WO2023203879A1 - 超音波トランスデューサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

フレキシブルプリント基板(１４０)は、第１面部(１４１)と、第２面部(１４２)と、第３面部(１４３)とを含む。第１面部(１４１)は、圧電素子(１２０)に電気的に接続された第１電極(１４５)を有し、圧電素子(１２０)の第１主面(１２１)に接しつつ延在している。第２面部(１４２)は、第１面部(１４１)の側壁部(１１２)に近接している縁から湾曲して立ち上がり、ケース(１１０)の側壁部(１１２)に沿って延在している。第３面部(１４３)は、端子部材(１３０)の第１端部(１３１)に電気的に接続された第２電極(１４６)を有し、第２面部(１４２)の上端からＳ字状に曲折して第１面部(１４１)と間隔をあけて面している。第１面部(１４１)および、第２面部(１４２)の少なくとも第１面部(１４１)寄りの部分は、第１充填材(１５０)中に埋まっている。

Description

超音波トランスデューサおよびその製造方法

　本発明は、超音波トランスデューサおよびその製造方法に関する。

　超音波センサの構成を開示した先行技術文献として、国際公開第２０１３／０５１５２５号(特許文献１)がある。特許文献１に記載された超音波センサは、ケースと、圧電素子と、ピン端子と、帯状のフレキシブル基板と、制振材とを備える。ケースは、底板と側壁とを有する。圧電素子は、ケース内で底板上に配置されている。ピン端子は、一方の先端部がケースの開口内に配置されており、他方の先端部がケースの外部に配置されている。フレキシブル基板は、ピン端子の一方の先端部に接続されている第１端と、圧電素子に接続されている第２端とを有している。制振材は、ケース内でのピン端子の一方の先端部とフレキシブル基板とを封止している。

国際公開第２０１３／０５１５２５号

　特許文献１に記載された超音波センサにおいては、フレキシブルプリント基板のうちの圧電素子寄りの一部が圧電素子の直上に配置されている。この場合、フレキシブルプリント基板の当該一部が、ケース内に充填された充填材による圧電素子から発振される超音波振動の吸収を阻害する可能性がある。このため、充填材に超音波振動を十分に吸収させることにより、超音波センサの音響特性を向上させる余地がある。

　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、充填材に超音波振動を十分に吸収させることにより音響特性が向上した、超音波トランスデューサおよびその製造方法を提供することを目的とする。

　本発明に基づく超音波トランスデューサは、有底筒状のケースと、圧電素子と、端子部材と、帯状のフレキシブルプリント基板と、第１充填材と、第２充填材とを備える。ケースは、底部および側壁部を有する。圧電素子は、第１主面および第２主面を有し、ケースの内側において第２主面が底部に貼り付けられている。端子部材は、ケースの内側に配置された第１端部およびケースの外側に配置された第２端部を有する。フレキシブルプリント基板は、圧電素子と端子部材の第１端部とを電気的に接続する。第１充填材は、ケース内の底部側を埋めるように充填されている。第２充填材は、ケース内の第１充填材を埋めるように充填されている。フレキシブルプリント基板は、第１面部と、第２面部と、第３面部とを含む。第１面部は、圧電素子に電気的に接続された第１電極を有し、圧電素子の第１主面に接しつつ延在している。第２面部は、第１面部の側壁部に近接している縁から湾曲して立ち上がり、ケースの側壁部に沿って延在している。第３面部は、端子部材の第１端部に電気的に接続された第２電極を有し、第２面部の上端からＳ字状に曲折して第１面部と間隔をあけて面している。第１面部および、第２面部の少なくとも第１面部寄りの部分は、第１充填材中に埋まっている。

　本発明によれば、充填材に超音波振動を十分に吸収させることにより、超音波トランスデューサの音響特性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサの縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える圧電素子とフレキシブルプリント基板とが接続された状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える圧電素子がケースの底部に貼り付けられた状態を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える第１充填材がケースの内部に充填された状態を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える端子部材がフレキシブルプリント基板に接続された状態を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備えるフレキシブルプリント基板を曲折させることにより端子部材の第１端部がケースの内部に配置された状態を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波トランスデューサの縦断面図である。

　以下、本発明の各実施の形態に係る超音波トランスデューサについて図を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

　なお、図面においては、ケースの底部に沿う方向をＤＲ１方向、ケースの高さ方向をＤＲ２方向とする。

　(実施の形態１)
　図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサの縦断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る超音波トランスデューサ１００は、たとえば、超音波センサである。

　図１に示すように、超音波トランスデューサ１００は、有底筒状のケース１１０と、圧電素子１２０と、端子部材１３０と、帯状のフレキシブルプリント基板１４０と、第１充填材１５０と、第２充填材１６０とを備える。

　ケース１１０は、底部１１１と、側壁部１１２とを有している。本実施の形態の底部１１１は、ＤＲ２方向から見て、円板状の形状を有している。底部１１１の直径は、たとえば、１４．０ｍｍ以上１５．５ｍｍ以下である。なお、底部１１１の形状は、円板状に限られず、矩形板状または多角形板状などでもよい。

　側壁部１１２は、底部１１１の周縁から上方に延設されている。ケース１１０の外面に位置する底部１１１の外底面から、側壁部１１２の上端までの、ケース１１０の高さＨ１は、たとえば、９．０ｍｍである。

　ケース１１０は、導電性材料で構成されている。本実施の形態においては、ケース１１０は、たとえばアルミニウム合金で構成されている。ただし、ケース１１０を構成する材料は導電性材料に限られず、絶縁性材料であってもよい。ケース１１０は、たとえば鍛造により形成される。

　圧電素子１２０は、たとえばセラミックスで構成された圧電体を含む。本実施の形態においては、圧電素子１２０が含む圧電体は、ＰＺＴ(チタン酸ジルコン酸鉛)系セラミックスで構成されている。ただし、圧電素子１２０が含む圧電体は、ＰＺＴ系セラミックスに限られず、その他の圧電材料であってもよい。

　底部１１１に圧電素子１２０が貼り付けられていることにより、ユニモルフ型圧電振動子が構成されている。なお、圧電素子１２０は、バイモルフ型圧電振動子またはマルチモルフ型圧電振動子であってもよい。

　圧電素子１２０には、図示しない一対の電極が設けられている。一対の電極に電圧が印加されることにより、圧電素子１２０が駆動されて振動する。圧電素子１２０が振動することにより、底部１１１が振動する。

　また、ケース１１０の底部１１１が外部から超音波を受けることによって振動すると、この振動に伴って圧電素子１２０も振動する。圧電素子１２０の振動に伴って電荷を生じることにより、超音波が圧電素子１２０にて電気信号に変換される。当該電気信号は、一対の電極を通じて外部に伝送される。

　図１に示すように、本実施の形態に係る超音波トランスデューサ１００において、圧電素子１２０は、ケース１１０のＤＲ１方向の略中央の位置に配置されている。

　圧電素子１２０は、第１主面１２１と、第２主面１２２とを含む。第１主面１２１および第２主面１２２は、互いに対向している。第２主面１２２は、ケース１１０の内側において底部１１１に貼り付けられている。本実施の形態においては、圧電素子１２０は、エポキシ樹脂によって底部１１１に接着されている。

　ＤＲ１方向において、圧電素子１２０の幅に対する、ケース１１０の内部空間の幅の比率は、１．１倍以上である。この比率関係により、後述するフレキシブルプリント基板１４０に過負荷を与えることなく、圧電素子１２０をケース１１０の底部１１１に貼り付けることができる。

　本実施の形態における端子部材１３０は、ピン端子である。端子部材１３０は、第１端部１３１と、第２端部１３２と、支持部材１３３とを含む。

　第１端部１３１は、ケース１１０の内側に配置されている。第２端部１３２は、ケース１１０の外側に配置されている。支持部材１３３は、第１端部１３１および第２端部１３２を支持している。第１端部１３１、第２端部１３２および支持部材１３３の各々は、導電材料により構成されている。

　フレキシブルプリント基板１４０は、圧電素子１２０と端子部材１３０の第１端部１３１とを電気的に接続している。フレキシブルプリント基板１４０には、圧電素子１２０に電圧を印加するための電気配線および圧電素子１２０において生ずる電気信号を伝送する信号線などが設けられている。

　フレキシブルプリント基板１４０は、第１面部１４１と、第２面部１４２と、第３面部１４３とを含む。

　第１面部１４１は、圧電素子１２０の第１主面１２１に接しつつ延在している。第１面部１４１は、ＤＲ１方向に沿って延在している。

　第１面部１４１は、圧電素子１２０に電気的に接続された第１電極１４５を有する。第１電極１４５は、たとえば圧電素子１２０の第１主面１２１にはんだ付けされることにより接続される。

　第２面部１４２は、第１面部１４１の側壁部１１２に近接している縁から湾曲して立ち上がり、ケース１１０の側壁部１１２に沿って延在している。本実施の形態においては、第２面部１４２は、側壁部１１２に直接接している。なお、第２面部１４２は、側壁部１１２に対して隙間をあけつつ側壁部１１２に沿って延在していてもよい。また、本実施の形態における第２面部１４２は、主に直線形状で構成されているが、ＤＲ２方向において圧電素子１２０と第２面部１４２とが並ぶことがない範囲で湾曲していてもよい。

　本実施の形態においては、圧電素子１２０寄りのフレキシブルプリント基板１４０がケース１１０内において直線状に固定されている部分を有しているため、フレキシブルプリント基板１４０の位置決めがしやすい。これにより、後述するフレキシブルプリント基板１４０の一部を埋める第１充填材１５０の位置のばらつきが抑制される。その結果、第１充填材１５０の圧電素子１２０から発振される超音波振動を吸収する吸音特性のばらつきを抑制することができるため、超音波トランスデューサ１００の超音波振動に対する音響特性のばらつきを抑制することができる。

　フレキシブルプリント基板１４０における第１面部１４１の縁との境界に位置する部分の第２面部１４２の湾曲の曲率Ｒは、０．８(１／ｍｍ)以上２．９(１／ｍｍ)以下である。これにより、第１面部１４１および第２面部１４２の間の境界に位置する部分への過負荷を抑制し、かつ、第２面部１４２を側壁部１１２に直接接して沿わせることができる。

　第３面部１４３は、第２面部１４２の上端からＳ字状に曲折して第１面部１４１と間隔をあけて面している。第３面部１４３は、ＤＲ１方向に沿ってＳ字状に曲折している。なお、第３面部１４３は、Ｓ字状に曲折する形状に限定されず、ＤＲ１方向に沿って直線形状であってもよいし、蛇行する形状などであってもよい。

　第３面部１４３は、端子部材１３０の第１端部１３１に電気的に接続された第２電極１４６を有する。第２電極１４６は、たとえば端子部材１３０の第１端部１３１にはんだ付けされることにより接続される。

　第１電極１４５および第２電極１４６は、フレキシブルプリント基板１４０における表面および裏面のうちのいずれか一方の面上に配置されている。本実施の形態においては、フレキシブルプリント基板１４０が圧電素子１２０および端子部材１３０の第１端部１３１に接続されている面を表面とした場合、第１電極１４５および第２電極１４６が表面上に配置されている。

　フレキシブルプリント基板１４０に第１電極１４５および第２電極１４６を設ける際に、第１電極１４５および第２電極１４６がフレキシブルプリント基板１４０の表面および裏面の別々に配置されている場合、フレキシブルプリント基板１４０に第１電極１４５および第２電極１４６を設ける製造工程が複数工程となる。このため、製造工程が複雑となって製造コストが増加する。一方、第１電極１４５および第２電極１４６をフレキシブルプリント基板１４０の表面および裏面のどちらか一方の面上に配置した場合、フレキシブルプリント基板１４０に第１電極１４５および第２電極１４６を設ける製造工程を１つの工程にすることができるため、フレキシブルプリント基板１４０を廉価に製造することができる。

　第１充填材１５０は、ケース１１０内の底部１１１側を埋めるように充填されている。第１充填材１５０には、圧電素子１２０および、フレキシブルプリント基板１４０の一部が埋まっている。具体的には、フレキシブルプリント基板１４０においては、第１面部１４１および、第２面部１４２の少なくとも第１面部１４１寄りの部分が第１充填材１５０中に埋まっている。

　第１充填材１５０は、発泡シリコーン樹脂で構成されている。第１充填材１５０は、液状のシリコーン樹脂を硬化させることにより形成される。

　第１充填材１５０は、ケース１１０の外面に位置する底部１１１の外底面から、第１充填材１５０の上端までの高さＨ２を有している。底部１１１に直交する高さ方向(ＤＲ２方向)におけるケース１１０の高さＨ１に対する第１充填材１５０の高さＨ２の比率は、０．３倍以上０．７倍以下である。これにより、端子部材１３０の第１端部１３１がケース１１０の内部に配置されるスペースを確保し、かつ、第１充填材１５０の超音波振動の吸音特性の低下を抑制することができる。

　第２充填材１６０は、ケース１１０内の第１充填材１５０を埋めるように充填されている。第２充填材１６０は、シリコーン樹脂で構成されている。なお、第２充填材１６０は、ウレタン系樹脂などの樹脂材料で構成されていてもよい。

　以下、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００の製造方法について説明する。

　図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサの製造方法を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える圧電素子とフレキシブルプリント基板とが接続された状態を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える圧電素子がケースの底部に貼り付けられた状態を示す縦断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える第１充填材がケースの内部に充填された状態を示す縦断面図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備える端子部材がフレキシブルプリント基板に接続された状態を示す縦断面図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサが備えるフレキシブルプリント基板を曲折させることにより端子部材の第１端部がケースの内部に配置された状態を示す縦断面図である。

　図２および図３に示すように、超音波トランスデューサ１００の製造方法として、まず、圧電素子１２０の第１主面１２１にフレキシブルプリント基板１４０の第１電極１４５を接続させる(Ｓ１工程)。

　次に、図２および図４に示すように、フレキシブルプリント基板１４０が接続された圧電素子１２０の第２主面１２２を底部１１１に貼り付けるとともに、フレキシブルプリント基板１４０を側壁部１１２に接触させて曲げつつ第２電極１４６をケース１１０の外側に配置させる(Ｓ２工程)。これにより、フレキシブルプリント基板１４０において第１面部１４１が形成される。

　フレキシブルプリント基板１４０が側壁部１１２に接触しながら曲げられることによって、側壁部１１２がフレキシブルプリント基板１４０を支持することができるため、フレキシブルプリント基板１４０の第２電極１４６の位置のばらつきが抑制される。具体的には、第２電極１４６の位置精度は、設計位置に対して±０．２ｍｍ以下にすることができる。これにより、後述するフレキシブルプリント基板１４０と端子部材１３０とが接続される際に、互いの接続位置のばらつきが抑制されるため、自動化設備によるフレキシブルプリント基板１４０と端子部材１３０との接続の自動化が行ないやすい。

　次に、図２および図５に示すように、ケース１１０内の底部１１１側を埋めるように第１充填材１５０を充填してフレキシブルプリント基板１４０の一部が固定される(Ｓ３工程)。

　第１充填材１５０は、ポッティングによって形成することができる。ポッティングにおいては、液状のシリコーン樹脂をケース１１０内の圧電素子１２０およびフレキシブルプリント基板１４０の各々に塗布した後、液状のシリコーン樹脂を硬化させる。これにより、圧電素子１２０およびフレキシブルプリント基板１４０の形状にかかわらず、圧電素子１２０およびフレキシブルプリント基板１４０に第１充填材１５０を密着して設けることができる。

　次に、図２および図６に示すように、ケース１１０の外側において、フレキシブルプリント基板１４０の第２電極１４６を端子部材１３０の第１端部１３１に接続させる(Ｓ４工程)。フレキシブルプリント基板１４０の一部が第１充填材１５０により固定されていることにより、フレキシブルプリント基板１４０全体が歪むことが抑制される。なお、フレキシブルプリント基板１４０が圧電素子１２０および端子部材１３０の第１端部１３１に接続されている面を表面とした場合、第１端部１３１をフレキシブルプリント基板１４０の裏面に接続してもよい。

　第２電極１４６を第１端部１３１に接続する際、フレキシブルプリント基板１４０の一部が側壁部１１２に沿って直線状にケース１１０の外側に延在しているため、第２電極１４６の周囲には障害物が配置されずに空間が確保されている。第２電極１４６と第１端部１３１とを自動化設備によりはんだ付けして接続する場合、端子部材１３０およびフレキシブルプリント基板１４０が当該自動化設備の構成要素と干渉することが抑制されるため、第２電極１４６と第１端部１３１との接続を自動化することができる。

　次に、図２および図７に示すように、端子部材１３０の第２端部１３２がケース１１０の外側に位置しつつ、フレキシブルプリント基板１４０が接続された端子部材１３０の第１端部１３１をケース１１０の内側に配置させて第１充填材１５０から露出している部分のフレキシブルプリント基板１４０を曲折させる(Ｓ５工程)。

　第１充填材１５０を充填してフレキシブルプリント基板１４０の一部が固定されていることによって、第１充填材１５０に埋まっているフレキシブルプリント基板１４０の一部がその形状を維持したまま、第１充填材１５０から露出している部分のフレキシブルプリント基板１４０を曲折させる。これにより、フレキシブルプリント基板１４０において第２面部１４２および第３面部１４３が形成される。

　次に、図１および図２に示すように、ケース１１０内の第１充填材１５０およびフレキシブルプリント基板１４０の第１充填材１５０から露出して曲折している部分を埋めるように第２充填材１６０が充填される(Ｓ６工程)。上述した工程によって、超音波トランスデューサ１００を製造することができる。

　(実験例)
　ここで、ケース１１０の高さＨ１に対する第１充填材１５０の高さＨ２の比率と、ケース１１０内に圧電素子１２０およびフレキシブルプリント基板１４０を配置した際の配置状態の良否判定との関係について検証した第１実験例について説明する。実験条件としては、ケース１１０の高さＨ１に対する第１充填材１５０の高さＨ２の比率を変えた場合に、圧電素子１２０およびフレキシブルプリント基板１４０をケース１１０内に問題無く配置することができるか否かを検証した。

　表１は、第１実験例の結果から、ケース１１０の高さＨ１に対する第１充填材１５０の高さＨ２の比率と、ケース１１０内に圧電素子１２０およびフレキシブルプリント基板１４０を配置した際の配置状態の良否判定との関係をまとめたものである。

　表１に示すように、当該比率が０．３以上０．７以下である場合、圧電素子１２０およびフレキシブルプリント基板１４０をケース１１０の内部に問題無く配置することができた。

　一方、当該比率が０．２であった場合、第１充填材１５０によってフレキシブルプリント基板１４０の一部を固定することはできたものの、第１充填材１５０の吸音特性が低下し、残響振動が長くなった。このため、超音波トランスデューサ１００を超音波センサとして使用する場合の近距離検知性能が悪化した。

　また、当該比率が０．８であった場合、フレキシブルプリント基板１４０を曲げてケース１１０内に配置させる際に、ケース１１０内のスペースが不足するため、フレキシブルプリント基板１４０全体をケース１１０の内部に収容することができない。なお、当該比率の測定方法は、たとえば縦断面で切断した超音波トランスデューサを光学顕微鏡などによって観察することにより測定することができる。

　次に、フレキシブルプリント基板１４０における第１面部１４１と第２面部１４２との境界の曲率Ｒと、フレキシブルプリント基板１４０の配置状態の良否判定との関係について検証した第２実験例について説明する。実験条件としては、曲率Ｒを変えた場合に、フレキシブルプリント基板１４０が問題無くケース１１０内に配置することができるか否かを検証した。

　表２は、第２実験例の結果から、フレキシブルプリント基板１４０における第１面部１４１と第２面部１４２と境界の曲率Ｒと、フレキシブルプリント基板１４０の配置状態の良否判定との関係をまとめたものである。

　表２に示すように、曲率Ｒが０．８(１／ｍｍ)以上２．９(１／ｍｍ)以下である場合、フレキシブルプリント基板１４０をケース１１０の内部に問題無く配置することができた。

　一方、曲率Ｒが０．７であった場合、ケース１１０内でフレキシブルプリント基板１４０が傾いた状態となって、側壁部１１２に沿ってフレキシブルプリント基板１４０を配置することができない。このため、ケース１１０内においてフレキシブルプリント基板１４０の位置が決まらず、第２電極１４６と第１端部１３１との接続を自動化することができない。

　また、曲率Ｒが５．０であった場合、フレキシブルプリント基板１４０が曲げられることにより形成された第１面部１４１から圧電素子１２０に対する応力集中が発生した。これにより、圧電素子１２０とフレキシブルプリント基板１４０との間で導通不良が発生した。なお、曲率Ｒの測定方法は、たとえば縦断面で切断した超音波トランスデューサを光学顕微鏡などによって観察することにより測定することができる。

　本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００においては、フレキシブルプリント基板１４０のうちの第２面部１４２が第１面部１４１の側壁部１１２に近接している縁から湾曲して立ち上がり、ケース１１０の側壁部１１２に沿って延在していることにより、圧電素子１２０の直上に第１充填材１５０の配置割合を増加させることができるため、圧電素子１２０から発振される超音波振動を第１充填材１５０によって吸収することができる。その結果、第１充填材１５０の吸音特性を十分に発揮させることができるため、超音波トランスデューサ１００の音響特性を向上させることができる。

　本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００においては、第２面部１４２が側壁部１１２に沿って延在した状態で第１充填材１５０に固定されていることにより、フレキシブルプリント基板１４０のうちの圧電素子１２０寄りの一部の位置がばらつくことを抑制することができる。このため、フレキシブルプリント基板１４０のうちの圧電素子１２０寄りの一部を覆う第１充填材１５０の位置のばらつきを抑制することができる。その結果、第１充填材１５０の吸音特性のばらつきを抑制することができる。

　本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００においては、第２面部１４２が側壁部１１２に直接接していることにより、フレキシブルプリント基板１４０をケース１１０内で位置決めしやすくすることができるため、第１充填材１５０の吸音特性のばらつきを抑制することができる。このため、フレキシブルプリント基板１４０のうちの圧電素子１２０寄りの一部を覆う第１充填材１５０の位置のばらつきを抑制することができる。その結果、第１充填材１５０の吸音特性のばらつきを抑制することができる。

　本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００においては、第１電極１４５および第２電極１４６をフレキシブルプリント基板１４０における表面および裏面のうちのいずれか一方の面上に配置することによって、フレキシブルプリント基板１４０上に第１電極１４５および第２電極１４６を同一の製造工程で形成することができるため、フレキシブルプリント基板１４０の製造工程を簡素化して、フレキシブルプリント基板１４０を廉価に製造することができる。

　本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００においては、底部１１１に直交する高さ方向(ＤＲ２方向)におけるケース１１０の高さＨ１に対する第１充填材１５０の高さＨ２の比率を０．３倍以上０．７倍以下にすることによって、第１充填材１５０の吸音特性を維持しつつ、第１端部１３１をケース１１０内に収容することができる。

　本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００においては、フレキシブルプリント基板１４０における第１面部１４１の縁との境界に位置する部分の第２面部１４２の湾曲の曲率Ｒを０．８(１／ｍｍ)以上２．９(１／ｍｍ)以下にすることによって、フレキシブルプリント基板１４０を曲げる際に加わる過負荷を抑制しつつ、フレキシブルプリント基板１４０をケース１１０内で直立させるために必要な曲率を構成することができる。

　本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００の製造方法においては、フレキシブルプリント基板１４０の圧電素子１２０寄りの一部が側壁部１１２に沿って延在する状態で第１充填材１５０によって固定され、第２電極１４６をケース１１０の外側に配置することにより、第２電極１４６周辺に空間を確保した状態で第２電極１４６および第１端部１３１を接続することができる。これにより、端子部材１３０およびフレキシブルプリント基板１４０が当該自動化設備の構成要素と干渉することを抑制することができるため、第２電極１４６と第１端部１３１との接続を自動化することができる。ひいては、端子部材１３０およびフレキシブルプリント基板１４０の接続を自動化することによって、効率的に超音波トランスデューサ１００を製造することができる。

　(実施の形態２)
　以下、本発明の実施の形態２に係る超音波トランスデューサについて図を参照して説明する。本発明の実施の形態２に係る超音波トランスデューサは、端子部材の構成が本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００と異なるため、本発明の実施の形態１に係る超音波トランスデューサ１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

　図８は、本発明の実施の形態２に係る超音波トランスデューサの縦断面図である。図８に示すように、本発明の実施の形態２に係る超音波トランスデューサ２００は、有底筒状のケース１１０と、圧電素子１２０と、端子部材２３０と、帯状のフレキシブルプリント基板２４０と、第１充填材１５０と、第２充填材１６０とを備える。本実施の形態における端子部材２３０は、リード端子である。

　フレキシブルプリント基板２４０は、第１面部２４１と、第２面部２４２と、第３面部２４３とを含む。

　第３面部２４３は、端子部材２３０に電気的に接続された第２電極２４６を有する。第２電極２４６は、たとえば端子部材２３０にはんだ付けされることにより接続される。

　本発明の実施の形態２に係る超音波トランスデューサ２００においては、フレキシブルプリント基板２４０のうちの第２面部２４２が第１面部２４１の側壁部１１２に近接している縁から湾曲して立ち上がり、ケース１１０の側壁部１１２に沿って延在していることにより、圧電素子１２０の直上に第１充填材１５０の配置割合を増加させることができるため、圧電素子１２０から発振される超音波振動を第１充填材１５０によって吸収することができる。その結果、第１充填材１５０の吸音特性を十分に発揮させることができる。

　本発明の実施の形態２に係る超音波トランスデューサ２００においては、端子部材２３０がリード端子であることによって、端子部材がピン端子である場合と比較して、フレキシブルプリント基板２４０の第３面部２４３を曲折させる自由度を向上させることができる。

　[付記]
　＜１＞
　底部および側壁部を有する有底筒状のケースと、
　第１主面および第２主面を有し、前記ケースの内側において前記第２主面が前記底部に貼り付けられた圧電素子と、
　前記ケースの内側に配置された第１端部および前記ケースの外側に配置された第２端部を有する端子部材と、
　前記圧電素子と前記端子部材の前記第１端部とを電気的に接続する帯状のフレキシブルプリント基板と、
　前記ケース内の底部側を埋めるように充填された第１充填材と、
　前記ケース内の前記第１充填材を埋めるように充填された第２充填材とを備え、
　前記フレキシブルプリント基板は、
　前記圧電素子に電気的に接続された第１電極を有し、前記圧電素子の前記第１主面に接しつつ延在する第１面部と、
　前記第１面部の前記側壁部に近接している縁から湾曲して立ち上がり、前記ケースの前記側壁部に沿って延在する第２面部と、
　前記端子部材の前記第１端部に電気的に接続された第２電極を有し、前記第２面部の上端からＳ字状に曲折して前記第１面部と間隔をあけて面する第３面部とを含み、
　前記第１面部および、前記第２面部の少なくとも前記第１面部寄りの部分は、前記第１充填材中に埋まっている、超音波トランスデューサ。

　＜２＞
　前記第２面部は、前記側壁部に直接接している、＜１＞に記載の超音波トランスデューサ。

　＜３＞
　前記第１電極および前記第２電極は、前記フレキシブルプリント基板における表面および裏面のうちのいずれか一方の面上に配置されている、＜１＞または＜２＞に記載の超音波トランスデューサ。

　＜４＞
　前記底部に直交する高さ方向における前記ケースの高さに対する前記第１充填材の高さの比率は、０．３倍以上０．７倍以下である、＜１＞から＜３＞のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。

　＜５＞
　前記フレキシブルプリント基板における前記第１面部の前記縁との境界に位置する部分の前記第２面部の湾曲の曲率は、０．８(１／ｍｍ)以上２．９(１／ｍｍ)以下である、＜１＞から＜４＞のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。

　＜６＞
　第１主面および第２主面を有する圧電素子と、
　底部および側壁部を有する有底筒状のケースと、
　第１端部および第２端部を有する端子部材と、
　第１電極および第２電極を有し、前記圧電素子と前記端子部材とを互いに電気的に接続する帯状のフレキシブルプリント基板と、
　前記ケース内に充填される第１充填材と、
　前記ケース内に充填される第２充填材とを備える超音波トランスデューサの製造方法であって、
　前記圧電素子の前記第１主面に前記フレキシブルプリント基板の前記第１電極を接続する工程と、
　前記フレキシブルプリント基板が接続された前記圧電素子の前記第２主面を前記底部に貼り付けるとともに、前記フレキシブルプリント基板を前記側壁部に接触させて曲げつつ前記第２電極を前記ケースの外側に配置する工程と、
　前記ケース内の底部側を埋めるように前記第１充填材を充填して前記フレキシブルプリント基板の一部を固定する工程と、
　前記ケースの外側において、前記フレキシブルプリント基板の前記第２電極を前記端子部材の前記第１端部に接続する工程と、
　前記端子部材の前記第２端部が前記ケースの外側に位置しつつ前記フレキシブルプリント基板が接続された前記端子部材の前記第１端部を前記ケースの内側に配置させて前記第１充填材から露出している部分の前記フレキシブルプリント基板を曲折させる工程と、
　前記ケース内の前記第１充填材および前記フレキシブルプリント基板の前記第１充填材から露出して曲折している部分を埋めるように前記第２充填材を充填する工程とを備える、超音波トランスデューサの製造方法。

　上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１００，２００　超音波トランスデューサ、１１０　ケース、１１１　底部、１１２　側壁部、１２０　圧電素子、１２１　第１主面、１２２　第２主面、１３０，２３０　端子部材、１３１　第１端部、１３２　第２端部、１３３　支持部材、１４０，２４０　フレキシブルプリント基板、１４１，２４１　第１面部、１４２，２４２　第２面部、１４３，２４３　第３面部、１４５　第１電極、１４６，２４６　第２電極、１５０　第１充填材、１６０　第２充填材、Ｈ１，Ｈ２　高さ、Ｒ　曲率。

Claims (6)

1. 　底部および側壁部を有する有底筒状のケースと、
   　第１主面および第２主面を有し、前記ケースの内側において前記第２主面が前記底部に貼り付けられた圧電素子と、
   　前記ケースの内側に配置された第１端部および前記ケースの外側に配置された第２端部を有する端子部材と、
   　前記圧電素子と前記端子部材の前記第１端部とを電気的に接続する帯状のフレキシブルプリント基板と、
   　前記ケース内の底部側を埋めるように充填された第１充填材と、
   　前記ケース内の前記第１充填材を埋めるように充填された第２充填材とを備え、
   　前記フレキシブルプリント基板は、
   　前記圧電素子に電気的に接続された第１電極を有し、前記圧電素子の前記第１主面に接しつつ延在する第１面部と、
   　前記第１面部の前記側壁部に近接している縁から湾曲して立ち上がり、前記ケースの前記側壁部に沿って延在する第２面部と、
   　前記端子部材の前記第１端部に電気的に接続された第２電極を有し、前記第２面部の上端からＳ字状に曲折して前記第１面部と間隔をあけて面する第３面部とを含み、
   　前記第１面部および、前記第２面部の少なくとも前記第１面部寄りの部分は、前記第１充填材中に埋まっている、超音波トランスデューサ。
2. 　前記第２面部は、前記側壁部に直接接している、請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
3. 　前記第１電極および前記第２電極は、前記フレキシブルプリント基板における表面および裏面のうちのいずれか一方の面上に配置されている、請求項１または請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
4. 　前記底部に直交する高さ方向における前記ケースの高さに対する前記第１充填材の高さの比率は、０．３倍以上０．７倍以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
5. 　前記フレキシブルプリント基板における前記第１面部の前記縁との境界に位置する部分の前記第２面部の湾曲の曲率は、０．８(１／ｍｍ)以上２．９(１／ｍｍ)以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
6. 　第１主面および第２主面を有する圧電素子と、
   　底部および側壁部を有する有底筒状のケースと、
   　第１端部および第２端部を有する端子部材と、
   　第１電極および第２電極を有し、前記圧電素子と前記端子部材とを互いに電気的に接続する帯状のフレキシブルプリント基板と、
   　前記ケース内に充填される第１充填材と、
   　前記ケース内に充填される第２充填材とを備える超音波トランスデューサの製造方法であって、
   　前記圧電素子の前記第１主面に前記フレキシブルプリント基板の前記第１電極を接続する工程と、
   　前記フレキシブルプリント基板が接続された前記圧電素子の前記第２主面を前記底部に貼り付けるとともに、前記フレキシブルプリント基板を前記側壁部に接触させて曲げつつ前記第２電極を前記ケースの外側に配置する工程と、
   　前記ケース内の底部側を埋めるように前記第１充填材を充填して前記フレキシブルプリント基板の一部を固定する工程と、
   　前記ケースの外側において、前記フレキシブルプリント基板の前記第２電極を前記端子部材の前記第１端部に接続する工程と、
   　前記端子部材の前記第２端部が前記ケースの外側に位置しつつ前記フレキシブルプリント基板が接続された前記端子部材の前記第１端部を前記ケースの内側に配置させて前記第１充填材から露出している部分の前記フレキシブルプリント基板を曲折させる工程と、
   　前記ケース内の前記第１充填材および前記フレキシブルプリント基板の前記第１充填材から露出して曲折している部分を埋めるように前記第２充填材を充填する工程とを備える、超音波トランスデューサの製造方法。

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