WO2007094184A1 - 超音波センサおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2007094184A1
WO2007094184A1 PCT/JP2007/051890 JP2007051890W WO2007094184A1 WO 2007094184 A1 WO2007094184 A1 WO 2007094184A1 JP 2007051890 W JP2007051890 W JP 2007051890W WO 2007094184 A1 WO2007094184 A1 WO 2007094184A1
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case
substrate
damping material
ultrasonic sensor
piezoelectric element
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PCT/JP2007/051890
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Inventor
Seigo Hayashi
Masanaga Nishikawa
Original Assignee
Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Priority to CN2007800052023A priority patent/CN101385391B/zh
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly to an ultrasonic sensor used for, for example, a back sonar of an automobile and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 4 is an illustrative view showing one example of a conventional ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic sensor 1 includes a bottomed cylindrical case 2 formed of aluminum or the like. One surface of the piezoelectric element 3 is joined to the bottom surface inside the case 2. Covering the piezoelectric element 3, almost the entire interior of the case 2 is filled with a foamable resin 4 such as foamable silicon. Further, a substrate 6 having terminals 5 a and 5 b is attached to the opening of the case 2 so as to cover the foamable resin 4. Electrodes 7a and 7b connected to the terminals 5a and 5b are formed on both surfaces of the substrate 6, respectively.
  • One terminal 5 a is connected to the other surface of the piezoelectric element 3 by an electrode 7 a and a wire 8 formed inside the substrate 6.
  • the other terminal 5 b is connected to one surface of the piezoelectric element 3 through the case 2 by an electrode 7 b and solder 9 formed outside the substrate 6.
  • the piezoelectric element 3 When measuring the distance to the object to be detected using the ultrasonic sensor 1, the piezoelectric element 3 is excited by applying a drive voltage to the terminals 5a and 5b. Due to the vibration of the piezoelectric element 3, the bottom surface of the case 2 also vibrates, and ultrasonic waves are emitted in a direction perpendicular to the bottom surface as shown by arrows in FIG. When the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor 1 is reflected by the object to be detected and reaches the ultrasonic sensor 1, the piezoelectric element 3 vibrates and is converted into an electric signal, and an electric signal is output from the terminals 5a and 5b. Is done. Accordingly, the distance from the ultrasonic sensor 1 to the object to be detected can be measured by measuring the time from when the drive voltage is applied until the electrical signal is output.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11 266498
  • this ultrasonic sensor 1 Since this ultrasonic sensor 1 has terminals 5a and 5b and can be automatically mounted, the substrate 6 having terminals 5a and 5b is attached so as to be in direct contact with the side surface of the case 2. The vibration of the piezoelectric element 3 is transmitted through the case 2 and the substrate 6 and is damped from the terminals 5a and 5b.
  • FIG. 5 is an illustrative view showing one example of a novel ultrasonic sensor as the background of the present invention.
  • the ultrasonic sensor ⁇ shown in FIG. 5 is not particularly attached so that the disc-shaped substrate 6a having the terminals 5a and 5b is in direct contact with the case 2.
  • the bottomed cylindrical case 2 is attached so as to come into contact with the foamable resin 4 by being fitted into a hole in the center of the damping material 6b having a silicone rubber force fitted into the opening of the bottomed cylindrical case 2.
  • One terminal 5a is connected to the piezoelectric element 3 via the wire 8a, and the other terminal 5b is connected to the piezoelectric element 3 via the wire 8b and the case 2, respectively.
  • the ultrasonic sensor shown in FIG. 5 In T, since the substrate 6a does not directly contact the case 2, the propagation of vibration from the piezoelectric element 3 to the substrate 6a and the terminals 5a and 5b through the case 2 Is suppressed by damping material 6b. That is, in this ultrasonic sensor ⁇ , the vibration of the piezoelectric element 3 is not easily damped and transmitted to the substrate 6a and the terminals 5a and 5b.
  • the substrate 6a having the terminals 5a and 5b is formed of the damping material 6b. Due to the structure fitted in the central hole, the verticality of the terminals 5a and 5b with respect to the piezoelectric element 3 in the case 2 is deteriorated, and the positions of the tips of the terminals 5a and 5b with respect to the piezoelectric element 3 in the case 2 Accuracy will be reduced.
  • a main object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor having high positional accuracy at the tip portion of the terminal where vibration of the piezoelectric element is difficult to be damped, and resistance to external stress and The manufacturing method is provided.
  • the present invention includes a bottomed cylindrical case, a piezoelectric element formed on a bottom surface inside the case, a terminal electrically connected to the piezoelectric element, and a substrate to which the terminal is fixed,
  • the substrate is attached to the case via a damping material to suppress the propagation of vibration, and the damping material is an ultrasonic wave provided between the end surface of the case and the main surface of the substrate so as to cover the opening of the case. It is a sensor.
  • the damping material is preferably formed so as to cover a part of the case and a part of the substrate.
  • the terminal is subjected to a bending process on a portion inside the substrate! /.
  • the substrate has a holding portion for holding at least a portion near the tip of the terminal.
  • the ultrasonic sensor manufacturing method includes a step of arranging a piezoelectric element on the bottom surface inside a bottomed cylindrical case, a step of electrically connecting the piezoelectric element and a terminal fixed to the substrate, A step of forming a through hole for filling the substrate and the damping material for suppressing vibration propagation, the substrate is attached to the case via the damping material, and the damping material is attached to the case; A step of providing a damping material between the end surface of the opening of the case and the main surface of the substrate so as to cover the opening, and a filling material is filled into the case through a through hole penetrating the substrate and the damping material.
  • a method for manufacturing an ultrasonic sensor includes a step of arranging a piezoelectric element on the bottom surface inside a bottomed cylindrical case, a step of electrically connecting the piezoelectric element and a terminal fixed to the substrate, A step of forming a through hole for filling the substrate and the damping material for suppressing vibration propagation, the
  • the substrate and the damping material in the step of forming the through hole, may be overlapped and then the through hole may be formed at the same time.
  • a separate through hole may be formed in the damping material.
  • a damping material is provided.
  • the substrate and the damping material may be overlapped, and then the damping material may be provided in the opening of the case, or after the damping material is provided in the opening of the case, the substrate becomes the damping material. It may be superimposed.
  • the piezoelectric element is formed in the case, the terminal is fixed, and the substrate is attached to the case via the damping material that covers the opening of the case.
  • the damping material suppresses the propagation of vibration from the piezoelectric element that does not come into contact to the substrate and the terminal, that is, the vibration of the piezoelectric element is not easily damped to the substrate and the terminal.
  • the damping material is provided between the end surface of the case and the main surface of the substrate, the main surface of the substrate faces the end surface of the case that is relatively hard through the damping material.
  • the case has a good leveling of the substrate with respect to the piezoelectric element, and thus the case is improved in the perpendicularity of the terminal with respect to the piezoelectric element. High positional accuracy can be obtained.
  • the piezoelectric element is hardly displaced with respect to the substrate or the terminal. It is difficult to cause problems such as wire breakage that does not cause large stress or displacement in the electrical connection part of the terminal.
  • the case, the damping material, and the substrate can be easily positioned with respect to each other. Easy to assemble.
  • the terminal when the terminal is bent and subjected to the calorie, the terminal is firmly fixed to the substrate, so that the terminal is pushed slightly into the substrate.
  • the position accuracy of the tip of the terminal is improved.
  • the positions of the terminals can be made different on the one main surface side and the other main surface side of the substrate, the degree of freedom of the arrangement of the terminals and the arrangement of mounting the ultrasonic sensor is also improved.
  • the portion near the tip of the terminal is caused by the holding portion. Since it is held, the positional accuracy of the tip portion of the terminal is improved.
  • the filler is filled into the case through the through-hole formed in the substrate and the damping material.
  • the damping material becomes the case lid material, and the case and the damping material are arranged on the end surface of the case so that the inside of the case can be filled without any gaps. Since the material is filled, it is possible to prevent misalignment of the tip of the pin terminal.
  • the damping material is held and fixed by the filler on the end face side of the opening of the case, so that the damping material is kept horizontal, and for example, the pin terminal even if the external force is stressed. The position accuracy can be maintained stably.
  • an ultrasonic sensor having a high positional accuracy at a tip portion of a terminal where vibration of the piezoelectric element is hardly damped and having resistance to external stress, and a manufacturing method thereof. can get.
  • FIG. 1 is an illustrative view showing one example of an ultrasonic sensor according to the present invention.
  • FIG. 2 is an illustrative view showing another example of the ultrasonic sensor according to the present invention.
  • FIG. 3 is an illustrative view showing still another example of the ultrasonic sensor according to the present invention.
  • FIG. 4 is an illustrative view showing one example of a conventional ultrasonic sensor.
  • FIG. 5 is an illustrative view showing one example of an ultrasonic sensor as a background of the present invention.
  • FIG. 1 is an illustrative view showing one example of an ultrasonic sensor that is useful in the present invention.
  • An ultrasonic sensor 10 shown in FIG. 1 includes a bottomed cylindrical case 12, for example.
  • the case 12 includes a disk-shaped bottom surface portion 12a and a cylindrical side wall 12b.
  • Case 12 is formed of a metal material such as aluminum.
  • the cavity 14 inside the case 12 is formed to have a circular cross section, for example.
  • the shape of the cavity 14 determines how the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor 10 spreads. Therefore, depending on the desired characteristics, the shape of the cavity 14 may be another shape such as a substantially elliptical cross section. The design may be changed to a shape.
  • a piezoelectric element 16 is attached to the inner surface of the bottom surface portion 12a.
  • the piezoelectric element 16 is formed, for example, by forming electrodes on both main surfaces of a disk-shaped piezoelectric substrate. Then, the electrode on the one main surface side of the piezoelectric element 16 is bonded to the bottom surface portion 12a with a conductive adhesive or the like.
  • a damping material 18 made of, for example, silicon rubber is attached to the end face of the opening of the case 12.
  • the damping material 18 is for suppressing the propagation of unnecessary vibration from the case 12 to the piezoelectric element 16 and the intrusion of unnecessary vibration to the case 12 and the piezoelectric element 16 from the outside.
  • the damping material 18 is formed in a disk shape having an outer diameter slightly smaller than the outer diameter of the case 12 but slightly larger than the inner diameter of the case 12, for example. Further, the damping material 18 is arranged so that the outer peripheral portion of one main surface thereof faces the end face of the opening of the case 12 and the center thereof is collinear with the center of the case 12. That is, the damping material 18 is provided so as to cover the opening of the case 12.
  • the damping material 18 includes two terminal holes 18a and 18b, and one grease hole 18c as a through hole so as to vertically penetrate both main surfaces and communicate with the cavity 14 of the case 12. Are formed spaced apart from each other.
  • the damping material 18 On the other main surface of the damping material 18, for example, a disk-shaped plate using a glass epoxy substrate is used.
  • a substrate 20 is attached.
  • the substrate 20 has the same outer diameter as that of the damping material 18, one main surface thereof faces the other main surface of the damping material 18, and the center thereof is the same as the center of the case 12 and the center of the damping material 18. It arrange
  • the terminal 20 is formed with two terminal holes 20a and 20b and one resin hole 20c as a through hole so as to vertically penetrate both main surfaces.
  • the terminal holes 20a and 20b and the resin hole 20c are formed so as to correspond to the terminal holes 18a and 18b and the resin hole 18c formed in the damping material 18, respectively.
  • Two straight pin terminals 22a and 22b are fixed to the substrate 20 by being press-fitted into the terminal holes 20a and 20b, respectively.
  • these pin terminals 22a and 22b have one end portion disposed on one main surface side or inside of the substrate 20, and the other end portion thereof on the other main surface side or outside of the substrate 20. Be placed.
  • one end side portions of the pin terminals 22 a and 22 b are inserted into terminal holes 18 a and 18 b formed in the damping material 18, and their tip portions are arranged in the cavity portion 14 of the case 12.
  • One end of one lead wire 24a having a polyurethane copper wire force as a connecting member is soldered to the inner surface of the side wall 12b of the case 12. Therefore, the lead wire 24 a is electrically connected to the electrode on the one main surface side of the piezoelectric element 16 through the case 12. Also, the other end of the lead wire 24a is soldered to the tip of one end portion of one pin terminal 22a. Therefore, the electrode on the one main surface side of the piezoelectric element 16 is electrically connected to the one pin terminal 22a via the case 12 and the lead wire 24a.
  • one end of the other lead wire 24b having a polyurethane copper wire force is soldered to the electrode on the other main surface side of the piezoelectric element 16.
  • the other end of the lead wire 24b is soldered to the tip of the one end portion of the other pin terminal 22b. Therefore, the electrode on the other main surface side of the piezoelectric element 16 is electrically connected to the other pin terminal 22b via the lead wire 24b.
  • the case 12 and the piezoelectric element 16 are prepared, and the piezoelectric element 16 is bonded to the case 12.
  • the lead wires 24a and 24b are soldered to the case 12 and the piezoelectric element 16, respectively.
  • the substrate 20 having the pin terminals 22a and 22b and the damping material 18 are prepared, and they are combined.
  • the lead wires 24a and 24b are soldered to the pin terminals 22a and 22b, whereby the piezoelectric element 16 and the pin terminals 22a and 22b are electrically connected.
  • the substrate 20, the damping material 18 and the like are placed on the end face of the opening of the case 12 and temporarily bonded.
  • the substrate 20 and the damping material 18 are separately formed with the terminal holes 20a, 20b, the grease holes 20c, the terminal holes 18a, 18b, and the grease holes 18c, respectively. After that, they are overlapped, and thereafter, the damping material 18 is temporarily bonded to the end face of the opening of the case 12, thereby being arranged in the case 12.
  • the substrate 20 and the damping material 18 are not limited to the example of this manufacturing method, and after they are overlapped, through holes are simultaneously formed in them to form terminal holes 20a, 20b, 18a, 18b.
  • the fat holes 20c and 18c may be formed at the same time.
  • the substrate 20 may be overlapped with the dyneping material 18 after the damping material 18 is disposed on the end face of the opening of the case 12.
  • the pin terminals 22 a and 22 b are inserted into the terminal holes 18 a and 18 b of the damping material 18 after being completely press-fitted into the terminal holes 20 a and 20 b of the substrate 20.
  • the pin terminals 22a and 22b may be press-fitted into the terminal holes 20a and 20b of the substrate 20 after being completely inserted into the terminal holes 18a and 18b of the damping material 18.
  • the pin terminals 22a and 22b may be simultaneously press-fitted or inserted into the terminal holes 20a, 20b, 18a and 18b of the board 20 and the damping material 18 after the board 20 and the damping material 18 are overlapped.
  • the foamable silicon before foaming is poured into the inside of the case 12 through the resin holes 20c, 18c, and the foamed silicon that has been foamed is heated, foamed, and hardened to heat the case.
  • the foam 12 is filled into the interior of the tube 12.
  • excess foamable silicon is pushed outward from the resin holes 18c and 20c, so that the foamable resin 26 is pushed and expanded inside the case 12 with an appropriate internal pressure.
  • the foamable resin 26 can be filled up to the corners, and the foamable resin 26 can be uniformly filled inside the case 12.
  • the ultrasonic sensor 10 is manufactured.
  • the resin holes 20c and 18c are formed by forming the foamable resin 26 on the substrate 20 and the damping material 18 after the substrate 20 and the damping material 18 are arranged in the case 12.
  • the inside of the case 12 is filled via
  • the damping material 18 becomes the cover material of the case 12
  • the substrate 20 and the damping material 18 that can fill the inside of the case 12 with the foamable resin 26 without gaps are arranged on the end surface of the case 12. Since the foamable resin 26 is filled in a state where the horizontality is maintained, it is possible to prevent the positional deviation of the tip portions of the pin terminals 22a and 22b.
  • the damping material 18 also holds and fixes the internal force of the case 12 by the foamable grease 26 on the end face side of the opening of the case 12, so that the leveling of the damping material 18 is maintained and, for example, stress is applied from the outside. Even if it is strong, the positional accuracy of the pin terminals 22a and 22b can be stably maintained.
  • the piezoelectric element 16 When this ultrasonic sensor 10 is used, for example, as a back sonar for an automobile, the piezoelectric element 16 is excited by applying a drive voltage to the pin terminals 22a and 22b. Due to the vibration of the piezoelectric element 16, the bottom surface portion 12a of the case 12 also vibrates, and an ultrasonic wave is emitted in a direction perpendicular to the bottom surface portion 12a. When the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor 10 is reflected by the object to be detected and reaches the ultrasonic sensor 10, the piezoelectric element 16 vibrates and is converted into an electric signal, and the electric signal is transmitted from the pin terminals 22a and 22b. Is output. Therefore, the distance from the ultrasonic sensor 10 to the object to be detected can be measured by measuring the time from when the driving voltage is applied until the electric signal is output.
  • the vibration of the entire case 12 can be suppressed by the foamable resin 26 uniformly filled in the case 12.
  • vibration interference force between the case 12 and the pin terminals 22a, 22b such as propagation of vibration from the case 12 to the pin terminals 22a, 22b. Since the rust that is reduced by the oil 26 is cut off, the influence of the vibration leakage signal on the reverberation signal and the received signal at the time of object detection is suppressed. In addition, the influence of propagation of unnecessary vibration and the like via the pin terminals 22a and 22b can be suppressed.
  • the piezoelectric element 16 is formed in the case 12, and the substrate 20 to which the pin terminals 22a and 22b are fixed is attached to the case 12 via the damping material 18. Therefore, the propagation of vibration from the piezoelectric element 16 where the substrate 20 does not directly contact the case 12 to the substrate 20 and the pin terminals 22a and 22b through the case 12 is suppressed by the damping material 18. That is, the vibration of the piezoelectric element 16 is transmitted to the substrate 20 and the pin terminals 22a and 22b and is not easily damped.
  • the damping material 18 is provided between the end surface of the opening of the case 12 and one main surface of the base plate 20, so that one main surface of the substrate 20 is the damping material. It faces the end face of the opening of the relatively hard case 12 through 18. Therefore, good horizontality of the substrate 20 is obtained with respect to the case 12 and the piezoelectric element 16, and thus the verticality of the pin terminals 22a and 22b is improved, and the other end portion of the pin terminals 22a and 22b is improved.
  • the tip part (the tip part of the mounting part) is high and provides positional accuracy.
  • the case 12 has the piezoelectric element 16 against the substrate 20 and the pin terminals 22a and 22b. Since it is hardly displaced, it is unlikely to cause problems such as disconnection in which large stress or displacement does not occur in the electrical connection portions of the pin terminals 22a and 22b.
  • the positional deviation between the tip of the pin terminal and the board part of the pin terminal on the perpendicular to the bottom surface of the case o is measured, and the average value and standard deviation (and ⁇ –1) of the positional deviations are measured.
  • Table 2 shows the amount of change when a load is applied.Measure the amount of change in the base plate surface relative to the bottom of the case when a load of 10 N is applied to the substrate side. The average values are shown in Table 2.
  • the amount of change in the substrate surface relative to the bottom surface of the case can be reduced with respect to the stress from the outside, and the internal pin terminals and leads can be reduced. It is possible to make a structure in which a failure such as a disconnection in which stress or displacement is small is unlikely to occur in an electrical connection portion with a wire.
  • FIG. 2 is an illustrative view showing another example of an ultrasonic sensor that is useful in the present invention.
  • the ultrasonic sensor 10 shown in FIG. 2 is formed such that the disc-shaped substrate 20 has the same outer diameter as the outer diameter of the case 12 as compared to the ultrasonic sensor 10 shown in FIG.
  • the damping material 18 has an outer diameter larger than the outer diameter of the case 12, and a cylindrical portion 19a having an inner diameter that is the same as the outer diameter of the case 12 is formed on one main surface side of the outer peripheral portion. Furthermore, its outer periphery A cylindrical portion 19b having an inner diameter that is the same as the outer diameter of the substrate 20 is formed on the other main surface side. Therefore, this damping material 18 is formed so as to cover the opening of case 12 (in particular, including the end surface and the outer surface at the end portion of side wall 12b) and one main surface and side surface of substrate 20.
  • the damping material 18 has an end face and an outer face at the opening portion of the case 12, particularly at the end portion of the side wall 12 b, and the substrate 20. Since the case 12, the damping material 18 and the substrate 20 can be easily positioned with respect to each other and the assembly of the ultrasonic sensor is facilitated, there is also an effect.
  • FIG. 3 is an illustrative view showing still another example of an ultrasonic sensor that is useful in the present invention.
  • the pin terminals 22a and 22b are each formed in a crank shape as compared with the ultrasonic sensor 10 shown in FIG.
  • These pin terminals 22a and 22b are formed by, for example, pressing a flat plate and bending it with a mold.
  • dual-purpose holes 18d and 20d are formed in the centers of the damping material 18 and the substrate 20 for passing the pin terminals 22a and 22b and filling the foamable resin 26 respectively.
  • the holding portion 21 for holding the intermediate partial force of the pin terminals 22a and 22b up to the vicinity of the tip, which is in the vicinity of the tip, is provided on the other main surface side of the substrate 20. It is formed.
  • the force 20a and 20b for the terminal holes is also formed in an L shape over the dual-purpose hole 20d, and the tip surface force of the holding portion 21 formed on the other main surface side of the substrate 20 is also formed.
  • the material of the substrate is molded around a predetermined portion of the pin terminals 22a and 22b formed in a crank shape. A substrate 20 is formed.
  • the pin terminals 22a and 22b are bent at portions inside the substrate 20, so that the pin terminals 22a and 22b are firmly fixed to the substrate 20, Even if the pin terminals 22a and 22b are slightly pushed into or pulled out from the substrate 20, the positional accuracy of the tip portions of the pin terminals 22a and 22b is improved.
  • the pin terminal 22a Since the position of 22b can be made different between the one main surface side and the other main surface side of the substrate 20, the degree of freedom of the arrangement of the pin terminals 22a and 22b and the placement of the ultrasonic sensor is also improved.
  • the substrate 20 since the substrate 20 has a holding portion 21 for holding a portion near the tip end of the pin terminals 22a and 22b, the tip of the pin terminals 22a and 22b is held by the holding portion 21. The vicinity is retained, and the positional accuracy of the tip portions of the pin terminals 22a and 22b is improved.
  • the holding portion 21 may be formed so as to hold only the portions near the tips of the pin terminals 22a and 22b.
  • ultrasonic waves are absorbed from the piezoelectric element 16 to the inside of the case 12, and vibrations of the piezoelectric element 16 are not hindered by the foamable grease 26. Therefore, a sheet-like sound absorbing material may be provided on the electrode on the other main surface side of the piezoelectric element 16, for example, from felt.
  • each part is defined by a specific size, shape, arrangement, material and number. In the present invention, these may be arbitrarily changed.
  • An ultrasonic sensor that is useful in the present invention is used, for example, in a back sonar of an automobile.

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Abstract

　圧電素子の振動がダンピングされにくく、端子の先端部分で高い位置精度を有し、しかも、外部応力に耐性を有する、超音波センサを提供する。 　超音波センサ１０は、有底円筒状のケース１２を含む。ケース１２には、底面に圧電素子１６が形成され、開口部の端面にその開口部を覆うダンピング材１８を介して基板２０が取り付けられる。ピン端子２２ａ，２２ｂは、基板２０およびダンピング材１８を貫通するように設けられ、リード線２４ａ，２４ｂなどによって圧電素子１６に電気的に接続される。ケース１２の内部には、発泡性樹脂２６が充填される。

Description

明 細 書
超音波センサおよびその製造方法
技術分野
[0001] この発明は、超音波センサおよびその製造方法に関し、特にたとえば、自動車のバ ックソナ一などに用いられる超音波センサおよびその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 図 4は、従来の超音波センサの一例を示す図解図である。超音波センサ 1は、アル ミニゥムなどで形成された有底筒状のケース 2を含む。ケース 2内部の底面には、圧 電素子 3の一方面が接合される。この圧電素子 3を覆うようにして、ケース 2内部のほ ぼ全体に、発泡性シリコンなどの発泡性榭脂 4が充填されている。さらに、発泡性榭 脂 4を覆うようにして、ケース 2の開口部に、端子 5a, 5bを有する基板 6が取り付けら れる。基板 6の両面には、それぞれ端子 5a, 5bに接続される電極 7a, 7bが形成され る。一方の端子 5aは、基板 6の内側に形成された電極 7aおよびワイヤ 8によって圧電 素子 3の他方面に接続される。また、他方の端子 5bは、基板 6の外側に形成された 電極 7bおよび半田 9によって、ケース 2を介して圧電素子 3の一方面に接続される。
[0003] この超音波センサ 1を用いて被検出物までの距離を測定する場合、端子 5a, 5bに 駆動電圧を印加することにより、圧電素子 3が励振される。圧電素子 3の振動により、 ケース 2の底面も振動し、図 4に矢印で示すように、底面に直交する向きに超音波が 発せられる。超音波センサ 1から発せられた超音波が被検出物で反射し、超音波セ ンサ 1に到達すると、圧電素子 3が振動して電気信号に変換され、端子 5a, 5bから電 気信号が出力される。したがって、駆動電圧を印加してから電気信号が出力されるま での時間を測定することにより、超音波センサ 1から被検出物までの距離を測定する ことができる。
[0004] この超音波センサ 1では、ケース 2の内部に発泡性榭脂 4が充填されていることによ り、ケース 2全体の振動を抑制することができる。また、発泡性榭脂 4内部に存在する 多数の発泡孔によって、ケース 2の内側に発生する超音波が散乱 ·吸収される。それ により、ケース 2自体の振動、およびケース 2内部にこもる超音波の双方を効率的に 抑制することができ、残響特性を改善することができる (特許文献 1参照)。
[0005] 特許文献 1 :特開平 11 266498号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] この超音波センサ 1では、端子 5a, 5bを有するので自動実装が可能な反面、端子 5a, 5bを有する基板 6がケース 2の側面に直接接触するように取り付けられているた め、圧電素子 3の振動がケース 2および基板 6を伝わり端子 5a, 5bからダンピングさ れてしまう。
[0007] 図 5は、この発明の背景となる新規な超音波センサの一例を示す図解図である。図 5に示す超音波センサ Γは、図 4に示す超音波センサ 1と比べて、特に、端子 5a, 5b を有する円板状の基板 6aが、ケース 2に直接接触するように取り付けられるのではな ぐ有底円筒状のケース 2の開口部に嵌め込まれるシリコンゴム力もなるダンピング材 6bの中央の孔に嵌め込まれることによって発泡性榭脂 4に接触するように取り付けら れている。また、一方の端子 5aは、ワイヤ 8aを介して、他方の端子 5bは、ワイヤ 8bお よびケース 2を介して、それぞれ圧電素子 3に接続されている。
[0008] 図 5に示す超音波センサ: Tでは、基板 6aがケース 2に直接接触することがないの で、圧電素子 3からケース 2を介して基板 6aや端子 5a, 5bへの振動の伝播がダンピ ング材 6bで抑制される。すなわち、この超音波センサ Γでは、圧電素子 3の振動が 基板 6aや端子 5a, 5bに伝わりにくぐダンピングされにくい。
[0009] しかしながら、自動実装化のためには端子に対して非常に高い位置制度が要求さ れ、図 5に示す超音波センサ Γでは、端子 5a, 5bを有する基板 6aがダンピング材 6 bの中央の孔に嵌め込まれる構造のために、ケース 2ゃ圧電素子 3に対して端子 5a, 5bの垂直性が悪くなり、ケース 2ゃ圧電素子 3に対して端子 5a, 5bの先端部分の位 置精度が低下してしまう。
[0010] また、図 5に示す超音波センサ Γでは、実装された後に外部力もの応力が印加さ れることを想定した場合、例えば天面 (圧電素子 3側)から押し込まれると、柔らかい 発泡性榭脂 4が大きく変形し、内部において端子 5a, 5bとリード線 8a, 8bとの電気的 な接続部分に大きな応力や変位が生じ、断線等の不具合が生じやす 、。 [0011] それゆえに、この発明の主たる目的は、圧電素子の振動がダンピングされにくぐ端 子の先端部分で高い位置精度を有し、し力も、外部応力に耐性を有する、超音波セ ンサおよびその製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0012] この発明は、有底筒状のケースと、ケース内部の底面に形成される圧電素子と、圧 電素子に電気的に接続される端子と、端子が固定される基板とを備え、基板は振動 の伝播を抑制するためのダンピング材を介してケースに取り付けられ、ダンピング材 はケースの開口部を覆うようにケースの端面と基板の主面との間に設けられた、超音 波センサである。
この発明に力かる超音波センサでは、ダンピング材は、ケースの一部分および基板 の一部分を覆うように形成されることが好まし 、。
また、この発明にかかる超音波センサでは、端子は、基板内部の部分に曲げ加工 が施されて 、ることが好まし!/、。
さらに、この発明にかかる超音波センサでは、基板は、端子の少なくとも先端近傍 部分を保持するための保持部を有することが好ま 、。
この発明にかかる超音波センサの製造方法は、有底筒状のケース内部の底面に圧 電素子を配置する工程と、圧電素子と基板に固定される端子とを電気的に接続する 工程と、基板および振動の伝播を抑制するためのダンピング材に、充填材を充填す るための貫通孔を形成する工程と、基板がダンピング材を介してケースに取り付けら れ、かつ、ダンピング材がケースの開口部を覆うように、ケースの開口部の端面と基 板の主面との間にダンピング材を設ける工程と、基板およびダンピング材を貫通する 貫通孔を介してケース内部に充填材を充填する工程とを備えた、超音波センサの製 造方法である。
なお、この発明にかかる超音波センサの製造方法において、貫通孔を形成するェ 程では、基板およびダンピング材が重ね合わされた後でそれらに同時に貫通孔が形 成されてもよぐまたは、基板およびダンピング材に別々に貫通孔が形成されてもよ い。
また、この発明にかかる超音波センサの製造方法において、ダンピング材を設ける 工程では、基板およびダンピング材が重ね合わされ、その後に、ダンピング材がケ一 スの開口部に設けられてもよぐまたは、ダンピング材がケースの開口部に設けられ た後に、基板がダンピング材に重ね合わされてもよい。
この発明にかかる超音波センサでは、ケースに圧電素子が形成され、端子が固定 されて 、る基板がケースの開口部を覆うダンピング材を介してケースに取り付けられ ているので、基板がケースに直接接触することがなぐ圧電素子から基板や端子への 振動の伝播がダンピング材で抑制され、すなわち、圧電素子の振動が基板や端子に 伝わりにくぐダンピングされにくい。
また、この発明にかかる超音波センサでは、ダンピング材がケースの端面と基板の 主面との間に設けられているので、基板の主面がダンピング材を介して比較的硬い ケースの端面に対向することになり、ケースゃ圧電素子に対して基板の良好な水平 性が得られ、ひいてはケースゃ圧電素子に対して端子の垂直性が向上し、ケースや 圧電素子に対して端子の先端部分で高い位置精度が得られる。
さらに、この発明にかかる超音波センサでは、実装された後に例えば天面 (圧電素 子側)力 押し込まれても、基板や端子に対してケースゃ圧電素子がほとんど変位さ れないので、内部において端子の電気的な接続部分に大きな応力や変位が生じな ぐ断線等の不具合を生じにくい。
この発明に力かる超音波センサにおいて、ダンピング材がケースの一部分および基 板の一部分を覆うように形成されると、ケース、ダンピング材および基板が互いに位 置決めしやすくなるので、超音波センサの組立てが容易になる。
また、この発明にかかる超音波センサにおいて、端子は基板内部の部分に曲げカロ ェが施されている場合、端子が基板に対して強固に固定されるので、基板に対して 端子が若干でも押し込まれたり引き抜かれたりしに《なり、端子の先端部分の位置 精度が向上する。しかも、この場合、端子の位置を基板の一方主面側と他方主面側 とにおいて異ならせることができるので、端子の配置や超音波センサを実装する配置 の自由度も向上する。
さらに、この発明にかかる超音波センサにおいて、基板が端子の少なくとも先端近 傍部分を保持するための保持部を有すると、保持部によって端子の先端近傍部分が 保持されるので、端子の先端部分の位置精度が向上する。
また、この発明にかかる超音波センサの製造方法では、基板およびダンピング材が ケースに配置されてから、充填材が基板およびダンピング材に形成されて ヽる貫通 孔を介してケースの内部に充填される。それによつて、ダンピング材がケースの蓋材 となり、ケースの内部に充填材を隙間なく充填することができるだけでなぐ基板およ びダンピング材をケースの端面に配置した水平性を保った状態で充填材が充填され るので、ピン端子の先端部分の位置ずれなどを防ぐことができる。また、ダンピング材 がケースの開口部の端面側において充填材によりケースの内部力も保持固定される ことになり、ダンピング材の水平性を保つとともに、たとえば、外部力も応力がかかつ たとしてもピン端子の位置精度を安定して維持することができる。
発明の効果
[0014] この発明によれば、圧電素子の振動がダンピングされにくぐ端子の先端部分で高 い位置精度を有し、し力も、外部応力に耐性を有する、超音波センサおよびその製 造方法が得られる。
[0015] この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う 以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明ら力となろう。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]この発明にかかる超音波センサの一例を示す図解図である。
[図 2]この発明にかかる超音波センサの他の例を示す図解図である。
[図 3]この発明にかかる超音波センサのさらに他の例を示す図解図である。
[図 4]従来の超音波センサの一例を示す図解図である。
[図 5]この発明の背景となる超音波センサの一例を示す図解図である。
符号の説明
[0017] 10 超音波センサ
12 ケース
14 空洞部
16 圧電素子
18 ダンピング材 20 基板
21 保持部
22a, 22b ピン端子
24a, 24b リード線
26 発泡性榭脂
発明を実施するための最良の形態
[0018] 図 1は、この発明に力かる超音波センサの一例を示す図解図である。図 1に示す超 音波センサ 10は、たとえば有底円筒状のケース 12を含む。このケース 12は、円板状 の底面部 12aと円筒状の側壁 12bとで構成される。ケース 12は、たとえばアルミ-ゥ ムなどの金属材料で形成される。ケース 12の内側の空洞部 14は、たとえば断面円形 状となるように形成される。なお、空洞部 14の形状によって、超音波センサ 10から発 せられる超音波の広がり方が決定されるため、所望の特性に応じて、空洞部 14の形 状はたとえば断面略楕円形状など他の形状に設計変更されてもよい。
[0019] ケース 12の内部において、底面部 12aの内面には、圧電素子 16が取り付けられる 。圧電素子 16は、たとえば円板状の圧電体基板の両主面に電極を形成したものであ る。そして、圧電素子 16の一方主面側の電極が、導電性接着剤などによって底面部 12aに接着される。
[0020] ケース 12の開口部の端面には、たとえばシリコンゴムからなるダンピング材 18が取 り付けられる。ダンピング材 18は、ケース 12ゃ圧電素子 16から外部への不要な振動 の伝播と外部からケース 12ゃ圧電素子 16への不要な振動の侵入とを抑制するため のものである。ダンピング材 18は、たとえばケース 12の外径よりやや小さいがケース 12の内径よりやや大きい外径を有する円板状に形成される。また、ダンピング材 18 は、その一方主面における外周部分がケース 12の開口部の端面に対向しかつその 中心がケース 12の中心と同一直線上になるように配置される。すなわち、ダンピング 材 18は、ケース 12の開口部を覆うように設けられる。ダンピング材 18には、その両主 面を垂直に貫通しかつケース 12の空洞部 14に通じるように、 2つの端子用孔 18a, 1 8bと、貫通孔としての 1つの榭脂用孔 18cとが互いに間隔を隔てて形成される。
[0021] ダンピング材 18の他方主面には、たとえばガラスエポキシ基板を用いた円板状の 基板 20が取り付けられる。基板 20は、ダンピング材 18の外径と同じ外径を有し、そ の一方主面がダンピング材 18の他方主面に対向しかつその中心がケース 12の中心 およびダンピング材 18の中心と同一直線上になるように配置される。そのため、ダン ピング材 18は、ケース 12の開口部の端面と基板 20の一方主面との間に設けられる。 また、基板 20には、その両主面を垂直に貫通するように、 2つの端子用孔 20a, 20b と、貫通孔としての 1つの榭脂用孔 20cとが形成される。これらの端子用孔 20a, 20b と榭脂用孔 20cとは、ダンピング材 18に形成された端子用孔 18a, 18bと榭脂用孔 1 8cとにそれぞれ対応するように形成される。
[0022] 基板 20には、直線状の 2本のピン端子 22a, 22bが端子用孔 20a, 20bにそれぞ れ圧入されることによって固定される。この場合、これらのピン端子 22a, 22bは、そ れらの一端側部分が基板 20の一方主面側すなわち内側に配置され、それらの他端 側部分が基板 20の他方主面側すなわち外側に配置される。また、ピン端子 22a, 22 bの一端側部分は、ダンピング材 18に形成された端子用孔 18a, 18bに挿入され、そ れらの先端部がケース 12の空洞部 14に配置される。
[0023] ケース 12の側壁 12bの内面には、接続部材としてたとえばポリウレタン銅線力もな る一方のリード線 24aの一端が半田付けされる。そのため、このリード線 24aは、ケー ス 12を介して、圧電素子 16の一方主面側の電極に電気的に接続される。また、リー ド線 24aの他端は、一方のピン端子 22aの一端側部分の先端部に半田付けされる。 したがって、圧電素子 16の一方主面側の電極は、ケース 12およびリード線 24aを介 して、一方のピン端子 22aに電気的に接続される。
また、接続部材としてたとえばポリウレタン銅線力もなる他方のリード線 24bの一端 力 圧電素子 16の他方主面側の電極に半田付けされる。このリード線 24bの他端は 、他方のピン端子 22bの一端側部分の先端部に半田付けされる。したがって、圧電 素子 16の他方主面側の電極は、リード線 24bを介して、他方のピン端子 22bに電気 的に接続される。
[0024] ケース 12の内部、ダンピング材 18の榭脂用孔 18cおよび基板 20の榭脂用孔 20c には、充填材としてたとえば発泡性シリコンなどの発泡性榭脂 26が充填される。
[0025] 次に、この超音波センサ 10の製造方法の一例について説明する。 まず、ケース 12および圧電素子 16が準備され、ケース 12に圧電素子 16が接着さ れる。
そして、ケース 12および圧電素子 16には、リード線 24a, 24bがそれぞれ半田付け される。
さらに、ピン端子 22a, 22bを有する基板 20とダンピング材 18とが準備され、それら が組み合わされる。
それから、ピン端子 22a, 22bにリード線 24a, 24bが半田付けされることによって、 圧電素子 16とピン端子 22a, 22bとが電気的に接続される。
そして、基板 20およびダンピング材 18などがケース 12の開口部の端面に重ねて設 けられ、仮接着される。
なお、この製造方法の例では、基板 20およびダンピング材 18は、それらに端子用 孔 20a, 20bおよび榭脂用孔 20cと端子用孔 18a, 18bおよび榭脂用孔 18cとが別 々に形成された後に、それらが重ね合わされ、その後に、ダンピング材 18がケース 1 2の開口部の端面に仮接着されることによって、ケース 12に配置されている。しかしな がら、基板 20およびダンピング材 18は、この製造方法の例に限らず、それらが重ね 合わされた後に、それらに同時に貫通孔を形成することによって端子用孔 20a, 20b , 18a, 18bと榭脂用孔 20c, 18cとが同時に形成されてもよい。また、ダンピング材 1 8がケース 12の開口部の端面に配置された後に、基板 20がダインピング材 18に重 ね合わされてもよい。
また、この製造方法の例では、ピン端子 22a, 22bは、基板 20の端子用孔 20a, 20 bに完全に圧入された後に、ダンピング材 18の端子用孔 18a, 18bに挿入されている 。しかしながら、ピン端子 22a, 22bは、ダンピング材 18の端子用孔 18a, 18bに完全 に挿入された後に、基板 20の端子用孔 20a, 20bに圧入されてもよい。また、ピン端 子 22a, 22bは、基板 20とダンピング材 18とが重ね合わされた後に、基板 20および ダンピング材 18の端子用孔 20a, 20b, 18a, 18bに同時に圧入ないし挿入されても よい。
その後、ケース 12の内部には榭脂用孔 20c, 18cを介して発泡前の発泡性シリコン が流し込まれ、流し込まれた発泡性シリコンを加熱発泡硬化させることによって、ケー ス 12の内部などに発泡性榭脂 26が充填される。この場合、余分な発泡性シリコンは 榭脂用孔 18c, 20cから外側に押し出されるので、ケース 12の内部においては、適 当な内部圧力で発泡性榭脂 26が押し広げられ、ケース 12の内部の隅部まで発泡性 榭脂 26を充填することができるとともに、ケース 12の内部に均一に発泡性榭脂 26を 充填することができる。
このようにして、超音波センサ 10が製造される。
この超音波センサ 10の製造方法では、基板 20およびダンピング材 18がケース 12 に配置されてから、発泡性榭脂 26が基板 20およびダンピング材 18に形成されて ヽ る榭脂用孔 20c, 18cを介してケース 12の内部に充填される。それによつて、ダンピ ング材 18がケース 12の蓋材となり、ケース 12の内部に発泡性榭脂 26を隙間なく充 填することができるだけでなぐ基板 20およびダンピング材 18をケース 12の端面に 配置した水平性を保った状態で発泡性榭脂 26が充填されるので、ピン端子 22a, 22 bの先端部分の位置ずれなどを防ぐことができる。また、ダンピング材 18がケース 12 の開口部の端面側において発泡性榭脂 26によりケース 12の内部力も保持固定され ることになり、ダンピング材 18の水平性を保つとともに、たとえば、外部から応力がか 力つたとしてもピン端子 22a, 22bの位置精度を安定して維持することができる。
[0027] この超音波センサ 10は、たとえば自動車のバックソナ一などとして用いられる場合、 ピン端子 22a, 22bに駆動電圧を印加することにより、圧電素子 16が励振される。圧 電素子 16の振動により、ケース 12の底面部 12aも振動し、底面部 12aに直交する向 きに超音波が発せられる。超音波センサ 10から発せられた超音波が被検出物で反 射し、超音波センサ 10に到達すると、圧電素子 16が振動して電気信号に変換され て、ピン端子 22a, 22bから電気信号が出力される。したがって、駆動電圧を印加し て力も電気信号が出力されるまでの時間を測定することにより、超音波センサ 10から 被検出物までの距離を測定することができる。
[0028] この超音波センサ 10では、ケース 12の内部に均一に充填されている発泡性榭脂 2 6によって、ケース 12全体の振動を抑制することができる。
[0029] また、この超音波センサ 10では、ケース 12からピン端子 22a, 22bへの振動の伝播 などケース 12とピン端子 22a, 22bとの振動干渉力 ダンピング材 18および発泡性 榭脂 26で低減な ヽしは遮断されるため、物体検知時の残響信号や受信信号への振 動漏れ信号の影響等が抑えられ、すなわち、振動漏れ等による残響特性劣化がなく 、し力も、外部力もピン端子 22a, 22bを経由した不要振動等の伝播の影響も抑えら れる。
[0030] さらに、この超音波センサ 10では、ケース 12に圧電素子 16が形成され、ピン端子 2 2a, 22bが固定されている基板 20がダンピング材 18を介してケース 12に取り付けら れているので、基板 20がケース 12に直接接触することがなぐ圧電素子 16からケー ス 12を介して基板 20やピン端子 22a, 22bへの振動の伝播がダンピング材 18で抑 制される。すなわち、圧電素子 16の振動が基板 20やピン端子 22a, 22bに伝わり〖こ くぐダンピングされにくい。
[0031] また、この超音波センサ 10では、ダンピング材 18がケース 12の開口部の端面と基 板 20の一方主面との間に設けられているので、基板 20の一方主面がダンピング材 1 8を介して比較的硬いケース 12の開口部の端面に対向することになる。そのため、ケ ース 12ゃ圧電素子 16に対して、基板 20の良好な水平性が得られ、ひいてはピン端 子 22a, 22bの垂直性が向上し、ピン端子 22a, 22bの他端側部分の先端部分 (実装 側部分の先端部分)で高!、位置精度が得られる。
[0032] さらに、この超音波センサ 10では、実装された後に例えば天面 (圧電素子 16側）か ら押し込まれても、基板 20やピン端子 22a, 22bに対してケース 12ゃ圧電素子 16が ほとんど変位されないので、内部においてピン端子 22a, 22bの電気的な接続部分 に大きな応力や変位が生じなぐ断線等の不具合を生じにくい。
[0033] (実験例）
実験例では、まず、実施例として図 1に示す超音波センサ 10を 20個製造し、さらに 、比較例として図 5に示す超音波センサ Γを 20個製造した。この場合、ケース 12, 2 の外径および内径と、基板 20, 6aの外径と、ダンピング材 18, 6bの外径とを、それ ぞれ表 1に示す寸法とした。また、比較例の超音波センサ Γには、端子 5a, 5bとして 、実施例の超音波センサ 10に用いられるピン端子 22a, 22bと同じ構造のピン端子 を用いた。
[0034] [表 1] ケースの外径 ケースの内径 基板の外径 ダンピング材の外径
(mm) 、mm) ^mm) (mm) 実施例
比較例 12. 0 6. 0
[0035] そして、 20個ずつの実施例および比較例について、ピン端子の垂直性および荷重 印加時の変化量を寸測定し、それらの測定結果を表 2に示した。この場合、ピン端子の o
垂直性としては、ケース oの底面部に対する垂線上でのピン端子の先端部とピン端子 の基板部との位置ずれを測定し、それらの位置ずれの平均値および標準偏差（ び η —1)を表 2に示し、また、荷重印加時の変化量としては、基板側に 10Nの荷重を印 加した時のケースの底面部に対する基 〇板面の変化量を測定し、それらの変化量の平 均値を表 2に示した。
[0036] [表 2]
〇
Figure imgf000013_0001
[0037] 表 2に示す結果力 分力るように、実施例では、比較例と比べて、基板の外径周辺
〇
に硬い金属力もなるケースが存在するため、良好な基板の水平性が得られ 〇、ひいて はピン端子の垂直性が向上し、ピン端子の先端部分で高!、位置精度を得ることがで きる。
さらに、同じ理由により、実施例では、比較例と比べて、外部からの応力に対してケ ースの底面部に対する基板面の変化量を小さくすることができ、内部のピン端子とリ ード線との電気的な接続部に応力や変位が小さぐ断線等の不具合が生じにくい構 造とすることができる。
[0038] 図 2はこの発明に力かる超音波センサの他の例を示す図解図である。図 2に示す超 音波センサ 10は、図 1に示す超音波センサ 10と比べて、円板状の基板 20がケース 1 2の外径と同じ大きさの外径を有するように形成される。また、ダンピング材 18は、そ の外径がケース 12の外径より大きく形成され、その外周部分の一方主面側にケース 12の外径と同じ大きさの内径を有する円筒部分 19aが形成され、さらに、その外周部 分の他方主面側に基板 20の外径と同じ大きさ内径を有する円筒部分 19bが形成さ れる。そのため、このダンピング材 18は、ケース 12の開口部（特に側壁 12bの端部分 における端面および外側面を含む）と基板 20の一方主面および側面とを覆うように 形成されている。
[0039] 図 2に示す超音波センサ 10では、図 1に示す超音波センサ 10と比べて、ダンピン グ材 18がケース 12の開口部の特に側壁 12bの端部分における端面および外側面と 基板 20の一方主面および側面とを覆うように形成されているので、ケース 12、ダンピ ング材 18および基板 20が互いに位置決めしやすくなり、超音波センサの組立てが 容易になると 、う効果も奏する。
[0040] 図 3はこの発明に力かる超音波センサのさらに他の例を示す図解図である。図 3に 示す超音波センサ 10では、図 1に示す超音波センサ 10と比べて、ピン端子 22a, 22 bがそれぞれクランク状に形成される。これらのピン端子 22a, 22bは、たとえば、平板 をプレス加工した後に金型で曲げ加工することによって形成される。
また、図 3に示す超音波センサ 10では、ダンピング材 18および基板 20の中央に、 ピン端子 22a, 22bを通すとともに発泡性榭脂 26を充填するための兼用孔 18d, 20d 力 それぞれ形成される。
さらに、図 3に示す超音波センサ 10では、基板 20の他方主面側に、ピン端子 22a, 22bの中間部分力も先端部分の近傍である先端近傍部分までを保持するための保 持部 21が形成される。
また、図 3に示す超音波センサ 10では、端子用孔 20a, 20b力 基板 20の他方主 面側に形成される保持部 21の先端面力も兼用孔 20dにわたつてそれぞれ L字状に 形成される。なお、図 3に示すピン端子 22a, 22bを有する基板 20を形成するために は、たとえば、クランク状に形成されたピン端子 22a, 22bの所定部分の周囲に基板 の材料をモールド成形することによって基板 20が形成される。
[0041] 図 3に示す超音波センサ 10では、ピン端子 22a, 22bは基板 20内部の部分に曲げ 加工が施されているので、ピン端子 22a, 22bが基板 20に対して強固に固定され、 基板 20に対してピン端子 22a, 22bが若干でも押し込まれたり引き抜かれたりしに《 なり、ピン端子 22a, 22bの先端部分の位置精度が向上する。し力も、ピン端子 22a, 22bの位置を基板 20の一方主面側と他方主面側とにおいて異ならせることができる ので、ピン端子 22a, 22bの配置や超音波センサを実装する配置の自由度も向上す る。
さらに、図 3に示す超音波センサ 10では、基板 20がピン端子 22a, 22bの先端近 傍部分などを保持するための保持部 21を有するので、保持部 21によってピン端子 2 2a, 22bの先端近傍部分が保持され、ピン端子 22a, 22bの先端部分の位置精度が 向上する。なお、このようにピン端子 22a, 22bの先端部分の位置精度を向上するた めには、保持部 21がピン端子 22a, 22bの先端近傍部分のみを保持するように形成 されてちょい。
[0042] なお、上述の各超音波センサ 10では、ダンピング材 18の材料としてシリコンゴムが 用いられている力 シリコンゴム以外に発泡スポンジ等、ダンピング効果があるもので あれば他の材料が用いられてもよ！/、。
[0043] また、上述の各超音波センサ 10において、圧電素子 16からケース 12の内側へ向 力 超音波を吸収するとともに、発泡性榭脂 26によって圧電素子 16の振動が妨げら れないようにするために、圧電素子 16の他方主面側の電極上に、たとえばフェルトか らシート状の吸音材が設けられてもよい。
[0044] さらに、上述の各超音波センサ 10では、各部が特定の大きさ、形状、配置、材料お よび数で規定されている力 この発明では、それらは任意に変更されてもよい。
産業上の利用可能性
[0045] この発明に力かる超音波センサは、たとえば、自動車のバックソナ一などに利用さ れる。

Claims

請求の範囲
[1] 有底筒状のケース、
前記ケース内部の底面に形成される圧電素子、
前記圧電素子に電気的に接続される端子、および
前記端子が固定される基板を備え、
前記基板は振動の伝播を抑制するためのダンピング材を介して前記ケースに取り 付けられ、
前記ダンピング材は前記ケースの開口部を覆うように前記ケースの端面と前記基板 の主面との間に設けられた、超音波センサ。
[2] 前記ダンピング材は、前記ケースの一部分および前記基板の一部分を覆うように形 成された、請求項 1に記載の超音波センサ。
[3] 前記端子は、前記基板内部の部分に曲げ加工が施されている、請求項 1または請 求項 2に記載の超音波センサ。
[4] 前記基板は、前記端子の少なくとも先端近傍部分を保持するための保持部を有す る、請求項 1ないし請求項 3にいずれかに記載の超音波センサ。
[5] 有底筒状のケース内部の底面に圧電素子を配置する工程と、
前記圧電素子と基板に固定される端子とを電気的に接続する工程と、 前記基板および振動の伝播を抑制するためのダンピング材に、充填材を充填する ための貫通孔を形成する工程と、
前記基板が前記ダンピング材を介して前記ケースに取り付けられ、かつ、前記ダン ピング材が前記ケースの開口部を覆うように、前記ケースの開口部の端面と前記基 板の主面との間に前記ダンピング材を設ける工程と、
前記基板および前記ダンピング材を貫通する前記貫通孔を介して前記ケース内部 に充填材を充填する工程とを備えた、超音波センサの製造方法。
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