專利名稱：超聲波裝置及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波裝置及其組裝方法，尤其涉及發(fā)射及/或接收超聲波的超聲波裝置及其組裝方法。
以往的超聲波感應(yīng)器發(fā)生超聲波并接收發(fā)生的超聲波。超聲波感應(yīng)器用于例如測定與對象物之間的距離的測距系統(tǒng)中。測距系統(tǒng)通過檢測超聲波感應(yīng)器的信號，測量從發(fā)射超聲波到接收超聲波時(shí)的時(shí)間并通過所測量的時(shí)間測定與對象物體之間的距離。
圖8表示以往的超聲波感應(yīng)器的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
超聲波感應(yīng)器1主要是由外殼11、配置在外殼11上的壓電元件12、用于將壓電元件12引出到外殼11外部的端子板13、連接端子板13和壓電元件12的導(dǎo)線14及填充于外殼11內(nèi)的緩沖材料15構(gòu)成(參考專利文獻(xiàn)1特開平11-266498號公報(bào)、專利文獻(xiàn)2特開平10-257595號公報(bào))。
然而超聲波感應(yīng)器的特性是由填充到外殼11上的緩沖材料15的密度決定。因此發(fā)生例如，如果緩沖材料15的密度較高，則雖然混響降低而靈敏度也降低；還有，如果設(shè)定緩沖材料15的密度較低，則雖然靈敏度上升而混響也增大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的方案，其目的在于提供可使之混響小且靈敏度高的超聲波裝置。
本發(fā)明的發(fā)射及/或接收超聲波的超聲波裝置，其特征在于，具備壓電元件112；疊層而配置于壓電元件112上的泡沫狀樹脂薄片117；疊層而配置于泡沫狀樹脂薄片117上，并由比泡沫狀樹脂薄片117密度高的樹脂構(gòu)成的樹脂緩沖部118。
其特征在于，泡沫狀樹脂薄片117及樹脂緩沖部118由硅酮樹脂構(gòu)成。
其特征在于，樹脂緩沖部118在填充到泡沫狀樹脂薄片117上后固化。
其特征在于，泡沫狀樹脂薄片117預(yù)先做成薄片狀，通過雙面膠帶粘貼到壓電元件112上。
還有，本發(fā)明的具有壓電元件112、疊層而配置于壓電元件112上的泡沫狀樹脂薄片117、疊層而配置于泡沫狀樹脂薄片117上并由比泡沫狀樹脂薄片117密度高的樹脂構(gòu)成的樹脂緩沖部118的超聲波裝置的組裝方法，其特征在于，包括將泡沫狀樹脂薄片117粘貼到壓電元件112上的工序；以及使樹脂緩沖材料118封入泡沫狀樹脂薄片117上面并固化的程序。
再有，上述參照符號畢竟是參考，并不由此限定技術(shù)范圍。
根據(jù)本發(fā)明，通過疊層到壓電元件112上而設(shè)置泡沫狀樹脂薄片117；通過疊層到泡沫狀樹脂薄片117上而設(shè)置由比泡沫狀樹脂薄片117密度高的樹脂構(gòu)成的樹脂緩沖部118，能夠由泡沫狀樹脂薄片117提高靈敏度，并由樹脂緩沖部118抑制混響，因此，可使之混響小且靈敏度高。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的分解立體圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
圖3是外殼111的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是壓電元件112的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是連接部件114的立體圖。
圖6是連接部件114的變型例的立體圖。
圖7是表示對應(yīng)硅酮樹脂的密度的超聲波裝置的混響及靈敏度的特性的圖。
圖8是以往的超聲波感應(yīng)器的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖中100、200-超聲波發(fā)生裝置，111-外殼，112-壓電元件，113-絞合線，114-連接部件，115、116-引線，117-硅酮薄片，118-填充材料，119-環(huán)氧樹脂系粘接劑，121-階梯部，122-結(jié)合部，123-槽部，124-切口部，125-孔部，126-底面，127-槽，131-陶瓷基板，132、133-電極，141-切口部，151-貫通孔，152-結(jié)合部。
具體實(shí)施例方式
圖1表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的分解立體圖，圖2表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
本實(shí)施例的超聲波發(fā)生裝置100是在發(fā)生并向外輸出超聲波的同時(shí)，接收來自外部的反射波的接收發(fā)送型超聲波感應(yīng)器，是由外殼111、壓電元件112、絞合線113、連接部件114、引線115、116、硅酮薄片117、填充材料118、環(huán)氧樹脂系粘接劑119構(gòu)成。
圖3表示外殼111的構(gòu)成圖。圖3(A)表示俯視圖；圖3(B)表示正視圖；圖3(C)表示沿A-A線剖切的剖視圖；圖3(D)表示側(cè)視圖；圖3(E)表示沿B-B線剖切的剖視圖。
外殼111是通過鋁材切削加工等而形成為有底的大致圓筒狀的部件。在外殼111的內(nèi)圓周部形成有階梯部121。在階梯部121的上面一側(cè)、箭頭Z1方向一側(cè)的面上形成有結(jié)合部122。在本實(shí)施例中，結(jié)合部122形成為凸臺狀。
還有，槽部123及切口部124形成于外殼111的側(cè)面上。再有，孔部125沿Z2方向形成于由切口部124形成的截面上。槽部123及切口部124用于向安裝對象安裝時(shí)的定位等。
再有，在外殼111的底面126上形成有槽127。通過形成槽127，可提高與壓電元件112之間的粘結(jié)性。
再有，通過切削加工使各個(gè)部分形成完畢，對外殼111整體實(shí)施有非電解鍍鎳處理。
再有，外殼111在配置壓電元件112的底面126方向一側(cè)、箭頭Z2方向一側(cè)，加厚其側(cè)面的厚度。由此，使超聲波裝置具備指向性。
圖4是壓電元件112的結(jié)構(gòu)圖。圖4(A)表示俯視圖；圖4(B)表示正視圖；4(C)表示側(cè)視圖。
壓電元件112做成將電極132、133形成于圓形形狀的陶瓷基板131上的結(jié)構(gòu)。電極132形成于陶瓷基板131的箭頭Z1方向一側(cè)的面上，電極133形成于陶瓷基板131的箭頭Z2方向一側(cè)的面上，壓電元件112使其箭頭Z2方向一側(cè)的面與外殼111的底面互相面對地收放于外殼111內(nèi)。此時(shí)，壓電元件112的箭頭Z2方向一側(cè)的面，通過熱固化型的環(huán)氧樹脂系粘接劑119固定于外殼111的底面126上。此時(shí)，可通過形成于外殼111的底面126上的槽127提高外殼111與壓電元件112之間的粘接性。通過以上過程，電極132通過環(huán)氧樹脂系粘接劑119與外殼111電連接。
絞合線113的一端通過軟釬焊或?qū)щ娔z等連接在壓電元件112的電極133上；絞合線113的另一端通過硅酮薄片117的切口部141向Z1方向伸出并通過軟釬焊或?qū)щ娔z等連接在引線115上。再有，引線116通過連接部件114連接在外殼111上。
圖5表示連接部件114的立體圖。
引線116是纏繞在連接部件114的貫通孔151上軟釬焊的。連接部件114經(jīng)沖裁加工金屬板而制造，鄰近貫通孔151形成有結(jié)合部152。結(jié)合部152做成形成有十字形切口的結(jié)構(gòu)。形成于外殼111上的結(jié)合部122壓入結(jié)合部152。當(dāng)凸起狀的結(jié)合部122壓入到結(jié)合部152內(nèi)時(shí)，構(gòu)成結(jié)合部152的各個(gè)翼部152a內(nèi)圓周沿箭頭Z1方向一側(cè)位移。由此，翼部152a的內(nèi)圓周一側(cè)的邊緣部卡住結(jié)合部122。由此，可防止連接部件114從結(jié)合部122沿箭頭Z1方向脫落，而且可使連接部件114可靠地保持在外殼111上。
此時(shí)，如有必要，可將連接部件114軟釬焊在外殼111上，由于在外殼111上實(shí)施有非電解鍍鎳處理，使用通常的共晶焊料就能夠在軟釬焊性良好的狀態(tài)下進(jìn)行軟釬焊。由此，能夠在較低的溫度下進(jìn)行軟釬焊。因此，可提高組裝性。
再有，連接部件114可做成端子狀、圓筒狀。
圖6表示連接部件114的變型例的立體圖。圖6(A)表示第1變型例的立體圖；圖6(B)表示第2變型例的立體圖。
圖6(A)所示的第1變型例的連接部件211由壓接部221及結(jié)合部222構(gòu)成。
在引線116安裝于凸緣部231之間的狀態(tài)下，通過將凸緣部231沿箭頭A1、A2方向彎曲，而使引線116壓接于連接部件211上并使引線116固定于連接部件211上的同時(shí)，連接壓接部221。
結(jié)合部122由與結(jié)合部122的外徑大致相同的貫通孔232構(gòu)成，通過將結(jié)合部122壓入貫通孔232內(nèi)，貫通孔232的內(nèi)圓周一側(cè)的邊緣卡住結(jié)合部122，使連接部件211確實(shí)可靠地保持在結(jié)合部122上。
圖6(B)所示的第1變型例的連接部件311由圓筒結(jié)合部321及軟釬焊部322構(gòu)成。
圓筒結(jié)合部321是將導(dǎo)電材料成型為有底的圓筒形狀的部件，在其內(nèi)圓周一側(cè)壓入設(shè)置在外殼111上的凸起狀結(jié)合部122。軟釬焊部322設(shè)置于外面，用來軟釬焊引線116。
再有，此時(shí)，通過將連接部件211、311軟釬焊在外殼111上，將進(jìn)一步牢固地保持連接部件211、311，并能夠提高信賴性。
硅酮薄片117由密度大約為0.5的泡沫性硅酮樹脂構(gòu)成，在其箭頭Z2方向一側(cè)的面上粘貼有雙面膠帶，通過雙面膠帶粘接在壓電元件112的箭頭Z1方向一側(cè)的面上。此時(shí)，軟釬焊在壓電元件112的電極132上的絞合線113穿過切口部141引出到硅酮薄片117的箭頭Z1方向一側(cè)的面上。
填充材料118由密度大約為1.0-1.5的紫外線固化型的硅酮樹脂構(gòu)成，填充于硅酮薄片117的箭頭Z1方向一側(cè)。填充材料118填充到外殼111之后，通過將紫外線從外殼111的開口面照射的紫外線固化。
再有，上述硅酮樹脂并非局限于紫外線固化型，可以是熱固化型、雙組分型或單組分型的縮合型。
在本實(shí)施例中，通過將由不同密度的硅酮樹脂構(gòu)成的硅酮薄片117及填充材料118疊層在壓電元件112上，能夠提高超聲波裝置100的特性。
圖7是表示對應(yīng)硅酮樹脂的密度的超聲波裝置的混響及靈敏度的特性的圖。
超聲波裝置100的混響，如圖7所示那樣，具有隨填充在外殼111的硅酮樹脂的密度升高而減小的傾向；其靈敏度如圖7所示的虛線所示那樣，具有隨填充在外殼111的硅酮樹脂的密度升高而增大的傾向。
在本實(shí)施例中，通過組合低密度硅酮薄片117和高密度填充材料118敷設(shè)并填充在外殼111上，能夠由硅酮薄片117提高靈敏度，并由填充材料118抑制混響，因此，可使之混響小且靈敏度高。
下面說明本實(shí)施例的超聲波裝置100的組裝工序。
首先，通過軟釬焊或?qū)щ娔z將絞合線113的一端連接在壓電元件112的電極132上。
其次，在壓電元件112的電極131及/或外殼111的底面126上涂敷環(huán)氧樹脂系粘接劑119，將壓電元件112粘接在外殼111的底面126上。
其次，在硅酮薄片117的箭頭Z2方向一側(cè)的面上粘貼雙面膠帶，并將絞合線113的另一端穿過硅酮薄片117的切口部141伸出到硅酮薄片117的Z1方向一側(cè)的面上，通過雙面膠帶使硅酮薄片117連接到壓電元件112上。
由此，硅酮薄片117結(jié)實(shí)地粘接在壓電元件112上，因此，可防止硅酮薄片117的浮動，可獲得壓電元件112的穩(wěn)定的特性。
其次，將絞合線113的另一端軟釬焊在引線115上，還有，將引線116纏繞在連接部件114的貫通孔151上之后，軟釬焊在連接部件114上。接著，使連接部件114的結(jié)合部152結(jié)合到外殼111的結(jié)合部122上。再有，根據(jù)需要也可以軟釬焊連接部件114和外殼111，由此，使引線116連接到外殼111上。
其次，通過將填充材料118填充到外殼111內(nèi)，并從外殼111的開口面照射紫外線等，固化填充材料118。
由此，填充材料118也兼?zhèn)浞乐惯B接部件114、引線115及116脫落的功能。
通過上述過程完成如圖2所示的超聲波裝置100。
根據(jù)本發(fā)明，通過借助于連接部件114將引線116連接到外殼111上，可不需要或容易地進(jìn)行與外殼111的軟釬焊。還有，通過對外殼111實(shí)施非電解鍍鎳處理，可提高連接部件114和外殼111之間的軟釬焊性，并可容易地進(jìn)行軟釬焊。
因此，可提高超聲波裝置100的組裝性。
再有，通過將由不同密度的硅酮樹脂構(gòu)成的硅酮薄片117及填充材料118疊層在壓電元件112上，能夠使超聲波裝置100具有混響小而且靈敏度高的特性。
再有，在本實(shí)施例中，作為密合到壓電元件112的部分的硅酮樹脂使用硅酮薄片117，但也可以通過固化泡沫性的硅酮樹脂，使之形成為低密度硅酮樹脂層。
還有，通過根據(jù)外殼111的形狀調(diào)節(jié)硅酮薄片117的厚度或密度，可容易地使混響及靈敏度的特性最優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種超聲波裝置，發(fā)射及/或接收超聲波，其特征在于，具有壓電元件；疊層而配置于上述壓電元件上的樹脂薄片；以及，疊層而形成于上述樹脂薄片上的樹脂緩沖部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于上述樹脂薄片比上述樹脂緩沖部密度低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波裝置，其特征在于上述樹脂薄片及上述樹脂緩沖部由硅酮樹脂構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的超聲波裝置，其特征在于上述樹脂緩沖部在填充到上述樹脂薄片上之后固化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的超聲波裝置，其特征在于上述樹脂薄片預(yù)先做成薄片狀，通過雙面膠帶粘貼到上述壓電元件上。
6.一種超聲波裝置的組裝方法，用于組裝具有壓電元件、疊層而配置于上述壓電元件上的泡沫狀樹脂薄片、疊層而配置于上述泡沫狀樹脂薄片上并由比上述泡沫狀樹脂薄片密度高的樹脂構(gòu)成的樹脂緩沖部的超聲波裝置，其特征在于，包括將上述樹脂薄片粘貼到上述壓電元件上的工序；以及將上述樹脂緩沖材料封入到上述樹脂薄片上并使其固化的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波裝置的組裝方法，其特征在于上述樹脂薄片比上述樹脂緩沖材料密度低。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)射及/或接收超聲波的超聲波裝置，其目的在于提供能夠以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝的超聲波裝置。本發(fā)明的發(fā)射超聲波的超聲波裝置，其特征在于，具備壓電元件(112)；以使壓電元件(112)的一方的電極(133)與底面電連接的方式收放該壓電元件并形成有結(jié)合部(122)的外殼(111)；連接于壓電元件(112)的另一方的電極(132)上的第1導(dǎo)電線材(113、115)；用作接地電位的第2導(dǎo)電線材(116)；在連接第2導(dǎo)電線材(116)的同時(shí)，結(jié)合到結(jié)合部(122)上而連接第2導(dǎo)電線材(116)和外殼(111)的連接部件(114、211、311)。
文檔編號H04R17/00GK1913725SQ200610094239
公開日2007年2月14日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者古河憲一, 松田浩史 申請人:三美電機(jī)株式會社