオフを４箇所設けた従来の構造の電磁継電器を作製した。スタンドオフの構造以外は第１の実施例とすべて同様の構造、作製方法で電磁継電器を１００個作製した。外部端子に、従来と同様な方法で半田付着を行い、これを厚さ１．６ｍｍのプリント基板のスルーホールに外部端子を挿入して搭載し、半田付けを行った。

第１、第２および第３の実施例、および比較例について、先ず、半田付着した６００個の外部端子に関して、半田の濡れ上がり高さを調査した。第１、第２および第３の実施例ではスタンドオフの先端の位置より内側すなわちベース側まで半田が濡れていないものはそれぞれ０であった。一方、比較例においては約８０％がスタンドオフの先端の位置より外側までしか半田が濡れていなかった。次に、プリント基板に半田付けされたときに、外部端子とスルーホールとの間で十分な信頼性が得られるような半田フィレットが形成されていないスルーホールの数を調査した。第１、第２および第３の実施例では十分な半田フィレットが形成されていないスルーホールは、それぞれ０であったが、比較例においては十分な半田フィレットが形成されていないスルーホールが８個あった。

以上の結果から、同一の高さ調整部品を用いてスタンドオフ高さを変えることができることを確認した。また、本発明の電磁継電器では、高い半田付け信頼性が得られることがわかった。すなわち、本発明により、スタンドオフの高さを電磁継電器を組立てるときに可変できるとともに、プリント基板への半田付け信頼性の高い電磁継電器が得られる。

なお、本発明は上記の実施の形態や実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、目的や用途に応じて設計変更が可能である。例えば、電磁継電器を構成する可動接点組立体、電磁ブロック、ブレイク固定接点組立体、メイク固定接点組立体、ベース、カバーなどの構造、形状、材質、および高さ調整部品の形状、材質、数、固定方法などは用途に応じて選択可能である。また、高さ調整部品は突出量が可変でなくても、突出量が異なる複数種類の高さ調整部品を揃えて組み立て時に選択することにより、組み立て時にケースやベースを取り替えることなく、スタンドオフの高さのみを変えることができる。

１ 可動接点組立体
２ 電磁ブロック
３ ブレイク固定接点組立体
４ メイク固定接点組立体
５、１５ ベース
６、１６ ケース
７ エポキシ樹脂
８ 高さ調整部品
９ 外部端子
１０、２０ スタンドオフ
２１ プリント基板
２２ スルーホール
３０ 半田槽
３１ 半田
ａ、ｂ スタンドオフ高さ

Claims (6)

1. 可動ばねと可動接点とを有する可動接点組立体と、コイルと磁気部品とを有し前記可動接点を駆動する電磁ブロックと、前記可動接点に対向配置されたブレイク固定接点を有するブレイク固定接点組立体と、前記可動接点を挟んで前記ブレイク固定接点と反対側に対向配置されたメイク固定接点を有するメイク固定接点組立体とをベースの一方の面側に搭載して構成された電磁継電器本体部と、前記電磁継電器本体部を内部に収納するケースと、前記ベースの他方の面側より外部に突出した外部端子とを有し、封止用樹脂により前記ケースと前記ベースとの間隙および前記ベースと前記外部端子との間隙を封止してなる電磁継電器であって、前記ベースを貫通する高さ調整部品を前記ベースの他方の面側より外部に突出させることにより形成した複数のスタンドオフを有し、前記外部端子を、前記ベースの他方の面と前記スタンドオフの先端の間で、かつ前記他方の面の直近まで半田処理したことを特徴とする電磁継電器。
2. 前記高さ調整部品の前記ベースの外部への突出量を変えることにより、前記スタンドオフの高さが調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の電磁継電器。
3. 前記高さ調整部品の前記ベースの外部への突出量は、０．０３ｍｍの精度で調整固定可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁継電器。
4. 前記高さ調整部品の材質は、耐熱温度が２５０℃以上の絶縁体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁継電器。
5. 前記高さ調整部品は、前記ベースに圧入固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁継電器。
6. 前記高さ調整部品は、前記ベースに接着固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁継電器。

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