JP3948484B2

JP3948484B2 - Ultrasonic sensor

Info

Publication number: JP3948484B2
Application number: JP2006036226A
Authority: JP
Inventors: 誠剛林; 信二天池; 雅永西川; 和男島
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP2006352829A

Description

この発明は、超音波センサに関し、特にたとえば、自動車のバックソナーなどに用いられる超音波センサに関する。 The present invention relates to an ultrasonic sensor, and more particularly to an ultrasonic sensor used for, for example, a back sonar of an automobile.

図６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、アルミニウ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樹脂４が充填されている。さらに、発泡性樹脂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２の一方面に接続される。 FIG. 6 is an illustrative view showing an example of a conventional ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor 1 includes a bottomed cylindrical case 2 made of aluminum or the like. One surface of the piezoelectric element 3 is joined to the bottom surface inside the case 2. A foamable resin 4 such as foamable silicon is filled in almost the entire interior of the case 2 so as to cover the piezoelectric element 3. 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 2 via the case 2 by an electrode 7 b and solder 9 formed outside the substrate 6.

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５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。 When measuring the distance to the object to be detected using the ultrasonic sensor 1, the piezoelectric element 3 is excited by applying a driving voltage to the terminals 5a and 5b. Due to the vibration of the piezoelectric element 3, the bottom surface of the case 2 is also vibrated, 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 the electric signal is output from the terminals 5a and 5b. . Therefore, 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.

この超音波センサ１では、ケース２の内部に発泡性樹脂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、発泡性樹脂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）。 In the ultrasonic sensor 1, vibration of the entire case 2 can be suppressed by filling the case 2 with the foamable resin 4. In addition, ultrasonic waves generated inside the case 2 are scattered and absorbed by a large number of foam holes present in the foamable resin 4. Thereby, both the vibration of case 2 itself and the ultrasonic wave which remains inside case 2 can be suppressed efficiently, and a reverberation characteristic can be improved (refer patent document 1).

特開平１１−２６６４９８号公報JP-A-11-266498

ケース内に発泡性樹脂を充填するとき、ケースに基板を取り付ける前に、樹脂をケースに入れて発泡させると、発泡性樹脂がケースの開口部側に出てきて、ほとんど内部圧力がかからない。そのため、発泡性樹脂が、ケースの隅部まで均一に充填されない場合がある。ケース内における発泡性樹脂の充填むらが大きいと、残響特性が悪化してしまう。また、ケースに基板を取り付けた後に樹脂を入れて発泡させると、内部圧力が大きくなって発泡性樹脂がケースの内側から基板を押し、基板が変形して、発泡性樹脂が均一に充填されない場合がある。 When the foamable resin is filled in the case, if the resin is put into the case and foamed before attaching the substrate to the case, the foamable resin comes out to the opening side of the case and hardly any internal pressure is applied. Therefore, the foamable resin may not be uniformly filled up to the corner of the case. When the filling unevenness of the foamable resin in the case is large, the reverberation characteristics are deteriorated. Also, if the resin is put into the case and then foamed after the substrate is attached, the internal pressure increases and the foaming resin pushes the substrate from the inside of the case, causing the substrate to deform and the foaming resin to be uniformly filled There is.

それゆえに、この発明の主たる目的は、ケース内に発泡性樹脂を均一に充填することができ、良好な特性を得ることができる構造の超音波センサを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor having a structure in which a foamable resin can be uniformly filled in a case and good characteristics can be obtained.

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、圧電素子を覆うようにしてケース内に充填される発泡性樹脂と、ケースの開口部に取り付けられる蓋部材と、圧電素子に電気的に接続されるようにして蓋部材に取り付けられる端子と、蓋部材に形成される貫通孔とを含み、蓋部材は、ケースに固定される軟質の固定部と、固定部内に形成される固定部より硬質の基板とで構成され、基板に端子が取り付けられた、超音波センサである。
蓋部材に貫通孔を形成することにより、圧電素子が形成されたケースに蓋部材を取り付けたのちに、貫通孔から樹脂をケース内に注入することができる。そして、ケース内の樹脂を発泡させることによって、ケース内に発泡性樹脂が充填され、余分な発泡性樹脂は蓋部材に形成された貫通孔から外部に押し出される。それにより、発泡性樹脂には適度な内部圧力がかかってケース内に押し広がり、ケース内に均一に発泡性樹脂を充填することができる。
蓋部材として硬質の材料を用いれば、端子の固定強度を強くすることができるが、ケースに固定する固定部を比較的軟質の材料で形成しても、端子を取り付ける基板を硬質の材料で形成することにより、端子の固定強度を強くすることができる。 The present invention includes a bottomed cylindrical case, a piezoelectric element formed on a bottom surface inside the case, a foamable resin filled in the case so as to cover the piezoelectric element, and a lid attached to the opening of the case a member, a terminal is attached to the lid member so as to be electrically connected to the piezoelectric element, seen including a through hole formed in the lid member, the lid member includes a fixed portion of the soft to be fixed to the case The ultrasonic sensor includes a substrate harder than the fixed portion formed in the fixed portion, and a terminal attached to the substrate .
By forming the through hole in the lid member, the resin can be injected from the through hole into the case after the lid member is attached to the case in which the piezoelectric element is formed. Then, by foaming the resin in the case, the case is filled with the foamable resin, and the excess foamable resin is pushed out from the through hole formed in the lid member. As a result, the foamable resin is applied with an appropriate internal pressure and spreads into the case, and the foamable resin can be uniformly filled in the case.
If a hard material is used as the lid member, the fixing strength of the terminal can be increased. However, even if the fixing part to be fixed to the case is made of a relatively soft material, the substrate to which the terminal is attached is made of a hard material. By doing so, the fixing strength of the terminal can be increased.

このような超音波センサにおいて、ケースの開口部断面積をＳｃ、蓋部材に形成される貫通孔の断面積をＳｈとしたとき、Ｓｈ≦５（ｍｍ²）かつ０．０２≦Ｓｈ／Ｓｃ≦０．３の範囲にあることが望ましい。
このような範囲とすることにより、樹脂を発泡させるときに適度な内部圧力がかかり、ケース内に均一に発泡性樹脂を充填することができる。貫通孔の断面積が大きすぎると、ケース内に注入した樹脂を発泡させたとき、貫通孔から発泡性樹脂が容易に押し出され、ケース内の圧力が小さくなって、ケースの隅部まで発泡性樹脂を均一に充填することができない。また、貫通孔の断面積が小さすぎると、ケース内に注入した樹脂を発泡させたとき、貫通孔から発泡性樹脂が押し出されず、内部圧力が大きくなって、蓋部材に変形が生じるとともに、発泡性樹脂が均一に充填されない場合がある。 In such an ultrasonic sensor, when the sectional area of the opening of the case is Sc and the sectional area of the through hole formed in the lid member is Sh, Sh ≦ 5 (mm ² ) and 0.02 ≦ Sh / Sc ≦ It is desirable to be in the range of 0.3.
By setting it as such a range, a moderate internal pressure is applied when foaming resin, and a foamable resin can be filled uniformly in a case. If the cross-sectional area of the through-hole is too large, when the resin injected into the case is foamed, the foamable resin is easily pushed out of the through-hole, reducing the pressure in the case and expanding to the corner of the case. The resin cannot be filled uniformly. Also, if the cross-sectional area of the through hole is too small, when the resin injected into the case is foamed, the foaming resin is not pushed out from the through hole, the internal pressure increases, the lid member is deformed, and foaming is performed. May not be uniformly filled.

固定部と基板とで蓋部材を構成した場合、ケースと固定部とは嵌合によって固定することができ、固定部と基板とは嵌合によって固定することができる。
ケースと固定部を嵌合によって固定し、固定部と基板とを嵌合によって固定することにより、これらの固定を容易に行うことができる。また、嵌合による固定によって、ケースに対する基板の位置を確定することができ、端子の位置精度を正確なものにすることができる。 When the lid member is configured by the fixing portion and the substrate, the case and the fixing portion can be fixed by fitting, and the fixing portion and the substrate can be fixed by fitting.
By fixing the case and the fixing part by fitting, and fixing the fixing part and the substrate by fitting, these can be fixed easily. Moreover, the position of the board | substrate with respect to a case can be decided by fixation by fitting, and the positional accuracy of a terminal can be made accurate.

また、固定部と基板とで蓋部材を構成した場合、ケースの開口部、固定部および基板を円形に形成し、ケースの開口部、固定部および基板を同心円状に配置することが好ましい。
ケースの開口部、固定部および基板を円形とし、これらを同心円状に配置することにより、固定部から基板に均等な応力が印加される。そのため、ケースおよび固定部に対して基板が位置ずれせず、基板に取り付けられた端子の位置精度が高くなり、設計通りの位置に端子を配置することができる。 Moreover, when a cover member is comprised with a fixing | fixed part and a board | substrate, it is preferable that the opening part of a case, a fixing | fixed part, and a board | substrate are formed circularly, and the opening part of a case, a fixing | fixed part, and a board | substrate are arrange | positioned concentrically.
By making the opening of the case, the fixing part and the substrate circular and arranging them concentrically, a uniform stress is applied from the fixing part to the substrate. Therefore, the substrate is not displaced with respect to the case and the fixed portion, the positional accuracy of the terminals attached to the substrate is increased, and the terminals can be arranged at the designed positions.

この発明によれば、ケース内に樹脂を注入し、発泡させることによって、蓋部材に形成された貫通孔から余分な発泡性樹脂を外部に押し出しながら、適度な内部圧力で発泡性樹脂をケース内部に押し広げることができる。そのため、ケース内において、均一に発泡性樹脂を充填することができ、超音波センサの残響特性を良好なものとすることができる。 According to this invention, the foamable resin is injected into the case with an appropriate internal pressure while extruding excess foamable resin from the through hole formed in the lid member by injecting the resin into the case and foaming. Can be spread out. Therefore, the foamable resin can be uniformly filled in the case, and the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor can be improved.

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かとなろう。 The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the best mode for carrying out the invention with reference to the drawings.

図１はこの発明の超音波センサの一例を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。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。したがって、ケース１２は、底面部１２ａと側壁１２ｂとで構成される。ケース１２は、たとえばアルミニウ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、図４に示すように、たとえば両端が円弧状で、その間が直線状の細長い断面形状となるように形成される。したがって、ケース１２の側壁１２ｂの一方の対向部における壁厚は薄く、それと直交する向きの対向部における壁厚は厚くなっている。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の形状が設計される。 FIG. 1 is a plan view showing an example of the ultrasonic sensor of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The ultrasonic sensor 10 includes a bottomed cylindrical case 12, for example. Therefore, the case 12 is composed of the bottom surface portion 12a and the side wall 12b. Case 12 is formed of a metal material such as aluminum, for example. As shown in FIG. 4, the cavity portion 14 inside the case 12 is formed so that, for example, both ends are arcuate and a straight and elongated cross-sectional shape is formed therebetween. Therefore, the wall thickness at one of the facing portions of the side wall 12b of the case 12 is thin, and the wall thickness at the facing portion in the direction orthogonal thereto is thick. Note that the shape of the cavity 14 is designed according to desired characteristics because the way in which the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor 10 spreads is determined by the shape of the cavity 14.

ケース１２の壁厚の厚い部分において、ケース１２の側壁１２ｂの外側に凹部１６が形成される。凹部１６は、ケース１２の開口部側端部から底面部１２ａ側に向かって形成される。凹部１６は、ケース１２の開口部側において浅く形成され、底面部１２ａ側において深く形成される。したがって、凹部１６には、ケース１２の開口部側端部とほぼ平行な段差部１６ａが形成される。この凹部１６は、後述の蓋部材を固定するためのものである。 A concave portion 16 is formed on the outside of the side wall 12b of the case 12 in the thick portion of the case 12. The recess 16 is formed from the opening side end of the case 12 toward the bottom surface 12a. The concave portion 16 is formed shallow on the opening side of the case 12 and deeply formed on the bottom surface portion 12a side. Therefore, a step 16 a that is substantially parallel to the opening side end of the case 12 is formed in the recess 16. The recess 16 is for fixing a lid member described later.

ケース１２の内部において、底面部１２ａの内面に圧電素子１８が取り付けられる。圧電素子１８は、たとえば円板状や角板状などの圧電体基板の両面に電極を形成したものである。そして、圧電素子１８の一方面側の電極が、導電性接着剤などによって底面部１２ａに接着される。さらに、圧電素子１８の他方面側の電極上には、接着剤層２０を介して、フェルト２２が接着される。フェルト２２は、圧電素子１８からケース１２の内側へ向かう超音波を吸収するために用いられるとともに、後述の発泡性樹脂によって圧電素子１８の振動が妨げられないようにする働きをする。 Inside the case 12, the piezoelectric element 18 is attached to the inner surface of the bottom surface portion 12a. The piezoelectric element 18 is formed by forming electrodes on both surfaces of a piezoelectric substrate such as a disk shape or a square plate shape. Then, the electrode on one surface side of the piezoelectric element 18 is bonded to the bottom surface portion 12a with a conductive adhesive or the like. Further, the felt 22 is bonded onto the electrode on the other surface side of the piezoelectric element 18 via the adhesive layer 20. The felt 22 is used to absorb ultrasonic waves from the piezoelectric element 18 toward the inside of the case 12 and also serves to prevent the vibration of the piezoelectric element 18 from being hindered by a foamable resin described later.

ケース１２の開口部には、蓋部材２４が取り付けられる。蓋部材２４は、ケース１２に固定するための固定部２６と、固定部２６の中間部に形成される基板２８とで構成される。固定部２６は、たとえばシリコンゴムなどの比較的軟質の樹脂材料で形成される。固定部２６は、ケース１２の外径とほぼ同じ外径を有する円板状に形成される。そして、円板状の固定部２６の対向する部分において、固定部２６の厚み方向に延びるようにして、凸部３０が形成される。凸部３０は、固定部２６側が薄く形成され、固定部２６から離れた部分が厚く形成される。したがって、凸部３０の中間部に、段差部３０ａが形成される。 A lid member 24 is attached to the opening of the case 12. The lid member 24 includes a fixing portion 26 for fixing to the case 12 and a substrate 28 formed at an intermediate portion of the fixing portion 26. The fixing portion 26 is formed of a relatively soft resin material such as silicon rubber. The fixing portion 26 is formed in a disk shape having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the case 12. And the convex part 30 is formed so that it may extend in the thickness direction of the fixing | fixed part 26 in the part which the disk-shaped fixing | fixed part 26 opposes. The convex part 30 is formed thin on the fixed part 26 side, and a part away from the fixed part 26 is formed thick. Therefore, a step portion 30 a is formed in the middle portion of the convex portion 30.

この固定部２６は、ケース１２の開口部に取り付けられる。このとき、固定部２６をケース１２の開口部に向かって押し当てることにより、固定部２６の凸部３０がケース１２の凹部１６に嵌合される。ここで、凹部１６の段差部１６ａと凸部３０の段差部３０ａとが噛み合うことによって、固定部２６がケース１２に固定される。このとき、固定部２６をシリコンゴムなどの比較的軟質な樹脂材料で形成することにより、固定部２６の凸部３０とケース１２の凹部１６との嵌合が容易となる。 The fixing portion 26 is attached to the opening of the case 12. At this time, the convex portion 30 of the fixing portion 26 is fitted into the concave portion 16 of the case 12 by pressing the fixing portion 26 toward the opening of the case 12. Here, the fixing portion 26 is fixed to the case 12 by the step portion 16 a of the concave portion 16 and the step portion 30 a of the convex portion 30 engaging with each other. At this time, by forming the fixing portion 26 with a relatively soft resin material such as silicon rubber, the fitting between the convex portion 30 of the fixing portion 26 and the concave portion 16 of the case 12 is facilitated.

固定部２６の中間部には、たとえば四角形の穴３２が形成される。固定部２６の厚み方向の中間部において、穴３２の内壁部に凸条部２６ａが形成される。凸条部２６ａは、穴３２の周囲を一周するように形成される。この穴３２内に、基板２８が嵌合される。基板２８は、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などのシリコンゴムより硬質の材料で形成される。基板２８は、固定部２６の穴３２の形状に対応した四角形に形成される。そして、凸条部２６ａに対応して、基板２８の周囲に凹条部２８ａが形成される。したがって、基板２８を固定部２６の穴３２に押し込むことにより、固定部２６の凸条部２６ａと基板２８の凹条部２８ａとが嵌まり合い、基板２８が固定部２６に固定される。このような基板２８と固定部２６との嵌合についても、固定部２６を比較的軟質の樹脂材料で形成することにより、容易に行うことができる。 For example, a rectangular hole 32 is formed in the intermediate portion of the fixing portion 26. A convex strip 26 a is formed on the inner wall of the hole 32 at an intermediate portion in the thickness direction of the fixed portion 26. The protruding portion 26 a is formed so as to go around the hole 32. The board 28 is fitted into the hole 32. The substrate 28 is formed of a material harder than silicon rubber such as PPS (polyphenylene sulfide). The substrate 28 is formed in a square shape corresponding to the shape of the hole 32 of the fixing portion 26. Then, a concave strip portion 28a is formed around the substrate 28 corresponding to the convex strip portion 26a. Therefore, when the substrate 28 is pushed into the hole 32 of the fixing portion 26, the protruding portion 26 a of the fixing portion 26 and the recessed portion 28 a of the substrate 28 are fitted together, and the substrate 28 is fixed to the fixing portion 26. Such fitting between the substrate 28 and the fixing portion 26 can be easily performed by forming the fixing portion 26 with a relatively soft resin material.

基板２８には、２つの端子孔３４が形成され、これらの端子孔３４に端子３６ａ，３６ｂが圧入される。端子３６ａ，３６ｂは、金属などの導電材料で形成され、蓋部材２４の外側においてクランク状に折り曲げられる。端子３６ａ，３６ｂの折り曲げ部は、超音波センサ１０をプリント基板などに実装するときに、プリント基板に形成された貫通孔に端子３６ａ，３６ｂが落ち込むことを防止し、ケース１２部分がプリント基板から浮いた状態となるようにするためのものである。 Two terminal holes 34 are formed in the substrate 28, and terminals 36 a and 36 b are press-fitted into these terminal holes 34. The terminals 36 a and 36 b are made of a conductive material such as metal and are bent in a crank shape outside the lid member 24. The bent portions of the terminals 36a and 36b prevent the terminals 36a and 36b from falling into the through holes formed in the printed board when the ultrasonic sensor 10 is mounted on the printed board or the like, and the case 12 portion is separated from the printed board. This is to make it float.

ケース１２の内部においては、一方の端子３６ａがワイヤ３８ａを介してケース１２に接続され、ケース１２を介して圧電素子１８の一方面側の電極に電気的に接続される。また、他方の端子３６ｂは、ワイヤ３８ｂを介して、圧電素子１８の他方面側の電極に電気的に接続される。ケース１２、圧電素子１８、端子３６ａ，３６ｂとワイヤ３８ａ，３８ｂとは、たとえば半田付けなどによって接続される。 Inside the case 12, one terminal 36 a is connected to the case 12 via a wire 38 a and is electrically connected to an electrode on one surface side of the piezoelectric element 18 via the case 12. The other terminal 36b is electrically connected to the electrode on the other surface side of the piezoelectric element 18 through the wire 38b. The case 12, the piezoelectric element 18, the terminals 36a and 36b, and the wires 38a and 38b are connected, for example, by soldering.

さらに、固定部２６には、基板２８の両側に、たとえば円形の２つの貫通孔４０が形成される。ここで、ケース１２の開口部断面積をＳｃとし、蓋部材２４の固定部２６に形成される貫通孔４０の断面積をＳｈとしたとき、Ｓｈ≦５（ｍｍ²）かつ０．０２≦Ｓｈ／Ｓｃ≦０．３の範囲となるように形成される。 In addition, in the fixing portion 26, for example, two circular through holes 40 are formed on both sides of the substrate 28. Here, when the sectional area of the opening of the case 12 is Sc and the sectional area of the through hole 40 formed in the fixing portion 26 of the lid member 24 is Sh, Sh ≦ 5 (mm ² ) and 0.02 ≦ Sh /Sc≦0.3.

ケース１２の内部および固定部２６に形成された貫通孔４０の内部には、たとえば発泡性シリコンなどの発泡性樹脂４２が充填される。発泡性樹脂４２は、発泡前の樹脂を貫通孔４０の一方から注入し、加熱発泡硬化させることにより充填される。このとき、貫通孔４０の断面積を上述のような範囲となるように形成しておくことにより、余分な発泡性樹脂４２は貫通孔４０から外側に押し出され、ケース１２内部においては、適当な内部圧力で発泡性樹脂４２が押し広げられる。そのため、ケース１２内部の隅部まで、発泡性樹脂４２を充填することができるとともに、ケース１２内で均一に発泡性樹脂４２を充填することができる。 The inside of the case 12 and the inside of the through hole 40 formed in the fixing portion 26 are filled with a foamable resin 42 such as foamable silicon. The foamable resin 42 is filled by injecting resin before foaming from one of the through holes 40 and heating and curing it. At this time, by forming the cross-sectional area of the through hole 40 so as to be in the above-described range, the excess foamable resin 42 is pushed out from the through hole 40, and in the case 12, an appropriate amount is obtained. The foamable resin 42 is expanded by the internal pressure. Therefore, the foamable resin 42 can be filled up to the corner inside the case 12, and the foamable resin 42 can be filled uniformly in the case 12.

なお、貫通孔４０の断面積が大きすぎると、ケース１２内に注入した樹脂を発泡させる際に、容易に発泡性樹脂４２が貫通孔４２から外部に押し出され、適当な内部圧力がかからないため、ケース１２内の隅部まで発泡性樹脂４２が充填されない場合がある。また、貫通孔４２の断面積が小さすぎると、ケース１２内に注入した樹脂を発泡させる際に、余分な発泡性樹脂４２が貫通孔４０から押し出されず、蓋部材２４が持ち上げられたり、変形したりして、均一に発泡性樹脂４２が充填されない場合がある。 If the cross-sectional area of the through hole 40 is too large, the foamable resin 42 is easily pushed out of the through hole 42 when the resin injected into the case 12 is foamed, and an appropriate internal pressure is not applied. The foamable resin 42 may not be filled up to the corners in the case 12. On the other hand, if the cross-sectional area of the through hole 42 is too small, when the resin injected into the case 12 is foamed, excess foamable resin 42 is not pushed out of the through hole 40, and the lid member 24 is lifted or deformed. In some cases, the foamable resin 42 may not be uniformly filled.

この超音波センサ１０を自動車のバックソナーなどとして用いる場合、端子３６ａ，３６ｂに駆動電圧を印加することにより、圧電素子１８が励振される。このとき、圧電素子１８の周囲が発泡性樹脂４２で覆われていても、圧電素子１８に接着されたフェルト２２によって、圧電素子１８の振動領域が確保されている。圧電素子１８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１８が振動して電気信号に変換されて、端子３６ａ，３６ｂ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１０から被検出物までの距離を測定することができる。 When the ultrasonic sensor 10 is used as an automobile back sonar or the like, the piezoelectric element 18 is excited by applying a driving voltage to the terminals 36a and 36b. At this time, even if the periphery of the piezoelectric element 18 is covered with the foaming resin 42, the vibration region of the piezoelectric element 18 is secured by the felt 22 bonded to the piezoelectric element 18. Due to the vibration of the piezoelectric element 18, the bottom surface portion 12 a of the case 12 also vibrates, and ultrasonic waves are emitted in a direction orthogonal to the bottom surface portion 12 a. 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 18 vibrates and is converted into an electric signal, and the electric signal is output from the terminals 36a and 36b. The Therefore, the distance from the ultrasonic sensor 10 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.

この超音波センサ１０では、ケース１２の内部に発泡性樹脂４２が均一に充填されていることにより、ケース１２全体の振動を抑制することができる。また、圧電素子１８からケース１２の内側に向かう超音波はフェルト２２で吸収されるが、フェルト２２を通り抜けた超音波は、発泡性樹脂４２内部に存在する多数の発泡孔によって散乱・吸収される。それにより、ケース１２自体の振動、およびケース１２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。 In the ultrasonic sensor 10, vibration of the entire case 12 can be suppressed because the foamable resin 42 is uniformly filled in the case 12. In addition, ultrasonic waves from the piezoelectric element 18 toward the inside of the case 12 are absorbed by the felt 22, but ultrasonic waves that have passed through the felt 22 are scattered and absorbed by a large number of foam holes present in the foamable resin 42. . Thereby, both the vibration of case 12 itself and the ultrasonic wave which stays inside case 12 can be suppressed efficiently, and a reverberation characteristic can be improved.

このような超音波センサ１０において、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、ケース１２の開口部を円形とし、この開口部に比較的軟質の固定部２６を嵌め込むことにより、蓋部材２４を取り付けてもよい。固定部２６は円板状に形成され、周縁部とその内周側に、同心円状の嵌合用凸部２６ｂ，２６ｃが形成される。嵌合用凸部２６ｂ，２６ｃが同心円状に形成されることにより、これらの嵌合用凸部２６ｂ，２６ｃの間に円形の溝が形成される。この溝にケース１２の側壁１２ｂの開口側端部を嵌め込むことにより、固定部２６がケース１２に取り付けられる。なお、ケース１２内部の空洞部１４が円形以外の形状である場合、円形のケース１２の側壁１２ｂの開口側端部から内部へ入り込んだ部分に空洞部１４を形成することにより、ケース１２の側壁１２ｂの開口側端部の形状を円形にすることができる。したがって、空洞部１４の形状にかかわらず、円形の固定部２６をケース１２に取り付けることができる。 In such an ultrasonic sensor 10, as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, the case 12 has a circular opening, and a relatively soft fixing portion 26 is fitted into the opening. The lid member 24 may be attached. The fixing portion 26 is formed in a disc shape, and concentric fitting convex portions 26b and 26c are formed on the peripheral portion and the inner peripheral side thereof. By forming the fitting convex portions 26b and 26c concentrically, a circular groove is formed between the fitting convex portions 26b and 26c. The fixing portion 26 is attached to the case 12 by fitting the opening side end portion of the side wall 12b of the case 12 into the groove. When the cavity 14 inside the case 12 has a shape other than a circle, the side wall of the case 12 is formed by forming the cavity 14 in a portion that enters the inside from the opening side end of the side wall 12b of the circular case 12. The shape of the opening side end of 12b can be made circular. Therefore, regardless of the shape of the cavity portion 14, the circular fixing portion 26 can be attached to the case 12.

さらに、固定部２６の穴３２および固定部２６に取り付けられる基板２８も円形に形成される。また、図５に示す超音波センサ１０では、基板の中央部に貫通孔４０が形成されている。そして、ケース１２の開口部、固定部２６および基板２８が同心円状に配置される。 Further, the hole 32 of the fixing portion 26 and the substrate 28 attached to the fixing portion 26 are also formed in a circular shape. Moreover, in the ultrasonic sensor 10 shown in FIG. 5, the through-hole 40 is formed in the center part of a board | substrate. And the opening part of case 12, the fixing | fixed part 26, and the board | substrate 28 are arrange | positioned concentrically.

このように、ケース１２の開口部、固定部２６および基板２８を円形に形成し、かつこれらを同心円状に配置することにより、固定部２６から基板２８にかかる応力が均等になる。そのため、ケース１２および固定部２６に対して基板２８が位置ずれせず、基板２８に取り付けられた端子３６ａ，３６ｂの位置精度が良好となる。したがって、端子３６ａ，３６ｂが設計通りの位置にある超音波センサ１０を得ることができ、超音波センサ１０の自動実装が可能となる。 As described above, by forming the opening portion of the case 12, the fixing portion 26, and the substrate 28 in a circular shape and arranging them concentrically, the stress applied to the substrate 28 from the fixing portion 26 becomes uniform. Therefore, the substrate 28 is not displaced with respect to the case 12 and the fixed portion 26, and the positional accuracy of the terminals 36a and 36b attached to the substrate 28 is improved. Therefore, the ultrasonic sensor 10 having the terminals 36a and 36b at the designed positions can be obtained, and the ultrasonic sensor 10 can be automatically mounted.

図１ないし図４に示す構造の超音波センサを作製した。まず、アルミニウム製のケース１２の内側底面に、圧電素子１８を貼り付けた。そして、圧電素子１８とケース１２の側壁にワイヤ３８ａ，３８ｂの一端を半田付けした。また、圧電素子１８には、フェルト２２を接着した。一方、ＰＰＳ製の基板２８に形成した端子孔３４に端子３６ａ，３６ｂを圧入し、基板２８をシリコンゴム製の固定部２６に嵌め込んだ。基板２８に圧入した端子３６ａ，３６ｂにワイヤ３８ａ，３８ｂの他端を半田付けし、ケース１２に固定部２６を嵌め込んだ。そして、固定部２６に形成した貫通孔４０から発泡性シリコンをケース１２内に注入し、６０℃で加熱発泡硬化させた。このとき、貫通孔４０から押し出された発泡性シリコンを取り除き、超音波センサを作製した。このような超音波センサについて、蓋部材２４の固定部２６に形成される貫通孔４０の断面積を変えて、ケース１２内における発泡性シリコンの充填状態を観察し、その良否を判定した。その結果を、表１に示す。 An ultrasonic sensor having the structure shown in FIGS. 1 to 4 was produced. First, the piezoelectric element 18 was attached to the inner bottom surface of the aluminum case 12. Then, one ends of the wires 38 a and 38 b were soldered to the piezoelectric element 18 and the side wall of the case 12. A felt 22 is bonded to the piezoelectric element 18. On the other hand, the terminals 36a and 36b were press-fitted into the terminal holes 34 formed in the substrate 28 made of PPS, and the substrate 28 was fitted into the fixing portion 26 made of silicon rubber. The other ends of the wires 38 a and 38 b were soldered to the terminals 36 a and 36 b press-fitted into the substrate 28, and the fixing portion 26 was fitted into the case 12. Then, foamable silicon was injected into the case 12 from the through hole 40 formed in the fixed portion 26, and was heated and foamed and cured at 60 ° C. At this time, the foamable silicon extruded from the through hole 40 was removed, and an ultrasonic sensor was produced. For such an ultrasonic sensor, the cross-sectional area of the through-hole 40 formed in the fixing portion 26 of the lid member 24 was changed, and the filling state of the foamable silicon in the case 12 was observed to determine whether it was good or bad. The results are shown in Table 1.

表１の試料番号３，６，７からわかるように、貫通孔４０の断面積Ｓｈが５（ｍｍ²）を超えたり、貫通孔４０の断面積Ｓｈとケース１２の開口部の断面積Ｓｃの比Ｓｈ／Ｓｃが０．３を超えると、発泡性シリコンを発泡させる際に、貫通孔４０から発泡性シリコンが容易に押し出され、ケース１２内の内部圧力が十分に得られないため、ケース１２内において均一に発泡性シリコンを充填することができなかった。また、表１の試料番号１からわかるように、Ｓｈ／Ｓｃが０．０２より小さくなると、余分な発泡性シリコンが貫通孔４０から押し出されず、ケース１２内の内部圧力が高くなって、発泡性シリコンの充填が不均一となり、蓋部材２４の固定部２６が変形した。それに対して、Ｓｈ≦５（ｍｍ²）、０．０２≦Ｓｈ／Ｓｃ≦０．３の範囲では、ケース１２内において、発泡性シリコンが均一に充填された。 As can be seen from the sample numbers 3, 6, and 7 in Table 1, the cross-sectional area Sh of the through-hole 40 exceeds 5 (mm ² ), or the cross-sectional area Sh of the through-hole 40 and the cross-sectional area Sc of the opening of the case 12 When the ratio Sh / Sc exceeds 0.3, when foaming silicon is foamed, the foaming silicon is easily pushed out from the through hole 40, and the internal pressure in the case 12 cannot be sufficiently obtained. The foamable silicon could not be uniformly filled inside. Further, as can be seen from the sample number 1 in Table 1, when Sh / Sc is smaller than 0.02, excess foamable silicon is not pushed out from the through hole 40, and the internal pressure in the case 12 is increased, and foamability is increased. The filling of silicon became uneven, and the fixing portion 26 of the lid member 24 was deformed. On the other hand, in the range of Sh ≦ 5 (mm ² ) and 0.02 ≦ Sh / Sc ≦ 0.3, the foamed silicon was uniformly filled in the case 12.

図５に示す構造の超音波センサを作製した。ケース１２の開口部、固定部２６および基板２８を円形に形成し、これらを同心円状に配置する以外は、実施例１と同様にして超音波センサを作製した。比較例として、基板２８の形状を楕円形とし、基板２８の長手方向に端子３６ａ，３６ｂを並べて配置した超音波センサを作製した。これらの超音波センサについて、端子３６ａ，３６ｂの位置精度について測定を行なった。端子３６ａ，３６ｂの位置精度については、ケース１２の中心を基準とし、この基準からの端子３６ａ，３６ｂの設計位置に対するずれ量を測定した。ずれ量の測定は、端子３６ａ，３６ｂが並んだ向きと、それに直交する向きの２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）で行なった。測定のサンプル数としては、本発明の超音波センサおよび比較例とも１０個とし、平均値および標準偏差（σｎ−１）を算出して、表２に示した。 An ultrasonic sensor having the structure shown in FIG. 5 was produced. An ultrasonic sensor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the opening of the case 12, the fixing portion 26, and the substrate 28 were formed in a circular shape and these were arranged concentrically. As a comparative example, an ultrasonic sensor in which the shape of the substrate 28 was an ellipse and the terminals 36 a and 36 b were arranged in the longitudinal direction of the substrate 28 was manufactured. About these ultrasonic sensors, it measured about the positional accuracy of terminal 36a, 36b. Regarding the positional accuracy of the terminals 36a and 36b, the center of the case 12 was used as a reference, and the amount of deviation from the design position of the terminals 36a and 36b from this reference was measured. The measurement of the amount of deviation was performed in two directions (X direction and Y direction) in which the terminals 36a and 36b are arranged side by side and in the direction orthogonal thereto. The number of measurement samples was 10 for both the ultrasonic sensor of the present invention and the comparative example, and the average value and standard deviation (σn−1) were calculated and shown in Table 2.

表２からわかるように、本発明の超音波センサでは、シリコンゴムで形成された固定部２６に基板２８を嵌め込むだけの簡易な組み立て方法であるにもかかわらず、非常に高い位置精度で端子３６ａ，３６ｂを配置することができた。 As can be seen from Table 2, in the ultrasonic sensor according to the present invention, the terminal with very high positional accuracy is achieved despite the simple assembly method in which the substrate 28 is simply fitted into the fixing portion 26 formed of silicon rubber. 36a and 36b could be arranged.

この発明の超音波センサの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the ultrasonic sensor of this invention. 図１に示す超音波センサのＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of the ultrasonic sensor shown in FIG. 図１に示す超音波センサのＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing of the ultrasonic sensor shown in FIG. 図１に示す超音波センサの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the ultrasonic sensor shown in FIG. （Ａ）はこの発明の超音波センサの他の例を示す断面図であり、（Ｂ）はそれに用いられる固定部の平面図であり、（Ｃ）はそれに用いられる基板の平面図である。(A) is sectional drawing which shows the other example of the ultrasonic sensor of this invention, (B) is a top view of the fixing | fixed part used for it, (C) is a top view of the board | substrate used for it. 従来の超音波センサの一例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows an example of the conventional ultrasonic sensor.

Explanation of symbols

１０超音波センサ
１２ケース
１４空洞部
１６凹部
１８圧電素子
２４蓋部材
２６固定部
２８基板
３０凸部
３６ａ，３６ｂ端子
４０貫通孔
４２発泡性樹脂 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic sensor 12 Case 14 Cavity part 16 Concave part 18 Piezoelectric element 24 Lid member 26 Fixing part 28 Substrate 30 Protrusion part 36a, 36b Terminal 40 Through-hole 42 Foamable resin

Claims

Bottomed cylindrical case,
A piezoelectric element formed on the bottom surface inside the case,
A foamable resin filled in the case so as to cover the piezoelectric element;
A lid member attached to the opening of the case;
Electrically way connected saw including a through-hole formed in the terminal, and the lid member is attached to the lid member to the piezoelectric element,
The lid member includes a soft fixing portion fixed to the case, and a substrate harder than the fixing portion formed in the fixing portion,
An ultrasonic sensor in which the terminal is attached to the substrate .

The range of Sh ≦ 5 (mm ² ) and 0.02 ≦ Sh / Sc ≦ 0.3, where Sc is the sectional area of the opening of the case and Sh is the sectional area of the through hole formed in the lid member. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein

The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein the case and the fixing portion are fixed by fitting, and the fixing portion and the substrate are fixed by fitting.

The opening of the case, the fixing part, and the substrate are formed in a circular shape, and the opening, the fixing part, and the substrate of the case are arranged concentrically. Ultrasonic sensor.