在正确使用的情况下，舌簧继电器的寿命取决于其设计和制造的好坏。本文解释了优质舌簧继电器的构成要素，可以为设计和构造舌簧继电器作参考。

  不正确的使用会缩短舌簧继电器的常规使用的寿命，有几率发生间歇性或永久性故障。换句话说，假设正确选择了器件，用户有责任遵循预期的操作参数来使用它。然而，对于全新的继电器，其可靠性和在现场能够工作的时长依赖于制造商的设计实践（包括材料的选择）和制造工艺（应通过检查和测试来验证）的共同作用。

  在深入讨论这些主题之前，我有必要先表达一下我们（Pickering Electronics）有资格撰写本文的原因。自 1968 年成立专门的继电器部门以来，我们从始至终致力于开关技术领域，目前我们的产品家族已超过 1，100 种型号。另外，我在本文中的讨论限制于相对简单的设备，即具有单个干触点的开关。然而，我将要讨论的有关通过设计、制造和测试确保质量的所有内容也适用于更复杂的设备，例如双刀开关和换向开关，以及具有湿/汞触点的器件。另外，我只能解释一下 Pickering 是如何保证设备质量的。其他制造商有自己的设计、制造工艺和对质量保证的态度。

  一个线圈（围绕舌簧开关管），当有足够的电流通过时，会产生足够强的磁场，使簧片极化，使簧片相互弯曲直至接触。

  一些舌簧继电器的线圈上可能还并联一个二极管，以减少线圈断电时反电动势的影响。

  图 1 - 上图展示了带有单个开关的舌簧继电器的工作原理。沿着舌簧开关的轴向引入磁场会磁化簧片，它们会因为极性相反而相互吸引。

  尽管开关中的簧片在线圈产生的磁场的影响下发生偏转，但它们并不被视为运动部件。另外有必要注意一下的是，与机电继电器不同，开关触点密封在玻璃管中，这可以保障它们免受环境影响，意味着它们能在需要避免火花的潜在危险环境中使用。

  此外，与固态器件相比，开关过程中不涉及半导体材料，因此舌簧继电器不易受到瞬变和静电的损坏。它提供了更好的电气隔离，并且还可以切换交流电。

  任何设备都可根据高标准制造，但如果其设计不可靠且在现场常规使用的寿命较长，那么一切都是徒劳。设计目标将包括实现某些性能目标（例如高关断电压、最大开关电压和线圈上班时间）以及对驱动器件的电路很重要的工作特性。这些特性包括线圈电压和电阻。

  可以说，最重要的元件是舌簧开关。如前所述，两个重叠的刀片/簧片。它们由铁磁材料（通常是镍铁）制成，涂有铑、钌或钨；最后一种通常用于高压开关应用。

  刀片的长度和横截面积也很重要。较长的刀片比较短的刀片更容易偏转。但如果寻求物理尺寸较小的继电器，则必须缩短刀片长度。为了轻松弯曲，需要减小其厚度。减少其宽度也是一种选择，但这样做会减少接触面积，由此减少可切换的功率水平。

  可以理解，线圈在舌簧继电器的操作中起着至关重要的作用。然而，它是否与舌簧开关非间接接触，或者两者之间是不是有线圈架（又名线轴），都会产生一定的影响。使用线圈架会占用空间并弱化开关中的磁场。Pickering的产品均采用无支架绕线的设计。

  关于场强，如果希望线圈有较高的电效率，理想情况下场强应该集中。在这方面，磁屏蔽的使用不仅将磁场集中在簧片周围，而且还能保护它们免受其他磁影响（例如来自附近未屏蔽继电器的磁场 - 见图 2）。 Pickering 选择的屏蔽材料是高导磁合金（Mu-Metal），与钢不同，它有很高的磁导率和非常低的剩磁。

  注意：当切断驱动线圈的电能时，干簧管内的簧片会在自身弹力的作用下弹开。灵敏度较低的开关需要较多的能量来闭合触点，但在断电时其簧片的恢复力也较大（我们在本文的第 1 部分中讨论过）。同样，无支架绕线的设计是最好的选择。

  图 2 – 与屏蔽线圈相比，非屏蔽线圈需要更高的线圈电流，并且可能会影响相邻（也是非屏蔽）设备中的舌簧开关。

  这里再次触及簧片问题。显然，金属引脚与玻璃管两端必须牢固地固定。然而，这两个玻璃/金属密封件又相对脆弱。这两个封口处乃至整个玻璃管必须得到妥善的保护，免受物理冲击和内应力（通常来自热循环）破坏，以保持管内部真空（或防止惰性气体逸出）。

  Pickering 的解决方案是使用 SoftCenter 封装材料系列，这中间还包括高性能硅胶和聚氨酯。它们灌注了线圈和开关，并允许组件在热循环下适度膨胀。

  图 3 – 设计可靠：无支架线圈具有更高的电效率，SoftCenter 化合物提供机械保护，高导磁合金屏蔽可聚拢磁场，同时保护开关免受外部 EMI 影响。

  实施设计并充分的利用所选材料需要高质量的制造技术。在Pickering，制作的完整过程包括三个主要阶段：

  干簧管插入预绕线圈中。如前所述，两者之间不存在支架。然后，线圈粘合到玻璃管上（使用硅橡胶或高性能聚氨酯），以确保参照簧片之间的接触间隙实现最佳对准。一般而言，必须非常小心地处理舌簧开关，因为如果两个金属/玻璃密封中的任何一个受损，开关的常规使用的寿命都会快速缩短。高压开关失去真空属于破坏性的故障。

  将开关和线圈组件（加上二极管，若需要）添加到引线框架中。这里的一个要点是线线圈的导体非常细，在某些情况下低至 25μm。为了加强与引线框架的连接，Pickering会用几股电线将它们绞在一起。

  组装好的引线）被倒置并放入倒置的封装外壳中，高导磁合金电磁屏蔽预先放置在其中。 SoftCenter 材料被灌注到外壳中，直到覆盖舌簧开关的玻璃/金属密封件。接下来，灌注热固化环氧树脂，直到到达倒置壳体的边缘。然后将该器件进行烘箱固化，以达到最佳的高绝缘电阻。固化后，移除引线框架的回收杆，只留下从器件中伸出的引脚。

  应在每个制造阶段进行目视检查。在 Pickering，检查包括寻找机械缺陷和不完美的焊点。

  至于测试，对舌簧开关（例如测量隔离电压）和线圈（例如其电阻）进行电气测试。这些要在开关和线圈进入组装工序之前进行批量测试。

  器件制造完成后，会经历以下热循环：-20°C 下 60 分钟，然后温度升至 80°C 并保持 30 分钟，然后降至 -20°C。这个循环重复三次。

  然后进行各种电气测试，以确保器件可靠运行且符合数据表中标称的规格（包括吸合和释放时间）。接触电阻和线圈电阻也要测量（即使在组装前进行了检查）。此外，还要确认二极管（如果安装）工作正常。

  进行测试以确认设备绝缘性能符合规范。这对于要求在极低漏电流的应用中使用的器件尤其重要。例如，舌簧继电器能够适用于执行绝缘测试的设备中。

  本质上，所有器件要100%通过测试——就绝对一定得执行的测试而言。即使如此，也能够准确的通过客户的要求进行额外的测试。可能包括电容测试或更高绝缘性能的测试。

  所有测试结果和（检查）观察结果都会被记录下来，这不仅是设备质量保证的一部分，也是公司持续改进流程的一部分。

  开箱即用的可靠性来自于三件事。首先，舌簧继电器的设计一定要符合标称的电气和机械特性，提供高性能和较长的常规使用的寿命。其次，此器件一定要使用可以在一定程度上完成预期功能的子组件、材料和技术来制造。最后，必须对舌簧继电器做全面测试，以验证其满足设计和制造目标。

  当制造商在这三方面都做得很好时，这在某种程度上预示着舌簧继电器的性能将与其技术规格书完全一致。如果该设备在推荐的操作参数范围内使用，可以长期可靠地运行。