JP5660257B1 - 超音波センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

超音波センサは、第１凹部（４３）および第２凹部（４４Ａ，４４Ｂ）が設けられたダンパー（４０）と、一端が圧電素子に接続され、他端（５２）が第１凹部（４３）内に配置された内部配線部材（５０）と、差込部（６２Ａ，６２Ｂ）を有し、これらの差込部が第２凹部（４４Ａ，４４Ｂ）内にそれぞれ配置される外部配線部材（６０）とを備える。内部配線部材と外部配線部材との間で接合不良が発生することを抑制できる。

Description

この発明は、超音波センサおよびその製造方法に関し、特に、圧電素子に給電する内部配線部材がケース内に設けられ、その内部配線部材に外部配線部材が電気的に接続される超音波センサおよびその製造方法に関する。

超音波センサは、超音波パルス信号を間欠的に送信し、物標からの反射波を受信することにより物標を検知する。一般的な超音波センサは、圧電素子と、この圧電素子を収容するケースと、圧電素子に接続されてケースの外部に引き出される配線部材とを備える。配線部材は、１つの部材から構成される場合と、互いに電気的に接続される内部配線部材および外部配線部材の２つ部材から構成される場合とがある。

特開２０１１−２５０３２７号公報（特許文献１）は、超音波センサを開示している。同公報は、導通部材の端子と圧電素子の電極との間をはんだを用いて接続し、このはんだの周囲を樹脂で覆うことにより、はんだ付け部の構造を容易に形成でき、はんだ粒の飛散を防ぐことができると述べている。

特開２０１２−０１０３１２号公報（特許文献２）も、超音波センサを開示している。この超音波センサは、圧電素子を収容するケースを備える。ケースの側壁部は、開口側に薄肉部を有し、底部側に厚肉部を有している。厚肉部と端子保持部材との間には、弾性部材が設けられる。同公報は、この構成によれば、振動漏れを防止し、振動漏れによる残響特性を改善することができると述べている。

特開平０４−２２０９００号公報（特許文献３）は、防滴型超音波マイクロホンを開示している。同公報は、防振ゴムを用いることにより、受波信号の検知感度が上がり、近距離の検知性能を向上させることができると述べている。

特開２０１１−２５０３２７号公報 特開２０１２−０１０３１２号公報 特開平０４−２２０９００号公報

ケース内に配置された圧電素子に内部配線部材が接続され、その内部配線部材と外部配線部材とがはんだ等を用いて接合される。このような構造を有する超音波センサにおいては、内部配線部材と外部配線部材との間で接合不良が生じやすい。

本発明は、内部配線部材と外部配線部材との間で接合不良が発生することを抑制可能な構造を有する超音波センサ、およびその製造方法を得ることを目的とする。

本発明に基づく超音波センサは、有底筒状のケースと、上記ケースの内底面に設けられた圧電素子と、上記ケース内に配置され、上記圧電素子に面している側とは反対側に主面を有し、上記主面に第１凹部および第２凹部が設けられたダンパーと、一端が上記圧電素子に接続され、上記圧電素子が位置している側から上記第１凹部の側に向かって引き出され、他端が上記第１凹部内に配置された内部配線部材と、差込部を有し、上記差込部が上記第２凹部内に配置され、上記ケースの開口を通して上記ケースの外部に引き出された外部配線部材と、を備え、上記内部配線部材および上記外部配線部材は、上記内部配線部材の上記他端が上記第１凹部内に差し込まれ且つ上記外部配線部材の上記差込部が上記第２凹部内に差し込まれ互いに電気的に接続されており、上記第１凹部は、上記第１凹部内に配置された上記内部配線部材の上記他端に対して上記第２凹部が位置している側から対向する内壁部を有する。

好ましくは、上記第１凹部および上記第２凹部を上記ケースの底面に対する法線方向から平面視したとき、上記第２凹部のうちの上記第１凹部から見て最も遠くに位置する部分を基準位置とすると、上記内壁部は、上記基準位置と上記内部配線部材との間に位置するように形成されている。

好ましくは、上記ダンパーは、上記内部配線部材を任意の経路に沿って導出するように設けられた導出部をさらに有している、好ましくは、上記導出部は、上記ダンパーの内側に向かって凹むように設けられたガイド部を備え、上記内部配線部材は、上記ガイド部内に配置された部分を有している。

好ましくは、上記導出部は、上記主面から上記ケースの開口が位置している側に向かって膨出するように設けられた膨出部と、上記膨出部から上記第１凹部が位置している側に向かって突出するように設けられた一対の突出部と、をさらに有し、上記外部配線部材は、一対の上記突出部の間に配置された部分を有している。

好ましくは、上記内部配線部材は、上記突出部から見て上記第１凹部の側に配置される延出部を有している。

好ましくは、上記主面には、２つの上記第２凹部が設けられており、上記外部配線部材は、２つの上記第２凹部内にそれぞれ配置される２つの上記差込部を有し、２つの上記第２凹部は、上記第１凹部に連通するように形成されている。

好ましくは、上記外部配線部材のうちの上記内部配線部材に電気的に接続された部分と、上記内部配線部材のうちの上記外部配線部材に電気的に接続された部分とは、上記ケースの底面に対する法線方向に沿って互いに同方向を向いて延びている。

好ましくは、上記内部配線部材を上記ダンパーに接着させる接着剤をさらに備える。
好ましくは、上記ダンパーに接して取り付けられる固定部材をさらに備え、上記固定部材は、上記外部配線部材を上記内部配線部材に対して押し付けている。

本発明に基づく超音波センサの製造方法は、有底筒状のケースと、上記ケースの内底面に設けられた圧電素子と、上記ケース内に配置され、上記圧電素子に面している側とは反対側に主面を有し、上記主面に第１凹部および第２凹部が設けられたダンパーと、一端が上記圧電素子に接続され、上記圧電素子が位置している側から上記第１凹部の側に向かって引き出され、他端が上記第１凹部内に配置された内部配線部材と、差込部を有し、上記差込部が上記第２凹部内に配置され、上記ケースの開口を通して上記ケースの外部に引き出された外部配線部材と、を備え、上記第１凹部は、上記第１凹部内に配置された上記内部配線部材の上記他端に対して上記第２凹部が位置している側から対向する内壁部を有する上記の超音波センサの製造方法であって、当該製造方法は、上記内部配線部材の上記他端を上記第１凹部内に差し込むことにより、上記第１凹部にて上記内部配線部材を保持する工程と、上記外部配線部材の上記差込部を上記第２凹部内に差し込むことにより、上記第２凹部にて上記外部配線部材を保持する工程と、上記内部配線部材および上記外部配線部材を互いに電気的に接続する工程と、を有する。

本発明によれば、内部配線部材と外部配線部材との間で接合不良が発生することを抑制可能な構造を有する超音波センサ、およびその製造方法を得ることができる。

実施の形態における超音波センサを示す断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態における超音波センサを示す第１斜視図である。 実施の形態における超音波センサを示す第２斜視図である。 実施の形態における超音波センサの分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態における超音波センサに備えられる圧電素子および内部配線部材を示す斜視図である。 実施の形態における超音波センサに備えられるダンパーを示す第１斜視図である。 実施の形態における超音波センサに備えられるダンパーを示す第２斜視図である。 実施の形態における超音波センサに備えられるダンパーを示す平面図である。 実施の形態における超音波センサに備えられるダンパーの主面の近傍を模式的に示す斜視図である。 実施の形態における超音波センサの製造方法の第１工程を示す第１斜視図である。 実施の形態における超音波センサの製造方法の第１工程を示す第２斜視図である。 実施の形態における超音波センサの製造方法の第２工程を示す第１斜視図である。 実施の形態における超音波センサの製造方法の第２工程を示す第２斜視図である。 実施の形態の第１変形例における超音波センサに備えられるダンパーを示す斜視図である。 実施の形態の第１変形例における超音波センサを示す断面図である。 実施の形態の第２変形例における超音波センサを示す断面図である。 実施の形態の第３変形例における超音波センサを示す斜視図である。 実施の形態の第４変形例における超音波センサに備えられるダンパーを示す平面図である。 実施の形態の第５変形例における超音波センサに備えられるダンパーを示す平面図である。 実施の形態の第６変形例における超音波センサに備えられるダンパーを示す斜視図である。

本発明に基づいた実施の形態および各変形例について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態および各変形例の説明において、個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。実施の形態および各変形例の説明において、同一の部品および相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態］
（超音波センサ１００）
図１〜図１０を参照して、実施の形態における超音波センサ１００について説明する。図１は、超音波センサ１００を示す断面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図３および図４は、それぞれ、超音波センサ１００を示す第１および第２斜視図である。図５は、超音波センサ１００の分解した状態を示す斜視図である。

図１〜図５を参照して、超音波センサ１００は、ケース１０、圧電素子２０（図１，図２，図５）、補強材３０、ダンパー４０、内部配線部材５０、外部配線部材６０、および制振材７０（図１，図２）を備える。図３〜図５においては、ケース１０の内部構造などを明瞭に表現するために、制振材７０を記載していない。図５および図７などの中には、Ｚ軸方向、Ｚ１方向（図７）、Ｙ軸方向、およびＸ軸方向を記載している。各部位についての詳細はいずれも後述されるが、Ｚ軸方向は、ケース１０の底板面（本願発明の「底面」に相当）に対する法線方向を示している。Ｚ１方向は、Ｚ軸方向のうち、特にケース１０の上端１２側から下端１１側に向かう方向を示している。Ｙ軸方向は、第１凹部４３の延設方向を示している。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に対して垂直な方向を示している。これらについては、後述の図９、図１０、図１５、図１８〜図２１においても共通している。

（ケース１０）
ケース１０は、円板状の底板と、底板の周縁に沿って設けられている円筒状の側壁と、を備える。ケース１０は、下端１１側が閉塞し、上端１２側が開口する有底筒状の形状を有する。底板の内側の表面は、内底面１３（図１，図２，図５）とする。内底面１３上には、補強材３０を配置するための台座１４（図５）が設けられている。ケース１０は、たとえば、高い弾性を有し且つ軽量なアルミニウムからなる。ケース１０は、このようなアルミニウムをたとえば鍛造または切削加工をすることによって作製される。

（圧電素子２０）
図６は、圧電素子２０および内部配線部材５０を示す斜視図である。図５および図６を参照して、圧電素子２０は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる。圧電素子２０は、ケース１０の内底面１３（図５）上に配置され、接着剤など（図示せず）を用いて内底面１３に固定されている。圧電素子２０は、平板状の形状を有し、両平板面に駆動電極対が設けられている。具体的には、圧電素子２０のケース１０と反対側の平板面には、第１の駆動電極２１（図６）と第２の駆動電極２２（図６）の一部とが設けられている。第１の駆動電極２１は、矩形状の形状を有する。第２の駆動電極２２は、圧電素子２０のケース１０側の平板面からその反対側の平板面にまで延伸する形状を有している。第１の駆動電極２１および第２の駆動電極２２の間には、ギャップ２３が設けられている。圧電素子２０は、駆動電極対に駆動電圧が印加されることにより、径方向に広がって振動する。圧電素子２０およびケース１０の底板は、バイモルフ振動子として機能することができる。バイモルフ振動子は、圧電素子２０の広がり振動によって圧電素子２０の平板面の法線方向に屈曲振動する。この屈曲振動により、ケース１０の内底面１３は、ケース１０の主たる振動領域を形成する。

（補強材３０）
補強材３０は、円盤状の形状を有し、中央には開口が設けられる。補強材３０は、いわゆる錘として機能する。補強材３０は、高い音響インピーダンスを有するように、たとえばプレス成型をすることによって作製されている。補強材３０は、たとえばケース１０よりも密度および剛性が高い材料であるＳＵＳおよび亜鉛からなる。補強材３０は、大きさ（厚み等）および形状を調整することによって、ケース１０と同じ材料（アルミニウム）からなっていてもよい。

補強材３０は、ケース１０の台座１４上に接触して配置される（図５中の矢印ＡＲ３０参照）。補強材３０を設けることにより、ケース１０の内底面１３の周囲部分の剛性を高めることができ、ケース１０の底板における振動がケース１０の側壁に伝わることを抑制できる。補強材３０は、必須の構成ではないため、必要に応じて設けられる。

（ダンパー４０）
ダンパー４０は、ケース１０内に配置される。ダンパー４０（緩衝材ともいう）は、たとえば高い弾性を有する成形体である。ダンパー４０は、たとえばシリコーンゴムまたはウレタン樹脂からなる。ダンパー４０の下部には、凸部４１（図１，図２，図８参照）が設けられている。ダンパー４０は、凸部４１が補強材３０の開口に係合するようにして、ケース１０内に配置される（図５中の矢印ＡＲ４０参照）。

図１および図２に示すように、本実施の形態においては、凸部４１と圧電素子２０とは互いに離間して対向している。なお、凸部４１と圧電素子２０とは、互いに接触していてもよい。凸部４１と圧電素子２０との間には、ポリエステルフェルトなどの吸音材が設けられていてもよい。吸音材を用いることにより、圧電素子２０からケース１０の開口側に抜けようとする音波を吸収することができる。本実施の形態においては、ダンパー４０はケース１０の側壁に接触していない。なお、ダンパー４０は、ケース１０の側壁に接触するような形状を有していてもよい。

図７および図８は、それぞれ、ダンパー４０を示す第１および第２斜視図である。ダンパー４０は、凸部４１（図８）に加えて、主面４２、第１凹部４３、一対の第２凹部４４Ａ，４４Ｂ、膨出部４５Ａ，４５Ｂ、柱状部４５Ｃ、およびガイド部４６，４７を有している。図７においては、第１凹部４３および第２凹部４４Ａ，４４Ｂなどを明瞭に表現するために、柱状部４５Ｃの一部が破断して示されている。なお、ガイド部４６，４７が本発明の「導出部」に相当する。

ダンパー４０の主面４２は、ダンパー４０を構成している部位のうちの円盤状に形成された平板面の一部である。ダンパー４０がケース１０内に配置された状態においては、主面４２は、Ｙ軸方向から平面視して、圧電素子２０に面している側とは反対側に位置している。膨出部４５Ａ，４５Ｂおよび柱状部４５Ｃは、主面４２からケース１０の開口が位置している側（上端１２の側）に向かって、主面４２の一部が膨出するようにして設けられている。膨出部４５Ａ，４５Ｂおよび柱状部４５Ｃは、ダンパー４０の外周の一部に沿うようにそれぞれ設けられ、互いに離間して設けられている。

膨出部４５Ａ，４５Ｂは、柱状の形状を有している。ガイド部４６は、膨出部４５Ａと膨出部４５Ｂとの間に設けられている。ガイド部４６は、膨出部４５Ａ，４５Ｂの上端面から凸部４１の側に向かって凹む形状を有している。膨出部４５Ａ，４５Ｂおよびガイド部４６は、直線状に並んで配置されている。ガイド部４７は、ダンパー４０を構成している部位のうちの円盤状に形成された部分の一部を切り欠くようにして設けられている。換言すると、ガイド部４７は、ダンパー４０の外周から径方向の内側に向かって凹むようにして形成されている。ガイド部４６およびガイド部４７によって、内部配線部材５０を配置するためのＬ字形状を有する空間（溝形状）が形成されている。

第１凹部４３および第２凹部４４Ａ，４４Ｂは、主面４２に設けられる。ダンパー４０を膨出部４５Ａ，４５Ｂおよびガイド部４６が形成されている箇所を中心に平面視した場合、第１凹部４３および第２凹部４４Ａ，４４Ｂは、ガイド部４７が設けられている側とは反対側に位置している。第１凹部４３および第２凹部４４Ａ，４４Ｂは、主面４２の一部が凸部４１の側に向かって凹むようにして形成されている。

第１凹部４３は、膨出部４５Ａ，４５Ｂの端面４５Ｓに沿うように設けられており、直方体状の空間（収容空間）を形成している。第１凹部４３は、膨出部４５Ａ，４５Ｂおよびガイド部４６が並んでいる方向と同方向（図７中のＹ軸方向）に沿って延びている。Ｚ軸方向で見た場合、第１凹部４３は、ケース１０（図３等）の上端１２側から下端１１側に向かう方向（図７中のＺ１方向）に沿って延びている。詳細は後述されるが、第１凹部４３内には、内部配線部材５０の一部（他端５２）が配置される。

第２凹部４４Ａ，４４Ｂは、第１凹部４３の内周面の一部を切り欠くようにしてそれぞれ形成されており、第１凹部４３が延びる方向（図７中のＹ軸方向）において互いに間隔を空けて並んでいる。Ｚ軸方向で見た場合、第２凹部４４Ａ，４４Ｂも、ケース１０（図３等）の上端１２側から下端１１側に向かう方向（図７中のＺ１方向）に沿って延びている。第２凹部４４Ａ，４４Ｂは、円柱を軸方向に沿って半割にした形状の空間（収容空間）を形成している。詳細は後述されるが、第２凹部４４Ａ内には、外部配線部材６０のピン端子６１Ａの先端６２Ａ（差込部）が配置される。第２凹部４４Ｂ内には、外部配線部材６０のピン端子６１Ｂの先端６２Ｂ（差込部）が配置される。

（内部配線部材５０）
内部配線部材５０（図５参照）は、一端５１および他端５２を含み、帯状の形状を有している。内部配線部材５０は、後述する外部配線部材６０からの駆動電圧を圧電素子２０に供給する機能を有している。内部配線部材５０としては、たとえばフレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuits）などが用いられる。図６に示すように、内部配線部材５０の圧電素子２０側の平板面には、複数の配線パターン（第１の配線５７および第２の配線５８）が形成されている。

内部配線部材５０の一端５１は、圧電素子２０に電気的に接続される。詳述すると、内部配線部材５０の第１の配線５７は、圧電素子２０の第１の駆動電極２１と電気的に接続される。内部配線部材５０の第２の配線５８は、圧電素子２０の第２の駆動電極２２と電気的に接続される。一端５１と他端５２との間の途中部分５３は、圧電素子２０が位置している側から主面４２（第１凹部４３）の側に向かって引き出される。途中部分５３は、ガイド部４６，４７内の表面に沿って屈曲または湾曲し、ガイド部４６，４７内を通過するように配置されている。

内部配線部材５０の他端５２側の部分は、Ｔ字形状を有している。内部配線部材５０の他端５２は、延出部５２Ａ，５２Ｂ（図５）を含む。延出部５２Ａ，５２Ｂは、途中部分５３が延びる方向（図５中のＸ軸方向）に対して直交する方向（図５中のＹ軸方向）に延出する形状を有している。内部配線部材５０の他端５２側の部分は、第１凹部４３内に差し込まれて配置される（図５，図７中の矢印ＡＲ５０参照）。ここで、第１凹部４３は、第１凹部４３内に配置された内部配線部材５０の他端５２に対して、第２凹部４４Ａ，４４Ｂが位置している側から対向する内壁部４３Ｃを有する。内部配線部材５０の他端５２は、内部配線部材５０の途中部分５３の弾性力（復元力）を有しているため、内部配線部材５０の他端５２が第１凹部４３内に差し込まれると、ピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端６２Ａ，６２Ｂは、内部配線部材５０の他端５２と第２凹部４４Ａ，４４Ｂの内周壁とによって挟み込まれ、第１凹部４３の内壁部４３Ｃでもって係止される。なお、第１凹部４３は、係止後に内壁部４３Ｃと内部配線部材５０の他端５２との間に多少のマージンがあるように、第１凹部４３のＸ軸方向の距離が内部配線部材５０の厚みよりも長くなるように形成されていてもよい。

内部配線部材５０は、他端５２が外部配線部材６０のピン端子６１Ａ，６１Ｂと同方向（図７中のＺ１方向）を向くように配置され、その状態でピン端子６１Ａ，６１Ｂに配線される。換言すると、外部配線部材６０のうちの内部配線部材５０に電気的に接続された部分（ピン端子６１Ａ，６１Ｂ）と、内部配線部材５０のうちの外部配線部材６０に電気的に接続された部分（他端５２）とは、ケース１０の上端１２側から下端１１側に向かう方向（Ｚ１方向）に沿って互いに同方向を向いて延びている。

（外部配線部材６０）
外部配線部材６０（図５参照）は、ピン端子６１Ａ，６１Ｂおよび保持部６５を含む。ピン端子６１Ａ，６１Ｂは、柱状の形状を有し、外部から駆動電圧が印加される。保持部６５は、たとえば直方体状の形状を有し、ナイロン６６等の樹脂からなる。ピン端子６１Ａ，６１Ｂは、間隔を空けて並列に保持部６５によって保持されている。第２凹部４４Ａと第２凹部４４Ｂとの間の間隔は、ピン端子６１Ａとピン端子６１Ｂとの間の間隔に対応している。ピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端は、差込部６２Ａ，６２Ｂとして機能する。

ピン端子６１Ａの差込部６２Ａは、第２凹部４４Ａ内に配置される（図７中の矢印ＡＲ６２Ａ参照）。ピン端子６１Ｂの差込部６２Ｂは、第２凹部４４Ｂ内に配置される（図７中の矢印ＡＲ６２Ｂ参照）。外部配線部材６０の保持部６５側の部分は、ケース１０の開口を通してケース１０の外部に引き出される。ピン端子６１Ａの差込部６２Ａが第２凹部４４Ａ内に配置され、ピン端子６１Ａの差込部６２Ｂが第２凹部４４Ｂ内に配置された状態では、ピン端子６１Ａ，６１Ｂは、ケース１０の底面に対する法線方向に沿って（Ｚ軸方向に対して平行に）延びている。この状態において、ピン端子６１Ａ，６１Ｂは、内部配線部材５０の他端５２に対向している。詳述すると、ピン端子６１Ａは、内部配線部材５０の他端５２における第１の配線５７（図６）と対向し、ピン端子６１Ｂは、内部配線部材５０の他端５２における第２の配線５８（図６）と対向している。第１凹部４３および第２凹部４４Ａ，４４Ｂには、はんだ６５Ａ，６５Ｂ（図２〜図４）がそれぞれ設けられ、これによりピン端子６１Ａと内部配線部材５０の他端５２における第１の配線５７（図６）とが電気的に接続され、ピン端子６１Ｂと内部配線部材５０の他端５２における第２の配線５８（図６）とが電気的に接続される。すなわち内部配線部材５０を介して圧電素子２０と外部配線部材６０との導通が確保される。

（制振材７０）
制振材７０（図１，図２）は、ケース１０の内部に充填され、ダンパー４０、ピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端６２Ａ，６２Ｂおよび内部配線部材５０を封止している。ケース１０の内底面１３側の空間は、補強材３０およびダンパー４０により覆われている。制振材７０は、ケース１０の開口側の空間のみに充填されている。制振材７０は、ダンパー４０をケース１０から抜け難くさせるという機能も有している。制振材７０の材料としては、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂などが挙げられる。ケース１０の振動は、ダンパー４０および制振材７０により減衰する。ケース１０の振動が外部配線部材６０に伝搬することは殆どない。ピン端子６１Ａ，６１Ｂを外部基板に実装した際に発生する振動漏れは効果的に低減される。

ダンパー４０の材料としては、振動を伝搬し難いものが選定されるとよい。制振材７０の材料としては、ケース１０の振動を抑制（制振）するものが選定されるとよい。

ピン端子６１Ａ，６１Ｂと圧電素子２０とは、内部配線部材５０により配線される。内部配線部材５０にＦＰＣを採用しているので、ピン端子６１Ａ，６１Ｂに繰り返し外力が作用したとしても、外力が作用するたびに内部配線部材５０が弾性変形する。そのため、内部配線部材５０にリード線を採用した場合のように断線が生じることが抑制される。さらに、内部配線部材５０は帯状の形状を有しており、リード線よりも制振材７０との接触面積が大きいため、制振材７０に局所的な加重を与えることが無く、制振材７０を破壊することも抑制される。

内部配線部材５０の他端５２とピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端６２Ａ，６２Ｂ（差込部）とは同方向を向き、これらははんだ６５Ａ，６５Ｂを用いて接続されている。内部配線部材５０の途中部分５３は、ピン端子６１Ａ，６１Ｂとの接続部からケース１０の径方向に引き出されることで一定の曲率を持って屈曲または湾曲している。仮に、ピン端子６１Ａ，６１Ｂにケース１０から引き抜く方向の外力が作用したとすると、内部配線部材５０とピン端子６１Ａ，６１Ｂとの接続部には、その外力と同方向の力が作用する。内部配線部材５０の途中部分５３が撓むことにより、内部配線部材５０の曲率が変化する。このとき、内部配線部材５０とピン端子６１Ａ，６１Ｂとの接続部に作用するせん断応力は、内部配線部材５０のばね弾性により打ち消される（低減される）。ピン端子６１Ａ，６１Ｂと内部配線部材５０との接続部での断線が生じにくい構成が実現されている。

図９は、ダンパー４０を示す平面図である。図１０は、ダンパー４０の主面４２の近傍を模式的に示す斜視図である。図９および図１０を参照して、本実施の形態の第１凹部４３は、側壁部４３Ａ，４３Ｂ、内壁部４３Ｃおよび底面部４３Ｄ（図１０）を含んでいる。側壁部４３Ａ，４３Ｂは、間隔を空けて互いに対向している。側壁部４３Ａ，４３Ｂは、内壁部４３Ｃから見てＹ軸方向の両外側に位置する部位である。第１凹部４３は、側壁部４３Ａ，４３Ｂ、内壁部４３Ｃ、底面部４３Ｄおよび膨出部４５Ａ，４５Ｂの端面４５Ｓ（図７，図９参照）によって囲まれた空間として形成されている。

内部配線部材５０の他端５２（図１０）が第１凹部４３内に配置された状態において、内壁部４３Ｃは、内部配線部材５０の他端５２に対して、第２凹部４４Ａ，４４Ｂが位置している側から対向する。図１０においては、便宜上のため内壁部４３Ｃに相当する部位を斜線のハッチングを用いて表現している。図９に示すように第１凹部４３および第２凹部４４Ａ，４４Ｂをケース１０の底面に対する法線方向から平面視したとき、第２凹部４４Ａ，４４Ｂのうちの第１凹部４３から見て最も遠くに位置する部分を基準位置ＰＡ，ＰＢとすると、内壁部４３Ｃは、基準位置ＰＡ，ＰＢと内部配線部材５０との間に位置するように形成されている。

（製造方法）
図１１および図１２を参照して、超音波センサ１００の製造方法について説明する。まず、ケース１０内に圧電素子２０（図１等参照）および補強材３０を配置する。圧電素子２０に内部配線部材５０の一端５１（図１等参照）が接続され、内部配線部材５０は、ケース１０の開口側に向かって引き出される。ダンパー４０がケース１０内に配置されることに合わせて、内部配線部材５０は、ダンパー４０のガイド部４７，４６を順に通過するようにしてガイド部４７，４６内に配置される。内部配線部材５０の他端５２は、図１１，１２中の矢印ＤＲ１に示すように湾曲され、ダンパー４０の第１凹部４３内に差し込まれる。この状態では、内部配線部材５０の他端５２は、内部配線部材５０の途中部分５３の弾性力（復元力）の作用によって第１凹部４３の内壁部４３Ｃ（図１０等）に係止されている。すなわち、内部配線部材５０の他端５２は、第１凹部４３によって位置決めされた状態で保持されている。

図１３および図１４を参照して、次に、外部配線部材６０が準備され、ピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端６２Ａ，６２Ｂ（差込部）がダンパー４０の第２凹部４４Ａ，４４Ｂ内にそれぞれ差し込まれる。本実施の形態では、第１凹部４３および第２凹部４４Ａ，４４Ｂは互いに連通している。ピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端６２Ａ，６２Ｂは、内部配線部材５０の弾性力（復元力）の作用によって第２凹部４４Ａ，４４Ｂの内周壁に押し当てられる。ピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端６２Ａ，６２Ｂは、内部配線部材５０の他端５２と第２凹部４４Ａ，４４Ｂの内周壁とによって挟み込まれる。外部配線部材６０のピン端子６１Ａ，６１Ｂは、自立し且つ位置決めされて保持されることとなる。この状態で、ピン端子６１Ａ，６１Ｂおよび内部配線部材５０の他端５２同士が互いに対向している部分に、はんだ６５Ａ，６５Ｂ（図２〜図４）がそれぞれ設けられる。次に、ケース１０内には制振材７０が設けられる。以上により、図１〜図４に示す超音波センサ１００が得られる。

はんだ付け作業が行なわれるにあたって、内部配線部材５０の他端５２およびピン端子６１Ａ，６１Ｂは、位置決めされて保持されている。このため、はんだ付け作業は、容易に且つ高い確実性を持って実現できる。したがって本実施の形態の超音波センサ１００の構成によれば、内部配線部材５０と外部配線部材６０との間で接合不良が発生することを効果的に抑制することが可能となっている。

ダンパー４０に設けられたガイド部４６，４７（図７参照）は、内部配線部材５０のＹ軸方向における位置決めにも効果的に作用することができる。ガイド部４６，４７は、必須の構成ではないため、必要に応じて設けられる。超音波センサ１００の製造方法としては、ピン端子６１Ａ，６１Ｂを第２凹部４４Ａ，４４Ｂに先にセットし、その後に内部配線部材５０の他端５２を第１凹部４３にセットしてもよい。これらのセット作業は、同時に行われてもよい。

上記の構成においては、外部配線部材６０のピン端子６１Ａ，６１Ｂの先端６２Ａ，６２Ｂが、第２凹部４４Ａ，４４Ｂに差し込まれる差込部としての機能を有している。差込部は、保持部６５の一部として保持部６５に形成されていてもよい。この場合、保持部６５の差込部が第２凹部に差し込まれて係止された状態で、ピン端子６１Ａ，６１Ｂは位置決めされる。この構成であっても、上記と同様の作用および効果を得ることができる。

内部配線部材と外部配線部材とは、治具を用いて配線される場合もある。この場合、治具の上で内部配線部材と外部配線部材とがはんだを用いて接続される。その後、外部配線部材が治具から取り外され、外部配線部材はケース内の所定の位置に配置される。外部配線部材を治具から取り外す際には、内部配線部材と外部配線部材との接続部が外れてしまわないように配慮する必要がある。しかし、本願発明では、はんだ接続の際に治具を用いていないため、外部配線部材を治具から取り外す際に懸念される接続不良への配慮は不要である。本実施の形態のように治具を用いない場合には、内部配線部材を治具の位置にまで到達させたり、治具の丁度の位置に内部配線部材が到達するように内部配線部材の長さを管理および調節したりといった必要もないため、この観点については、内部配線部材の全体の長さを短くすることも可能となり、製造費用の低減を図ることもできる。

［第１変形例］
図１５は、実施の形態の第１変形例におけるダンパー４０Ａを示す斜視図である。ダンパー４０Ａは、一対の突出部４８Ａ，４８Ｂをさらに有している。突出部４８Ａは、膨出部４５Ａの端面４５Ｓから第１凹部４３が位置している側に向かって、端面４５Ｓが部分的に突出することにより設けられている。突出部４８Ｂは、膨出部４５Ｂの端面４５Ｓから第１凹部４３が位置している側に向かって、端面４５Ｓが部分的に突出することにより設けられている。突出部４８Ａ，４８Ｂは、第１凹部４３を、ケース１０の開口側から覆っている。すなわち、延出部５２Ａ，５２Ｂは、突出部４８Ａ，４８Ｂと第１凹部４３との間にそれぞれ配置される。第１凹部４３内に配置された内部配線部材５０の他端５２は、はんだ付け作業の際に、Ｚ軸方向においてより確実に位置決めされることが可能となる。超音波センサ１００の内部配線部材５０の他端５２が第１凹部４３からＺ軸方向に抜け外れてしまうことを突出部４８Ａ，４８Ｂの存在によってより抑制できる。なお、ガイド部４６，４７および突出部４８Ａ，４８Ｂが本発明の「導出部」に相当する。

図１６に示す超音波センサ１００Ａのように、ピン端子６１Ａ，６１Ｂが一対の突出部４８Ａ，４８Ｂの内側に配置されるように構成してもよい。この場合、一対の突出部４８Ａ，４８Ｂは、外部配線部材６０（ピン端子６１Ａ，６１Ｂ）のＹ軸方向における位置決めにも作用することができる。

［第２変形例］
図１７は、実施の形態の第２変形例における超音波センサ１００Ｂを示す断面図である。超音波センサ１００Ｂは、内部配線部材５０をダンパー４０の端面４５Ｓに接着させる接着剤４９をさらに備えている。接着剤４９としては、シリコーン系の接着剤や、瞬間接着剤等を用いることができる。このように形成しているので、制振材７０を設ける前段階において超音波センサ１００の内部配線部材５０および外部配線部材６０同士の接続が外れてしまうことをより抑制できる。なお、接着剤４９は、内部配線部材５０とダンパー４０の端面４５Ｓとを接着するだけでなく、外部配線部材６０とダンパー４０の端面４５Ｓとを接着させてもよい。

［第３変形例］
図１８は、実施の形態の第３変形例における超音波センサ１００Ｃを示す断面図である。超音波センサ１００Ｃは、固定部材９０をさらに備えている。固定部材９０は、略Ｃ字形状を有しており、２つの端部がダンパー４０の端面４５Ｓに接して取り付けられる。固定部材９０は、外部配線部材６０のピン端子６１Ａ，６１Ｂを内部配線部材５０の他端５２に対して押し付けるように設けられている。このように形成しているので、制振材７０を設ける前段階において超音波センサ１００の内部配線部材５０および外部配線部材６０同士の接続が外れてしまうことをより抑制できる。

［第４変形例］
図１９は、実施の形態の第４変形例におけるダンパー４０Ｄを示す平面図である。図１９に示すように、２つの第２凹部４４Ａ，４４Ｂは、第１凹部４３に連通しないように形成されている。この場合、第１凹部４３、第２凹部４４Ａ、および第２凹部４４Ｂは、各々が独立した凹部（穴部）を形成することとなる。ピン端子６１Ａ，６１Ｂと内部配線部材５０の他端５２とは、はんだによって導通が確保される。当該構成によっても、上記の実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。

［第５変形例］
図２０は、実施の形態の第５変形例におけるダンパー４０Ｅを示す平面図である。図２０に示すように、ダンパー４０の主面４２に、１つの第２凹部４４Ｋが設けられている。ケース１０の底面に対する法線方向から平面視したとき、第２凹部４４Ｋのうちの第１凹部４３から見て最も遠くに位置する部分には、基準位置ＰＣが形成される。図２０においては、第２凹部４４Ｋが第１凹部４３に連通していない構成が図示されているが、第２凹部４４Ｋは第１凹部４３に連通していてもよい。ピン端子６１Ａ，６１Ｂと内部配線部材５０の他端５２とは、はんだによって導通が確保される。当該構成によっても、上記の実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。

［第６変形例］
図２１は、実施の形態の第６変形例におけるダンパー４０Ｆを示す平面図である。上述の超音波センサでは、ダンパーはガイド部４６，４７及び突出部４８Ａ，４８Ｂを有しているが、これに限るものではない。図２１に示すように、ダンパー４０Ｆは突出部４８Ａ，４８Ｂを有し、ガイド部４６、４７を有していない。この場合、突出部４８Ａ，４８Ｂが本発明の「導出部」に相当する。当該構成によっても、上記の実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。

［その他の変形例］
上述の超音波センサでは、圧電素子２０はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなるものであるが、これに限るものではない。たとえば、圧電素子２０はニオブ酸カリウムナトリウム系およびアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などからなっていてもよい。上述の超音波センサでは、外部配線部材６０はピン端子６１Ａ，６１Ｂを有しているが、これに限るものではない。たとえば、各々のピン端子６１Ａ，６１Ｂがリード線であっても構わない。

以上、本発明に基づいた実施の形態および各変形例について説明したが、今回開示された実施の形態および各変形例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に基づく超音波センサは、たとえば、自動車のバックソナー、自動車のコーナーソナー、および、縦列駐車における側壁等の障害物と自動車とのスペースの有無を検知するパーキングスポットセンサ等に用いられることができる。

１０ ケース、１１ 下端、１２ 上端、１３ 内底面、１４ 台座、２０ 圧電素子、２１ 第１の駆動電極、２２ 第２の駆動電極、２３ ギャップ、３０ 補強材、４０，４０Ａ，４０Ｄ，４０Ｅ ダンパー、４１ 凸部、４２ 主面、４３ 第１凹部、４３Ａ，４３Ｂ 側壁部、４３Ｃ 内壁部、４３Ｄ 底面部、４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｋ 第２凹部、４５Ａ，４５Ｂ 膨出部、４５Ｃ 柱状部、４５Ｓ 端面、４６，４７ ガイド部、４８Ａ，４８Ｂ 突出部、４９ 接着剤、５０ 内部配線部材、５１ 一端、５２ 他端、５２Ａ，５２Ｂ 延出部、５３ 途中部分、５７ 第１の配線、５８ 第２の配線、６０ 外部配線部材、６１Ａ，６１Ｂ ピン端子、６２Ａ，６２Ｂ 先端（差込部）、６５ 保持部、６５Ａ，６５Ｂ はんだ、７０ 制振材、９０ 固定部材、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 超音波センサ、ＡＲ３０，ＡＲ４０，ＡＲ５０，ＡＲ６２Ａ，ＡＲ６２Ｂ，ＤＲ１ 矢印、ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ 基準位置。

Claims (11)

1. 有底筒状のケースと、
   前記ケースの内底面に設けられた圧電素子と、
   前記ケース内に配置され、前記圧電素子に面している側とは反対側に主面を有し、前記主面に第１凹部および第２凹部が設けられたダンパーと、
   一端が前記圧電素子に接続され、前記圧電素子が位置している側から前記第１凹部の側に向かって引き出され、他端が前記第１凹部内に配置された内部配線部材と、
   差込部を有し、前記差込部が前記第２凹部内に配置され、前記ケースの開口を通して前記ケースの外部に引き出された外部配線部材と、を備え、
   前記内部配線部材および前記外部配線部材は、前記内部配線部材の前記他端が前記第１凹部内に差し込まれ且つ前記外部配線部材の前記差込部が前記第２凹部内に差し込まれ互いに電気的に接続されており、
   前記第１凹部は、前記第１凹部内に配置された前記内部配線部材の前記他端に対して前記第２凹部が位置している側から対向する内壁部を有する、
   超音波センサ。
2. 前記第１凹部および前記第２凹部を前記ケースの底面に対する法線方向から平面視したとき、前記第２凹部のうちの前記第１凹部から見て最も遠くに位置する部分を基準位置とすると、前記内壁部は、前記基準位置と前記内部配線部材との間に位置するように形成されている、
   請求項１に記載の超音波センサ。
3. 前記ダンパーは、前記内部配線部材を任意の経路に沿って導出するように設けられた導出部をさらに有している、
   請求項１または２に記載の超音波センサ。
4. 前記導出部は、前記ダンパーの内側に向かって凹むように設けられたガイド部を備え、
   前記内部配線部材は、前記ガイド部内に配置された部分を有している、
   請求項３に記載の超音波センサ。
5. 前記導出部は、前記主面から前記ケースの開口が位置している側に向かって膨出するように設けられた膨出部と、前記膨出部から前記第１凹部が位置している側に向かって突出するように設けられた一対の突出部と、をさらに有し、
   前記外部配線部材は、一対の前記突出部の間に配置された部分を有している、
   請求項３または４に記載の超音波センサ。
6. 前記内部配線部材は、前記突出部から見て前記第１凹部の側に配置される延出部を有している、
   請求項５に記載の超音波センサ。
7. 前記主面には、２つの前記第２凹部が設けられており、
   前記外部配線部材は、２つの前記第２凹部内にそれぞれ配置される２つの前記差込部を有し、
   ２つの前記第２凹部は、前記第１凹部に連通するように形成されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波センサ。
8. 前記外部配線部材のうちの前記内部配線部材に電気的に接続された部分と、前記内部配線部材のうちの前記外部配線部材に電気的に接続された部分とは、前記ケースの底面に対する法線方向に沿って互いに同方向を向いて延びている、請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波センサ。
9. 前記内部配線部材を前記ダンパーに接着させる接着剤をさらに備える、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波センサ。
10. 前記ダンパーに接して取り付けられる固定部材をさらに備え、
    前記固定部材は、前記外部配線部材を前記内部配線部材に対して押し付けている、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の超音波センサ。
11. 有底筒状のケースと、
    前記ケースの内底面に設けられた圧電素子と、
    前記ケース内に配置され、前記圧電素子に面している側とは反対側に主面を有し、前記主面に第１凹部および第２凹部が設けられたダンパーと、
    一端が前記圧電素子に接続され、前記圧電素子が位置している側から前記第１凹部の側に向かって引き出され、他端が前記第１凹部内に配置された内部配線部材と、
    差込部を有し、前記差込部が前記第２凹部内に配置され、前記ケースの開口を通して前記ケースの外部に引き出された外部配線部材と、を備え、
    前記第１凹部は、前記第１凹部内に配置された前記内部配線部材の前記他端に対して前記第２凹部が位置している側から対向する内壁部を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の超音波センサの製造方法であって、
    当該製造方法は、
    前記内部配線部材の前記他端を前記第１凹部内に差し込むことにより、前記第１凹部にて前記内部配線部材を保持する工程と、
    前記外部配線部材の前記差込部を前記第２凹部内に差し込むことにより、前記第２凹部にて前記外部配線部材を保持する工程と、
    前記内部配線部材および前記外部配線部材を互いに電気的に接続する工程と、を有する、
    超音波センサの製造方法。

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