JP2000121739A - Ultrasonic sensor and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は超音波センサ、特に
自動車のバックソナー、コーナーソナー等として使用さ
れる防滴型超音波センサ、及びその製造方法等に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic sensor, and more particularly to a drip-proof ultrasonic sensor used as a back sonar or a corner sonar of an automobile, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、超音波センサの分野において、セ
ンサに近接する被検出物を検知するための近距離タイプ
の防滴型超音波センサの需要が増加している。2. Description of the Related Art In recent years, in the field of ultrasonic sensors, the demand for a short-distance type drip-proof ultrasonic sensor for detecting an object to be detected approaching the sensor has been increasing.
【０００３】このような用途に用いられる超音波センサ
として、従来より図１３に示す構造のものが用いられて
いる。すなわち超音波センサ５１は、アルミニウム等の
金属で筒部５５と振動部５４とを一体的に形成した有底
筒状ケース５２ａの振動部（底面）５４の内側に、その
両主面に素子電極（図示せず）の形成された圧電振動素
子５３が貼り付けられた構造を有している。圧電振動素
子５３に形成された素子電極からケース５２ａ外部への
電気的引き出しは、入出力端子５８ａ、５８ｂによって
行われる。入出力端子５８ａは、圧電振動素子５３の振
動部５４と接しない側の主面（上面）に形成された素子
電極に半田付け等によって接続される。入出力端子５８
ｂは、圧電振動素子５３の振動部５４と接する側の主面
（下面）に形成された素子電極と導通している金属製の
ケース５２ａの所定の位置に、半田付け等によって接続
される。以上のような構成により、入出力端子５８ａ、
５８ｂによって圧電振動素子５３からの電気的引き出し
が行われている。As an ultrasonic sensor used for such an application, a sensor having a structure shown in FIG. 13 has been conventionally used. That is, the ultrasonic sensor 51 has the element electrodes on the inside of the vibrating portion (bottom surface) 54 of the bottomed cylindrical case 52a in which the cylindrical portion 55 and the vibrating portion 54 are integrally formed of metal such as aluminum, and on both main surfaces thereof. It has a structure in which a piezoelectric vibrating element 53 on which (not shown) is formed is attached. Electrical extraction from the element electrodes formed on the piezoelectric vibration element 53 to the outside of the case 52a is performed by the input / output terminals 58a and 58b. The input / output terminal 58a is connected by soldering or the like to an element electrode formed on the main surface (upper surface) of the piezoelectric vibration element 53 on the side not in contact with the vibration section 54. I / O terminal 58
b is connected by soldering or the like to a predetermined position of a metal case 52a that is electrically connected to an element electrode formed on a main surface (lower surface) of the piezoelectric vibrating element 53 that is in contact with the vibrating portion 54. With the above configuration, the input / output terminals 58a,
Electrical drawing from the piezoelectric vibration element 53 is performed by 58b.
【０００４】ここで、入出力端子５８ａ、５８ｂの線材
としては、柔らかい銅の細線（ワイヤ）等が使用され
る。これは、例えば鉄−ニッケル合金等からなるリード
フレームのように剛性の高い線材を入出力端子として使
用する場合、有底筒状ケースの開口側から底面側に向か
って入出力端子を差し込んでその先端部を圧電振動素子
５３に当接させて電気的な接続を取ることになるが、そ
うすると素子５３が入出力端子によって押さえつけら
れ、本来必要とされる素子５３の振動が阻害（拘束）さ
れてしまうからである。また、剛性の高い線材が圧電振
動素子に当接すると、圧電振動素子の振動が入出力端子
を通じてケースの内／外部に漏れ出すいわゆる「振動漏
れ」が生じ、超音波センサの残響特性の劣化を招くこと
になる。これらの理由から、従来より入出力端子には柔
らかい細線が使用されている。Here, as a wire for the input / output terminals 58a and 58b, a thin copper wire (wire) or the like is used. This is because when a highly rigid wire such as a lead frame made of an iron-nickel alloy or the like is used as an input / output terminal, the input / output terminal is inserted from the opening side of the bottomed cylindrical case toward the bottom side. The distal end portion is brought into contact with the piezoelectric vibrating element 53 to make an electrical connection. However, in this case, the element 53 is pressed by the input / output terminal, and the vibration of the element 53 which is originally required is hindered (restricted). It is because. In addition, when a highly rigid wire comes into contact with the piezoelectric vibrating element, so-called “vibration leakage” occurs, in which vibration of the piezoelectric vibrating element leaks into / out of the case through the input / output terminals, thereby deteriorating the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor. Will be invited. For these reasons, soft thin wires have conventionally been used for input / output terminals.
【０００５】なお、図示しなかったが、上述の超音波セ
ンサ５１の有底筒状ケースの内部の空隙部分には通常、
シリコン樹脂等の制振材が挿入されている。[0005] Although not shown, the above-described ultrasonic sensor 51 usually has a gap inside the bottomed cylindrical case.
A damping material such as a silicone resin is inserted.
【０００６】以上のような構成の超音波センサは、以下
のように動作する。すなわち、まず入出力端子５８ａ、
５８ｂに駆動電圧を印加し圧電振動素子５３を振動させ
る。この振動により有底筒状ケース５２の振動部５４も
振動し、図１３の矢印方向に超音波が発せられる。所定
時間経過後、被検出物から反射してきた超音波が振動部
５４を介して圧電振動素子５３に到達し反射信号に変換
され、入出力端子５８ａ、５８ｂから出力される。ここ
で駆動電圧の印加時点から反射信号の出力時点までの時
間が検出され、この検出結果から被検出物との距離が測
定される。The ultrasonic sensor having the above configuration operates as follows. That is, first, the input / output terminals 58a,
A drive voltage is applied to 58b to vibrate the piezoelectric vibration element 53. This vibration also vibrates the vibrating portion 54 of the bottomed cylindrical case 52, and emits ultrasonic waves in the direction of the arrow in FIG. After a lapse of a predetermined time, the ultrasonic wave reflected from the object reaches the piezoelectric vibrating element 53 via the vibrating section 54, is converted into a reflected signal, and is output from the input / output terminals 58a and 58b. Here, the time from the point of application of the drive voltage to the point of output of the reflection signal is detected, and the distance to the object is measured from the detection result.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例の超音波センサは以下のような問題点を有してい
る。However, the above-described conventional ultrasonic sensor has the following problems.
【０００８】すなわち、上述の超音波センサにあって
は、有底筒状ケース５２ａは筒部５５と振動部５４とが
金属で一体的に形成されている。このような一体化され
た金属ケースは、一般的に削り出し加工によって作製さ
れるが、この場合、有底筒状ケースの内径寸法や振動部
の厚み等にばらつきが生じやすい。内径寸法や振動部の
厚みのばらつきは、超音波センサの共振周波数、感度、
残響等の各種特性に大きな影響を与えるため、特性の均
一な超音波センサを効率的に作製することが難しく量産
性に劣ることになる。また、削り出し加工は材料費が高
くつくため、超音波センサのコストアップの原因にもな
る。That is, in the above-described ultrasonic sensor, the bottomed tubular case 52a has the tubular portion 55 and the vibrating portion 54 integrally formed of metal. Such an integrated metal case is generally manufactured by shaving, but in this case, the inner diameter of the bottomed cylindrical case, the thickness of the vibrating portion, and the like tend to vary. Variations in the inner diameter and the thickness of the vibrating part are caused by the resonance frequency, sensitivity,
Since this greatly affects various characteristics such as reverberation, it is difficult to efficiently manufacture an ultrasonic sensor having uniform characteristics, which is inferior in mass productivity. In addition, since the shaving process requires a high material cost, it also causes an increase in the cost of the ultrasonic sensor.
【０００９】また、上述の構造の超音波センサにおいて
は、必要な圧電振動素子の振動の確保や残響特性向上等
の観点から、入出力端子５８ａ、５８ｂには柔らかい銅
の細線等が用いられる。しかし入出力端子が細く柔らか
いためその取り扱いが難しく、圧電振動素子への半田付
け時の接続位置の位置決めが非常に難しいものとなる。
この結果、接続位置が個体ごとにばらついてしまい、そ
のばらつきに応じて超音波センサの共振周波数や感度特
性も変化することになるので、この点からも特性の均一
な超音波センサを効率的に作製することが難しく量産性
に劣ることになる。また、入出力端子が細いため圧電振
動素子の振動の影響による経時劣化によって断線する恐
れがあり、接続信頼性に問題が残る。Further, in the ultrasonic sensor having the above-described structure, soft copper thin wires or the like are used for the input / output terminals 58a and 58b from the viewpoint of securing necessary vibration of the piezoelectric vibrating element and improving reverberation characteristics. However, since the input / output terminals are thin and soft, it is difficult to handle them, and it is very difficult to determine the connection position at the time of soldering to the piezoelectric vibrating element.
As a result, the connection position varies for each individual, and the resonance frequency and the sensitivity characteristic of the ultrasonic sensor also change according to the variation. Therefore, an ultrasonic sensor having uniform characteristics can be efficiently used from this point. It is difficult to fabricate, resulting in poor mass productivity. In addition, since the input / output terminals are thin, there is a risk of disconnection due to deterioration over time due to the influence of the vibration of the piezoelectric vibrating element, leaving a problem in connection reliability.
【００１０】したがって、本発明の目的は上述の技術的
問題点を解消するためになされたものであって、加工が
容易で均一な特性を有する有底筒状ケースを安価に提供
し、また圧電振動素子への入出力端子の接続を簡単に行
うことができ、かつ位置決めの作業性の良い構造を有す
る超音波センサを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems, and provides a bottomed cylindrical case which is easy to process and has uniform characteristics at a low cost. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic sensor that can easily connect an input / output terminal to a vibration element and has a structure with good positioning workability.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の請求項１に記載の超音波センサにおいて
は、筒部と振動部とが一体的に形成された有底筒状ケー
スと、有底筒状ケースの内底面にあたる振動部に配置さ
れる圧電振動素子と、圧電振動素子と電気的に接続され
有底筒状ケース外部に引き出される入出力端子とを有し
てなる超音波センサであって、前記有底筒状ケースは絶
縁部材からなり、かつ前記入出力端子の少なくとも一つ
は有底筒状ケース内に埋設されている。In order to solve the above problems, in the ultrasonic sensor according to the first aspect of the present invention, a bottomed cylindrical shape in which a cylindrical portion and a vibrating portion are integrally formed. A case, a piezoelectric vibrating element disposed on a vibrating portion corresponding to the inner bottom surface of the bottomed cylindrical case, and an input / output terminal electrically connected to the piezoelectric vibrating element and drawn out of the bottomed cylindrical case. In the ultrasonic sensor, the bottomed cylindrical case is made of an insulating member, and at least one of the input / output terminals is embedded in the bottomed cylindrical case.
【００１２】このように、絶縁部材を用いて有底筒状ケ
ースを形成することにより、例えば樹脂材料の射出形成
等の手法によれば、寸法精度の良いケースを容易に大量
生産することができる。また、削り出し加工に比べて材
料費も低く抑えることができる。加えて、例えばインサ
ートモールド等の手法によって入出力端子を有底筒状ケ
ース内に埋設することにより、入出力端子を相当程度ケ
ースで固定支持することができるので、入出力端子を圧
電振動素子に接続する際の接続位置の位置決め作業を簡
略化でき、接続位置のばらつきの少ない特性の均一な超
音波センサを効率的に生産することが可能になる。As described above, by forming a bottomed cylindrical case using an insulating member, a case with good dimensional accuracy can be easily mass-produced by a technique such as injection molding of a resin material. . Further, the material cost can be reduced as compared with the machining process. In addition, by embedding the input / output terminals in the bottomed cylindrical case by a method such as insert molding, the input / output terminals can be fixed and supported to a considerable extent in the case. The work of positioning the connection position at the time of connection can be simplified, and it becomes possible to efficiently produce an ultrasonic sensor having uniform characteristics with little variation in the connection position.
【００１３】また、入出力端子をケースで固定支持する
ことができるので、請求項４に示すような剛性の高い導
電材料を入出力端子として使用することが可能となる。
すなわち、剛性の高い導電材料を使用しても、入出力端
子がケースで固定支持されているので、その先端部を直
接圧電振動素子に圧接させずに電気的接続を行うことが
できる。つまり、入出力端子のケースに埋設されている
部分から突出した部分（埋設先端部分）のバネ性を利用
したうえで、導電性接着剤や半田等を介して圧電振動素
子と触接させることにより、剛性の高い導電材料を使用
しても圧電振動素子の振動を阻害（拘束）することな
く、電気的な導通を取ることができる。Further, since the input / output terminal can be fixedly supported by the case, it is possible to use a conductive material having high rigidity as the input / output terminal.
That is, even if a highly rigid conductive material is used, since the input / output terminals are fixed and supported by the case, electrical connection can be made without directly pressing the tip of the input / output terminal to the piezoelectric vibration element. In other words, by utilizing the spring properties of the part (buried tip) protruding from the part buried in the case of the input / output terminal, by making contact with the piezoelectric vibrating element via a conductive adhesive or solder, etc. Even if a conductive material having high rigidity is used, electrical conduction can be achieved without inhibiting (restricting) the vibration of the piezoelectric vibration element.
【００１４】なお、本発明の超音波センサでは、有底筒
状ケースが絶縁部材で形成されているので、圧電振動素
子と入出力端子との電気的な接続方法に工夫が必要とな
る。この点については、本発明の請求項２に記載の超音
波センサのように、例えば有底筒状ケースの振動部と圧
電振動素子との間に導電層を介在させて配置し、そのう
えで一方の入出力端子を圧電振動素子の上面と電気的に
接続し、他方の入出力端子を圧電振動素子の下面と電気
的につながっている導電層に接続することにより、圧電
振動素子と入出力端子との電気的な接続を取ることがで
きる。In the ultrasonic sensor of the present invention, since the bottomed cylindrical case is formed of an insulating member, it is necessary to devise a method for electrically connecting the piezoelectric vibrating element to the input / output terminals. Regarding this point, as in the case of the ultrasonic sensor according to claim 2 of the present invention, for example, a conductive layer is interposed between the vibrating portion of the bottomed cylindrical case and the piezoelectric vibrating element, and then one of the conductive layers is disposed. By electrically connecting the input / output terminal to the upper surface of the piezoelectric vibrating element and connecting the other input / output terminal to a conductive layer that is electrically connected to the lower surface of the piezoelectric vibrating element, the piezoelectric vibrating element and the input / output terminal Electrical connections can be made.
【００１５】本発明の請求項３に記載の超音波センサ
は、有底筒状ケースを、２５〜１２５℃の温度範囲にお
いて１００〜２００００ｋｇｆ／ｍｍ2の弾性率を有す
る絶縁部材で形成する。In the ultrasonic sensor according to a third aspect of the present invention, the bottomed cylindrical case is formed of an insulating member having an elastic modulus of 100 to 20,000 kgf / mm 2 in a temperature range of 25 to 125 ° C.
【００１６】本発明の超音波センサは主として車載部品
として厳しい環境下での使用が予定される。そのために
は厳しい環境下においても感度特性や残響特性の特性変
化が起こりにくく、かつ経時劣化が起こりにくくする必
要があり、その条件を満たすためには、超音波センサを
構成する有底筒状ケースの耐環境性が重要な要素のひと
つとなる。この点に関して本発明者らは、後述の実施例
にも示すように、２５〜１２５℃の温度範囲において１
００〜２００００ｋｇｆ／ｍｍ2の弾性率を有する絶縁
部材を用いて有底筒状ケースを形成することにより、上
述の環境下においても所望の感度特性や残響特性を満足
させうることを確認した。上述の規定範囲の弾性率を有
し、本発明の超音波センサに好適に使用しうる具体的な
絶縁部材として、例えばポリフェニレンサルファイド、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォ
ン、液晶ポリマ等の絶縁材料が挙げられる。The ultrasonic sensor of the present invention is expected to be used as a vehicle-mounted component in a severe environment. For that purpose, it is necessary to make it difficult for characteristic changes in sensitivity and reverberation characteristics to occur even under severe environments, and to prevent deterioration over time.To satisfy such conditions, a bottomed cylindrical case that constitutes an ultrasonic sensor Environmental resistance is one of the important factors. In this regard, the present inventors have found that, as shown in the examples below, in the temperature range of 25 to 125 ° C., 1
It was confirmed that the desired sensitivity characteristics and reverberation characteristics can be satisfied even in the above-described environment by forming the bottomed cylindrical case using an insulating member having an elastic modulus of 00 to 20000 kgf / mm 2 . Having an elastic modulus in the above specified range, as a specific insulating member that can be suitably used in the ultrasonic sensor of the present invention, for example, polyphenylene sulfide,
Insulating materials such as polyetheretherketone, polyethersulfone, and liquid crystal polymer may be used.
【００１７】本発明の請求項５に記載の超音波センサ
は、入出力端子の有底筒状ケース内部における埋設先端
部分が、有底筒状ケースを軸方向から見たときに、少な
くとも１箇所以上の曲げ部分を有している。入出力端子
に、少なくとも１箇所以上の曲げ部分を形成することに
より、埋設先端部分の長さをより長くとることができ、
それだけ埋設先端部分のバネ性を向上させることがで
き、振動部等の振動を阻害（拘束）する力を小さくする
ことができる。In the ultrasonic sensor according to a fifth aspect of the present invention, when the input / output terminals are embedded in the bottomed cylindrical case at least one position when the bottomed cylindrical case is viewed from the axial direction. It has the above bent portion. By forming at least one bent portion on the input / output terminal, the length of the buried tip can be made longer,
As a result, the spring property of the buried distal end portion can be improved, and the force that inhibits (restricts) the vibration of the vibrating portion or the like can be reduced.
【００１８】本発明の請求項６記載の超音波センサは、
入出力端子の有底筒状ケース内部における埋設先端部分
が、長さ／厚み≧２、または長さ／幅≧２に形成されて
いる。埋設先端部分をこのような寸法比とすることによ
り、埋設先端部分のバネ性を向上させることができ振動
部等の振動を阻害（拘束）する力を小さくすることがで
きる。An ultrasonic sensor according to a sixth aspect of the present invention comprises:
A buried tip portion of the input / output terminal inside the bottomed cylindrical case is formed to have a length / thickness ≧ 2 or a length / width ≧ 2. By setting the buried distal end portion to such a dimensional ratio, the spring property of the buried distal end portion can be improved, and the force of obstructing (restricting) the vibration of the vibrating portion or the like can be reduced.
【００１９】本発明の請求項７記載の超音波センサは、
入出力端子の有底筒状ケース内部における埋設先端部分
が、その先端方向に向かって先細形状、もしくは部分的
にくびれた形状に形成されている。これにより、埋設先
端部分のバネ性を向上させることができ、振動部等の振
動を阻害（拘束）する力を小さくすることができる。An ultrasonic sensor according to a seventh aspect of the present invention comprises:
A buried tip portion of the input / output terminal inside the bottomed cylindrical case is formed in a tapered shape or a partially constricted shape toward the tip direction. Thereby, the spring property of the embedded tip portion can be improved, and the force that inhibits (restricts) the vibration of the vibrating portion or the like can be reduced.
【００２０】本発明の請求項８記載の超音波センサは、
有底筒状ケースの内部の少なくとも一部に発泡性樹脂が
充填されている。これにより、発泡性樹脂が有底筒状ケ
ースの筒部の不要な振動を抑制し、かつケース内部に発
生する不要な超音波を吸収するので、超音波センサの残
響特性を向上させることができる。[0020] The ultrasonic sensor according to claim 8 of the present invention,
At least a part of the inside of the bottomed cylindrical case is filled with a foamable resin. Thereby, since the foamable resin suppresses unnecessary vibration of the cylindrical portion of the bottomed cylindrical case and absorbs unnecessary ultrasonic waves generated inside the case, the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor can be improved. .
【００２１】なお、本明細書では超音波センサの構成部
分の名称として、「筒部」「振動部」との名称を用いて
いるが、超音波センサの動作過程においては、単に振動
部のみが振動しているわけではなく、振動部の振動と連
動して筒部も振動する場合があることは言うまでもな
い。In the present specification, the names of the “cylindrical part” and the “vibrating part” are used as the names of the components of the ultrasonic sensor. However, in the operation process of the ultrasonic sensor, only the vibrating part is used. It goes without saying that the cylinder does not vibrate, and the cylinder may also vibrate in conjunction with the vibration of the vibrator.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】［第１実施例、図１〜図５］以
下、本発明の第１実施例の超音波センサにつき、図を参
照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment, FIGS. 1 to 5] An ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２３】まず超音波センサ１は概ね、図１に示すよ
うに、筒部３と振動部４とが一体的に形成された絶縁部
材からなる有底筒状ケース２から構成されている。有底
筒状ケース２の内底面にあたる振動部４上には、例えば
金属箔等からなる導電層１０が配置されており、さらに
導電層１０上には、その両主面に素子電極（図示せず）
の形成された薄板状の圧電振動素子５が配置されてい
る。First, as shown in FIG. 1, the ultrasonic sensor 1 generally includes a bottomed cylindrical case 2 made of an insulating member in which a cylindrical portion 3 and a vibrating portion 4 are integrally formed. A conductive layer 10 made of, for example, a metal foil is disposed on the vibrating portion 4 corresponding to the inner bottom surface of the bottomed cylindrical case 2. Further, on the conductive layer 10, element electrodes (shown in FIG. Z)
The thin plate-shaped piezoelectric vibrating element 5 formed with is formed.
【００２４】筒部３には、４２ニッケル（鉄−４２％ニ
ッケルの合金）等の剛性の高い導電部材からなる２本の
入出力端子６、７が埋設されている。入出力端子６の一
端は、圧電振動素子５の上面に形成された素子電極に導
電性接着剤８を介して電気的に接続されている。この接
続に際しては、入出力端子６のケース２内部における埋
設先端部分９のバネ性を利用して、圧電振動素子５およ
び振動部４の所望の振動を阻害（拘束）しないように、
その先端部を圧電振動素子５に軽く触接させている。埋
設先端部分９には、好適なバネ性を持たせるために適当
な角度を持つような曲げ加工等を施してもよい。入出力
端子６の他端は、外部回路との接続のためにケース２外
部に引き出されている。また、入出力端子７の一端は導
電層１０と接触し電気的に接続されている。導電層１０
は圧電振動素子５の下面に形成された素子電極と電気的
につながっているので、これにより、入出力端子７と圧
電振動素子５との電気的導通が行われる。入出力端子７
の他端は、端子６と同様にケース２の外部に引き出され
ている。なお、上述の超音波センサ１の有底筒状ケース
２の内部の空隙部分には、センサの残響特性改善のため
に、シリコン樹脂等の制振材が挿入されることもある。Two input / output terminals 6 and 7 made of a conductive material having high rigidity such as 42 nickel (an alloy of iron and 42% nickel) are embedded in the cylindrical portion 3. One end of the input / output terminal 6 is electrically connected to an element electrode formed on the upper surface of the piezoelectric vibration element 5 via a conductive adhesive 8. At the time of this connection, the desired vibration of the piezoelectric vibrating element 5 and the vibrating portion 4 is not hindered (constrained) by utilizing the resiliency of the embedded tip portion 9 inside the case 2 of the input / output terminal 6.
The tip portion is lightly in contact with the piezoelectric vibration element 5. The buried tip portion 9 may be subjected to a bending process or the like so as to have an appropriate angle in order to have a suitable spring property. The other end of the input / output terminal 6 is drawn out of the case 2 for connection to an external circuit. Further, one end of the input / output terminal 7 is in contact with and electrically connected to the conductive layer 10. Conductive layer 10
Is electrically connected to the element electrode formed on the lower surface of the piezoelectric vibration element 5, thereby electrically connecting the input / output terminal 7 and the piezoelectric vibration element 5. Input / output terminal 7
Is drawn out of the case 2 like the terminal 6. In addition, in order to improve the reverberation characteristics of the sensor, a vibration damping material such as a silicone resin may be inserted into the gap inside the bottomed cylindrical case 2 of the ultrasonic sensor 1 described above.
【００２５】有底筒状ケース２に使用される絶縁部材と
しては、２５〜１２５℃の温度範囲において１００〜２
００００ｋｇｆ／ｍｍ2の弾性率を有する部材が望まし
い。より具体的には、耐熱性、耐久性に優れたエンジニ
アリングプラスチック材料、例えばポリフェニレンサル
ファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテル
スルフォン、液晶ポリマ等が用いられる。ここで、有底
筒状ケース２に上述のような数値範囲の弾性率を有する
絶縁部材を用いる根拠を説明する。すなわち、本発明の
超音波センサは、主として車載部品として厳しい環境下
での使用が予定される。そのため、環境の変化によって
も感度特性や残響特性の特性変化が起こりにくく、かつ
厳しい環境下においても経時劣化が起こりにくいことが
要求される。この点に関して本発明者らは、上述の数値
範囲の弾性率を有する絶縁部材を用いることにより、上
述の環境下においても所望の感度特性や残響特性を満足
させうることを確認した。図５はケースに用いる絶縁部
材の弾性率と、超音波センサの感度、残響との関係を示
すグラフである。図からわかるように、弾性率が１００
ｋｇｆ／ｍｍ2以上となる点において残響特性は急峻に
良好な値を示し、弾性率が２００００ｋｇｆ／ｍｍ2以
下となる点において感度特性は急峻に良好な値を示す。
この数値範囲の弾性率の部材を用いて有底筒状ケースを
構成した超音波センサを上述の環境下で所定時間使用し
てセンサの各種特性の経時変化を調べた結果、特性の変
化は許容範囲内に収まることが確認できたものである。The insulating member used for the bottomed cylindrical case 2 is 100 to 2 in a temperature range of 25 to 125 ° C.
A member having an elastic modulus of 0000 kgf / mm 2 is desirable. More specifically, an engineering plastic material excellent in heat resistance and durability, for example, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether sulfone, a liquid crystal polymer, or the like is used. Here, the grounds for using the insulating member having the elastic modulus in the above numerical range for the bottomed cylindrical case 2 will be described. That is, the ultrasonic sensor of the present invention is expected to be used in a severe environment mainly as an in-vehicle component. Therefore, it is required that the characteristics of the sensitivity characteristic and the reverberation characteristic hardly change due to a change in environment, and that deterioration with time hardly occurs even in a severe environment. In this regard, the present inventors have confirmed that desired sensitivity characteristics and reverberation characteristics can be satisfied even under the above-described environment by using an insulating member having an elastic modulus in the above-described numerical range. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the elastic modulus of the insulating member used for the case and the sensitivity and reverberation of the ultrasonic sensor. As can be seen from FIG.
The reverberation characteristic shows a steeply good value at the point where it is equal to or more than kgf / mm 2 , and the sensitivity characteristic shows a steeply good value at the point where the elastic modulus is not more than 20,000 kgf / mm 2 .
As a result of examining the time-dependent changes in various characteristics of the sensor using the ultrasonic sensor having a cylindrical case with a bottom with a member having an elastic modulus in this numerical range under the above-described environment for a predetermined period of time, the change in the characteristics is acceptable. It was confirmed that it was within the range.
【００２６】以上のような構成の超音波センサ１は、以
下のようにして作製される。The ultrasonic sensor 1 having the above configuration is manufactured as follows.
【００２７】まず、射出成形等の手法によって、入出力
端子６、７のインサートモールドされた有底筒状ケース
２を形成する。この際、ケース２の筒部と振動部とは一
度の射出成形によって一体的に形成する。ケース２の形
成が終了した後、ケース２の内底面にあたる振動部４上
に、例えばアルミ等の金属箔からなる導電層１０を振動
部４に密着させて配置する。ついで、導電層１０上に、
半田や導電性接着剤等を用いて圧電振動素子５を貼着す
る。こののち、必要に応じて入出力端子６、７の埋設先
端部分９に曲げ加工を施し、さらに半田や導電性接着剤
等を用いて、入出力端子６、７と圧電振動素子５の素子
電極との電気的接続を行う。電気的な接続作業が終了し
た段階で、有底筒状ケース２内に制振材の挿入等が行わ
れる。First, the bottomed cylindrical case 2 of the input / output terminals 6, 7 is insert-molded by a technique such as injection molding. At this time, the cylindrical portion and the vibrating portion of the case 2 are integrally formed by one injection molding. After the formation of the case 2 is completed, a conductive layer 10 made of a metal foil such as aluminum is placed on the vibrating portion 4 on the inner bottom surface of the case 2 in close contact with the vibrating portion 4. Then, on the conductive layer 10,
The piezoelectric vibrating element 5 is attached using solder, a conductive adhesive, or the like. After that, if necessary, the buried tip portions 9 of the input / output terminals 6 and 7 are subjected to a bending process, and furthermore, the input / output terminals 6 and 7 and the element electrodes of the piezoelectric vibrating element 5 are soldered using a conductive adhesive or the like. Make electrical connection with At the stage when the electrical connection work is completed, a vibration damping material is inserted into the bottomed cylindrical case 2 or the like.
【００２８】次に超音波センサ１の動作について説明す
る。まず、超音波センサ１の入出力端子６、７に駆動電
圧を印加し、圧電振動素子５を振動させる。この圧電振
動素子５の振動と連動して振動部４が振動し、図１に示
す矢印方向に超音波が発せられる。所定時間経過後、被
検出物から反射してきた超音波が振動部４を介して圧電
振動素子５に到達し反射信号に変換され、入出力端子
６、７から出力される。ここで、駆動電圧の印加時点か
ら反射信号の出力時点までの時間が検出され、この検出
結果から被検出物との距離が測定される。Next, the operation of the ultrasonic sensor 1 will be described. First, a driving voltage is applied to the input / output terminals 6 and 7 of the ultrasonic sensor 1 to vibrate the piezoelectric vibration element 5. The vibrating section 4 vibrates in conjunction with the vibration of the piezoelectric vibrating element 5, and an ultrasonic wave is emitted in the direction of the arrow shown in FIG. After a lapse of a predetermined time, the ultrasonic wave reflected from the object reaches the piezoelectric vibrating element 5 via the vibrating section 4 and is converted into a reflected signal, which is output from the input / output terminals 6 and 7. Here, the time from the application of the drive voltage to the output of the reflection signal is detected, and the distance to the object is measured from the detection result.
【００２９】以上のような構成の超音波センサによれ
ば、絶縁部材を用いて有底筒状ケースを形成することに
より、例えば樹脂材料の射出形成等の手法を用いて、寸
法精度の良いケースを容易に大量生産することができ
る。また、削り出し加工に比べて材料費も低く抑えるこ
とができる。また、入出力端子が筒部に埋設されている
ことにより入出力端子が筒部で固定支持されるので、入
出力端子を圧電振動素子に接続するに際して接続位置の
位置決め作業を容易に行うことができ、特性の均一な超
音波センサを効率的に生産することができる。また、入
出力端子が筒部で固定されていることから、剛性の高い
導電部材を入出力端子として用いることが可能になる。According to the ultrasonic sensor having the above-described configuration, by forming the bottomed cylindrical case using the insulating member, a case having good dimensional accuracy can be obtained by using a technique such as injection molding of a resin material. Can be easily mass-produced. Further, the material cost can be reduced as compared with the machining process. In addition, since the input / output terminals are embedded in the cylindrical portion, the input / output terminals are fixed and supported by the cylindrical portion. Therefore, when connecting the input / output terminals to the piezoelectric vibration element, the connection position can be easily positioned. As a result, an ultrasonic sensor having uniform characteristics can be efficiently produced. In addition, since the input / output terminal is fixed by the cylindrical portion, a highly rigid conductive member can be used as the input / output terminal.
【００３０】なお、本発明の超音波センサは上述の形態
に限定されることなく、その趣旨の範囲内で変形するこ
とが可能である。The ultrasonic sensor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be modified within the scope of the invention.
【００３１】例えば、本実施例においては素子電極は圧
電振動素子５の両主面に形成されているが、導電層１０
と接する下面側には必ずしも素子電極が形成されている
必要はない。これは、導電層１０を素子電極として機能
させることが可能だからである。また、入出力端子の線
材には４２ニッケルを用いたが、同種の剛性の高い線材
として洋白やリン青銅等の使用も可能である。また、剛
性の高い線材のみならず、従来より使用されている銅の
細線等の使用も可能である。細線を使用する場合であっ
ても、細線が筒部３内に埋設され相当程度に固定支持さ
れているので、圧電振動素子５に細線を接続するに際し
て従来よりも容易に位置決めを行うことができるからで
ある。さらに、本実施例では２つの入出力端子の双方が
筒部３に埋設されていたが、どちらか一方のみが埋設さ
れている場合にも本発明を適用しうる。加えて、入出力
端子６、７の圧電振動素子５への接続方法も本実施例の
形態に限定されない。例えば図２に示すように、入出力
端子７も端子６と同様に、筒部３の側壁部分から導電部
材を引き出した上で導電性接着剤８を用いて振動部４と
接続しても良い。また、図３に示すように、下面側の素
子電極１１を圧電振動素子５の側部を介して上面側にま
で引き回した上で、素子電極１１と入出力端子７との導
通を取っても良い。このような構成とすれば、振動部４
上に導電層１０を配置する必要はなくなる。さらに、図
４に示すように、振動部４に形成した窪み１２に導電性
接着剤８を配置し、該接着剤８を介して下面側の素子電
極（図示せず）と入出力端子７との導通を取る構成とす
ることも可能である。曲げ加工による入出力端子の曲げ
かたも種々の形態が可能である。For example, in the present embodiment, the device electrodes are formed on both main surfaces of the piezoelectric vibrating element 5, but the conductive layers 10
It is not always necessary to form an element electrode on the lower surface side in contact with. This is because the conductive layer 10 can function as an element electrode. In addition, although 42 nickel was used as the wire of the input / output terminal, nickel-white or phosphor bronze can be used as the same kind of highly rigid wire. Not only a wire having high rigidity but also a copper thin wire conventionally used can be used. Even when a thin wire is used, since the thin wire is buried in the cylindrical portion 3 and is fixed and supported to a considerable extent, the positioning can be performed more easily than before in connecting the thin wire to the piezoelectric vibration element 5. Because. Further, in the present embodiment, both of the two input / output terminals are embedded in the cylindrical portion 3, but the present invention can be applied to a case where only one of them is embedded. In addition, the method of connecting the input / output terminals 6 and 7 to the piezoelectric vibration element 5 is not limited to the embodiment. For example, as shown in FIG. 2, the input / output terminal 7 may be connected to the vibrating section 4 by using a conductive adhesive 8 after drawing out a conductive member from the side wall of the cylindrical section 3, similarly to the terminal 6. . Further, as shown in FIG. 3, the element electrode 11 on the lower surface may be routed to the upper surface via the side of the piezoelectric vibrating element 5, and then conduction between the element electrode 11 and the input / output terminal 7 may be obtained. good. With such a configuration, the vibrating section 4
There is no need to dispose the conductive layer 10 thereon. Further, as shown in FIG. 4, a conductive adhesive 8 is disposed in a recess 12 formed in the vibrating section 4, and an element electrode (not shown) on the lower surface side and the input / output terminal 7 are connected via the adhesive 8. It is also possible to adopt a configuration in which conduction is achieved. Various forms are also possible for bending the input / output terminals by bending.
【００３２】［第２実施例、図６〜図１０］本発明の第
２実施例の超音波センサ２１は、第１実施例の超音波セ
ンサにおいて、入出力端子の埋設先端部分９の形状を変
化させることにより埋設先端部分９により好適なバネ性
を持たせたことが特徴である。[Second Embodiment, FIGS. 6 to 10] An ultrasonic sensor 21 according to a second embodiment of the present invention is different from the ultrasonic sensor according to the first embodiment in that the shape of the buried distal end portion 9 of the input / output terminal is changed. The feature is that the embedded tip portion 9 is provided with a more favorable spring property by being changed.
【００３３】超音波センサ２１は、図６に示すように、
筒部３から突出している埋設先端部分９が長く形成され
ている。埋設先端部分９の長さを長く形成することによ
りそのバネ性が向上するので、入出力端子６が圧電振動
素子５および振動部４の振動を阻害（拘束）する力をよ
り弱めることができ、超音波センサ２１の感度特性を向
上させることができる。The ultrasonic sensor 21 is, as shown in FIG.
The buried tip portion 9 protruding from the cylindrical portion 3 is formed to be long. Since the spring property is improved by increasing the length of the buried distal end portion 9, the force of the input / output terminal 6 for inhibiting (restricting) the vibration of the piezoelectric vibration element 5 and the vibration section 4 can be further reduced. The sensitivity characteristics of the ultrasonic sensor 21 can be improved.
【００３４】なお、埋設先端部分９のバネ性を向上させ
る手法としては、上述の方法に加えて例えば図７に示す
ように、有底筒状ケース２をその軸方向から見たとき
に、埋設先端部分９に曲げ部分を設けるようにしても良
い。曲げ部分を設けることにより埋設先端部分９の長さ
をより長くとることができ、それだけバネ性を向上させ
ることができるからである。曲げ部分の形状としては、
図７に示したようなＬ字形状のみならずＵ字形状や蛇行
形状、渦巻形状等の種々の形状とすることができる。As a method for improving the resiliency of the embedded tip portion 9, in addition to the above-described method, as shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG. You may make it provide a bending part in the front-end | tip part 9. By providing the bent portion, the length of the embedded tip portion 9 can be made longer, and the spring property can be improved accordingly. As the shape of the bent part,
Various shapes such as a U shape, a meandering shape, and a spiral shape as well as the L shape as shown in FIG. 7 can be used.
【００３５】また別の方法として、例えば図８に示すよ
うに、埋設先端部分９の先端部が徐々に細くなるように
テーパ２２を設けても良い。このテーパ２２の形状は、
この他、階段形状やＲ付き形状でも構わない。また埋設
先端部分９に部分的に細いくびれ部を設けた形状のもの
であっても構わない。As another method, as shown in FIG. 8, for example, a taper 22 may be provided so that the tip of the buried tip 9 gradually becomes thinner. The shape of this taper 22 is
In addition, a staircase shape or a shape with R may be used. The buried tip 9 may have a shape in which a narrow part is provided partially.
【００３６】さらに、埋設先端部分９の寸法比を適切に
選択することによって、そのバネ性を向上させることも
可能である。具体的には、図９に示すように埋設先端部
分９の各寸法を定めたとき、長さ／厚み≧２、または長
さ／幅≧２となるような形状とすることによって、埋設
先端部分９のバネ性を良好なものとすることができる。
図１０は、埋設先端部分９の長さ／厚み、および長さ／
幅の寸法比と、超音波センサ２１の感度との関係を示す
グラフである。このグラフから、長さ／厚み≧２、また
は長さ／幅≧２となる点から感度特性が急峻に良好な値
を示すことがわかる。超音波センサをさらに高感度なも
のとするためには、長さ／厚み≧５、または長さ／幅≧
５とすることが望ましい。Further, by appropriately selecting the dimensional ratio of the buried distal end portion 9, it is possible to improve its spring property. Specifically, as shown in FIG. 9, when the dimensions of the buried distal end portion 9 are determined, the shape is such that length / thickness ≧ 2 or length / width ≧ 2. 9 can have good spring properties.
FIG. 10 shows the length / thickness and length /
5 is a graph showing a relationship between a width dimension ratio and the sensitivity of the ultrasonic sensor 21. From this graph, it can be seen that the sensitivity characteristics show steeply good values from the point of length / thickness ≧ 2 or length / width ≧ 2. To make the ultrasonic sensor more sensitive, the length / thickness ≧ 5 or the length / width ≧
It is desirable to set it to 5.
【００３７】なお、本実施例においては入出力端子の形
状が板状であるが、この形状に限定されるものではな
く、例えば円柱状としても構わない。円柱状の入出力端
子に関しても、上述のような寸法比とすることによって
埋設先端部分９のバネ性を向上させることができる。ま
た、上述のバネ性を向上させる各手法はそれぞれ単独で
用いられる場合だけではなく、組み合わせて使用しても
構わない。In the present embodiment, the shape of the input / output terminal is plate-like, but it is not limited to this shape, and may be, for example, a column. With respect to the columnar input / output terminals as well, by setting the dimensional ratio as described above, the spring property of the embedded tip portion 9 can be improved. Further, the above-described methods for improving the spring property are not limited to the case where they are used alone, and may be used in combination.
【００３８】［第３実施例、図１１〜図１２］本発明の
第３実施例の超音波センサ３１は、第１実施例の超音波
センサにおいて、有底筒状ケース２の内部に発泡性樹脂
３２が充填されていることが特徴である。[Third Embodiment, FIGS. 11 to 12] An ultrasonic sensor 31 according to a third embodiment of the present invention is different from the ultrasonic sensor according to the first embodiment in that a foamable It is characterized in that the resin 32 is filled.
【００３９】超音波センサ３１では、図１１に示すよう
に、発泡性樹脂３２が有底筒状ケース２の内部全体に充
填されている。このように、有底筒状ケース２の内部に
発泡性樹脂３２を充填すると、樹脂３２が膨張して筒部
３を内側から外側に押しつける力が働くので筒部３の不
要振動を抑制することができる。すなわち、圧電振動素
子５が振動すると振動部４だけでなく筒部３も連動して
振動することになるが、この筒部３の振動は不要振動と
なり超音波センサの残響特性の劣化を引き起こす原因と
なる。この筒部３の不要振動を発泡性樹脂３２の膨張に
よる力によって制振することにより、残響特性が改善さ
れるのである。なおここで言う充填とは、液状の発泡性
樹脂を流し込んだ場合のみならず、固化した発泡性樹脂
を有底筒状ケース２内に挿入した場合も含む趣旨であ
る。In the ultrasonic sensor 31, as shown in FIG. 11, a foamable resin 32 is filled in the entire inside of the bottomed cylindrical case 2. When the foamable resin 32 is filled into the bottomed cylindrical case 2 as described above, the resin 32 expands and a force is applied to press the cylindrical portion 3 from the inside to the outside, so that unnecessary vibration of the cylindrical portion 3 is suppressed. Can be. That is, when the piezoelectric vibrating element 5 vibrates, not only the vibrating portion 4 but also the cylindrical portion 3 vibrate in conjunction therewith, but the vibration of the cylindrical portion 3 becomes unnecessary vibration and causes deterioration of the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor. Becomes By suppressing the unnecessary vibration of the cylindrical portion 3 by the force due to the expansion of the foamable resin 32, the reverberation characteristics are improved. The term “filling” as used herein means not only a case where a liquid foamable resin is poured, but also a case where a solidified foamable resin is inserted into the bottomed cylindrical case 2.
【００４０】発泡性樹脂３２の充填方法としては、図１
１に示した形態に限られるものではない。例えば、図１
２（ａ）は、ケース２の外部で固化させた発泡性樹脂３
３を圧電振動素子５と間隔を空けた状態で有底筒状ケー
ス２内に挿入固定したものである。このように、圧電振
動素子５と間隔をあけて発泡性樹脂３３を配置すること
により、発泡性樹脂が圧電振動素子５の振動を阻害（拘
束）することを防止でき感度特性を良好に保つことがで
きる。図１２（ｂ）は、ケース２の外部で固化させた発
泡性樹脂３３を圧電振動素子５と間隔を空けた状態でケ
ース内に挿入固定した上で、さらに発泡性樹脂３３の上
部にシリコン樹脂等の制振材３４を充填したものであ
る。発泡性樹脂３３の上部にさらに密度の高い制振材３
４を充填することにより、ケース２の制振効果をより高
めることができる。FIG. 1 shows a method for filling the foamable resin 32.
However, the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG. For example, FIG.
2 (a) is a foamable resin 3 solidified outside the case 2
3 is fixedly inserted into the bottomed cylindrical case 2 in a state of being spaced from the piezoelectric vibration element 5. By arranging the foaming resin 33 at an interval from the piezoelectric vibrating element 5 in this manner, it is possible to prevent the foaming resin from interfering with (restricting) the vibration of the piezoelectric vibrating element 5 and to maintain good sensitivity characteristics. Can be. FIG. 12B shows a state in which a foaming resin 33 solidified outside of the case 2 is inserted and fixed in the case with a space between the piezoelectric vibrating element 5 and a silicone resin is further provided on the foaming resin 33. And the like. Higher density damping material 3 on top of foaming resin 33
By filling the case 4, the vibration damping effect of the case 2 can be further enhanced.
【００４１】[0041]
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
の超音波センサによれば、絶縁部材を用いて筒部と振動
部と一体的に有する有底筒状ケースを形成することによ
り、例えば樹脂材料の射出成形等の手法によれば、寸法
精度の良いケースを容易に大量生産することができる。
また、削り出し加工に比べて材料費も低く抑えることが
できる。加えて、例えばインサートモールド等の手法に
よって入出力端子を有底筒状ケース内に埋設することに
より、入出力端子を相当程度ケースで固定支持すること
ができるので、入出力端子を圧電振動素子に接続する際
の接続位置の位置決め作業を簡略化でき、接続位置のば
らつきの少ない特性の均一な超音波センサを効率的に生
産することが可能になる。As is apparent from the above description, according to the ultrasonic sensor of the present invention, by forming a bottomed cylindrical case integrally having a cylindrical portion and a vibrating portion using an insulating member, For example, according to a technique such as injection molding of a resin material, a case with good dimensional accuracy can be easily mass-produced.
Further, the material cost can be reduced as compared with the machining process. In addition, by embedding the input / output terminals in the bottomed cylindrical case by a method such as insert molding, the input / output terminals can be fixed and supported to a considerable extent in the case. The work of positioning the connection position at the time of connection can be simplified, and it becomes possible to efficiently produce an ultrasonic sensor having uniform characteristics with little variation in the connection position.
【００４２】また、入出力端子を筒部で固定支持するこ
とができるので、洋白、鉄−ニッケル合金、リン青銅等
の剛性の高い導電材料を入出力端子として使用すること
が可能となる。すなわち、剛性の高い導電材料を使用し
ても、該導電材料を筒部で固定支持しているので、先端
部を直接圧電振動素子に圧接させずに電気的接続を行う
ことができる。剛性の高い導電材料を使用することによ
り、経時劣化による断線等の恐れを払拭することがで
き、電気的接続の接続信頼性を向上させることができ
る。Further, since the input / output terminals can be fixedly supported by the cylindrical portion, it is possible to use highly rigid conductive materials such as nickel silver, iron-nickel alloy, phosphor bronze, etc. as the input / output terminals. That is, even if a conductive material having high rigidity is used, since the conductive material is fixed and supported by the cylindrical portion, the electrical connection can be performed without directly pressing the distal end portion to the piezoelectric vibration element. By using a conductive material having high rigidity, the possibility of disconnection or the like due to aging can be eliminated, and the connection reliability of electrical connection can be improved.
【図１】 第１実施例の超音波センサを示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing an ultrasonic sensor according to a first embodiment.
【図２】 第１実施例の超音波センサを示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the ultrasonic sensor according to the first embodiment.
【図３】 第１実施例の超音波センサを示す部分拡大断
面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing the ultrasonic sensor according to the first embodiment.
【図４】 第１実施例の超音波センサを示す部分拡大断
面図である。FIG. 4 is a partially enlarged sectional view showing the ultrasonic sensor of the first embodiment.
【図５】 ケースの弾性率と、超音波センサの残響、感
度との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the elastic modulus of the case and the reverberation and sensitivity of the ultrasonic sensor.
【図６】 本発明の第２実施例の超音波センサを示す断
面図である。FIG. 6 is a sectional view showing an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の第２実施例の超音波センサを示す平
面図である。FIG. 7 is a plan view showing an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の第２実施例の超音波センサを示す平
面図である。FIG. 8 is a plan view showing an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図９】 本発明の第２実施例の超音波センサを示す部
分拡大断面斜視図である。FIG. 9 is a partially enlarged sectional perspective view showing an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】 埋設先端部分の長さ／厚み、および長さ／
幅の寸法比と、超音波センサの感度との関係を示すグラ
フである。FIG. 10 shows the length / thickness and length /
It is a graph which shows the relationship between the dimension ratio of width, and the sensitivity of an ultrasonic sensor.
【図１１】 本発明の第３実施例の超音波センサを示す
断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing an ultrasonic sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図１２】 （ａ）、（ｂ）本発明の第３実施例の超音
波センサを示す断面図である。FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views showing an ultrasonic sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図１３】 従来例の超音波センサを示す断面図であ
る。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional ultrasonic sensor.
１ ・・・ 超音波センサ ２ ・・・ 有底筒状ケース ３ ・・・ 筒部 ４ ・・・ 振動部 ５ ・・・ 圧電振動素子 ６、７・・・ 入出力端子 ８ ・・・ 導電性接着剤 ９ ・・・ 埋設先端部分 １０ ・・・ 導電層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic sensor 2 ... Bottom cylindrical case 3 ... Tube part 4 ... Vibration part 5 ... Piezoelectric vibration element 6, 7 ... Input / output terminal 8 ... Conductivity Adhesive 9 ・ ・ ・ Embedded tip 10 ・ ・ ・ Conductive layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 晃一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 2G005 AA04 2G047 BA03 BC02 CA01 EA16 5D019 AA21 AA26 BB09 BB28 BB30 EE01 EE05 FF01 GG06 GG09 5J083 AA02 AB12 AC05 AD04 AF05 CA01 CA17 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Koichi Nitta 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto F-term in Murata Manufacturing Co., Ltd. (reference) 2G005 AA04 2G047 BA03 BC02 CA01 EA16 5D019 AA21 AA26 BB09 BB28 BB30 EE01 EE05 FF01 GG06 GG09 5J083 AA02 AB12 AC05 AD04 AF05 CA01 CA17
Claims (9)
底筒状ケースと、 有底筒状ケースの内底面にあたる振動部に配置される圧
電振動素子と、 圧電振動素子と電気的に接続され有底筒状ケース外部に
引き出される入出力端子と、を有してなる超音波センサ
であって、 前記有底筒状ケースは絶縁部材からなり、かつ前記入出
力端子の少なくとも一つは有底筒状ケース内に埋設され
ていることを特徴とする超音波センサ。A bottomed cylindrical case in which a cylindrical portion and a vibrating portion are integrally formed; a piezoelectric vibrating element disposed on a vibrating portion corresponding to an inner bottom surface of the bottomed cylindrical case; And an input / output terminal that is electrically connected and drawn out of the bottomed cylindrical case, wherein the bottomed cylindrical case is formed of an insulating member, and at least one of the input / output terminals is provided. An ultrasonic sensor is embedded in a bottomed cylindrical case.
電層が配置されるとともに、入出力端子の１つは圧電振
動素子の上面と電気的に接続し、入出力端子の１つは圧
電振動素子の下面と電気的につながっている導電層に接
続することにより、圧電振動素子と入出力端子とが電気
的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の
超音波センサ。2. A conductive layer is disposed between the vibrating part and the piezoelectric vibrating element, and one of the input / output terminals is electrically connected to the upper surface of the piezoelectric vibrating element, and one of the input / output terminals is provided. The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrating element is electrically connected to the input / output terminal by being connected to a conductive layer electrically connected to the lower surface of the piezoelectric vibrating element. Sensor.
の温度範囲において１００〜２００００ｋｇｆ／ｍｍ2
の弾性率を有する絶縁部材からなることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の超音波センサ。3. The cylindrical case with a bottom has a temperature of 25 to 125 ° C.
100 to 20000 kgf / mm 2 in the temperature range of
The ultrasonic sensor according to claim 1, comprising an insulating member having an elastic modulus of:
合金、またはリン青銅の少なくとも一種を用いたことを
特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の超音波セン
サ。4. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein at least one of nickel silver, iron-nickel alloy, and phosphor bronze is used for the input / output terminal.
る埋設先端部分が、有底筒状ケースを軸方向から見たと
きに、少なくとも１箇所以上の曲げ部分を有することを
特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の超音波セン
サ。5. A buried distal end portion of an input / output terminal inside a bottomed cylindrical case has at least one bent portion when the bottomed cylindrical case is viewed from an axial direction. The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 4.
る埋設先端部分が、長さ／厚み≧２、または長さ／幅≧
２に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請
求項５に記載の超音波センサ。6. A buried tip portion of an input / output terminal inside a bottomed cylindrical case has a length / thickness ≧ 2 or a length / width ≧ 2.
The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic sensor is formed in the second sensor.
る埋設先端部分が、その先端方向に向かって先細形状、
もしくは部分的にくびれた形状に形成されていることを
特徴とする請求項１ないし請求項６に記載の超音波セン
サ。7. A buried front end portion of the input / output terminal inside the bottomed cylindrical case has a tapered shape toward the front end thereof.
7. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein the ultrasonic sensor is formed in a partially constricted shape.
一部に、発泡性樹脂が充填されていることを特徴とする
請求項１ないし請求項７に記載の超音波センサ。8. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein at least a part of the inside of the bottomed cylindrical case is filled with a foamable resin.
に入出力端子を埋設して、筒部と振動部が一体の有底筒
状ケースを形成する工程と、有底筒状ケースの内底面に
あたる振動部に薄板状の圧電振動素子を配置する工程
と、圧電振動素子の両主面と電気的に接続するように、
入出力端子に曲げ加工を加える工程と、を有することを
特徴とする超音波センサの製造方法。9. A step of burying input / output terminals in an insulating resin by insert molding to form a bottomed cylindrical case in which a cylindrical portion and a vibrating portion are integrated, and a vibrating portion corresponding to an inner bottom surface of the bottomed cylindrical case. A step of arranging a thin plate-shaped piezoelectric vibrating element, and electrically connecting to both main surfaces of the piezoelectric vibrating element,
Applying a bending process to the input / output terminals.
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