JPH08331695A - 超音波センサの製造方法および超音波センサ - Google Patents

超音波センサの製造方法および超音波センサ

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JPH08331695A
JPH08331695A JP15985495A JP15985495A JPH08331695A JP H08331695 A JPH08331695 A JP H08331695A JP 15985495 A JP15985495 A JP 15985495A JP 15985495 A JP15985495 A JP 15985495A JP H08331695 A JPH08331695 A JP H08331695A
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JP
Japan
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aluminum
ultrasonic sensor
cone
piezoelectric vibrator
thin film
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JP15985495A
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English (en)
Inventor
Kunio Sawai
井 久 仁 雄 澤
Kazuya Nakadera
寺 和 哉 中
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で、かつ特性の安定した超音波センサを
製造することができる製造方法および超音波センサを提
供する。 【構成】 アルミ平板36の一方面に、半田付け性の良
い金属の薄膜22を、スパッタリングにより形成する。
アルミ平板36はプレス加工などにより、円錐形または
断面が台形で漏斗状などの形状に成形し、アルミコーン
18とする、アルミコーン18はその頂点部分におい
て、圧電振動子16上に半田20を用いて固着される。
あるいは、アルミ平板34を、円錐形または断面が台形
で漏斗状などの形状に成形して、アルミコーン18とす
る。アルミコーン18の外面に、スパッタリングにより
薄膜22を形成する。アルミコーン18は、その頂点部
分において、圧電振動子16上に半田20を用いて固着
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は超音波センサの製造方
法および超音波センサに関し、特にたとえば、障害物探
知や自動ドアなどに用いられる、超音波センサの製造方
法および超音波センサに関する。
【0002】
【従来の技術】この発明が適用され、かつ背景となる超
音波センサとして、実公昭62ー84298号のよう
な、圧電振動子上に、円錐形または断面が台形で漏斗状
のコーンを固着し、ケースに組み込んだ超音波センサが
知られている。
【0003】従来、このような超音波センサを製造する
場合には、コーン材料に、アルミニウムまたはアルミ合
金を使用したアルミコーン1が多用されている。そし
て、図5に示すように、アルミコーン1は圧電振動子2
に半田3を用いて固着される。アルミコーン1が固着さ
れる部分は、圧電振動子2の振動の腹近傍にあたる。そ
のため圧電振動子2の振動を妨げないように、接合面積
は小さく、かつ接合強度が高いのが望ましい。しかし、
アルミ材は半田付け性が非常に悪い。そのため、アルミ
コーン1をそのまま半田付けしようとすると、接合面積
が大きくなり、接合強度も弱くなってしまう。そこで、
従来は半田付け性の良い金属をアルミコーン1にメッキ
することにより、アルミコーン1の表裏全面にメッキ薄
膜4を形成し、アルミコーン1の半田付け性を改善をし
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミ材表面
は、極めてち密で強固な酸化皮膜に覆われている。その
ために、メッキを施す従来の方法では、弱アルカリ洗
浄、酸処理、置換メッキなど、他の金属材料と違った処
理液や工程が必要である。このため、アルミコーンの製
造工程において、処理や工程が多くなり、アルミコーン
のコストが高価になる。
【0005】また、メッキを施す従来の方法では、メッ
キの密着が酸化皮膜により阻害されやすいため、メッキ
膜厚が大きくばらつく。また、アルミコーン材料が熱処
理や冷間加工されたアルミ合金である場合では、含有金
属の偏析などにより、同一の製品においても薄膜の表面
性質が異なる。このような膜厚のバラツキや表面性質の
バラツキは、超音波センサの特性バラツキの原因とな
る。
【0006】さらに、メッキを施す従来の方法では、メ
ッキ薄膜形成後に、アルミコーンをプレス加工などによ
り成形を行ったときに、曲げ部分のメッキ薄膜にクラッ
クが発生する場合がある。そのため、半田付け時に半田
濡れが十分でなくなり、接合不良が発生する場合があ
る。それを予防するために、成形後メッキ処理を行う場
合、部品形状ごとにメッキ条件を設定しなければならな
いため、アルミコーンの製造工程が複雑になり、コスト
が高価になるという問題があった。
【0007】また、メッキを施す従来の方法では、アル
ミコーンの全面にメッキ薄膜が、形成されてしまうた
め、アルミコーンの軽量化が図れない。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
価で、かつ特性の安定した超音波センサを製造すること
ができる、超音波センサの製造方法および超音波センサ
の提供を目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる超音波
センサの製造方法は、圧電振動子と、圧電振動子上に固
着されたアルミコーンを含む超音波センサの製造方法に
おいて、アルミコーンの外面に、半田付け性の良い金属
の薄膜を、スパッタリングにより形成する工程を含む、
超音波センサの製造方法である。
【0010】この発明にかかる他の超音波センサの製造
方法は、圧電振動子と、圧電振動子上に固着されたアル
ミコーンを含む超音波センサの製造方法において、アル
ミ平板を準備する工程と、アルミ平板をアルミコーンと
して成形する工程と、アルミコーンの外面に、半田付け
性の良い金属の薄膜を、スパッタリングにより形成する
工程とを含む、超音波センサの製造方法である。
【0011】この発明にかかる別の超音波センサの製造
方法は、圧電振動子と、圧電振動子上に固着されたアル
ミコーンを含む超音波センサの製造方法において、アル
ミ平板を準備する工程と、アルミ平板の一方面に、半田
付け性の良い金属の薄膜を、スパッタリングにより形成
する工程と、薄膜の形成されたアルミ平板をアルミコー
ンとして成形する工程とを含む、超音波センサの製造方
法である。
【0012】また、この発明にかかる超音波センサは、
圧電振動子と、圧電振動子上に固着されたアルミコーン
とを含む超音波センサであって、アルミコーンの圧電振
動子との固着面にのみ、半田付け性の良い金属の薄膜を
形成した超音波センサである。
【0013】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、薄膜は、銀またはモネルメタルから形
成されてもよい。
【0014】
【作用】スパッタリングにより、アルミコーンの外面、
すなわち圧電振動子に対向する面に、半田付け性の良い
金属の薄膜が、均一な膜厚でち密に形成される。このア
ルミコーンは、この外面において、圧電振動子と半田付
けにより固着される。
【0015】
【発明の効果】この発明にかかる超音波センサの製造方
法では、メッキを施す従来の方法に比べて、特別な処理
液や工程が必要でなくなる。それにともなってアルミコ
ーンの製造工程を簡略化でき、コストを低減することが
できる。
【0016】また、この発明にかかる超音波センサの製
造方法では、メッキを施す従来の方法に比べて、薄膜が
ち密で膜厚が均一に形成される。それにともなって超音
波センサの特性のバラツキが少なくなる。
【0017】そして、アルミコーンの外面にのみ、薄膜
を形成するので、アルミコーンを軽量化することがで
き、超音波センサの特性を向上させることができる。か
つ銀などの高価な材料の使用量を節約することができる
ため、アルミコーンのコストを削減することができる。
【0018】さらに、アルミコーンをプレス加工などに
より成形を行った後、スパッタリングにより薄膜を形成
することで、曲げ部分の薄膜にクラックが発生するのを
予防できる。それにともなって歩留りが向上する。
【0019】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実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0020】
【実施例】図1は、この発明が適用される超音波センサ
の一例を示す図解図であり、図2は、その要部図解図で
ある。この超音波センサ10は、たとえば合成樹脂など
の絶縁材料からなるベース12を含む。ベース12上に
は、たとえばシリコンゴムからなる緩衝材14を介し
て、圧電振動子16が支持される。この圧電振動子16
としては、金属板16aの下面に圧電素子16bを張り
合わせたモノモルフ振動子が利用可能である。圧電振動
子16の上面には、円錐形または断面が台形で漏斗状の
アルミコーン18が、その頂点部分において、半田20
を用いて固着される。アルミコーン18の外面、すなわ
ち、圧電振動子16と対向する面には、スパッタリング
により、薄膜22が形成されている。そして、ベース1
2には、2つのピン端子24および26が形成される。
ピン端子24および26は、それぞれリード線28およ
び30によって、圧電振動子16に形成された電極(図
示せず)に接続される。ベース12の側端縁には、ケー
ス32の下端が固着される。このケース32はアルミコ
ーン18の上方部分が開口され、アルミコーン18およ
び圧電振動子16の周囲を覆っている。ケース32の開
口部にはスクリーン34が形成される。
【0021】この超音波センサ10では、圧電素子16
bに駆動信号を印加すれば、圧電振動子16が屈曲振動
し、超音波を発生する。発生した超音波は、アルミコー
ン18を介して、ケース32の開口部から外部へ送波さ
れる。送波された超音波は、障害物などにより反射す
る。反射した超音波は、ケース32の開口部から、アル
ミコーン18を介して圧電振動子16に戻る。そして、
圧電素子16bは反射してきた超音波の音圧に応じた出
力電圧を発生する。したがって、この超音波センサ10
は超音波の送波および検知をすることができる。
【0022】図3は、この発明の一実施例を示す図解図
である。この実施例では、直流二極スパッタ方式を用い
て、アルミコーン18になるべきアルミ平板42に、た
とえば銀、モネルメタルなどからなる薄膜が形成され
る。直流二極スパッタ方式では、略密閉されたスパッタ
室36が準備される。スパッタ室36の上部には陰極3
8が設けられる。陰極38は、薄膜の材料となるたとえ
ば銀、モネルメタルなどの半田付け性の良い金属から形
成される。そして、陽極40が陰極38に対向するよう
に、スパッタ室36の下部に設けられる。陽極40上に
はアルミ平板42が取り付けられる。陰極38と陽極4
0との間にはシャッタ44が設けられている。このシャ
ッタ44は、水平方向に回転可能であり、スパッタ粒子
より、アルミ平板42を遮る時に用いられる。
【0023】スパッタ室36は真空排気系(図示せず)
を用いてバルブ46を通して、真空に排気される。次に
バルブ48を通してアルゴンなどのガスが導入される。
陰極38と陽極40の間に直流電圧を印加すると、ガス
イオンの衝撃により、陰極38からスパッタ粒子が発生
する。発生したスパッタ粒子は対向するアルミ平板42
に衝突し、薄膜が形成される。
【0024】薄膜形成後、アルミ平板42はプレス加工
などにより、たとえば円錐形または断面が台形で漏斗状
などの形状に成形され、アルミコーン18が形成され
る。この時、図2に示すように、薄膜形成面がアルミコ
ーン18の外面、すなわち、圧電振動子16の金属板1
6aに対向する面に形成される。
【0025】そして、アルミコーン18は、その頂点部
分において、圧電振動子16上に半田20を用いて固着
される。
【0026】この実施例によれば、メッキを施す従来に
方法に比べて、特別な処理液や工程が必要でなくなる。
それにともなってアルミコーン18の製造工程が簡略化
され、コストを低減することができる。
【0027】また、この実施例では、メッキを施す従来
の方法に比べて、薄膜がち密で膜厚が均一に形成され
る。それにともなって超音波センサの特性のバラツキが
少なくなり、歩留りが向上する。
【0028】さらに、アルミコーン18の外面のみに薄
膜を形成するので、アルミコーン18が軽量となり、超
音波センサの特性が向上する。かつ、銀などの高価な材
料の使用量が少なくなるため、アルミコーン18のコス
トを抑えることができる。
【0029】なお、上述の実施例では,薄膜に銀あるい
はモネルメタルが使用されているが、それに限らず、た
とえば金などの他の半田付け性の良い金属が使用されて
もよい。
【0030】また、上述の実施例では、アルミ平板42
に薄膜を形成しているが、図4に示すように、この発明
ではアルミ平板42をたとえば円錐形または断面が台形
で漏斗状などに成形してから薄膜を形成してもよい。こ
の時薄膜はアルミコーン18の外面となる面に形成され
る。
【0031】この場合には、薄膜形成後にアルミコーン
18を成形しないため、曲げ部分の薄膜にクラックが発
生することが予防することができる。そのため、半田付
け時に、半田の濡れが十分で、接合強度が弱くなること
がなくなる。そして超音波センサの歩留りが向上する。
【0032】さらに、上述の実施例では直流二極スパッ
タ方式を用いているが、この発明ではプラズマスパッタ
方式、高周波スパッタ方式などの他のスパッタ方式が使
用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用される超音波センサの一例を示
す図解図である。
【図2】図1に示す超音波センサの要部図解図である。
【図3】この発明の一実施例におけるアルミ平板42に
半田付け性の良い金属の薄膜を形成する工程を示す概略
図である。
【図4】この発明の他の実施例におけるアルミコーン1
8に半田付け性の良い金属の薄膜を形成する工程を示す
概略図である。
【図5】この発明の背景となる超音波センサの要部図解
図である。
【符号の説明】
10 超音波センサ 12 ベース 14 緩衝材 16 圧電振動子 16a 金属板 16b 圧電素子 18 アルミコーン 20 半田 22 薄膜 24,26 ピン端子 28,30 リード線 32 ケース 34 スクリーン 36 スパッタ室 38 陰極 40 陽極 42 アルミ平板 44 シャッタ 46,48 バルブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電振動子、および前記圧電振動子上に
    固着されたアルミコーンを含む超音波センサの製造方法
    において、 前記アルミコーンの外面に、半田付け性の良い金属の薄
    膜を、スパッタリングにより形成する工程を含む、超音
    波センサの製造方法。
  2. 【請求項2】 圧電振動子、および前記圧電振動子上に
    固着されたアルミコーンを含む超音波センサの製造方法
    において、 アルミ平板を準備する工程、 前記アルミ平板をアルミコーンとして成形する工程、お
    よび前記アルミコーンの外面に、半田付け性の良い金属
    の薄膜を、スパッタリングにより形成する工程を含む、
    超音波センサの製造方法。
  3. 【請求項3】 圧電振動子、および前記圧電振動子上に
    固着されたアルミコーンを含む超音波センサの製造方法
    において、 アルミ平板を準備する工程、 前記アルミ平板の一方面に、半田付け性の良い金属の薄
    膜を、スパッタリングにより形成する工程、および、 前記薄膜の形成された前記アルミ平板をアルミコーンと
    して成形する工程を含む、超音波センサの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記薄膜は、銀またはモネルメタルから
    なる、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の、超
    音波センサの製造方法。
  5. 【請求項5】 圧電振動子、および前記圧電振動子上に
    固着されたアルミコーンを含む超音波センサであって、 前記アルミコーンの前記圧電振動子との固着面にのみ、
    半田付け性の良い金属の薄膜を形成した超音波センサ。
JP15985495A 1995-06-01 1995-06-01 超音波センサの製造方法および超音波センサ Pending JPH08331695A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10258053A (ja) * 1997-03-17 1998-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 生体用音響センサ
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KR100442646B1 (ko) * 1999-12-23 2004-08-02 재단법인 포항산업과학연구원 분할형 초음파센서의 접합방법
CN101782378A (zh) * 2010-02-11 2010-07-21 浙江金利电子有限公司 微型超声波传感器

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