Realität oder Mythos Das Relais der Zukunft - immer kleiner und besser?

Steigende Rohmaterialkosten stellen die Hersteller von elektromechanischen Relais vor Herausforderungen. Ein Ausweg besteht in weiterer Miniaturisierung, die auch einige Eigenschaften verbessert.

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Elektromechanische Relais behaupten sich seit Jahrzehnten erfolgreich auf dem Markt. Sie sind zuverlässig, robust, kosteneffizient und einfach in der Anwendung. Selbst unter schwierigsten Umgebungsbedingungen arbeiten sie zuverlässig.

In der modernen Elektronik werden sie in immer größeren Stückzahlen eingesetzt und durch Halbleiterschaltelemente nicht verdrängt, vielmehr besteht ein Nebeneinander beider Technologien.

Signifikante Kostenerhöhungen beinahe aller Rohmaterialien, die für die Realisierung von elektromechanischen Relais erforderlich sind, stellen Hersteller vor große Herausforderungen, um kosteneffiziente und leistungsfähige Bauelemente zu realisieren.

Ein möglicher Ausweg, um die Auswirkungen steigender Materialkosten zu reduzieren, ist die Miniaturisierung von Konstruktionen. Miniaturisierung führt zu geringerem Materialeinsatz, ermöglicht in vielen Fällen gleichzeitig besseres Schaltvermögen und eine Optimierung weiterer für den Anwender wichtiger Parameter wie leiseres Schalten, verringerter Platzbedarf auf der Leiterplatte und eine verbesserte Zuverlässigkeit.

Die verschiedenen Relaistypen decken einen Schaltlastbereich von μV und μA bis zu einigen hundert Ampere und Spannungen bis zu 500 V ab. Außerdem haben sie einen sehr kleinen Widerstand im eingeschalteten (mΩ) und einen sehr hohen Isolationswiderstand im ausgeschalteten (GΩ) Zustand. Dies gilt sowohl zwischen Last- und Steuerstromkreis als auch für die geöffnete Schaltstrecke.

Elektromechanische Relais weisen eine hohe Überlastfähigkeit auf, sowohl was zulässige Spannungen, Ströme oder Temperatur anbelangt. Neben den bereits außerordentlich guten physikalischen Eigenschaften werden zusätzliche Anforderungen an Relais gestellt. Der Platzbedarf auf der Leiterplatte soll möglichst kleiner werden und Relais sollten wasch- oder gar hermetisch dicht werden. All diese Anforderungen können nicht nur mit neuen Designs sondern auch bei einer verbesserten Zuverlässigkeit ermöglicht werden.

Auch in Zukunft werden Innovationen in der Relaistechnologie kleinere Konstruktionen ermöglichen und dies bei unveränderten Schalteigenschaften.

Materialkosten und Miniaturisierung bei Relais

Die Kosten vieler für die Realisierung von Relais erforderlichen Rohmaterialien wie Kupfer für die Herstellung der Spule und der stromführenden Teile, Edelmetalle wie Gold, Silber und Palladium für die Schaltkontakte, Eisen für die Herstellung des Magnetkreises und Kunststoffe für den Aufbau des Isolationssystems haben sich in der vergangenen Jahren erheblich verteuert und zum Teil sogar vervielfacht.

Besonders schmerzhaft sind die Kostenerhöhungen für Silber, welches für Schaltgeräte praktisch nicht substituierbar ist.

Hauptgrund für den großen Erfolg elektromechanischer Relais ist die Innovationsfähigkeit der Relaisindustrie, die durch neue miniaturisierte Designs die Bedürfnisse der Elektronikindustrie, der Telekommunikation und Automobilelektronik perfekt erfüllen. Schwieriger stellt sich die Situation bei Netzrelais dar, wo standardisierte Pinlayouts und erforderliche Luft- und Kriechstrecken eine Miniaturisierung der Relais deutlich erschweren oder bis zu einem bestimmten Ausmaß verhindern. Die größte Herausforderung bei der Miniaturisierung von Relais ist die Erhöhung der Schaltleistung bei reduzierter Baugröße.

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