(57)【要約】【課題】圧電振動素子の電極を折り返して形成する必要がなく、その全面的な振動が可能となって振動効率の向上を実現できる超音波送受波器と、この超音波送受波器を組み込んでなる電子機器とを提供する。【解決手段】本発明に係る超音波送受波器１は、両主面に電極５，６が形成された圧電振動素子３と、該圧電振動素子３が底面部２ａの内側に配設される収納ケース２と、該収納ケース２に収納されるフレキシブル基板４とを備えたものであって、前記フレキシブル基板４は一方側の基板部分１２と他方側の基板部分１３とに分岐しており、これらの基板部分１２，１３で前記圧電振動素子３を挟み込むと共に、前記一方側の基板部分１２に形成されたリード電極７，９を前記圧電振動素子３の一方側の電極５と接続し、前記他方側の基板部分１３に形成されたリード電極８，１０を前記圧電振動素子３の他方側の電極６と接続している。【選択図】    図１
2004260239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面に電極が形成された圧電振動素子と、該圧電振動素子が底面部の内側に配設される収納ケースと、該収納ケースに収納されるフレキシブル基板とを備えてなる超音波送受波器であって、
前記フレキシブル基板は一方側の基板部分と他方側の基板部分とに分岐しており、これらの基板部分で前記圧電振動素子を挟み込むと共に、前記一方側の基板部分に形成されたリード電極を前記圧電振動素子の一方側の電極と接続し、前記他方側の基板部分に形成されたリード電極を前記圧電振動素子の他方側の電極と接続していることを特徴とする超音波送受波器。
【請求項２】
前記フレキシブル基板は、切り込み部を設けたのに伴って一方側の基板部分と他方側の基板部分とに分岐していることを特徴とする請求項１に記載した超音波送受波器。
【請求項３】
前記一方側の基板部分に形成されたリード電極は、前記収納ケースとも接続されて導通していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した超音波送受波器。
【請求項４】
前記フレキシブル基板は、温度補償用の電子部品を搭載していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載した超音波送受波器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の超音波送受波器が組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波送受波器と電子機器とに係り、特には、超音波送受波器の電極接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のバンパー等に取り付けられて車両後方や角隅方向の障害物を検知する障害物検知装置、いわゆるバックソナーやコーナーソナーのうちには、超音波を送信して障害物で反射された超音波を受信する超音波送受波器２１が組み込まれたものがある。この超音波送受波器２１は空中超音波センサともいわれ、図７で示す全体断面図のように、有底筒形の収納ケース２２と、円板形の圧電振動素子２３と、フレキシブル基板２４とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
収納ケース２２の底面部２２ａは振動可能な薄肉状とされており、その内側位置には圧電振動素子２３が配設されている。また、この圧電振動素子２３の対向する振動面上には電極２５，２６がそれぞれ形成されており、一方側（図７では下側）の振動面上に形成された電極、つまり、下側電極２５は、圧電振動素子２３の側面を通って他方側（図７では上側）の振動面上にまで折り返されている。
【０００４】
そして、圧電振動素子２３の上側振動面には他の電極、つまり、上側電極２６も形成されており、この上側電極２６と下側電極２５の折り返し部２５ａとの間は空隙によって絶縁されている。なお、図示省略しているが、下側電極２５の折り返し部２５ａと、圧電振動素子２３の側面及び上側振動面との間も絶縁されている。
【０００５】
さらに、フレキシブル基板２４は、図８の外観斜視図で示すように、圧電振動素子２３より大径のベース部２４ａと、このベース部２４ａの一端から延出された延出部２４ｂとを具備しており、ベース部２４ａ及び延出部２４ｂの一方側（図８では表面側）の基板面上には一対のリード電極２７，２８が形成されている。そして、ベース部２４ａに形成されたリード電極２７，２８の各々は、これらの所定位置毎に形成されたスルーホールＨを介してベース部２４ａの他方側（図８では裏面側）の基板面上に形成されたバンプＬと各別に接続されている。
【０００６】
すなわち、超音波送受波器２１は、収納ケース２２の底面部２２ａの内側位置に圧電振動素子２３を収納し、この圧電振動素子２３上にフレキシブル基板２４のベース部２４ａが載置された構造を有している。そこで、圧電振動素子２３の下側電極２５は収納ケース２２と接続されて導通し、この下側電極２５の折り返し部２５ａはバンプＬ及びスルーホールＨを通じてフレキシブル基板２４の一方側のリード電極２７と接続されて導通する。
【０００７】
また、圧電振動素子２３の上側電極２６は、バンプＬ及びスルーホールＨを通じてフレキシブル基板２４の他方側のリード電極２８と導通している。さらに、収納ケース２２の底面部２２ａと圧電振動素子２３とは接着剤（図示省略）を用いて接合されており、防音用充填材２９及び封止用絶縁樹脂３０によって密封された収納ケース２２の内部からは、フレキシブル基板２４の延出部２４ｂのみが引き出されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１１２３９２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の形態に係る超音波送受波器２１には、次のような不都合があった。すなわち、この超音波送受波器２１が備える圧電振動素子２３では、その下側電極２５を上側振動面上にまで折り返す製造工程が必要となる。しかしながら、圧電振動素子２３の側面及び上側振動面との間の絶縁を確保したうえで下側電極２５の折り返し部２５ａを上側振動面上に形成するのは困難であり、そのため、前記した構造は実現し難いのが実状である。
【００１０】
また、圧電振動素子２３においては、その上側振動面上に下側電極２５の折り返し部２５ａを形成する必要があるため、同じ上側振動面上に形成される上側電極２６の占有面積が下側電極２５に比して少なくなる。その結果、圧電振動素子２３を全面的に振動させることはできず、振動効率が大幅に低下してしまう。なお、具体的な検討によれば、直径７ｍｍ程度の圧電振動素子２３である場合、その振動可能領域は直径５ｍｍ程度の範囲であるに過ぎないことが分かっている。
【００１１】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであり、圧電振動素子の電極を折り返して形成する必要がなく、その全面的な振動が可能となって振動効率の向上を実現できる超音波送受波器と、この超音波送受波器を組み込んでなる電子機器との提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る超音波送受波器は、両主面に電極が形成された圧電振動素子と、該圧電振動素子が底面部の内側に配設される収納ケースと、該収納ケースに収納されるフレキシブル基板とを備えている。そして、この超音波送受波器では、前記フレキシブル基板が一方側の基板部分と他方側の基板部分とに分岐しており、これらの基板部分で前記圧電振動素子を挟み込むと共に、前記一方側の基板部分に形成されたリード電極を前記圧電振動素子の一方側の電極と接続し、前記他方側の基板部分に形成されたリード電極を前記圧電振動素子の他方側の電極と接続している。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る超音波送受波器は請求項１に記載したものであり、前記フレキシブル基板は、切り込み部を設けたのに伴って一方側の基板部分と他方側の基板部分とに分岐している。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る超音波送受波器は請求項１または請求項２に記載したものであり、前記一方側の基板部分に形成されたリード電極は、前記収納ケースとも接続されて導通している。
【００１５】
請求項４記載の発明に係る超音波送受波器は請求項１〜請求項３のいずれかに記載したものであり、前記フレキシブル基板は、温度補償用の電子部品を搭載している。
【００１６】
請求項５記載の発明に係る電子機器は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の超音波送受波器が組み込まれていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本実施の形態に係る超音波送受波器を側面方向から見た状態を示す全体断面図、図２は本実施の形態に係る超音波送受波器を正面方向から見た状態を示す全体断面図、図３は本実施の形態に係るフレキシブル基板の組立状態を示す外観斜視図である。そして、図４は本実施の形態に係るフレキシブル基板の展開状態を示す平面図であり、図４（ａ）はその表面側を示し、図４（ｂ）はその裏面側を示している。
【００１８】
また、図５は変形例に係るフレキシブル基板の展開状態を示す平面図であり、図５（ａ）はその表面側を、図５（ｂ）はその裏面側を示している。さらに、図６は、本実施の形態に係る超音波送受波器が組み込まれた障害物検知装置の使用状態を示す説明図である。
【００１９】
本実施の形態に係る超音波送受波器１は、図１及び図２で示すように、有底筒形の収納ケース２と、円板形の圧電振動素子３と、フレキシブル基板４とを備えている。収納ケース２はアルミニウム等のような金属材料から作製されており、その外表面はアルマイト処理または塗装されている。そして、この収納ケース２の底面部２ａは振動可能な薄肉状とされ、その内側位置には圧電振動素子３が平行状として配設されている。
【００２０】
また、圧電振動素子３の対向する両主面上には、電極５，６がそれぞれ形成されている。つまり、このとき、圧電振動素子３の一方側（図１，２では下側）の主面上には一方側の電極、つまり、下側電極５が、その他方側（図１，２では上側）の主面上には他方側の電極、つまり、上側電極６が形成されている。
【００２１】
フレキシブル基板４は、図３及び図４（ａ）で示すように、圧電振動素子３よりも大径の円形とされたベース部４ａと、このベース部４ａの一端から延出された矩形の延出部４ｂとを具備しており、ベース部４ａ及び延出部４ｂの一方側（図３では表面側）の基板面上には、一対のリード電極７，８が周縁に沿って形成されている。そして、ベース部４ａの表面側に形成されたリード電極７，８のそれぞれは、図４（ｂ）で示すように、これらの所定位置毎に形成されたスルーホールＨを介してベース部４ａの他方側（図３では裏面側）に形成されたリード電極９，１０と各別に接続されている。
【００２２】
なお、フレキシブル基板４は厚みが６０μｍ程度のポリイミドを基体とし、リード電極７〜１０のそれぞれは厚みが３０μｍ程度の銅箔から形成されたものである。また、フレキシブル基板４のベース部４ａでは、その中央箇所が必ずしも必要ではないため、図４中の仮想線で示すような開口４ｃを形成してもよい。ところで、フレキシブル基板４のベース部４ａが円形に限られず、他の形状であってもよいことは勿論であり、図１及び図２で示すように、並列配置されたリード電極７，８間に温度補償用コンデンサ１１を接続しておいてもよい。
【００２３】
さらに、フレキシブル基板４の所定位置には、ベース部４ａから延出部４ｂにまで至るスリットである切り込み部Ｓが設けられており、この切り込み部Ｓを介しては、フレキシブル基板４の所定部分が切離可能な一方側の基板部分１２と他方側の基板部分１３との２つに分岐している。そして、これらの基板部分１２，１３によっては、図１及び図２で示すように、圧電振動素子３を厚み方向に沿って挟み込むことが可能となっている。なお、ここでの基板部分１２はベース部４ａの大半に対応しており、他方側の基板部分１３はベース部４ａの一部のみに対応している。
【００２４】
そこで、これらの基板部分１２，１３によって圧電振動素子３を挟み込んだ場合、一方側の基板部分１２に形成されて導通しあったリード電極７，９は圧電振動素子３の下側電極５と接続され、他方側の基板部分１３に形成されて導通したリード電極８，１０は圧電振動素子３の上側電極６と接続される。そして、この際、リード電極７，１０と下側電極５及び上側電極６との各々同士は、図示省略しているが、導電ペーストによる接着や半田付け等によって電気的に導通させられる。
【００２５】
すなわち、本実施の形態に係る超音波送受波器１は、収納ケース２の底面部２ａの内側位置に圧電振動素子３を収納しており、この圧電振動素子３をフレキシブル基板４の分岐した一方側及び他方側の基板部分１２，１３で挟み込んだ構造を有している。そこで、フレキシブル基板４の分岐した一方側の基板部分１２に形成されたリード電極７は圧電振動素子３の下側電極５と導通し、かつ、この下側電極５とスルーホールＨを通じて接続されたリード電極９は収納ケース２の底面部２ａと導通する。
【００２６】
また、フレキシブル基板４の他方側の基板部分１３に形成されたリード電極１０は圧電振動素子３の上側電極６と導通し、このリード電極１０はスルーホールＨを通じてリード電極８と接続されている。従って、本実施の形態に係る超音波送受波器１は、フェルト等である防音用充填材１４と、シリコン樹脂等である封止用絶縁樹脂１５によって密封された収納ケース２の内部からフレキシブル基板４の延出部４ｂのみが引き出された構造となる。
【００２７】
ところで、本実施の形態では、フレキシブル基板４が具備するベース部４ａ及び延出部４ｂの一方側（図３では表面側）の基板面上に、一対のリード電極７，８を並列で形成している。しかしながら、このような構成に限定されず、図５で示すような構成とすることも可能である。つまり、図５（ａ）で示すように、ベース部４ａ及び延出部４ｂからなるフレキシブル基板４の表面側の基板面上に一方側のリード電極７を形成し、このベース部４ａの裏面側にはスルーホールＨを介してリード電極７と接続されたリード電極９を形成する。
【００２８】
一方、このとき、フレキシブル基板４が具備するベース部４ａ及び延出部４ｂの裏面側の基板面上には、他方側のリード電極８をリード電極９とは別に形成しておく。このような構成としても、フレキシブル基板４の所定位置に切り込み部Ｓを設けたのに伴って分岐した一方側の基板部分１２と他方側の基板部分１３とで圧電振動素子３を挟み込むと、一方側の基板部分１２に形成されて導通しあったリード電極７，９は圧電振動素子３の下側電極５と接続され、他方側の基板部分１３に形成されたリード電極８は圧電振動素子３の上側電極６と接続される。なお、フレキシブル基板４のベース部４ａに対し、図５中の仮想線で示すような複数の開口４ｄを形成してもよい。
【００２９】
次に、超音波送受波器が組み込まれた電子機器について説明する。この種の電子機器としては、車両後方や角隅方向の障害物を検知するバックソナー１７やコーナーソナー等の障害物検知装置が一般的である。
【００３０】
すなわち、バックソナー１７は、図６で示すように、自動車１８のバンパー等に取り付けられ、自動車１８内の制御装置１９によって駆動されたバックソナー１７からは超音波が送信される。そして、壁面等の障害物で反射されてきた超音波をバックソナー１７が受信すると、制御装置１９では、送信から受信までの所要時間に基づいて障害物との離間距離の算出等が行われる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明に係る超音波送受波器によれば、フレキシブル基板の分岐した一方側の基板部分と他方側の基板部分とにより圧電振動素子を挟み込むことが可能となる。そして、一方側の基板部分に形成されたリード電極を圧電振動素子の一方側の電極と直接的に接続し、かつ、他方側の基板部分に形成されたリード電極を圧電振動素子の他方側の電極と直接的に接続することができる。
【００３２】
従って、圧電振動素子の一方側の電極を他方側に折り返す必要はなくなり、その製造工程が簡単になるという効果が得られる。また、圧電振動素子における一方側及び他方側の電極それぞれの占有面積が略同一となるので、圧電振動素子を全面的に振動させることが可能となり、振動効率の大幅な向上を実現できる。
【００３３】
請求項２記載の発明に係る超音波送受波器では、切り込み部を設けたので、フレキシブル基板を容易に一方側の基板部分と他方側の基板部分とに分岐することができる。
【００３４】
請求項３記載の発明に係る超音波送受波器であれば、圧電振動素子と収納ケースとの確実な接続による導通を実現することが可能となる。そのため、ノイズの発生を抑制することができる。また、請求項４記載の発明に係る超音波送受波器によれば、温度補償用の電子部品を安定的に搭載することが可能になるという利点が確保される。
【００３５】
請求項５記載の発明に係る電子機器であれば、超音波送受波器が組み込まれた電子機器を安価に構成することが可能になり、その耐久性の向上をも図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る超音波送受波器を側面方向から見た状態を示す全体断面図である。
【図２】本実施の形態に係る超音波送受波器を正面方向から見た状態を示す全体断面図である。
【図３】本実施の形態に係るフレキシブル基板の組立状態を示す外観斜視図である。
【図４】本実施の形態に係るフレキシブル基板の展開状態を示す平面図である。
【図５】変形例に係るフレキシブル基板の展開状態を示す平面図である。
【図６】本実施の形態に係る超音波送受波器が組み込まれた障害物検知装置の使用状態を示す説明図である。
【図７】従来の形態に係る超音波送受波器を正面方向から見た状態を示す全体断面図である。
【図８】従来の形態に係るフレキシブル基板の組立状態を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１    超音波送受波器
２    収納ケース
２ａ  底面部
３    圧電振動素子
４    フレキシブル基板
５    圧電振動素子の一方側の電極
６    圧電振動素子の他方側の電極
７    リード電極
８    リード電極
９    リード電極
１０    リード電極
１２    一方側の基板部分
１３    他方側の基板部分
Ｓ    切り込み部
【図１】
2004260239.tif 000003
【図２】
2004260239.tif 000004
【図３】
2004260239.tif 000005
【図４】
2004260239.tif 000006
【図５】
2004260239.tif 000007
【図６】
2004260239.tif 000008
【図７】
2004260239.tif 000009
【図８】
2004260239.tif 000010