(57)【要約】【課題】超音波を送信及び／又は受信する超音波装置に関し、簡単な構成で組み立てが行なえる超音波装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、超音波を送信する超音波装置において、  圧電素子（１１２）と、底面に圧電素子（１１２）の一方の電極（１３３）が電気的に接続されるように収納するとともに、係合部（１２２）が形成されたケース（１１１）と、圧電素子（１１２）の他方の電極（１３２）に接続された第１の導電線材（１１３、１１５）と、接地電位とされる第２の導電線材（１１６）と、第２の導電線材（１１６）が接続されるとともに係合部（１２２）に係合して、第２の導電線材（１１６）とケース（１１１）とを接続する接続部材（１１４、２１１、３１１）とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送信及び／又は受信する超音波装置において、
圧電素子と、
前記圧電素子に積層されて配置された樹脂シートと、
前記樹脂シートに積層して成形された樹脂緩衝部とを有することを特徴とする超音波装置。
【請求項２】
前記樹脂シートは、前記樹脂緩衝部より密度が低いことを特徴とする請求項１記載の超音波装置。
【請求項３】
前記樹脂シート及び前記樹脂緩衝部は、シリコーン樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波装置。
【請求項４】
前記樹脂緩衝部は、前記樹脂シート上に充填後、硬化されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の超音波装置。
【請求項５】
前記樹脂シートは、予めシート状に成形されており、
前記圧電素子に両面テープによって貼付されることをいることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の超音波装置。
【請求項６】
圧電素子と、前記圧電素子に積層されて配置される発泡状樹脂シートと、前記発泡状樹脂シートに積層して配置され、前記発泡状樹脂シートより密度が高い樹脂から構成される樹脂緩衝部とを有する超音波装置の組み立て方法であって、
前記圧電素子上に前記樹脂シートを貼付する工程と、
前記樹脂シート上に前記樹脂緩衝材を封入し、硬化させる工程とを有することを特徴とする超音波装置の組み立て方法。
【請求項７】
前記樹脂シートは、前記樹脂緩衝材に比べて密度が低いことを特徴とする請求項６記載の超音波装置の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波装置及びその組み立て方法に係り、特に、超音波を送信及び／又は受信する超音波装置及びその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波センサは、超音波を発生し、発生した超音波を受信する。超音波センサは、例えば、対象物までの距離を測定する測距システムに用いられている。測距システムでは、超音波センサの信号を検出して、超音波を送信してから受信するまでの時間を計測し、計測した時間から対象物までの距離を測定する。
【０００３】
図８は従来の超音波センサの一例の構成図を示す。
【０００４】
超音波センサ１は、主に、ケース１１と、ケース１１に配置された圧電素子１２と、圧電素子１２をケース１１の外部に引き出す端子板１３と、端子板１３と圧電素子１２とを接続するワイヤ１４と、ケース１１に充填された緩衝材１５とから構成されていた（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６６４９８号公報
【特許文献２】特開平１０−２５７５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、超音波センサでは、ケース１１に充填する緩衝材１５の密度によって、特性が決定されている。例えば、緩衝材１５の密度が高いと、残響は低下するが感度も低下してしまう。また、緩衝材１５の密度を低く設定すると、感度は上昇するが残響も大きくなるなどの課題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、残響が小さく、かつ、感度が高くできる超音波装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、超音波を送信及び／又は受信する超音波装置において、圧電素子（１１２）と、圧電素子（１１２）に積層されて配置される発泡状樹脂シート（１１７）と、発泡状樹脂シート（１１７）に積層して配置され、発泡状樹脂シート（１１７）より密度が高い樹脂から構成される樹脂緩衝部（１１８）とを有することを特徴とする。
【０００８】
発泡性樹脂シート（１１７）及び樹脂緩衝部（１１８）は、シリコーン樹脂から構成されていることを特徴とする。
【０００９】
樹脂緩衝部（１１８）は、発泡性樹脂シート（１１７）上に充填後、硬化されることを特徴とする。
【００１０】
発泡性樹脂シート（１１７）は、予めシート状に成形されており、圧電素子（１１２）に両面テープによって貼付されることをいることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、圧電素子（１１２）と、圧電素子（１１２）に積層されて配置される発泡状樹脂シート（１１７）と、発泡状樹脂シート（１１７）に積層して配置され、前記発泡状樹脂シート（１１７）より密度が高い樹脂から構成される樹脂緩衝部（１１８）とを有する超音波装置の組み立て方法であって、圧電素子（１１２）上に発泡性樹脂シート（１１７）を貼付する工程と、発泡性樹脂シート（１１７）上に樹脂緩衝材（１１８）を封入し、硬化させる工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧電素子（１１２）に積層されて発泡状樹脂シート（１１７）を設け、発泡状樹脂シート（１１７）に積層して発泡状樹脂シート（１１７）より密度が高い樹脂から構成される樹脂緩衝部（１１８）を設けることにより、発泡状樹脂シート（１１７）により感度を向上させ、樹脂緩衝部（１１８）によって残響を抑制することができ、よって、残響が小さく、かつ、感度が高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔全体構成〕
図１は本発明の一実施例の分解斜視図、図２は本発明の一実施例の断面図を示す。
【００１５】
本実施例の超音波発生装置１００は、超音波を発生し、外部に出力するとともに、外部からの反射波を受信する送受信型の超音波センサであり、ケース１１１、圧電素子１１２、リッツ線１１３、接続部材１１４、リード線１１５、１１６、シリコーンシート１１７、充填材１１８、エポキシ系接着剤１１９から構成されている。
【００１６】
〔ケース１１１〕
図３はケース１１１の構成図を示す。図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は正面図、図３（Ｃ）はＡ−Ａ断面図、図３（Ｄ）は側面図、図３（Ｅ）はＢ−Ｂ断面図を示す。
【００１７】
ケース１１１は、アルミニウム材を切削加工などによって、有底の略円筒状に形成したものである。ケース１１１の内周部に段部１２１が形成されている。段部１２１の上面側、矢印Ｚ１方向側の面には係合部１２２が形成されている。本実施例では、係合部１２２は、ボス状に形成されている。
【００１８】
また、ケース１１１の側面には、溝部１２３、及び、切欠部１２４が形成されている。
さらに、切欠部１２４により形成される断面には矢印Ｚ２方向に孔部１２５が形成されている。溝部１２３、切欠部１２４は、取り付け対象への取り付け時に位置決めなどに用いられる。
【００１９】
さらに、ケース１１１の底面１２６には、溝１２７が形成されている。溝１２７を形成することにより、圧電素子１１２との接着性を向上させることが可能となる。
【００２０】
なお、ケース１１１は、切削加工により各部が形成された後に、全体に対して無電解ニッケルメッキ処理が施されている。
【００２１】
さらに、ケース１１１は、圧電素子１１２が配置される底面１２６方向側、矢印Ｚ２方向側で側面の厚さを厚くしている。これによって、超音波装置に指向性を持たせている。
【００２２】
〔圧電素子１１２〕
図４は圧電素子１１２の構成図を示す。図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は正面図、図４（Ｃ）は側面図を示す。
【００２３】
圧電素子１１２は、円形状に成形されたセラミックス基板１３１に電極１３２、１３３を形成した構成とされている。電極１３２は、セラミックス基板１３１の矢印Ｚ１方向側の面に形成され、電極１３３は、セラミックス基板１２１の矢印Ｚ２方向側の面に形成されている。圧電素子１１２は、矢印Ｚ２方向側の面をケース１１１の底面に対向するようにケース１１８内に収納される。このとき、圧電素子１１２の矢印Ｚ２方向側の面は、熱硬化型のエポキシ系接着剤１１９によりケース１１１の底面１２６に固定される。このとき、ケース１１１の底面１２６に形成された溝１２７によりケース１１１と圧電素子１１２との接着性を向上させることができる。以上のようにして、エポキシ系接着剤１１９によって電極１３２がケース１１１に電気的に接続される。
【００２４】
圧電素子１１２の電極１３３には、リッツ線１１３の一端が半田付けや導電ペーストなどにより接続される。リッツ線１１３の他端は、シリコーンシート１１７の切込部１４１を通して矢印Ｚ１方向に延出され、リード線１１５に半田付け或いは導電ペーストなどにより接続される。なお、リード線１１６は、接続部材１１４を介してケース１１１に接続される。
【００２５】
〔接続部材１１４〕
図５は接続部材１１４の斜視図を示す。
【００２６】
リード線１１６は、接続部材１１４の貫通孔１５１に絡めて半田付けされている。接続部材１１４は、金属板を打ち抜き加工して製造されており、貫通孔１５１に隣接して、係合部１５２が形成されている。係合部１５２は、十字に切込みが形成された構造とされている。係合部１５２には、ケース１１１に形成された係合部１２２が圧入される。係合部１５２に突起状の係合部１２２が圧入されるとき、係合部１５２を構成する各羽部１５２ａの内周が矢印Ｚ１方向側に変位する。これによって、羽部１５２ａの内周側のエッジ部が係合部１２２に食い込む。よって、接続部材１１４が係合部１２２から、矢印Ｚ１方向に抜けることを防止でき、接続部材１１４をケース１１１に確実に保持できる。
【００２７】
このとき、必要であれば接続部材１１４をケース１１１に半田付けしてもう良く、ケース１１１には、無電解ニッケルメッキ処理が施されているため、通常の共晶半田により半田付け性が良い状態で半田付けを行なうことができる。このため、比較的低温で半田付けを行なえる。よって、組み付け性を向上させることが可能となる
なお、接続部材１１４は端子状、円筒形状としてもよい。
【００２８】
図６は接続部材１１４の変形例の斜視図を示す。図６（Ａ）は第１変形例、図６（Ｂ）は第２変形例の斜視図を示す。
【００２９】
図６（Ａ）に示す第１変形例の接続部材２１１は、圧着部２２１及び係合部２２２から構成されている。
【００３０】
圧着部２２１は、リード線１１６がつば部２３１の間に装着した状態で、つば部２３１を矢印Ａ１、Ａ２方向に折曲することにより、リード線１１６が接続部材２１１に圧着され、リード線１１６が接続部材２１１に固定されるとともに、接続される。
【００３１】
係合部２２２は、係合部１２２の外径と略同等の貫通孔２３２から構成されている。貫通孔２３２に係合部１２２を圧入することにより、貫通孔２３２の内周側エッジが係合部１２２に食い込み、接続部材２１１が係合部１２２に確実に保持される。
【００３２】
図６（Ｂ）に示す第１変形例の接続部材３１１は、円筒係合部３２１及び半田付部３２２から構成されている。
【００３３】
円筒係合部３２１は、導電材を有底状の円筒形状に成形したものであり、内周側にケース１１１に植設された突起状の係合部１２２が圧入される。半田付け部３２２は、外面に設けられており、リード線１１６が半田付けされる。
【００３４】
なお、このとき、接続部材２１１、３１１をケース１１１に半田付けすることにより、さらに、接続部材２１１、３１１をケース１１１に強固に保持できるようになり、信頼性を向上させることができる。
【００３５】
シリコーンシート１１７は、密度が０．５程度の発泡性シリコーン樹脂から構成されており、矢印Ｚ２方向側の面に両面テープが貼付されており、両面テープにより圧電素子１１２の矢印Ｚ１方向側の面に接着される。このとき、圧電素子１１２の電極１３２に半田付けされたリッツ線１１３は、切込部１４１を通してシリコーンシート１１７の矢印Ｚ１方向側の面に引き出される。
【００３６】
充填材１１８は、密度が１．０〜１．５程度の紫外線硬化型のシリコーン樹脂から構成されており、シリコーンシート１１７の矢印Ｚ１方向側に充填される。充填材１１８は、ケース１１１に充填後、紫外線をケース１１１の開口面から照射される紫外線により、硬化する。
【００３７】
なお、上記シリコーン樹脂は、紫外線硬化型に限らず、熱硬化型、２液性または１液性の縮合型であってもよい。
【００３８】
本実施例では、密度の異なるシリコーン樹脂から構成されるシリコーンシート１１７及び充填材１１８を圧電素子１１２上に積層することにより、超音波装置１００の特性を向上させることができる。
【００３９】
図７はシリコーン樹脂の密度に応じた超音波装置の残響及び感度の特性を示す図である。
【００４０】
超音波装置１００の残響は図７に実線で示すようにケース１１１に充填するシリコーン樹脂の密度が高くなるにしたがって小さくなり、感度は図７に破線で示すようにケース１１１に充填するシリコーン樹脂の密度が高くなるにしたがって大きくなる傾向にある。
【００４１】
本実施例では、密度が低いシリコーンシート１１７と密度が高い充填材１１８とを組み合わせてケース１１１に敷設、及び、充填することにより、シリコーンシート１１７により感度を向上させ、充填材１１８によって残響を抑制することができ、よって、残響が小さく、かつ、感度が高くすることができる。
【００４２】
〔組付工程〕
次に本実施例の超音波装置１００の組み付け工程について説明する。
【００４３】
まず、圧電素子１１２の電極１３２に半田付け、或いは、導電性ペーストによって、リッツ線１１３の一端を接続する。
【００４４】
次に、圧電素子１１２の電極１３１及び／又はケース１１１の底面１２６にエポキシ系接着剤１１９を塗布して、圧電素子１１２をケース１１１の底面１２６に接着する。
【００４５】
次に、シリコーンシート１１７の矢印Ｚ２方向側の面に両面テープを貼付し、リッツ線１１３の他端をシリコーンシート１１７の切込部１４１を通してシリコーンシート１１７の矢印Ｚ１方向側の面に延出させ、シリコーンシート１１７を両面テープによって圧電素子１１２に接着させる。
【００４６】
これにより、シリコーンシート１１７は圧電素子１１２にしっかり接着されるため、シリコーンシート１１７の浮きを防止することができ、圧電素子１１２の安定した特性を得ることができる。
【００４７】
次に、リッツ線１１３の他端をリード線１１５に半田付けする。また、リード線１１６を接続部材１１４の貫通孔１５１に絡めた後に接続部材１１４に半田付けする。次に、接続部材１１４の係合部１５２をケース１１１の係合部１２２に係合させる。なお、必要であれば接続部材１１４とケース１１１とを半田付けし、これによって、ケース１１１にリード線１１６を接続するようにしてもよい。
【００４８】
次に、ケース１１１に充填材１１８を充填し、ケース１１１の開口面から紫外線を照射するなどして充填材１１８を硬化させる。
【００４９】
これにより充填材１１８は、接続部材１１４、リード線１１５、１１６の抜け止め防止をも兼ねている。
【００５０】
以上によって、図２に示すような超音波装置１００が完成する。
【００５１】
〔効果〕
本実施例によれば、接続部材１１４を介してリード線１１６をケース１１１に接続することにより、ケース１１１との半田付けが不要或いは容易に行なえる。また、ケース１１１に対して無電解ニッケルメッキ処理を施すことにより、接続部材１１４とケース１１１との半田付け性を向上させることができ、半田付けを容易に行なえる。
【００５２】
したがって、超音波装置１００の組み付け性を向上させることが可能となる。
【００５３】
さらに、密度の異なるシリコーン樹脂からなるシリコーンシート１１７及び充填材１１８を圧電素子１１２上に積層することにより、超音波装置１００の残響を小さく、かつ、感度を高い特性とすることができる。
【００５４】
〔その他〕
なお、本実施例では、圧電素子１１２に密着する部分のシリコーン樹脂としてシリコーンシート１１７を用いたが、発泡性のシリコーン樹脂を硬化させることにより、密度の低いシリコーン樹脂層を形成するようにしてもよい。
【００５５】
また、ケース１１１の形状などに応じてシリコーンシート１１７の厚さや密度を調整することにより、容易に残響及び感度の特性を最適化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の断面図である。
【図３】ケース１１１の構成図である。
【図４】圧電素子１１２の構成図である。
【図５】接続部材１１４の斜視図である。
【図６】接続部材１１４の変形例の斜視図である。
【図７】シリコーン樹脂の密度に応じた超音波装置の残響及び感度の特性を示す図である。
【図８】従来の超音波センサの一例の構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００、２００  超音波発生装置
１１１  ケース、１１２  圧電素子、１１３  リッツ線、１１４  接続部材
１１５、１１６  リード線、１１７  シリコーンシート、１１８  充填材
１１９  エポキシ系接着剤
１２１  段部、１２２  係合部、１２３  溝部、１２４  切欠部、１２５  孔部
１２６  底面、１２７  溝
１３１  セラミック基板、１３２、１３３  電極
１４１  切込部
１５１  貫通孔、１５２  係合部
【図１】
2007049481.tif 000003
【図２】
2007049481.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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