專利名稱：超聲波傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波傳感器，特別涉及具有壓電元件以及與其電連接的輸入輸出端子、例如用于汽車(chē)的角部聲納(corner sonar)或尾部聲納(back sonar)等的超聲波傳感
ο
背景技術(shù)：
超聲波傳感器利用超聲波進(jìn)行探知(sensing)，間歇地發(fā)送超聲波脈沖信號(hào)，通過(guò)接收來(lái)自周邊存在的障礙物的反射波來(lái)檢測(cè)物體。超聲波傳感器在汽車(chē)的尾部聲納、角部聲納中使用，還在檢測(cè)與縱列停車(chē)處的側(cè)壁等障礙物有無(wú)空間的停車(chē)場(chǎng)傳感器等中使用。這種超聲波傳感器在專利文獻(xiàn)1中有所闡述。圖1是專利文獻(xiàn)1的超聲波傳感器 10的截面圖。超聲波傳感器10包括殼體12。該殼體12包括有底筒狀殼體部14，具有堵塞面，由鋁等金屬組成；和筒狀殼體部16，嵌入有底筒狀殼體部14，由鋅等金屬組成。筒狀殼體部16嵌入有底筒狀殼體部14，然后以粘合劑接合。在殼體12中，在有底筒狀殼體部14的內(nèi)底部利用導(dǎo)電粘合劑接合有壓電元件18。由金屬組成的輸入輸出端子20和22與壓電元件18連接。此外，這些輸入輸出端子20和22，從殼體12的內(nèi)部引出至殼體12的外部。第1輸入輸出端子20與壓電元件18 的上方主面?zhèn)鹊碾姌O電連接，由具有彈性的彈性端子20a、中間部分20b以及針狀的引出側(cè)部分20c組成。第2輸入輸出端子22經(jīng)由殼體12與壓電元件18的下方主面?zhèn)鹊碾姌O電連接。該輸入輸出端子22由連接側(cè)部分22a、中間部分22b以及引出側(cè)部分22c組成。這些輸入輸出端子20和22，由圓柱狀的支撐部件M支撐，該支撐部件M由具有絕緣性的合成樹(shù)脂組成。對(duì)于輸入輸出端子20和22，其中間部分20b和22b嵌入支撐部件 M中并固定，與支撐部件M —體地形成。支撐部件對(duì)在殼體12的內(nèi)部配置在壓電元件18的上方主面?zhèn)?，被固定于筒狀殼體部16。在殼體12中，在設(shè)置有壓電元件18的堵塞面?zhèn)扰渲糜凶枘岵考?6。此外，在殼體 12的內(nèi)部，支撐部件M的開(kāi)口側(cè)由具有發(fā)泡性的填充部件密封。[專利文獻(xiàn)1]JP特開(kāi)2007-318742號(hào)公報(bào)在圖1所示的現(xiàn)有的超聲波傳感器中，存在如下問(wèn)題由于支撐端子的支撐部件 24直接安裝于進(jìn)行振動(dòng)的筒狀殼體部16，因此筒狀殼體部沈的振動(dòng)傳遞至輸入輸出端子 20和22，該振動(dòng)使裝配對(duì)象的基板振動(dòng)(以下，稱為“振動(dòng)泄漏”)。由于該振動(dòng)泄漏從而混響時(shí)間變長(zhǎng)(混響特性惡化)。并且，如果混響時(shí)間延長(zhǎng)，則在近距離的物體檢測(cè)時(shí)，由于會(huì)在發(fā)送信號(hào)(突發(fā)波)引起的混響持續(xù)著的時(shí)間內(nèi)接收反射信號(hào)，因此無(wú)法進(jìn)行近距離的物體檢測(cè)。此外，在圖1所示的構(gòu)造中，由于在殼體12的側(cè)面露出有底筒狀殼體部14和筒狀殼體部16的邊界部，因此需要采取一些對(duì)策用以防止水分的浸入和高濕度下的腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種防止振動(dòng)泄漏改善由振動(dòng)泄漏引起的混響特性的超聲波傳感器。本發(fā)明的傳感器具備有底筒狀殼體，具有底部和側(cè)壁部；壓電元件，貼裝于所述殼體的內(nèi)底面；端子，引出至所述殼體的外部；端子保持部件，保持所述端子；和導(dǎo)通部件， 連接于所述端子，向所述壓電元件供電，所述殼體的側(cè)壁部在開(kāi)口部具備薄壁部，在所述底部側(cè)具備厚壁部，在所述厚壁部和所述端子保持部件之間設(shè)有彈性部件。通過(guò)該構(gòu)造，從殼體傳來(lái)的振動(dòng)在彈性部件中被衰減，幾乎不會(huì)通過(guò)端子保持部件傳遞至端子，因此，能夠大幅降低將端子安裝于基板時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)泄漏。也可以所述厚壁部圍成的開(kāi)口區(qū)域被所述彈性部件覆蓋。由此，能夠緩沖從壓電元件放射至殼體內(nèi)部的聲波直接到達(dá)端子保持部件，能夠進(jìn)一步減小振動(dòng)泄漏。也可以在所述側(cè)壁部的薄壁部和所述彈性部件的側(cè)面之間填充填充部件。這樣， 與使所述薄壁部與所述彈性部件接觸的情況相比，填充部件能與殼體的側(cè)壁部的較寬的范圍接觸，這樣能抑制殼體側(cè)壁部的振動(dòng)，減小混響。也可以在所述厚壁部上形成聲音阻抗比所述殼體高的加強(qiáng)部件(錘)。通過(guò)該構(gòu)造，殼體底面周?chē)膭傂蕴岣?，殼體底面的振動(dòng)傳導(dǎo)至殼體側(cè)壁部被抑制，并且作為傳感器的靈敏度得到提高。也可以在所述壓電元件與所述彈性部件之間形成有空間，在所述彈性部件的所述壓電元件側(cè)的面設(shè)有吸音部件。通過(guò)該構(gòu)造，不必要的聲波可被吸音部件吸收，從而能更有效地衰減從壓電元件傳達(dá)至殼體內(nèi)部的不必要的聲波。此外，優(yōu)選在所述殼體的底部具備使其產(chǎn)生長(zhǎng)軸方向和短軸方向的各向異性的階梯部，在所述彈性部件具備與所述階梯部卡合的第1卡合部，在所述彈性部件具備與所述端子保持部件卡合的第2卡合部，在所述端子保持部件具備與所述第2卡合部卡合的法蘭狀的卡合部。通過(guò)該構(gòu)造，由于殼體、彈性部件、端子保持部件彼此定位，因此端子以及端子保持部件可穩(wěn)定地固定。此外，希望在收發(fā)的超聲波的定向性中出現(xiàn)各項(xiàng)異性(使縱方向的定向角和橫方向的定向角不同)的情況下，在殼體底面形成具有長(zhǎng)軸和短軸的薄壁部，但其方向性無(wú)法從殼體外觀把握。為此，現(xiàn)有技術(shù)中在殼體的開(kāi)口側(cè)的端面上固定有端子保持部件。但是，在所述端面上固定了端子保持部件的情況下，有可能從所述端面與端子保持部件之間的邊界例如浸入水分從而靈敏度下降。根據(jù)本構(gòu)造，在使殼體、彈性部件、端子的端子保持部件彼此卡合時(shí)，在殼體內(nèi)部配合殼體振動(dòng)面的方向性來(lái)固定端子。因此，能夠基于露出至殼體外部的端子的位置來(lái)識(shí)別振動(dòng)面的方向性。根據(jù)本發(fā)明，由于從殼體傳來(lái)的振動(dòng)在彈性部件中被衰減，幾乎不會(huì)通過(guò)端子保持部件傳遞至端子，因此能夠大幅降低在將端子安裝于基板時(shí)發(fā)生的振動(dòng)泄漏。因此，能夠防止因振動(dòng)泄漏引起的混響特性的惡化，可以進(jìn)行近距離的物體檢測(cè)。


圖1是專利文獻(xiàn)1的超聲波傳感器10的截面圖。圖2(a)是第1實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器101的截面圖，圖2 (b)是在超聲波傳感器101的殼體31內(nèi)填充填充部件之前的俯視圖。圖3是表示第1實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器的殼體31、彈性部件33以及端子保持部件41的構(gòu)造的分解立體圖。圖4(a)表示第1實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器的混響特性，圖4(b)表示作為比較例的圖1所示的超聲波傳感器10的混響特性。圖5(a)是第2實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器102的截面圖，圖5 (b)是在超聲波傳感器102的殼體31內(nèi)填充填充部件之前的俯視圖。圖6是表示第2實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器102的殼體31、加強(qiáng)部件37、彈性部件33以及端子保持部件41的構(gòu)造的分解立體圖。圖7是第3實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器103的截面圖。圖8是表示第4實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器中使用的端子保持部以及端子的形狀的立體圖。圖中
31殼體
31a側(cè)壁部
31b底部
31h厚壁部
31ST階梯部
31t薄壁部
32壓電元件
33彈性部件
33b突起部
33d第2卡合部
33e第1卡合部
34,35布線部件
36填充部件
37加強(qiáng)部件
37h開(kāi)口
38吸音部件
41端子保持部件
41d凹部
41f法蘭部(法蘭狀的卡合
41s上面
42內(nèi)部端子
43外部端子
101 103超聲波傳感器
具體實(shí)施例方式第1實(shí)施方式
圖2 (a)是第1實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器101的截面圖，圖2 (b)是在超聲波傳感器101的殼體31內(nèi)填充填充部件之前的俯視圖。超聲波傳感器101包括有底筒狀殼體31，其具有底部31b、側(cè)壁部31a ；壓電元件32，貼裝于殼體31的內(nèi)底面；端子保持部41， 保持外部端子43和內(nèi)部端子42 ；以及布線部件(導(dǎo)通部件)34、35，連接于內(nèi)部端子42，向壓電元件32供電。上述殼體31的側(cè)壁部31a，在開(kāi)口側(cè)具備薄壁部31t，在底部側(cè)具備厚壁部31h。 在殼體的側(cè)壁部31a形成有階梯部31ST。圖2(b)的虛線表示殼體底部的階梯部31ST的位置。在厚壁部31h和端子保持部41之間設(shè)有彈性部件33。也就是說(shuō)，厚壁部31h所圍成的開(kāi)口區(qū)域被彈性部件33覆蓋。由殼體底部的階梯部31ST(圖2 (b)所示的虛線)、未形成階梯部31ST的殼體31 的內(nèi)周所包圍的區(qū)域是主振動(dòng)區(qū)域，實(shí)質(zhì)上是殼體31的內(nèi)底面形狀。殼體31的主振動(dòng)區(qū)域中，由于平行于圖2(b)所示虛線的方向較長(zhǎng)因此該方向是長(zhǎng)軸，由于垂直于虛線的方向較短因此該方向是短軸。這樣，由于主振動(dòng)區(qū)域具有各向異性，因此超聲波的定向性中產(chǎn)生各向異性。也就是說(shuō)，上述長(zhǎng)軸方向(朝向圖2(b)的情況下為縱向)的定向角較窄，上述短軸方向(朝向圖2(b)的情況下為橫方向)的定向角較寬。在殼體31的內(nèi)部填充由硅樹(shù)脂或聚氨酯樹(shù)脂等的彈性體組成的填充部件36，與殼體31的內(nèi)面接合。其中，由于厚壁部31h所包圍的開(kāi)口區(qū)域被彈性部件33覆蓋，因此在壓電元件32與彈性部件33之間形成空間。由于彈性部件33的外徑小于殼體31的側(cè)壁部的薄壁部31t的內(nèi)徑，因此在薄壁部31t與彈性部件33的側(cè)面之間存在填充部件36。殼體31例如是鋁的鍛造成形體。彈性部件33是硅膠或聚氨酯樹(shù)脂等的彈性體的成形體，在其下部形成由與殼體31的側(cè)的階梯部31ST卡合的第1卡合部33e。此外，在彈性部件33的上部形成有卡合端子保持部件41的第2卡合部33d。該彈性部件33的中央部未開(kāi)口。端子保持部件41是由PBT等樹(shù)脂構(gòu)成的成形體，保持著2個(gè)管腳(pin)。這些管腳的一端是外部端子43，另一端是內(nèi)部端子42。在端子保持部件41的下端形成有法蘭狀的卡合部(以下，稱為“法蘭部”)41f。該法蘭部41f與彈性部件33的上面的第2卡合部 33d卡合。端子保持部件41的法蘭部41f的上面41s由填充部件36覆蓋。這樣，通過(guò)在殼體31的厚壁部31h與端子保持部件41之間設(shè)有彈性部件33，由此從殼體31傳遞來(lái)的振動(dòng)在彈性部件33中被衰減，幾乎不會(huì)通過(guò)端子保持部件41傳遞至外部端子43，因此，能夠大幅降低將外部端子43安裝于基板時(shí)發(fā)生的振動(dòng)泄漏。特別是，由于彈性部件33的中央部沒(méi)有開(kāi)口，因此從壓電元件32放射至殼體31內(nèi)部的聲波不會(huì)直接抵達(dá)端子保持部件41，而抵達(dá)彈性部件33，因此從壓電元件32放射至殼體31內(nèi)的聲波在彈性部件33中被衰減，能夠更有效地防止振動(dòng)泄漏。此外，端子保持部件41的法蘭部41f的上面41s由填充部件36覆蓋，由此阻止端子保持部件41的脫落，可提高端子保持部件41相對(duì)于脫離或剝離的耐久性。若比較彈性部件33和填充部件36的物理性質(zhì)，則彈性部件33是難于傳遞振動(dòng)的部件，而填充部件36是抑制殼體31的振動(dòng)(抑制振動(dòng))的部件。也就是說(shuō)，優(yōu)選彈性部件 33的彈性率比填充部件36低。更加具體而言，彈性率存在貯藏彈性率和損耗彈性率，優(yōu)選彈性部件33的貯藏彈性率較小，填充部件36的損耗彈性率較大。例如，優(yōu)選彈性部件33 是硅脂(硅膠)，填充部件36是聚氨酯樹(shù)脂。此外，通過(guò)在殼體的側(cè)壁部的薄壁部31t與彈性部件33的側(cè)面之間填充了填充部件36，由此填充部件36會(huì)在殼體的側(cè)壁部31a的更寬的范圍(深的范圍)中接合，這樣殼體的側(cè)壁部31a的抑制振動(dòng)效果得到提高。因此，能夠減小混響。圖3是表示殼體31、彈性部件33和端子保持部件41的構(gòu)造的分解立體圖。如上所述，為了使殼體31的主振動(dòng)區(qū)域中具有各向異性，在殼體31的底部具備一對(duì)的階梯部 31ST。圖3中表示了一個(gè)階梯部31ST。在彈性部件33的下部具備與殼體底部的階梯部 31ST卡合的一對(duì)第1卡合部33e。在彈性部件33的上部形成有卡合端子保持部件41的法蘭部41f的第2卡合部33d。在該第2卡合部33d的一部形成有突起部33b。在端子保持部件41的法蘭部41f的一部份，形成有卡合上述彈性部件33的突起部33b的凹部41d。在殼體31的階梯部31ST卡合彈性部件33的第1卡合部33e，在彈性部件33的第 2卡合部33d卡合端子保持部件41的法蘭部41f。這樣，通過(guò)依次卡合三個(gè)物體，從而能夠使端子保持部件41相對(duì)于殼體31的朝向固定。因此，即便沒(méi)有將端子保持部件41設(shè)置在殼體31的開(kāi)口側(cè)的端面上，也能夠基于在殼體31的外部露出的外部端子43的位置識(shí)別振動(dòng)面的方向性。此外，如果殼體31的階梯部31ST與彈性部件33的第1卡合部3 之間的卡合、 彈性部件33的第2卡合部33d與端子保持部件41的法蘭部41f之間的卡合是嵌入，則由于殼體31、彈性部件33、以及端子保持部件41是被臨時(shí)固定，因此該狀態(tài)下能夠容易填充填充部件36。此外，由于端子保持部件41所保持的2個(gè)管腳(一端為外部端子43、另一端為內(nèi)部端子42的管腳)形成為“L”字形狀，因此在填充部件36的填充之前，內(nèi)部端子42的周?chē)臻g較寬闊，從而布線部件相對(duì)于該內(nèi)部端子42的連接較容易。圖4(a)表示第1實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器的混響特性，圖4(b)表示作為比較例的圖1所示的超聲波傳感器10的混響特性。兩個(gè)圖中都以500 μ s/div表示橫軸，以 lV/div表示縱軸。此外，都是利用錫焊將外部端子43固定在基板(未圖示)上，在發(fā)送時(shí)間內(nèi)發(fā)送8個(gè)突發(fā)波，并放大壓電元件上出現(xiàn)的電壓波形然后進(jìn)行觀測(cè)。實(shí)際上在發(fā)送結(jié)束之后振幅的衰減會(huì)馬上開(kāi)始，不久就會(huì)超出放大電路的動(dòng)態(tài)范圍，因此此期間波形飽和。對(duì)比圖4(a)和(b)可知，在第1實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器101中振幅收斂較快，振動(dòng)泄漏得到抑制從而混響較少。此外，根據(jù)第1實(shí)施方式，由于與圖1所示的構(gòu)造不同，在殼體31的外周不存在邊界面，因此不存在水從邊界部浸入內(nèi)部從而靈敏度下降、或者在不同種類金屬間發(fā)生腐蝕的問(wèn)題。第2實(shí)施方式圖5(a)是第2實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器102的截面圖，圖5 (b)是在超聲波傳感器102的殼體31內(nèi)填充填充部件36之前的俯視圖。該超聲波傳感器102在殼體31的厚壁部31h上，在不接觸側(cè)壁部31a的薄壁部31t 的內(nèi)周面的位置，形成有加強(qiáng)部件(錘)37。該加強(qiáng)部件(錘)37，只要是聲音阻抗較高的
7成形體即可，通過(guò)調(diào)整厚度等尺寸從而可以使用與殼體31相同材料(鋁)的成形體，但例如優(yōu)選SUS、鋅等材料密度高于殼體31的成形體。此外，圖5(b)的虛線表示殼體底部的階梯部31ST的位置。由殼體底部的階梯部31ST的虛線、未形成階梯部31ST的殼體31的內(nèi)周所包圍的區(qū)域是主振動(dòng)區(qū)域，實(shí)質(zhì)上是殼體31的內(nèi)底面部。對(duì)于殼體31的主振動(dòng)區(qū)域， 由于具有平行于圖5(b)所示虛線的方向上較長(zhǎng)、垂直于虛線的方向上較短的形狀，因此在超聲波的定向性上出現(xiàn)各向異性。圖6是表示圖5所示的超聲波傳感器102的殼體31、加強(qiáng)部件37、彈性部件33以及端子保持部件41的構(gòu)造的分解立體圖。加強(qiáng)部件37是在中央處具有矩形開(kāi)口 3 的環(huán)狀成形體。在彈性部件33的下部具有與加強(qiáng)部件37的開(kāi)口 3 卡合的卡合部33e。其他的結(jié)構(gòu)如第1實(shí)施方式所示。通過(guò)上述加強(qiáng)部件37的作用，殼體31的內(nèi)底面周?chē)膭傂缘玫教岣撸种茪んw31 的底面的振動(dòng)傳達(dá)至殼體31的側(cè)壁部31a側(cè)，并且作為振動(dòng)面的殼體31的底面部31b可有效進(jìn)行振動(dòng)，因此，作為傳感器的靈敏度得到提高。此外，由于加強(qiáng)部件37的開(kāi)口 37h以及彈性部件33的第1卡合部3 是非圓形的，因此能夠確保端子保持部件41相對(duì)于殼體31的方向性。第3實(shí)施方式圖7是第3實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器103的截面圖。該超聲波傳感器103 具備有底筒狀的殼體31、壓電元件32、保持外部端子43和內(nèi)部端子42的端子保持部件
41、連接于內(nèi)部端子42向壓電元件32供電的布線部件(導(dǎo)通部件)34、35、加強(qiáng)部件37、吸音部件38、填充部件36。該超聲波傳感器103在圖5所示的超聲波傳感器102的彈性部件 33的下面(壓電元件32側(cè)的面)設(shè)有吸音部件38。吸音部件38例如是聚酯氈等，利用粘合劑與彈性部件33接合。這樣，通過(guò)在彈性部件33的壓電元件32側(cè)設(shè)有吸音部件38，從而在不必要的聲波到達(dá)彈性部件33在彈性部件33內(nèi)部衰減之前，被吸音部件38吸收進(jìn)而衰減，因此，能夠更有效地使從壓電元件32傳遞至殼體31內(nèi)部的不必要的聲波衰減。此外，吸音部件38也容易定位。第4實(shí)施方式圖8是表示第4實(shí)施方式所涉及的超聲波傳感器中使用的端子保持部和端子形狀的立體圖。端子保持部件41所保持的2個(gè)管腳的一端是外部端子43，另一端是內(nèi)部端子
42。這樣，內(nèi)部端子42不需要在端子保持部41的內(nèi)部彎曲，并且以能連接布線部件的方式露出即可。
權(quán)利要求
1.一種超聲波傳感器，其具備 有底筒狀殼體，具有底部和側(cè)壁部； 壓電元件，貼裝于所述殼體的內(nèi)底面； 端子，引出至所述殼體的外部；端子保持部件，保持所述端子；和導(dǎo)通部件，連接于所述端子，向所述壓電元件供電，所述殼體的側(cè)壁部在開(kāi)口部具備薄壁部，在所述底部側(cè)具備厚壁部，在所述厚壁部和所述端子保持部件之間設(shè)有彈性部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于， 所述厚壁部圍成的開(kāi)口區(qū)域被所述彈性部件覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波傳感器，其特征在于，在所述側(cè)壁部的薄壁部和所述彈性部件的側(cè)面之間填充填充部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的超聲波傳感器，其特征在于， 在所述厚壁部上形成聲音阻抗比所述殼體高的加強(qiáng)部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的超聲波傳感器，其特征在于，在所述壓電元件與所述彈性部件之間形成有空間，在所述彈性部件的所述壓電元件側(cè)的面設(shè)有吸音部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的超聲波傳感器，其特征在于， 在所述殼體的底部具備產(chǎn)生長(zhǎng)軸方向和短軸方向的各向異性的階梯部， 在所述彈性部件具備與所述階梯部卡合的第1卡合部，在所述彈性部件具備與所述端子保持部件卡合的第2卡合部， 在所述端子保持部件具備與所述第2卡合部卡合的法蘭狀的卡合部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波傳感器，防止振動(dòng)泄漏，改善因振動(dòng)泄漏引起的混響特性。該超聲波傳感器(101)具有有底筒狀殼體(31)，其具備底部(31b)和側(cè)壁部(31a)；壓電元件(32)，貼裝于殼體(31)的內(nèi)底面；端子保持部件(41)，保持外部端子(43)和內(nèi)部端子(42)；布線部件(34)、(35)，連接于內(nèi)部端子向壓電元件(32)供電。殼體(31)的側(cè)壁部(31a)在開(kāi)口側(cè)具有薄壁部(31t)，在底部側(cè)具有厚壁部(31h)。在厚壁部(31h)和端子保持部件(41)之間設(shè)有彈性部件(33)。優(yōu)選厚壁部(31h)所圍成的開(kāi)口區(qū)域被彈性部件(33)覆蓋。優(yōu)選在殼體(31)的內(nèi)部填充填充部件(36)。
文檔編號(hào)G01S7/523GK102353951SQ20111014703
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者松本卓 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所