JPH11266498A

JPH11266498A - 超音波センサ、およびその製造方法

Info

Publication number: JPH11266498A
Application number: JP18633898A
Authority: JP
Inventors: Shozo Odera; 昭三大寺; Hidetoshi Iwatani; 英俊岩谷; Junichi Etsuno; 潤一越野; Hiroshi Hachinohe; 啓八戸; Koichi Nitta; 晃一新田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2018-07-01
Also published as: JP3721786B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有底筒状ケースの振動およびケース内部に発
生する超音波の双方を効果的に抑制することにより残響
特性の大幅な改善を図ることができる超音波センサを提
供する。【解決手段】有底筒状ケースと、有底筒状ケースの内底
部に配置される圧電振動子と、圧電振動子と電気的に接
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、残響波を抑制するための緩衝材とを有してなる超音
波センサにおいて、前記緩衝材に、有底筒状ケース内部
に充填された発泡性樹脂を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、コーナーソナーとして使用され
る超音波センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波センサの分野において、セ
ンサの送受波面に近接する被検出物を検知するための近
距離タイプの超音波センサの需要が増加している。この
ような用途の超音波センサにあって、距離測定時の測定
誤差の原因として最も問題となるのが、送波信号の残響
波と受波信号との干渉である。近接距離の測定に際して
は、この残響特性がセンサの測定信頼性を左右すること
となるので、残響特性の改善が大きな課題となってい
る。

【０００３】この問題に対応して従来より、図８
（ａ）、（ｂ）に示す構造の超音波センサ５１が提案さ
れている。図８（ａ）に示す超音波センサ５１におい
て、金属製の有底筒状ケース５２の内部底面には、その
両主面に電極の形成された板状の圧電振動子５３が配置
されている。有底筒状ケース５２の内側面には係止段差
部６２が設けられており、シリコンゴムからなる緩衝材
５４が係止段差部６２で係止されて有底筒状ケース５２
内部に圧入配置されている。緩衝材５４上には外部端子
５５ａ・５５ｂを有する基板５６が配置されている。基
板５６は接着剤によって緩衝材５４に固定されたり、有
底筒状ケース５２の開口部をケース内側に折り曲げてか
しめることによって固定される。基板５６の両主面上に
は、外部端子５５ａ・５５ｂと導通する配線パターン５
７ａ・５７ｂがそれぞれ形成されている。配線パターン
５７ａは、ワイヤ５８を介して圧電振動子５３上面の電
極と電気的に接続されている。配線パターン５７ｂは、
金属製の有底筒状ケース５２を介して圧電振動子５３下
面の電極と電気的に接続されている（配線パターン５７
ｂと有底筒状ケース５２とは半田５９によって接続され
ている）。なお図８（ｂ）の超音波センサ６１は、図８
（ａ）におけるシリコンゴムの緩衝材５４を綿状の緩衝
材６４に変更したもので、その他の構成は図８（ａ）の
超音波センサ５１と変わるところはない。

【０００４】次に超音波センサ５１の動作について説明
する。まず、超音波センサ５１の外部端子５５ａ・５５
ｂに駆動電圧を印加し、圧電振動子５３を振動させる。
この圧電振動子５３の振動と連動して、有底筒状ケース
５２の振動面６０が振動し、図８（ａ）に示す矢印方向
に超音波を発する。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面６０を介して圧電振動子５３に
到達し反射信号に変換され、外部端子５５ａ・５５ｂ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。

【０００５】以上の動作過程において、圧電振動子５３
の振動と連動して、振動面６０のみならず有底筒状ケー
ス５２全体も振動するため、この振動が残響波を引き起
こす。また、圧電振動子５３の振動により、図８（ａ）
に示す矢印方向のみならず、有底筒状ケース５２の内部
方向にも超音波が発生するため、このケース５２内部の
超音波も残響波となる。

【０００６】これらの残響波に対し、有底筒状ケース５
２の振動から生じる残響波に対しては、図８（ａ）に示
すように、ケース５２に圧入配置されたシリコンゴムの
復元力によって抑制する。また、ケース５２の内部方向
に発生する超音波に対しては、図８（ｂ）に示すよう
に、ケース５２内に詰められた綿状の緩衝材６４によっ
て吸音し抑制する。これらの手法によって、超音波セン
サの残響特性の改善が図られる。

【０００７】またその他の従来例としては、Ｑ値の低い
発泡性樹脂を用いることによって残響波を抑制し残響特
性を改善しようとする構成が、例えば実開平５−６３１
９６や特開平７−１５４８９８等に開示されている。す
なわち、有底筒状ケースを発泡性樹脂で形成することに
より残響特性を改善する手法や、板状の発泡性樹脂上に
圧電振動子を接合することにより残響特性を改善する手
法が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８
（ａ）に示す構成を用いて残響特性を改善しようとする
場合、シリコンゴムの復元力でケース５２の不要な振動
は抑制できるものの、ケース５２内部に生じる不要な超
音波はゴム中を自在に伝播するため充分に吸音すること
ができず、残響特性の改善には限界があった。また、一
般にシリコンゴムは復元力が非常に強いため制振を目的
とする緩衝材には好適であるが、振動させる必要のある
振動面６０までもが制振されてしまい、超音波の送波お
よび受波に障害が発生し超音波センサ５１の感度が劣化
すると言う問題があった。

【０００９】また、図８（ｂ）に示す構成を用いて残響
特性を改善しようとする場合、ケース５２内部に生じる
不要な超音波は吸音できるものの、緩衝材が綿状のため
ケース５２への密着性が低く、ケース５２の不要な振動
は充分に抑制することができず、残響特性の改善には限
界があった。

【００１０】さらに、有底筒状ケースを発泡性樹脂で形
成する手法による場合、発泡性樹脂を筒状に形成するた
めに手間がかかること、発泡性樹脂内部には多数の空乏
（発泡孔）が存在するためケースとしての強度および耐
久性に欠けること等が問題点として挙げられる。

【００１１】さらにまた、板状の発泡性樹脂と圧電振動
子とを接合する手法による場合、制振性の高い発泡性樹
脂を圧電振動子に直接貼り付けているため、広がり振動
時での感度特性の劣化は避けられないこと等が問題点と
して挙げられる。

【００１２】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、有底筒
状ケースの振動およびケース内部に発生する超音波の双
方を効果的に抑制することにより残響特性の大幅な改善
を図ることができる超音波センサを提供することにあ
る。

【００１３】

【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記載の超音波センサは、有底筒
状ケースと、有底筒状ケースの内底部に配置される圧電
振動子と、圧電振動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、残響波を抑制する
ための緩衝材とを有してなる超音波センサであって、前
記緩衝材に有底筒状ケース内部に充填された発泡性樹脂
を用いる。なお、ここで用いる発泡性樹脂の材料として
は、その密度が０．０１〜０．９ｇ／ｃｍ³の範囲内に
ある発泡性樹脂、具体的には発泡シリコン、発泡ウレタ
ン等が用いられる。

【００１４】このような構成を採用すると、充填した発
泡性樹脂が充填後に発泡して体積が大きくなることで、
ケースを内側から外側へ押し張る力（復元力）が作用
し、ケースへの密着性が高まりケースの振動を抑制する
ことができる。また発泡性樹脂内に形成された空乏（発
泡孔）が超音波を散乱・吸収することでケース内部に発
生した超音波を吸音、抑制することができる。これによ
り有底筒状ケース自体の振動、ケース内部にこもる超音
波の双方を効率的に抑制することが可能となり、残響特
性を大幅に改善することができる。またその際、樹脂が
発泡しても従来のシリコンゴムほどの強い復元力ではな
いので、超音波センサの感度特性に与える影響を小さく
抑えることができる。

【００１５】また、本発明の請求項２記載の超音波セン
サは、有底筒状ケースと、有底筒状ケースの内底部に配
置される圧電振動子と、圧電振動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、残響
波を抑制するための緩衝材とを有してなる超音波センサ
であって、前記緩衝材に、有底筒状ケースの底部側に充
填された発泡性樹脂と、該発泡性樹脂の上部に重ねて充
填された密度の異なる樹脂とを用いる。なお、ここで用
いる樹脂の材料としては、ケース底部側に充填した発泡
性樹脂よりも密度の高い樹脂材料、具体的にはシリコン
ゴム、ウレタン樹脂等が用いられる。

【００１６】このように、有底筒状ケースの底部側（振
動面）から離れた部分に、例えばシリコンゴム等の、よ
り密度が高く強い復元力を有する樹脂材料を充填するこ
とにより、超音波センサの感度を低下させることなく、
より効率的にケースの振動を抑制することが可能にな
り、残響特性のさらなる改善を図ることができる。

【００１７】また、本発明の請求項３に記載の超音波セ
ンサは、有底筒状ケースと、有底筒状ケースの内底部に
配置される圧電振動子と、圧電振動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、残
響波を抑制するための緩衝材とを有してなる超音波セン
サであって、前記緩衝材に予め固化された発泡性樹脂か
らなる樹脂栓を用い、該樹脂栓が圧電振動子と間隔を空
けて有底筒状ケース内部に挿入固定されている。

【００１８】このように、緩衝材として発泡性樹脂を用
いるに際して、予め固化された発泡性樹脂を栓（樹脂
栓）として用いる構成としても良い。

【００１９】すなわち、請求項１、請求項２に記載の超
音波センサを製造する方法としては、有底筒状ケース内
部に液体状の発泡性樹脂を充填し、充填後に熱硬化、経
時硬化等の手法で固化させる方法が、一つの方法として
検討される。しかしながら、液体状の樹脂をケース内部
に充填すると、ケースの底部（振動面）まで空隙なく樹
脂が充填されることになるので、振動面の振動阻害によ
る感度特性の劣化が懸念される（なお、液体状の発泡性
樹脂の充填に伴う感度特性の劣化に関しては、前述の通
り、使用する発泡性樹脂の密度を適切に選択することに
よって特性劣化を防止する方法も、本出願において別途
提案している）。

【００２０】この点に関して、予めケース外部で発泡性
樹脂を固化させておき、固化した樹脂を栓（樹脂栓）と
してケース内部に挿入固定する手法をとることによっ
て、この懸念は解消されうる。つまり、ケース内部に樹
脂栓を挿入固定するに際して、該樹脂栓が振動面及び圧
電振動子に接しない位置に固定することにより、振動面
の振動阻害を防止できるからである。なお、樹脂栓を挿
入固定した後に、該樹脂栓の上部にさらにシリコンゴム
等の強い復元力を有する樹脂を重ねて配置しても構わな
い。

【００２１】また、使用する樹脂栓は、少なくともその
一方主面が樹脂の発泡による発泡孔を有さないスキン層
となっていることが望ましい。これは、発泡栓はその構
造上多数の発泡孔を有しており、例えば樹脂栓の上部に
さらに異なる樹脂を充填する場合に、液体状の樹脂が樹
脂栓中の連続する発泡孔を伝って樹脂栓の裏面側まで流
れ出す恐れがあるからである。樹脂栓の少なくとも一方
主面を発泡孔の存在しない状態（スキン層の形成された
状態）にすれば、この流出を防止することができる。な
おここで言うスキン層としては、発泡孔が完全に存在し
ない状態が最も望ましいが、液体状樹脂の流出が防げる
程度に発泡孔が存在していても良い。

【００２２】なお、本発明の超音波センサに用いられる
有底筒状ケースとしては、その筒部も振動面（底面）も
金属材料で形成されているもの、あるいはプラスチック
で作られた筒部と、金属材料で作られた振動面とを組み
合わせて形成されているもののいずれを用いても構わな
い。前者の場合であれば、有底筒状ケースの材料として
は、軽くて弾性率の高いアルミニウム等が適当である。
後者の場合であれば、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、具体的にはポリフェニレン
サルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエー
テルスルフォン等が筒部の材料として適当であり、軽く
て弾性率の高いアルミニウム等の材料が振動面の材料と
して適当である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して詳細に説明する。

【００２４】［第１実施例、図１〜図３］以下、本発明
の第１実施例の超音波センサ１の構造を、図１を参照し
ながら説明する。

【００２５】図１に示す超音波センサ１において、アル
ミニウム等からなる金属製の有底筒状ケース２の内部底
面には、その両主面に電極の形成された板状の圧電振動
子３が配置されている。有底筒状ケース２内部のほぼ全
体には、緩衝材４として発泡シリコン等の発泡性樹脂が
充填されている。緩衝材４上には外部端子５ａ・５ｂを
有する基板６が配置されている。基板６は接着剤によっ
て緩衝材４に固定されたり、有底筒状ケース２の開口部
をケース内側に折り曲げてかしめることによって固定さ
れる。基板６の両主面上には、外部端子５ａ・５ｂと導
通する配線パターン７ａ・７ｂがそれぞれ形成されてい
る。配線パターン７ａは、ワイヤ８を介して圧電振動子
３上面の電極と電気的に接続されている。配線パターン
７ｂは、金属製の有底筒状ケース２を介して圧電振動子
３下面の電極と電気的に接続されている（配線パターン
７ｂと有底筒状ケース２とは半田９によって接続されて
いる）。なお、本実施例においては両主面に電極の形成
された圧電振動子を使用しているが、必ずしもこれに限
られるものではない。すなわち、例えば圧電振動子の振
動面１０と接する側の主面には必ずしも電極を形成する
必要はない。これは、導電性を有する有底筒状ケース２
を電極として機能させることが可能だからである。

【００２６】以上のような構成の超音波センサ１は、以
下のようにして組み立てられる。

【００２７】まず、有底筒状ケース２の内部底面に圧電
振動子３を半田や導電性接着剤等によって固定する。次
に圧電振動子３の上面側の電極と基板６上の配線パター
ン７ａとをワイヤ８を用いて電気的に接続する。そし
て、ケース２の内部に液体状の発泡性樹脂を充填し、そ
の上に基板６を載置する。その後、所定の方法を用いて
発泡性樹脂を固化させ、樹脂の固化後、配線パターン７
ｂとケース２とを半田９によって接続する。このように
して、超音波センサ１を組み立てる。

【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の外部端子５ａ・５ｂに駆動
電圧を印加し、圧電振動子３を振動させる。この圧電振
動子３の振動と連動して、有底筒状ケース２の振動面１
０が振動し、図１に示す矢印方向に超音波を発する。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
面１０を介して圧電振動子３に到達し反射信号に変換さ
れ、外部端子５ａ・５ｂ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。

【００２９】以上の動作過程において発生する残響波
は、本実施例の超音波センサ１においては、以下のよう
にして抑制される。

【００３０】まず、有底筒状ケース２の内部に充填され
ている発泡性樹脂は、発泡によってその体積が大きくな
るので、ケース２への密着性が高まり、ケース２を内側
から外側に押し張る力（復元力）が働くことになる。こ
の力により、有底筒状ケース２全体の振動を抑制するこ
とができる。また、発泡性樹脂内部に存在する多数の空
乏（発泡孔）によって超音波が散乱・吸収されるので、
ケース２の内部に発生する超音波を吸音、抑制すること
ができる。これによりケース２自体の振動、およびケー
ス内部にこもる超音波の双方を効率的に抑制することが
可能となり、残響特性を大幅に改善することができる。

【００３１】ここで、本発明に用いられる発泡性樹脂に
求められる好ましい条件について検討する。すなわち、
一般に密度の高い樹脂を緩衝材４に用いることにより超
音波センサの残響特性は向上する傾向にあるが、他方、
超音波センサの感度特性は劣化する傾向にある。従っ
て、残響特性・感度特性の双方において好ましい特性の
得られる樹脂密度の範囲について検討を加える。

【００３２】まず、樹脂密度と残響特性との関係を示す
グラフを図２に示す。このグラフから明らかなように、
用いる発泡性樹脂の密度が０．０１ｇ／ｃｍ³未満にな
ると、急激に残響時間が長くなり所望する残響特性を得
られなくなる。次に、樹脂密度と感度特性との関係を示
すグラフを図３に示す。このグラフから明らかなよう
に、用いる発泡性樹脂の密度が０．９ｇ／ｃｍ³を越え
ると、急激に感度電圧が低くなり、所望する感度特性を
得られなくなる。

【００３３】以上の検討から、用いる発泡性樹脂の樹脂
密度を０．０１〜０．９ｇ／ｃｍ³の範囲内に設定する
ことで、残響特性・感度特性の双方において好ましい特
性の得られる超音波センサを得られることがわかる。

【００３４】なお、本実施例の超音波センサにおいて
は、従来例とは異なり圧電振動子３の配置されているケ
ース２の底部（振動面１０）まで空隙なく緩衝材である
発泡性樹脂が充填されており、感度特性の劣化が懸念さ
れるが、上述の条件を満たす発泡性樹脂を用いることに
より、従来例の超音波センサを上回る感度特性を得られ
ることが確認されている。

【００３５】［第２実施例、図４］以下、本発明の第２
実施例の超音波センサの構造を、図４を参照しながら説
明する。

【００３６】図４に示す超音波センサ２１においては、
有底筒状ケース２２がそれぞれ別体の筒部２２ａと振動
面２２ｂとを組み合わせることにより形成されている。
筒部２２ａ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、具体的には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
ルフォン等が用いられる。振動面２２ｂには軽くて弾性
率の高いアルミニウム等の材料が用いられる。そして、
筒部２２ａにはワイヤ等の導電部材２８が埋設されてお
り、その１つは一端が圧電振動子２３の一方主面上に形
成された電極に半田や導電性接着剤で接続され、他の１
つは一端が金属製の振動面２２ｂに接続されている。そ
れぞれの他端は筒部２２ａの外部に引き出されている。
この導電部材２８によって、圧電振動子２３の両主面に
形成された電極と外部回路（図示せず）との電気的接続
を行う。また有底筒状ケース２２内部のほぼ全体には、
緩衝材２４として発泡シリコン等の発泡性樹脂が充填さ
れている。

【００３７】以上のような構成の超音波センサ２１は、
以下のようにして組み立てられる。

【００３８】まず、有底筒状ケース２２の内部底面（振
動面）に圧電振動子２３を半田や導電性接着剤等によっ
て固定する。次に導電部材２８の一端をそれぞれ、圧電
振動子の一方主面および振動面に半田や導電性接着剤等
で接続する。そして、ケース２２の内部に液体状の発泡
性樹脂を充填し、所定の方法を用いて樹脂を硬化させ
る。このようにして、超音波センサ２１を組み立てる。

【００３９】このように、導電部材２８を筒部２２ａに
埋設することにより、従来必要とされていた基板や外部
端子等の部品を不要とすることができ、さらに、超音波
センサの作り方を簡略化することが可能となる。

【００４０】その他の点については、第１実施例の超音
波センサ１と変わるところはないので、その説明を省略
する。

【００４１】［第３実施例、図５］本発明の第３実施例
の超音波センサ３１は、図５に示すように、第２実施例
の超音波センサ２１の緩衝材が、複数の樹脂の層から構
成されている。

【００４２】この層の構成として、振動面２２ｂの直上
に配置される第１層目の樹脂層３４ａには、前述の所定
の密度を有する発泡性樹脂が用いられている。第２層目
の樹脂層には、第１層目の樹脂よりも密度の高い、例え
ばシリコンゴム等の樹脂が用いられている。

【００４３】緩衝材３４をこのような積層構造とするこ
とにより、振動面２２ｂでの超音波の送受波に関しては
第２実施例と同等の感度特性を実現しつつ、振動面２２
ｂから離れた部分、すなわち感度特性に影響を与えにく
い部分に高密度のシリコンゴムを緩衝材として用いるこ
とにより筒部２２ａの不要な振動を第１層目の発泡性樹
脂よりもより強く抑制することができるので、残響特性
をさらに向上させることができる。

【００４４】その他の点については、第２実施例の超音
波センサ２１と変わるところはないので、その説明を省
略する。

【００４５】なお、第１実施例の超音波センサ１におい
ても同様に、緩衝材をこのような積層構造とすることは
可能である。

【００４６】［第４実施例、図６〜図７］以下、本発明
の第４実施例の超音波センサの構造を、図を参照して説
明する。なお、上述の各実施例に示した超音波センサと
同一の構成部分については、同一の符号を付す。

【００４７】図６（ａ）は、超音波センサ４１を示す断
面図である。図６（ａ）において、有底筒状ケース２の
内部には、予め固化された発泡性樹脂からなる円盤状の
樹脂栓４２が挿入されており、圧電振動子３と間隔を空
けて固定されている。樹脂栓４２の上部には、樹脂栓４
２よりも密度の高いシリコンゴム等の樹脂４３が重ねて
配置されている。この樹脂栓４２と樹脂４３とから緩衝
材４４が構成されており、緩衝材４４によってケース２
自体の制振やケース２内部にこもる超音波の吸音を効率
的に行っている。樹脂４３上には外部端子５ａ・５ｂを
有する基板６が配置されており、接着剤等を用いて緩衝
材４４に固定されている。なお、その他の構成について
は、第１実施例の超音波センサ１と変わるところはない
のでその説明を省略する。

【００４８】また、超音波センサ４１の製造方法につい
ては、ケース２の内部に液体状の発泡性樹脂を充填する
工程が、樹脂栓４２を挿入固定しさらにその上部にシリ
コンゴムを充填する工程に置き換わる点以外は、第１実
施例の超音波センサ１の製造方法と特に本質的な変更点
はない。

【００４９】図６（ｂ）は、本実施例のまた別の超音波
センサ４５を示す断面図である。図６（ｂ）に示す超音
波センサ４５は、第２実施例の超音波センサ２１と同様
に、有底筒状ケース２２がそれぞれ別体の筒部２２ａと
振動面２２ｂとを組み合わせることにより形成されてい
る。図６（ｂ）において、有底筒状ケース２２の内部に
は、予め固化された発泡性樹脂からなる円盤状の樹脂栓
４６が挿入されており、圧電振動子３と間隔を空けて固
定されている。樹脂栓４６の上部には、樹脂栓４６より
も密度の高い、例えばシリコンゴム等の樹脂４７が重ね
て配置されている。この樹脂栓４６と樹脂４７とから緩
衝材４８が構成されており、緩衝材４８によってケース
２２自体の制振やケース２２内部にこもる超音波の吸音
を効率的に行っている。なお、その他の構成について
は、第２実施例の超音波センサ２１と変わるところはな
いのでその説明を省略する。

【００５０】また、超音波センサ４５の製造方法につい
ては、ケース２２の内部に液体状の発泡性樹脂を充填す
る工程が、樹脂栓４６を挿入固定しさらにその上部にシ
リコンゴムを充填する工程に置き換わる点以外は、第２
実施例の超音波センサ２１の製造方法と変更点はない。

【００５１】このように、本実施例においては、予め固
化された発泡性樹脂からなる樹脂栓４２（４６）を用い
る点が特徴である。固化された樹脂栓をケース内部に押
し込んで挿入固定する手法をとることによって、振動面
や圧電振動子から間隔を空けた位置に樹脂栓を固定する
ことが可能になる。したがって、液体状の発泡性樹脂を
ケース底部（振動面）から空隙なく充填する場合に生じ
る恐れのある問題、具体的には振動面の振動阻害による
感度特性の劣化と言う問題を解消することができる。

【００５２】ここで、ケース内部に挿入される樹脂栓４
２について説明する。図７は本実施例で使用される樹脂
栓を示す斜視図である。図７（ａ）において、樹脂栓４
２は有底筒状ケース２の内径とほぼ同一の径を有する円
盤状の発泡性樹脂である。樹脂栓４２は、ケース２に挿
入される段階では既に固化されている。樹脂栓４２は多
数の発泡孔４９を有している。樹脂栓４２の一方主面は
発泡孔４９を有さないスキン層５０となっている。スキ
ン層５０は、発泡性樹脂の表面に薄いフイルムを貼り付
けて形成しても良いし、発泡工程において自然に形成さ
れる層を用いても良い。

【００５３】このようにスキン層を有する樹脂栓を用い
ることにより、樹脂栓４２をケース２内部に挿入した場
合、樹脂栓４２の上部に液体状のシリコンゴム等を重ね
て充填しても、樹脂栓４２の表面には液体の通路となる
恐れのある発泡孔を有さないスキン層が介在しているの
で、液体が樹脂栓の裏面側に漏れ出してくる恐れが無く
なる（液体状のシリコンゴムが樹脂栓から漏れ出して振
動面や圧電振動子に付着すると、センサの感度特性が劣
化する恐れがある）。

【００５４】なお、本実施例ではスキン層５０を有する
樹脂栓を使用したが、図７（ｂ）に示すようなスキン層
を有さない樹脂栓であっても、有底筒状ケースの制振や
ケース内部の超音波の吸収を効果的に行いうることは言
うまでもない。

【００５５】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明の超音
波センサは以下の優れた効果を有する。

【００５６】すなわち、有底筒状ケース内部に発泡性樹
脂を充填し、この発泡性樹脂を残響波を抑制する緩衝材
として用いることにより、ケース自体の振動およびケー
ス内部の超音波の双方を効率的に抑制することができ、
結果として超音波センサの残響特性を大幅に改善するこ
とができる。またその際、発泡性樹脂には従来のゴムほ
どの強い復元力ではないので、振動面を必要以上に押さ
えつけることがなく、超音波センサの感度特性に与える
悪影響を低く抑えることができる。

【００５７】また、緩衝材を発泡性樹脂とまた別の樹脂
との積層構造とすることにより、超音波センサの感度を
低下させることなく、さらに効率的にケースの振動を抑
制することが可能になる。

【００５８】加えて、予め固化された発泡性樹脂からな
る樹脂栓をケース内部に押し込んで挿入固定する手法を
とることによって、振動面や圧電振動子から間隔を空け
た位置に樹脂栓を固定することが可能になる。したがっ
て、液体状の発泡性樹脂をケース底部（振動面）から充
填する場合に生じる恐れのある問題、具体的には振動面
の振動阻害による感度特性の劣化と言う問題を解消する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の超音波センサを示す断面
図である。

【図２】本発明の超音波センサに用いる発泡性樹脂の樹
脂密度と残響特性との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の超音波センサに用いる発泡性樹脂の樹
脂密度と感度特性との関係を示すグラフである。

【図４】第２実施例の超音波センサを示す断面図であ
る。

【図５】第３実施例の超音波センサを示す断面図であ
る。

【図６】（ａ）、（ｂ）第４実施例の超音波センサを示
す断面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）第４実施例の超音波センサに用
いる樹脂栓を示す斜視図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）従来例の超音波センサを示す断
面図である。

【符号の説明】

１・・・超音波センサ２・・・有底筒状ケース３・・・圧電振動子４・・・緩衝材５ａ、５ｂ・・・外部端子６・・・基板７ａ、７ｂ・・・配線パターン８・・・ワイヤ（導電性部材）９・・・半田１０・・・振動面

フロントページの続き (72)発明者八戸啓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 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底筒状ケースと、有底筒状ケースの内
底部に配置される圧電振動子と、圧電振動子と電気的に
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、残響波を抑制するための緩衝材と、を有してなる超
音波センサであって、前記緩衝材に、有底筒状ケース内部に充填された発泡性
樹脂を用いることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】有底筒状ケースと、有底筒状ケースの内
底部に配置される圧電振動子と、圧電振動子と電気的に
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、残響波を抑制するための緩衝材と、を有してなる超
音波センサであって、前記緩衝材に有底筒状ケースの底部側に充填された発泡
性樹脂と、該発泡性樹脂の上部に重ねて充填された密度
の異なる樹脂とを用いることを特徴とする超音波セン
サ。
【請求項３】有底筒状ケースと、有底筒状ケースの内
底部に配置される圧電振動子と、圧電振動子と電気的に
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、残響波を抑制するための緩衝材と、を有してなる超
音波センサであって、前記緩衝材に予め固化された発泡性樹脂からなる樹脂栓
を用い、該樹脂栓が圧電振動子と間隔を空けて有底筒状
ケース内部に挿入固定されていることを特徴とする超音
波センサ。
【請求項４】前記樹脂栓の上部に、樹脂栓とは密度の
異なる樹脂が重ねて配置されていることを特徴とする請
求項３に記載の超音波センサ。
【請求項５】前記樹脂栓は、少なくともその一方主面
が、樹脂の発泡による発泡孔を有さないスキン層となっ
ていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載
の超音波センサ。
【請求項６】前記発泡性樹脂は、その密度が０．０１
〜０．９ｇ／ｃｍ³の範囲内にある発泡性樹脂であるこ
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。
【請求項７】前記有底筒状ケースは、プラスチック材
料よりなる筒部と、金属材料よりなる振動面とを組み合
わせてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６記
載の超音波センサ。
【請求項８】圧電振動子を有底筒状ケースの内底部に
配置する工程と、圧電振動子と有底筒状ケース外部との電気的導通をとる
ための入出力端子を圧電振動子に接続する工程と、有底筒状ケースの内部に液体状の発泡性樹脂を充填する
工程と、有底筒状ケースの内部に充填された液体状の発泡性樹脂
を固化させる工程と、を有することを特徴とする超音波
センサの製造方法。
【請求項９】圧電振動子を有底筒状ケースの内底部に
配置する工程と、圧電振動子と有底筒状ケース外部との電気的導通をとる
ための入出力端子を圧電振動子に接続する工程と、予め固化された発泡性樹脂からなる樹脂栓を圧電振動子
と間隔を空けて有底筒状ケース内部に挿入固定する工程
と、前記樹脂栓の上部に、樹脂栓とは密度の異なる樹脂を重
ねて配置する工程と、を有することを特徴とする超音波
センサの製造方法。