(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなる筒部と導電材料からなる振動部とからなり、筒部の一端に振動部を圧着して構成された有底筒状ケースと、
前記振動部の、ケース内部側に配置された圧電振動子と、
前記筒部内に埋設され、ケース外部と圧電振動子との電気的導通をとるための入出力端子と、を備えてなる超音波センサであって、
前記入出力端子の少なくとも一つが振動部と接して電気的導通をとる構造を有しており、かつ、前記入出力端子と振動部との接続部分は導電性粒子を含有する接着剤で接着されており、前記導電性粒子は、振動部を構成する導電材料よりも硬度の高い材料からなり、振動部に食い込んでいることを特徴とする超音波センサ。
【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に関する。特に、自動車のバックソナー、コーナーソナー等に使用される超音波センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波センサは、超音波を利用してセンシングを行うものであり、圧電振動子から超音波パルス信号を間欠的に送信し、周辺に存在する検出対象物からの反射波を圧電振動子で受信することにより検出対象物の存在を検知したり、あるいは、超音波パルス信号を送信してから受信するまでの経過時間から検出対象物までの距離を演算するものである。
【０００３】
このような原理に基づいて動作する超音波センサには、遠距離の検知を可能とし、かつ微弱な反射波を外乱ノイズ等に埋もれさせることなく確実に電気信号として取り出す特性が要求される。そのためには、超音波センサの送信出力音圧と受信感度特性をともに高められるよう、振動部の振動動作を阻害しない構造を採用する必要がある。具体的には、振動部に配置される圧電振動子に直接接続される配線については、特に細く柔らかいものを用いることが広く一般に用いられてきた。
【０００４】
しかし、細く柔らかい配線を超音波センサの小さな筐体内で安定的に接続配線することは極めて困難であり、生産コストの上昇要因となり、また電気的接続の信頼性が低く、センサの特性の不安定化の原因ともなっていた。
【０００５】
以上の問題点を克服するために、本発明者らは特願平１０―４８８２号において、細く柔らかい配線を用いることなく、安定した電気的接続を作業性良く得られる超音波センサの構造を、既に提案している。
【０００６】
上記の出願に開示された超音波センサ５１は、以下のような構成を有している。すなわち、図３に示すように、まず絶縁材料からなる筒部５２の一端（前面開口部）に振動部５３が圧着され有底筒状ケース５６が構成されている。そして、該振動部５３のケース内部側には圧電振動子５４が配置され、筒部５２内に埋設された入出力端子５５ａ・５５ｂの先端部がそれぞれ圧電振動子５４の各電極（図示せず）に導通された構造を有している。より具体的には、一方の入出力端子５５ａは、圧電振動子５４の上面側の電極と導通させるために筒部５２の内側壁から外部に引き出され、圧電振動子５４の上面に軽く当接した状態で該当接部分を樹脂５９等で補強した構造を有している。また、他方の入出力端子５５ｂは、圧電振動子５４の下面側の電極と導通させるために筒部５２の前面開口部から外部に引き出されている。そして、振動部５３が前面開口部に圧着されることにより入出力端子５５ｂと導電材料からなる振動部５３との導通が確保され、さらに振動部５３と電気的に接している圧電振動子５４の下面側の電極との導通も確保される。なお、入出力端子５５ｂと振動部５３との接続部分は、図４に示すように、導通の確実性を高めるために導電性接着剤５７が塗布され接続の補強が行われている。その他の構成については本発明と関係が薄いのでその説明を省略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構成の超音波センサ５１は以下に記す問題点を有していた。
【０００８】
まず、上述のように振動部５３は金属等の導電材料からなる。なかでも、圧電振動子や空気中の超音波振動を正確に伝達するために、軽くて弾性率の高いアルミニウム材が振動部の材料として使用される場合が多い。しかしながら、このような金属材、特にアルミニウム材は、その表面に酸化膜が形成されやすいと言う傾向を有している。
【０００９】
ここで、酸化膜の形成された振動部５３を筒部５２に圧着した様子を、図４に示す。図４は、図３に示した超音波センサの筒部５２と振動部５３との接続部分を示す部分拡大図である。図において、振動部５３には酸化膜５４がその表面に形成されている。筒部５２の前面開口部には入出力端子５５ｂが引き出されている。振動部５３は筒部５２に圧着されており、振動部５３と筒部５２との接合部分には導電性接着剤５７が塗布されており、両者の接続を補強している。ここで、振動部５３が筒部５２に圧着されることにより入出力端子５５ｂと振動部５３との電気的導通が図られることが本来意図されている。しかしながら、振動部５３の表面には酸化膜が形成されており、入出力端子５５ｂと振動部５３との導通が十分に行われず不安定になると言う問題が生じる。この問題は、振動部５３の圧着工程前にその表面洗浄処理を施すことによって解決しうるが、この場合、新たな工程が必要となるので製造コストの上昇という新たな問題が発生することになる。
【００１０】
従って本発明は上述の技術的問題点を解決するためになされたのものであって、入出力端子と振動部との電気的導通の確実な超音波センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の超音波センサは、絶縁材料からなる筒部と導電材料からなる振動部とからなり、筒部の一端に振動部を圧着して構成された有底筒状ケースと、前記振動部の、ケース内部側に配置された圧電振動子と、前記筒部内に埋設され、ケース外部と圧電振動子との電気的導通をとるための入出力端子と、を備えてなる超音波センサであって、前記入出力端子の少なくとも一つが振動部と接して電気的導通をとる構造を有しており、かつ、前記入出力端子と振動部との接続部分は導電性粒子を含有する接着剤で接着されており、前記導電性粒子は、振動部を構成する導電材料よりも硬度の高い材料からなり、振動部に食い込んでいることを特徴とする。
【００１２】
このように、入出力端子と振動部との接続部分に塗布される接着剤中に導電性粒子を含有させることにより、振動部の表面に形成される酸化膜による電気的導通の不安定化を克服することができる。すなわち、振動部を筒部に圧着する際に、接着剤中の導電性粒子が振動部の表面に形成されている酸化膜を破り貫通して振動部の中まで食い込むことになるので、酸化膜の存在に拘わらず振動部と入出力端子との導通をとることができるからである。また、このように導電性粒子が振動部の中まで密着して食い込んでいるので、経時的な要因による酸化膜の再形成も効果的に防止することができる。使用する導電性粒子としては、金属などそれ自身で導電性を有する材料を用いても構わないし、セラミクス等の絶縁体の表面に導電性膜を形成したものを用いても構わない。なお、導電性粒子は振動部を構成する導電部材よりも硬度の高いものを用いる。これにより、より確実に導電性粒子を振動部の中に食い込ませることができるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例の超音波センサについて、図を参照して詳細に説明する。
【００１４】
超音波センサ１は、図１に示すように、まず絶縁材料からなる筒部２の一端（前面開口部）に振動部３が圧着され有底筒状ケース６が構成されている。そして、該振動部３のケース内部側には圧電振動子４が配置され、筒部２内に埋設された入出力端子５ａ・５ｂの先端部がそれぞれ圧電振動子４の各電極（図示せず）に導通された構造を有している。より具体的には、一方の入出力端子５ａは、圧電振動子４の上面側の電極と導通させるために筒部２の内側壁から外部に引き出され、圧電振動子４の上面に軽く当接した状態で該当接部分を樹脂９等で補強した構造を有している。また、他方の入出力端子５ｂは、圧電振動子４の下面側の電極と導通させるために筒部２の前面開口部から外部に引き出されている。そして、振動部３が前面開口部に圧着されることにより入出力端子５ｂと導電材料からなる振動部３との導通が確保され、さらに振動部３と電気的に接している圧電振動子の下面側の電極との導通も確保される。
【００１５】
ここで、超音波センサ１の筒部２と振動部３との接続部分の部分拡大図を図２に示す。図において、振動部３には酸化膜４がその表面に形成さている。筒部２の前面開口部には入出力端子５ｂが引き出されている。振動部３は筒部２に圧着されており、振動部３と筒部２との接合部分には接着剤７が塗布されている。接着剤７には導電性粒子８が含有されており、振動部３が筒部２に圧着されることにより導電性粒子８が振動部３、入出力端子５ｂに食い込んでいる。このとき、導電性粒子８は振動部３の表面に形成されている酸化膜４を破って振動部３の中まで貫通して食い込んでいる。導電性粒子８としては、ニッケル等の高い硬度を有する金属粒子やセラミック粒子の表面に金めっき等を施して導電性を持たせたものが使用される。なお、図面上は酸化膜４を肉厚に図示しているが、実際には酸化膜４は非常に薄いので、圧着によって導電性粒子８は容易に酸化膜４を貫通することができる。
【００１６】
このように、導電性粒子８を振動部３に食い込ませる構造としたことにより、酸化膜４の有無に拘わらず、導電性粒子８の介在により入出力端子５ｂと振動部３との電気的導通を確実ならしめることが可能になる。また、従来のように単に導電性接着剤を用いて接着する構造に比べて、導電性粒子８が振動部３等に食い込むことによるアンカー効果を期待できるので、より高い接着効果を実現することができる。さらに、導電性粒子８は入出力端子５ｂや振動部３中に密着して食い込んでいるので、経時的な要因によってその表面が再び酸化されるおそれも非常に低くなる。従って、超音波センサを長期間の使用に供しても安定した電気的導通を実現することができる。
【００１７】
なお、接着剤７としては導電性接着剤を用いることが望ましいが、導電性粒子８によっても入出力端子５ｂと振動部３との導通をとることができるので、導電性を有しない接着剤を用いても構わない。
【００１８】
【発明の効果】
上述の説明からも明らかなように、本発明の超音波センサによれば、振動部の表面に形成される酸化膜の有無に拘わらず、入出力端子と振動部との電気的導通を安定して確保することが可能になる。また、導電性粒子が振動部等に食い込むのでアンカー効果を期待でき、より高い接着効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の超音波センサの構造を示す断面図である。
【図２】  図１の超音波センサの部分拡大図である。
【図３】  従来例の超音波センサの構造を示す断面図である。
【図４】  図３の超音波センサの部分拡大図である。
【符号の説明】
１  ・・・  超音波センサ
２  ・・・  筒部
３  ・・・  振動部
４  ・・・  圧電振動子
５  ・・・  入出力端子
６  ・・・  有底筒状ケース
７  ・・・  接着剤
８  ・・・  導電性粒子
９  ・・・  樹脂
【図１】
0004200547.tif 000002
【図２】
0004200547.tif 000003
【図３】
0004200547.tif 000004
【図４】
0004200547.tif 000005