KR101491509B1 - Ultrasonic sensor and manufacturing method therefor - Google Patents

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마유미 이소모토
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

초음파 센서(101)는 바닥부(31b)와 측벽부(31a)를 가지는 바닥이 있는 통형상의 케이스(31)와, 케이스(31) 안쪽 바닥면에 마련된 압전소자(32)와, 케이스(31) 내에서 도통부재를 통하여 압전소자(32)와 전기적으로 접속되고, 케이스(31)의 외부로 돌출되는 단자(43)와, 단자(43)를 유지하는 단자유지부재(41)와, 단자유지부재(41)를 케이스(31) 내에서 유지하는 완충부재(33)와, 케이스(31)의 측벽부 (31a) 안쪽 둘레면을 따라서 마련된 덤핑부재(39)와, 케이스(31) 내의 덤핑부재(39) 및 완충부재(33)의 상부에 충전된 충전부재(36)를 포함하고, 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이에 틈(40)이 마련되어 있다. 이 구조에 의해서 단자에 대한 진동 누설을 방지하여 진동 누설에 의한 잔향 특성을 개선한다. The ultrasonic sensor 101 includes a bottomed cylindrical case 31 having a bottom portion 31b and a side wall portion 31a, a piezoelectric element 32 provided on the bottom surface of the case 31, A terminal 43 which is electrically connected to the piezoelectric element 32 through a conductive member in the case 31 and projects to the outside of the case 31, a terminal holding member 41 which holds the terminal 43, A cushioning member 33 for holding the member 41 in the case 31 and a dumping member 39 provided along the inner circumferential surface of the side wall 31a of the case 31, And a filling member 36 filled in the upper portion of the buffer member 33. The gap 40 is provided between the damping member 39 and the buffer member 33. [ This structure prevents vibration leakage to the terminals and improves the reverberation property due to vibration leakage.

Description

초음파 센서 및 그 제조방법{ULTRASONIC SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an ultrasonic sensor,

이 발명은 초음파 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 압전소자 및 그것에 전기적으로 접속되는 입출력 단자를 가지고, 예를 들면 자동차의 코너 소나(sonar)나 백 소나 등에 이용되는 초음파 센서, 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an ultrasonic sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly to an ultrasonic sensor having a piezoelectric element and an input / output terminal electrically connected thereto, for example, an ultrasonic sensor used for a corner sonar or a back sonar of an automobile, .

초음파 센서는 초음파 펄스(pulse) 신호를 간헐적으로 송신하고, 송신된 초음파 펄스 신호가 물체에 도달한 후에 반사한 반사 신호를 수신함으로써 물체를 검지하는 것이다. 자동차의 백 소나, 코너 소나, 또한 종렬(縱列) 주차할 때의 측벽 등 장애물과의 거리를 검지하는 파킹 스팟 센서(parking spot sensor) 등에는 초음파 센서가 이용된다. 이 종류의 초음파 센서는 특허문헌 1~3에 개시되어 있다. The ultrasonic sensor intermittently transmits an ultrasonic pulse signal and detects an object by receiving a reflected signal reflected after the transmitted ultrasonic pulse signal reaches the object. An ultrasonic sensor is used for a parking spot sensor for detecting a distance between an obstacle such as a back seat of a car, a corner sonar, a sidewall for parking, and the like. This type of ultrasonic sensor is disclosed in Patent Documents 1 to 3.

도 9는 특허문헌 1의 초음파 센서의 일부 파단(破斷) 정면도이다. 이 초음파 센서는 초음파 진동자(1), 완충부재(2), 실드선(shield wire)(5), 흡음재(6) 및 하우징(3)을 포함하고 있다. 완충부재(2)는 초음파 송수신용의 개구(開口)를 가지며, 초음파 진동자(1)를 둘러싸고 있다. 하우징(3)은 성형품으로서 초음파 진동자(1)와 완충부재(2)를 수납하고 있다. 실드선(5)은 한쪽 단부(端部)가 하우징(3)의 내부에서 초음파 진동자(1)에 접속되어 있으며, 다른 쪽의 단부가 하우징(3)으로부터 외부에 인출되어 있다. 그리고 완충부재(2)의 내부이면서 초음파 진동자(1)의 측면에 대응하는 부분에 초음파 진동자(1)를 둘러싸도록 공기층(4)이 형성되어 있다. Fig. 9 is a partial front view of the ultrasonic sensor of Patent Document 1. Fig. This ultrasonic sensor includes an ultrasonic vibrator 1, a buffer member 2, a shield wire 5, a sound absorbing material 6 and a housing 3. The buffer member 2 has an opening for transmitting and receiving an ultrasonic wave and surrounds the ultrasonic vibrator 1. The housing (3) houses the ultrasonic vibrator (1) and the buffer member (2) as a molded article. One end of the shield wire 5 is connected to the ultrasonic transducer 1 at the inside of the housing 3 and the other end of the shield wire 5 is led out from the housing 3 to the outside. An air layer 4 is formed so as to surround the ultrasonic transducer 1 at a portion corresponding to the side surface of the ultrasonic transducer 1 while being inside the buffer member 2.

특허문헌 2에는 초음파 진동자와, 초음파 진동자가 접착되어서 초음파 방사벽을 이루는 바닥면부와 통형상측 벽을 가지는 내측 하우징과, 내측 하우징의 통형상측 벽과 동축(同軸) 형상으로 배치된 통형상측 벽을 가지는 외측 하우징을 포함하는 초음파 센서에 있어서, 외측 하우징은 내측 하우징을 초음파 방사벽측의 복수의 지지 부분으로 지지하고 있고, 복수의 지지 부분 이외에 있어서 내측 하우징의 통형상측 벽의 외벽과 외측 하우징의 통형상측 벽의 외벽 사이에 틈이 형성되어 있는 구조가 제시되어 있다. Patent Document 2 discloses an ultrasonic transducer having an inner housing having a bottom surface portion and a tubular sidewall which are bonded to an ultrasonic vibrator to form an ultrasonic wave radiation wall, and a tubular side disposed coaxially with the tubular side wall of the inner housing Wherein the outer housing supports the inner housing by a plurality of support portions on the side of the ultrasonic wave radiation wall and the outer wall and the outer side of the tubular side wall of the inner housing other than the plurality of support portions And a gap is formed between the outer walls of the cylindrical side wall of the housing.

특허문헌 3에는 초음파 진동자와, 초음파 송수신용의 개구를 가지고, 초음파 진동자를 둘러싸고 있는 유지부재와, 성형품으로서 초음파 진동자와 유지부재를 수납하고 있는 하우징을 포함하는 초음파 센서에 있어서, 유지부재의 내측에 볼록부를 마련함으로써 볼록부 이외의 장소에 틈이 생기도록 한 구조가 제시되어 있다. Patent Document 3 discloses an ultrasonic sensor including an ultrasonic vibrator, a holding member having an opening for transmitting and receiving ultrasonic waves and surrounding the ultrasonic vibrator, and a housing housing the ultrasonic vibrator and the holding member as a molded product, There is proposed a structure in which a gap is formed at a place other than the convex portion by providing the convex portion.

일본국 공개특허공보 평4-238497호Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-238497 일본국 공개특허공보 2003-315443호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-315443 일본국 공개특허공보 평5-207594호Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-207594

특허문헌 1~3에 제시되어 있는 종래의 초음파 센서에 있어서는, 상기 공기층 및 틈의 작용에 의해서 초음파 진동자의 진동이 케이스(하우징)에 전해지기 어렵다. 그렇기 때문에 잔향(殘響; reverberation)시간의 단축 효과가 있다. In the conventional ultrasonic sensors disclosed in Patent Documents 1 to 3, the vibration of the ultrasonic vibrator is hardly transmitted to the case (housing) due to the action of the air layer and the gap. Therefore, there is a shortening effect of reverberation time.

그러나 전기신호의 입출력을 실시하는 부재를 리드선(lead wire)(혹은 실드선)이 아니라 핀 단자로 했을 경우에는 케이스의 진동이 핀 단자에 전파되어서, 그 진동이 초음파 센서가 실장되는 외부의 회로기판을 진동시키는 문제(이하 "진동 누설"이라고 함.)가 발생한다. 이 진동 누설에 의해서 잔향시간이 길어진다(잔향 특성이 악화된다). 그리고 잔향시간이 길어지면 근거리에 위치하는 물체를 검지할 때에, 송신된 초음파 펄스 신호에 의한 잔향이 지속되고 있는 시간 내에 반사 신호가 수신되게 되므로 근거리에 위치하는 물체의 검지를 할 수 없게 된다. However, in the case where the member for inputting and outputting electric signals is a pin terminal instead of a lead wire (or a shield line), the vibration of the case is propagated to the pin terminal, and the vibration is transmitted to an external circuit board (Hereinafter referred to as "vibration leakage") occurs. This vibration leakage increases the reverberation time (the reverberation property deteriorates). When the reverberation time is prolonged, the reflected signal is received within a time period in which the reverberation due to the transmitted ultrasonic pulse signal is received when detecting an object located close to the object.

본 발명의 목적은 단자에 대한 진동 누설을 방지하여, 진동 누설에 의한 잔향 특성을 개선한 초음파 센서를 제공하는 것에 있다. An object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor that prevents vibration leakage to a terminal and improves reverberation property due to vibration leakage.

(1) 본 발명의 초음파 센서는,(1) In the ultrasonic sensor of the present invention,

바닥부와 측벽부를 가지는 바닥이 있는 통형상의 케이스와, A bottomed tubular case having a bottom portion and a side wall portion;

상기 케이스 안쪽 바닥면에 마련된 압전소자와, A piezoelectric element provided on an inner bottom surface of the case,

상기 케이스 내에서 도통(道通; conduction)부재를 통하여 상기 압전소자와 전기적으로 접속되고 상기 케이스의 외부로 돌출된 단자와, A terminal electrically connected to the piezoelectric element through a conduction member in the case and projecting to the outside of the case;

상기 단자를 유지하는 단자유지부재와, A terminal holding member for holding the terminal,

상기 단자유지부재를 상기 케이스 내에서 유지하는 완충부재와, A cushioning member for holding the terminal holding member in the case;

상기 케이스의 측벽부 안쪽 둘레면을 따라서 마련된 덤핑(dumping)부재와, A dumping member provided along the inner peripheral surface of the side wall of the case,

상기 케이스 내의, 상기 덤핑부재 및 상기 완충부재의 상부에 충전된 충전부재를 포함하고, And a filling member filled in the upper portion of the damping member and the buffer member in the case,

상기 덤핑부재와 상기 완충부재 사이에 틈(공기층)이 마련되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. And a gap (air layer) is provided between the damping member and the buffer member.

이 구조에 의해서 케이스로부터 전해지는 진동이 덤핑부재, 완충부재 및 틈(공기층)에서 감쇠(차단)되어서, 단자유지부재를 통하여 단자에 거의 전파되지 않게 되므로 단자를 외부의 회로기판에 실장했을 때에 발생하는 진동 누설을 대폭 저감할 수 있다. With this structure, the vibration transmitted from the case is attenuated (blocked) in the damping member, the buffer member, and the gap (air layer) and is hardly propagated to the terminal through the terminal holding member. Vibration leakage can be greatly reduced.

(2) 상기 충전부재는 상기 덤핑부재보다 탄성률이 작은 것이 바람직하다. 이 구조에 의해서 덤핑부재보다 탄성률이 작은 충전부재로부터 단자에 직접 전해지는 진동 누설을 저감할 수 있다. 또 덤핑부재가 단자에 직접 접하지 않는 구조가 되어서 덤핑부재의 탄성률이 진동 누설 특성에 영향을 주기 어려워지므로 덤핑부재의 선택지가 넓어진다. (2) The filling member preferably has a smaller elastic modulus than the dumping member. With this structure, vibration leakage directly transmitted to the terminal from the filling member having a smaller elastic modulus than the dumping member can be reduced. In addition, since the damping member does not directly contact the terminal, the elasticity of the damping member hardly influences the vibration leakage characteristics, and therefore the choice of the damping member is widened.

(3) 상기 틈과 상기 충전부재의 경계부(공기층의 개구부)를 폐쇄하는 폐쇄부재(밀봉 수지)를 포함하는 것이 바람직하다. 이 구조에 의해서 완충부재의 구조를 간소화할 수 있다. (3) a closing member (sealing resin) for closing the gap (opening portion of the air layer) between the gap and the filling member. With this structure, the structure of the buffer member can be simplified.

(4) 상기 케이스의 측벽부는 개구측에 얇은 부분, 바닥부측에 두꺼운 부분을 각각 포함하고, (4) The side wall portion of the case includes a thin portion at the opening side and a thick portion at the bottom portion side,

두꺼운 부분 위에, 케이스보다도 음향 임피던스가 높은 보강재가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 구조에 의해서 케이스의 바닥면 주위의 강성이 높아져서 케이스 바닥면의 진동이 케이스 측벽부에 전해지는 것이 억제됨과 동시에, 센서로서의 감도(感度)가 향상된다. It is preferable that a reinforcing material having an acoustic impedance higher than that of the case is provided on the thick portion. With this structure, the rigidity around the bottom surface of the case is increased so that the vibration of the bottom surface of the case is prevented from being transmitted to the side wall of the case, and the sensitivity as the sensor is improved.

(5) 상기 압전소자와 상기 완충부재 사이에 흡음부재가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 구조에 의해서 불필요한 음파가 흡음재로 흡수되어서, 압전소자로부터 케이스 내부에 전달되는 불필요한 음파를 보다 효율적으로 감쇠시킬 수 있다. (5) It is preferable that a sound absorbing member is provided between the piezoelectric element and the buffer member. With this structure, unnecessary sound waves are absorbed by the sound absorbing material, so that unnecessary sound waves transmitted from the piezoelectric element to the inside of the case can be more efficiently attenuated.

(6) 본 발명의 초음파 센서의 제조방법은 (1)~(5) 중 어느 하나에 기재된 초음파 센서의 제조방법으로서, (6) A manufacturing method of an ultrasonic sensor according to the present invention is the manufacturing method of the ultrasonic sensor according to any one of (1) to (5)

상기 완충부재보다 외부 직경이 큰 원환상(圓環狀)의 성형 피스(piece)를 상기 케이스 내에 삽입하는 공정과, A step of inserting an annular molding piece having an outer diameter larger than that of the buffer member into the case;

상기 덤핑부재 형성용의 탄성수지를 상기 케이스 내의 상기 성형 피스 주위에 충전하는 공정과, A step of filling the elastic resin for forming the damping member around the molding piece in the case;

상기 성형 피스를 상기 케이스로부터 제거하고, 상기 케이스 내에 상기 완충부재를 탑재하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하고 있다. And removing the molding piece from the case, and mounting the buffer member in the case.

본 발명에 따르면 케이스로부터 전해지는 진동이 덤핑부재, 완충부재 및 틈(공기층)에서 감쇠(차단)되어서, 단자유지부재를 통하여 단자에 거의 전파되지 않게 되므로 진동 누설을 대폭 저감할 수 있다. 그렇기 때문에 진동 누설에 의한 잔향 특성의 악화를 방지할 수 있어서, 보다 근거리에 위치하는 물체의 검지가 가능해 진다. According to the present invention, the vibration transmitted from the case is attenuated (blocked) in the damping member, the buffer member and the gap (air layer), and is hardly propagated to the terminal through the terminal holding member. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the reverberation property due to vibration leakage, and it is possible to detect objects located closer to each other.

도 1은 제1 실시형태에 따른 초음파 센서(101)의 단면도이다.
도 2는 초음파 센서(101)의 일부를 제외한 분해 사시도이다.
도 3(A)는 제1 실시형태에 따른 초음파 센서(101)의 잔향 특성을 나타내는 도면, 도 3(B)는 비교예인 초음파 센서의 잔향 특성을 나타내는 도면이다.
도 4는 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이의 틈(40)과 진동 누설 시간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 덤핑부재(39) 및 틈(40)을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 초음파 센서(102)의 단면도이다.
도 7은 제3 실시형태에 따른 초음파 센서(103)의 단면도이다.
도 8은 제4 실시형태에 따른 초음파 센서(104)의 단면도이다.
도 9는 특허문헌 1의 초음파 센서의 일부 파단 정면도이다. 1 is a sectional view of the ultrasonic sensor 101 according to the first embodiment.
2 is an exploded perspective view showing a part of the ultrasonic sensor 101 except for a part thereof.
Fig. 3 (A) is a view showing the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor 101 according to the first embodiment, and Fig. 3 (B) is a diagram showing reverberation characteristics of the ultrasonic sensor as a comparative example.
4 is a view showing the relationship between the gap 40 between the dumping member 39 and the buffer member 33 and the vibration leakage time.
5 is a view showing a process of forming the dumping member 39 and the gap 40. FIG.
6 is a sectional view of the ultrasonic sensor 102 according to the second embodiment.
7 is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor 103 according to the third embodiment.
8 is a sectional view of the ultrasonic sensor 104 according to the fourth embodiment.
9 is a partial front view of the ultrasonic sensor of Patent Document 1;

《제1 실시형태》 &Quot; First embodiment "

도 1은 제1 실시형태에 따른 초음파 센서(101)의 단면도이다. 도 2는 초음파 센서(101)의 일부를 제외한 분해 사시도이다. 1 is a sectional view of the ultrasonic sensor 101 according to the first embodiment. 2 is an exploded perspective view showing a part of the ultrasonic sensor 101 except for a part thereof.

초음파 센서(101)는 원판형상의 바닥부(31b)와 통형상의 측벽부(31a)를 가지는 알루미늄제의 바닥이 있는 통형상 케이스(31), 케이스(31) 안쪽 바닥면에 장착된 압전소자(32), 보강재(추)(37), 단자(43), 단자(43)를 유지하는 단자유지부재(41) 등을 포함하고 있다. 단자(43)와 압전소자(32)는 도 1에 도시되어 있지 않은 배선재(도통부재)로 전기적으로 접속되어 있다. 배선재(도통부재)는 예를 들면 리드선이나 플렉시블 기판 등이다. 압전소자(32)는 평판상이며, 구동 전압이 인가되면 면내 방향으로 퍼져서 진동한다. 압전소자(32)는 케이스(31)의 바닥부(31b)에 접합되어 있다. 압전소자(32)는 예를 들면 압전 세라믹스로 이루어지고, 원판형상의 압전기판과, 압전기판이 서로 대향하는 주면(主面)에 각각 마련되어 있는 전극을 가진다. The ultrasonic sensor 101 includes a tubular case 31 made of aluminum and having a bottom 31b in the shape of a disk and a side wall 31a in the form of a cylinder, A terminal holding member 41 for holding the terminal 43, and the like, and the like. The terminal 43 and the piezoelectric element 32 are electrically connected to each other by a wiring material (conductive member) not shown in Fig. The wiring material (conductive material) is, for example, a lead wire or a flexible substrate. The piezoelectric element 32 is in a flat plate shape, and when a drive voltage is applied, it spreads in the in-plane direction and oscillates. The piezoelectric element 32 is bonded to the bottom portion 31b of the case 31. [ The piezoelectric element 32 is made of, for example, piezoelectric ceramics, and has a disk-shaped piezoelectric substrate and electrodes provided on the main surface of the piezoelectric substrate facing each other.

도 2에 도시하는 바와 같이 케이스(31)는 바닥부(31b)측이 폐쇄되고, 바닥부(31b)측과 반대측이 개구되어 있는 바닥이 있는 통형상이며, 케이스(31)의 개구는 평면에서 봤을 때 원형이다. 케이스(31)의 측벽부(31a)는 개구측에 얇은 부분(31t), 바닥부측에 두꺼운 부분(31h)을 각각 포함하고 있다. 케이스(31)의 측벽부(31a)에는 단차부(31ST)가 형성되어 있다. As shown in Fig. 2, the case 31 has a bottomed tubular shape in which the bottom 31b side is closed and the side opposite to the bottom 31b side is opened. It is a circle when I see it. The side wall portion 31a of the case 31 includes a thin portion 31t on the opening side and a thick portion 31h on the bottom portion side. The side wall portion 31a of the case 31 is formed with a step 31ST.

보강재(추)(37)는 중앙에 개구(37h)를 가지는 링형상의 부재이며, 케이스(31)의 두꺼운 부분(31h) 위이면서 측벽부(31a)의 얇은 부분(31t) 안쪽 둘레면에 접하지 않는 위치에 배치되어 있다. 보강재(37)는 음향 임피던스가 높고, 추로서 기능하는 부재이면 된다. 이렇기 때문에 보강재(37)는 두께 등의 사이즈를 조정함으로써 케이스(31)와 마찬가지 재료, 즉 알루미늄으로 이루어지는 것이어도 되지만, 스테인리스 강이나 아연과 같은, 케이스(31)를 구성하는 재료보다도 밀도가 높으면서 강성이 높은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. The reinforcing member (weight) 37 is a ring-shaped member having an opening 37h at the center and is disposed on the thick portion 31h of the case 31 and on the inner circumferential surface of the thin portion 31t of the side wall portion 31a Is placed at a position where it does not. The reinforcing member 37 may be a member having a high acoustic impedance and functioning as a weight. Therefore, the reinforcing material 37 may be made of the same material as the case 31, that is, made of aluminum by adjusting the size of the thickness or the like. However, the reinforcing material 37 may have a density higher than that of the material constituting the case 31 such as stainless steel or zinc It is preferable that it is made of a material having high rigidity.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 바닥부(31b)에서의 단차부(31ST)에 의해서 둘러싸여 있는 영역이 주된 진동영역이 된다. 케이스(31)의 주된 진동영역은 평면에서 봤을 때 직사각형이며, y축방향이 길기 때문에 y축방향이 장축, X축방향이 짧기 때문에 X축방향이 단축이다. 이와 같이 주된 진동영역이 이방성(異方性)의 형상을 가지기 때문에 초음파의 지향성에 이방성이 생긴다. 즉, 상기 장축방향(y축방향)의 지향각(指向角)은 좁고, 상기 단축방향(X축방향)의 지향각은 넓다. As shown in Fig. 2, the area surrounded by the step 31ST in the bottom part 31b is the main vibration area. The main vibration region of the case 31 is rectangular when seen from the plane, and the x-axis direction is short because the y-axis direction is long and the x-axis direction is short because the y-axis direction is long. As described above, since the main vibration region has an anisotropic shape, anisotropy is produced in the directivity of the ultrasonic waves. That is, the directivity angle (directional angle) in the long axis direction (y axis direction) is narrow and the directivity angle in the minor axis direction (X axis direction) is wide.

압전소자(32) 위에는 평판상의 흡음재(38)가 마련되어 있다. 흡음재(38)는 케이스(31)의 내부에서의 단차부(31ST)에 의해서 둘러싸여 있는 공간 내에 배치되어 있다. 흡음재(38)는 예를 들면 폴리에스테르 펠트나 다공질 실리콘 등으로 이루어지고, 압전소자(32)에서 케이스(31)의 개구측으로 방출되는 불필요한 초음파를 흡수한다. 보강재(37) 및 흡음재(38)와 단자유지부재(41) 사이에는 실리콘 고무나 우레탄 고무 등의 탄성체로 이루어지는 완충부재(33)가 마련되어 있다. 완충부재(33)는 단자유지부재(41)를 케이스(31) 내에서 유지하고 있다. 케이스(31)의 측벽부(31a) 안쪽 둘레면을 따라서 우레탄 고무나 실리콘 고무 등의 탄성체로 이루어지고, 중앙에 개구를 가지는 통형상의 부재인 덤핑부재(39)가 마련되어 있다. 그리고 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이에는 틈(공기층)(40)이 형성되어 있다. 구체적으로 완충부재(33)는 덤핑부재(39)와 접촉하는 플랜지(flange)형상(날밑형상)의 부분을 가지고 있고, 이 플랜지형상(날밑형상)의 부분에 의해서 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이에 틈(공기층)(40)이 형성되어 있다. A sound absorbing material 38 on a flat plate is provided on the piezoelectric element 32. The sound absorbing material 38 is disposed in the space surrounded by the step 31ST in the case 31. [ The sound absorbing material 38 is made of, for example, polyester felt or porous silicon, and absorbs unnecessary ultrasonic waves emitted from the piezoelectric element 32 to the opening of the case 31. [ A buffer member 33 made of an elastic material such as silicone rubber or urethane rubber is provided between the reinforcing material 37 and the sound absorbing material 38 and the terminal holding member 41. The buffer member (33) holds the terminal holding member (41) in the case (31). A dumping member 39 made of an elastic material such as urethane rubber or silicone rubber, which is a tubular member having an opening at the center, is provided along the inner peripheral surface of the side wall portion 31a of the case 31. [ A gap (air layer) 40 is formed between the damping member 39 and the buffer member 33. Specifically, the buffer member 33 has a flange-shaped (flange-like) portion in contact with the damping member 39, and the damping member 39 and the buffer member (Air layer) 40 is formed between the first electrode layer 33 and the second electrode layer 33.

케이스(31) 내부에서, 덤핑부재(39) 및 완충부재(33)의 상부 공간에는 실리콘 고무나 우레탄 고무 등의 탄성체로 이루어지는 충전부재(36)가 충전되어 있다. 충전부재(36)와 덤핑부재(39)는 같은 재료를 이용할 수 있다. In the case 31, the upper space of the damping member 39 and the buffer member 33 is filled with a filling member 36 made of an elastic material such as silicone rubber or urethane rubber. The filling member 36 and the dumping member 39 may be made of the same material.

케이스(31)는 예를 들면 단조(鍛造)에 의해서 형성되어 있다. 완충재(33)는 컵형상의 부재이며, 보강재(37)의 개구(37h)에 걸어맞추는 걸어맞춤부(33e)를 가지는 바닥부와, 통형상의 측벽부를 가진다. 완충재(33)가 마련되어 있음으로써 케이스(31) 바닥부(31b)에서의 진동이 단자유지부재(41)에 전해지는 것을 억제할 수 있다. The case 31 is formed by, for example, forging. The cushioning material 33 is a cup-shaped member and has a bottom portion having an engaging portion 33e for engaging with the opening 37h of the reinforcing member 37 and a cylindrical side wall portion. The vibration of the bottom portion 31b of the case 31 can be prevented from being transmitted to the terminal holding member 41 by providing the buffering member 33. [

단자유지부재(41)는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 수지로 이루어지고, 2개의 핀형상의 단자(43)를 유지하고 있다. 단자유지부재(41)는 완충부재(33)의 통형상 측벽부의 내면에 걸어맞추는 플랜지형상의 걸어맞춤부(이하, "플랜지부"라고 함.)(41f)를 가진다. 단자유지부재(41)의 플랜지부(41f)의 상부면(41s)은 충전부재(36)로 덮여있다. The terminal holding member 41 is made of a resin such as polybutylene terephthalate (PBT) and holds two pin-shaped terminals 43. The terminal holding member 41 has a flange-shaped engagement portion 41f (hereinafter referred to as "flange portion") that engages with the inner surface of the cylindrical side wall portion of the buffer member 33. [ The upper surface 41s of the flange portion 41f of the terminal holding member 41 is covered with the filling member 36. [

이렇게, 케이스(31)의 측벽부(31a) 안쪽 둘레면에 접하는 덤핑부재(39)가 마련되어 있으므로 케이스(31) 측벽부(31a)의 진동은 덤핑부재(39)에서 감쇠된다. 그리고 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이에 틈(공기층)(40)이 형성되어 있음으로써 케이스(31) 측벽부(31a)의 진동이 덤핑부재(39)를 통하여 완충부재(33)로 전파되기 어렵다. 즉, 완충부재(33)→단자유지부재(41)→단자(43)의 경로로 진동이 전파되는 경우는 거의 없어서 진동 누설이 효과적으로 억제된다. 또 틈(공기층)(40) 이외의 부분을 통하여 케이스(31)로부터 전파되는 진동은 충전부재(36) 안에서 감쇠되어서 단자유지부재(41)를 통하여 단자(43)에 거의 전파되지 않는다. The vibration of the side wall portion 31a of the case 31 is attenuated in the damping member 39 because the dumping member 39 is provided in contact with the inner circumferential surface of the side wall portion 31a of the case 31. [ Since the gap (air layer) 40 is formed between the dumping member 39 and the buffer member 33, the vibration of the side wall portion 31a of the case 31 is transmitted through the damping member 39 to the buffer member 33, . That is, the vibration is hardly propagated through the path of the buffer member 33, the terminal holding member 41, and the terminal 43, so that the vibration leakage is effectively suppressed. The vibration propagating from the case 31 through the portion other than the gap (air layer) 40 is attenuated in the filling member 36 and hardly propagated to the terminal 43 through the terminal holding member 41. [

상기 작용에 의해서 초음파 센서(101)를 외부의 회로기판에 실장했을 때에 발생하는 진동 누설을 대폭 저감할 수 있다. The vibration leakage generated when the ultrasonic sensor 101 is mounted on the external circuit board can be greatly reduced.

또 단자유지부재(41)의 플랜지부(41f)의 상부면(41s)이 충전부재(36)로 덮여 있음으로써 단자유지부재(41)가 케이스(31)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. The upper surface 41s of the flange portion 41f of the terminal holding member 41 is covered with the filling member 36 so that the terminal holding member 41 can be prevented from separating from the case 31. [

완충부재(33)는 진동을 전파하기 어려운 것, 덤핑부재(39) 및 충전부재(36)는 케이스(31) 측벽부(31a)의 진동을 억제(제진(制振))하는 것이다. 즉 덤핑부재(39) 및 충전부재(36)는 완충부재(33)와 비교하여 탄성률이 높은 것이 바람직하다. 또한 상세하게는, 탄성률에는 저장 탄성률과 손실 탄성률이 있어서, 덤핑부재(39) 및 충전부재(36)는 손실 탄성률이 큰 것, 완충부재(33)는 저장 탄성률이 작은 것이 바람직하다. The damping member 39 and the filling member 36 suppress vibration of the side wall portion 31a of the case 31. The damping member 39 and the filling member 36 are of a type in which vibration is difficult to propagate. That is, the damping member 39 and the filling member 36 preferably have a higher elastic modulus as compared with the cushioning member 33. More specifically, it is preferable that the damping member 39 and the filling member 36 have a large loss elastic modulus, and the buffer member 33 has a small storage elastic modulus, because the elastic modulus has a storage elastic modulus and a loss elastic modulus.

도 3(A)는 제1 실시형태에 따른 초음파 센서(101)의 잔향 특성을 나타내는 도면, 도 3(B)는 비교예인 초음파 센서의 잔향 특성을 나타내는 도면이다. 이 비교예의 초음파 센서는 도 1에 도시한 틈(40)이 없고 그 부분에 완충부재(33)가 퍼진 것으로서, 틈(40)을 가지지 않는 점을 제외하고는 제1 실시형태에 따른 초음파 센서(101)와 동일한 구성이다. 도 3(A)와 도 3(B)에서는 모두 가로축을 500㎲/div, 세로축을 1V/div로 나타내고 있다. 또 모두 단자(43)를 외부의 회로기판 위에 솔더링으로 고정하고, 송신 시간 0.13㎳에 8파(波)의 버스트 파(burst wave)를 송신하며, 압전소자에 나타나는 전압파형을 증폭시켜서 관측한 것이다. 실제로는 송신 종료 직후부터 진폭의 감쇠는 시작되고 있지만, 얼마 동안은 증폭 회로의 다이나믹 레인지를 초과하고 있으므로 그 시간은 파형이 포화되어 있다. Fig. 3 (A) is a view showing the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor 101 according to the first embodiment, and Fig. 3 (B) is a diagram showing reverberation characteristics of the ultrasonic sensor as a comparative example. The ultrasonic sensor of this comparative example is similar to the ultrasonic sensor according to the first embodiment except that there is no gap 40 shown in Fig. 1 and a cushioning member 33 is spread in that portion, 101). 3 (A) and 3 (B), the horizontal axis represents 500 s / div and the vertical axis represents 1 V / div. Further, all of the terminals 43 were fixed by soldering on an external circuit board, a burst wave of 8 waves was transmitted at a transmission time of 0.13 ms, and a voltage waveform appearing on the piezoelectric element was amplified and observed . Actually, attenuation of the amplitude starts immediately after the end of transmission, but since the dynamic range of the amplifying circuit has been exceeded for a while, the waveform is saturated at that time.

도 3(A)와 도 3(B)를 대비하면 명백하듯이 제1 실시형태에 따른 초음파 센서(101)에서는 진폭이 빨리 수속(收束)하고 있어서, 진동 누설이 억제되어서 잔향시간이 짧다. As apparent from comparison between Fig. 3 (A) and Fig. 3 (B), the amplitude of the ultrasonic sensor 101 according to the first embodiment quickly converges, so that the vibration leakage is suppressed and the reverberation time is short.

도 4는 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이의 틈(40)과 진동 누설 시간의 관계를 나타내는 도면이다. 여기에서 "진동 누설 시간"은 단자(43)를 외부의 회로기판 위에 솔더링으로 고정한 상태에서의 통상 잔향시간과, 단자(43)에 누설된 진동을 실리콘 고무 등으로 끼워서 진동 누설을 억제한 상태의 잔향시간의 잔향 변동량으로 정의되는 시간이다. 틈(40)을 마련하지 않을 경우, 즉 비교예의 경우에는 진동 누설 시간의 편차가 크고, 틈(40)을 마련함으로써 진동 누설 시간은 아주 작아지면서, 편차도 작아진다. 이 결과로부터 0㎜를 초과하는 틈을 마련함으로써 진동 누설 시간은 사용가능한 레벨인 0.1㎳ 미만으로 억제되는 것을 알 수 있다. 4 is a view showing the relationship between the gap 40 between the dumping member 39 and the buffer member 33 and the vibration leakage time. Here, the term "vibration leakage time" refers to a time period in which the normal reverberation time in a state where the terminal 43 is fixed by soldering to an external circuit board and a state in which the vibration leaked by sandwiching the terminal 43 with silicone rubber or the like is suppressed Is defined as the amount of reverberation variation of the reverberation time. When the gap 40 is not provided, that is, in the case of the comparative example, the deviation of the vibration leakage time is large. By providing the gap 40, the vibration leakage time becomes very small and the deviation becomes small. From this result, it is understood that the vibration leakage time is suppressed to less than the usable level of 0.1 ms by providing a gap exceeding 0 mm.

또한 제1 실시형태에 따르면 케이스(31)의 개구부가 단자유지부재(41)와 충전부재(36)로 밀폐되어 있으므로, 케이스(31)의 내부에 물이 내부로 침입하여 감도가 저하되거나 이종(異種)금속 간에 부식이 발생하는 문제가 없다. According to the first embodiment, since the opening of the case 31 is sealed by the terminal holding member 41 and the filling member 36, the water is intruded into the case 31, There is no problem that corrosion occurs between metals of different kinds).

이상에 나타낸 초음파 센서(101) 내에 틈(40)을 마련하기 위한 제조방법에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. A manufacturing method for providing the gap 40 in the ultrasonic sensor 101 described above will be described with reference to Fig.

도 5는 덤핑부재(39) 및 틈(40)을 형성하는 공정을 도시하는 도면이다. 우선, 도 5(A)에 도시하는 바와 같이 케이스(31) 내에 압전소자(32)를 접합하고, 보강재(37)를 장착하며, 흡음부재(38)를 압전소자(32) 위에 배치하고, 성형 피스(51)를 장착한다. 성형 피스(51)는 케이스(31)의 측벽부(31a) 사이에 덤핑부재(39)와 마찬가지 형상을 가지는 틈을 가지도록 배치된다. 다음으로 도 5(B)에 도시하는 바와 같이 밀봉 수지(39P)를 성형 피스(51)와 케이스(31) 측벽부(31a) 사이의 틈 일부에 도포하여 경화시킨다. 밀봉 수지(39P)는 덤핑부재(39)과 마찬가지 재료로 이루어지고, 나중에 덤핑부재(39)의 일부가 된다. 다음으로 도 5(C)에 도시하는 바와 같이 덤핑부재(39)용 수지를 성형 피스(51)와 케이스(31) 측벽부(31a) 사이의 틈에 도포(충전)하여 경화시킨다. 그 후, 도 5(D)와 같이 성형 피스(51)를 제거하고, 도 5(E)와 같이 완충부재(33)를 장착한다. Fig. 5 is a view showing a process of forming the dumping member 39 and the gap 40. Fig. First, as shown in Fig. 5A, a piezoelectric element 32 is bonded to a case 31, a stiffener 37 is mounted, a sound-absorbing member 38 is placed on the piezoelectric element 32, Piece 51 is mounted. The molding piece 51 is disposed between the side wall portions 31a of the case 31 so as to have a gap having a shape similar to that of the dumping member 39. [ Next, as shown in Fig. 5 (B), the sealing resin 39P is applied to a part of the gap between the molding piece 51 and the side wall portion 31a of the case 31 to be cured. The sealing resin 39P is made of the same material as the dumping member 39 and later becomes a part of the dumping member 39. [ Next, as shown in Fig. 5 (C), the resin for the dumping member 39 is coated (filled) in the gap between the molding piece 51 and the side wall portion 31a of the case 31 to be cured. Thereafter, the molding piece 51 is removed as shown in Fig. 5 (D), and the buffer member 33 is mounted as shown in Fig. 5 (E).

이상의 공정에 의해서 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이에 틈(40)이 마련된다. The gap 40 is provided between the damping member 39 and the buffer member 33 by the above process.

《제2 실시형태》 &Quot; Second Embodiment &

도 6은 제2 실시형태에 따른 초음파 센서(102)의 단면도이다. 초음파 센서(102)의 구조는 제1 실시형태에서 제시한 초음파 센서(101)와 마찬가지이다. 단, 충전부재(36)는 덤핑부재(39)와 다른 재료로 이루어진다. 제2 실시형태의 초음파 센서(102)에서의 충전부재(36)의 탄성률은 덤핑부재(39)의 탄성률보다 작다. 6 is a sectional view of the ultrasonic sensor 102 according to the second embodiment. The structure of the ultrasonic sensor 102 is the same as that of the ultrasonic sensor 101 shown in the first embodiment. However, the filling member 36 is made of a different material from the dumping member 39. The elastic modulus of the filling member 36 in the ultrasonic sensor 102 of the second embodiment is smaller than the elastic modulus of the dumping member 39. [

예를 들어 덤핑부재(39)는 우레탄 고무로 이루어지고, 충전부재(36)는 실리콘 고무로 이루어진다. 또 충전부재(36)의 탄성률과 덤핑부재(39)의 탄성률을 다르게 하면 양자가 우레탄 고무여도 된다. 덤핑부재(39)는 케이스(31)의 측벽부(31a)에 대하여 제진성이 높은 탄성재이며, 충전부재(36)는 측벽부(31a)의 진동을 단자유지부재(41)에 전파하기 어려운 탄성재이면 된다. For example, the dumping member 39 is made of urethane rubber, and the filling member 36 is made of silicone rubber. When the elastic modulus of the filling member 36 and the elastic modulus of the dumping member 39 are different from each other, both may be urethane rubber. The dumping member 39 is an elastic material having high vibration damping property with respect to the side wall portion 31a of the case 31. The filling member 36 is a member having the vibration absorbing ability of the side wall portion 31a, It may be an elastic material.

《제3 실시형태》 &Quot; Third Embodiment &

도 7은 제3 실시형태에 따른 초음파 센서(103)의 단면도이다. 초음파 센서(103)에 있어서는 틈(40)과 충전부재(36)의 경계부를 폐쇄하는 폐쇄부재(34)를 포함하고 있다. 그 밖의 구성은 제1 실시형태에서 제시한 초음파 센서(101)와 마찬가지이다. 7 is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor 103 according to the third embodiment. The ultrasonic sensor 103 includes a closing member 34 for closing the boundary between the gap 40 and the filling member 36. Other configurations are the same as those of the ultrasonic sensor 101 shown in the first embodiment.

폐쇄부재(34)는 틈(40) 내에 침입하지 않을 정도로 틱소트로픽(thixotropic)성이 높은 수지를 디스펜서로 도포함으로써 마련할 수 있다. The closing member 34 can be provided by applying a resin having a high thixotropic property with the dispenser so as not to enter the gap 40.

이렇게 폐쇄부재(34)로 틈(40)과 충전부재(36)의 경계부(공기층의 개구부)를 폐쇄(밀봉)함으로써, 충전부재(36)의 충전시에 틈(40)에 대한 충전 수지의 유입이 방지된다. The sealing member 34 closes (encapsulates) the boundary portion (the opening portion of the air layer) between the gap 40 and the filling member 36 so that the inflow of the filling resin into the gap 40 during filling of the filling member 36 .

또 이렇게 폐쇄부재(34)를 이용함으로써 완충부재(33)에 덤핑부재(39)와 접촉하는 플랜지형상(날밑형상)의 부분을 형성할 필요가 없어지므로 완충부재(33)의 형상을 간소화할 수 있다. Further, by using the closure member 34, it is not necessary to form the flange-shaped (flange-like) portion contacting the damping member 39 on the buffer member 33, so that the shape of the buffer member 33 can be simplified have.

《제4 실시형태》 &Quot; Fourth Embodiment &

도 8은 제4 실시형태에 따른 초음파 센서(104)의 단면도이다. 초음파 센서(104)에 있어서는 덤핑부재(39)와 완충부재(33) 사이의 틈(40)의 개구를 충전부재(36)로 폐쇄한 것이다. 그 밖의 구성은 제1 실시형태에서 제시한 초음파 센서(101)와 마찬가지이다. 8 is a sectional view of the ultrasonic sensor 104 according to the fourth embodiment. The opening of the gap 40 between the damping member 39 and the buffer member 33 is closed by the filling member 36 in the ultrasonic sensor 104. [ Other configurations are the same as those of the ultrasonic sensor 101 shown in the first embodiment.

충전부재(36)로는, 그 충전시에 틈(40) 내로 수지가 유입하지 않을 정도로 틱소트로픽성이 높은 수지재료를 이용한다. As the filling member 36, a resin material having a high thixotropic property such that the resin does not flow into the gap 40 at the time of filling is used.

31… 케이스
31a… 측벽부
31b… 바닥부
31h… 두꺼운 부분
31ST…단차부
31t… 얇은 부분
32… 압전소자
33… 완충부재
33e… 걸어맞춤부
34… 폐쇄부재
36… 충전부재
37… 보강재
37h… 개구
38… 흡음부재
39… 덤핑부재
40… 틈
41… 단자유지부재
41f… 플랜지부
41s… 상부면
43… 단자
51… 성형 피스
101~104…초음파 센서 31 ... case
31a ... Side wall portion
31b ... Bottom portion
31h ... Thick part
31ST ... Stepped portion
31t ... Thin part
32 ... Piezoelectric element
33 ... The buffer member
33e ... The engagement portion
34 ... Closing member
36 ... Filling member
37 ... reinforcement
37h ... Opening
38 ... Absorbing member
39 ... Dumping member
40 ... aperture
41 ... The terminal holding member
41f ... Flange portion
41s ... Upper surface
43 ... Terminals
51 ... Molding piece
101 to 104 ... Ultrasonic sensor

Claims (6)

바닥부와 측벽부를 가지는 바닥이 있는 통형상의 케이스와,
상기 케이스 안쪽 바닥면에 마련된 압전소자와,
상기 케이스 내에서 도통(道通; conduction)부재를 통하여 상기 압전소자와 전기적으로 접속되고, 상기 케이스의 외부로 돌출되는 단자와,
상기 단자를 유지하는 단자유지부재와,
상기 단자유지부재를 상기 케이스 내에서 유지하는 완충부재와,
상기 케이스의 측벽부 안쪽 둘레면을 따라서 마련된 덤핑(dumping)부재와,
상기 케이스 내의, 상기 덤핑부재 및 상기 완충부재의 상부에 충전된 충전부재를 포함하고,
상기 덤핑부재와 상기 완충부재 사이에 틈이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서. A bottomed tubular case having a bottom portion and a side wall portion;
A piezoelectric element provided on an inner bottom surface of the case,
A terminal electrically connected to the piezoelectric element through a conduction member in the case and projecting to the outside of the case;
A terminal holding member for holding the terminal,
A cushioning member for holding the terminal holding member in the case;
A dumping member provided along the inner peripheral surface of the side wall of the case,
And a filling member filled in the upper portion of the damping member and the buffer member in the case,
And a gap is provided between the damping member and the buffer member. 제1항에 있어서,
상기 충전부재는 상기 덤핑부재보다 탄성률이 작은 것을 특징으로 하는 초음파 센서. The method according to claim 1,
Wherein the filling member has a smaller elastic modulus than the dumping member. 제1항에 있어서,
상기 틈과 상기 충전부재의 경계부를 폐쇄하는 폐쇄부재를 포함한 것을 특징으로 하는 초음파 센서. The method according to claim 1,
And a closing member for closing the gap between the gap and the filling member. 제1항에 있어서,
상기 케이스의 측벽부는 개구(開口)측에 얇은 부분, 상기 바닥부측에 두꺼운 부분을 각각 포함하고,
상기 두꺼운 부분 위에, 상기 케이스보다도 음향 임피던스가 높은 보강재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서. The method according to claim 1,
The side wall portion of the case includes a thin portion on the opening side and a thick portion on the bottom portion side,
Wherein a reinforcing material having an acoustic impedance higher than that of the case is provided on the thick portion. 제1항에 있어서,
상기 압전소자와 상기 완충부재 사이에 흡음부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서. The method according to claim 1,
And a sound absorbing member is provided between the piezoelectric element and the buffer member. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 초음파 센서의 제조방법으로서,
상기 완충부재보다 외부 직경이 큰 원환상(圓環狀)의 성형 피스(piece)를 상기 케이스 내에 삽입하는 공정과,
상기 덤핑부재 형성용의 탄성수지를 상기 케이스 내의 상기 성형 피스 주위에 충전하는 공정과,
상기 성형 피스를 상기 케이스로부터 제거하고, 상기 케이스 내에 상기 완충부재를 탑재하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 초음파 센서의 제조방법. The method of manufacturing an ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 5,
A step of inserting an annular molding piece having an outer diameter larger than that of the buffer member into the case;
A step of filling the elastic resin for forming the damping member around the molding piece in the case;
And removing the molding piece from the case and mounting the buffer member in the case.
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