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，特別是涉及汽車的后聲納中使用超聲波傳感器。
背景技術(shù)：
：圖6是表示以往的超聲波傳感器的一個(gè)例子的分解圖。超聲波傳感器1包含由鋁等形成的有底筒狀的殼體2。在殼體2內(nèi)部的底面接合壓電元件3的一方的面。并以覆蓋該壓電元件3的方式在殼體2的幾乎全體填充發(fā)泡性硅等發(fā)泡性樹脂4。覆蓋發(fā)泡性樹脂4，在殼體2的開口部安裝具有端子5a、5b的基板6。在基板6的兩面分別形成連接在端子5a、5b上的電極7a、7b。一方的端子5a由形成在基板6的內(nèi)側(cè)的電極7a和引線8與壓電元件3的另一方的面連接。此外，另一方的端子5b由形成在基板6的外側(cè)的電極7b和焊錫9，通過殼體2與壓電元件2的一方的面連接。使用該超聲波傳感器1測(cè)定到被檢測(cè)物的距離時(shí)，通過在端子5a、5b作用驅(qū)動(dòng)電壓，激勵(lì)壓電元件3。通過壓電元件3的振動(dòng)，殼體2的底面也振動(dòng)，如圖5中用箭頭所示，在與底面垂直的方向發(fā)生超聲波。從超聲波傳感器1發(fā)生的超聲波由被檢測(cè)物反射，如果到達(dá)超聲波傳感器l，壓電元件3就振動(dòng)，變換為電信號(hào)，從端子5a、5b輸出電信號(hào)。因此，通過測(cè)定從作用驅(qū)動(dòng)電壓到輸出電信號(hào)的時(shí)間，能測(cè)定從超聲波傳感器1到被檢測(cè)物的距離。在該超聲波傳感器l中，通過在殼體2的內(nèi)部填充發(fā)泡性樹脂4，能抑制殼體2全體的振動(dòng)。此外，通過發(fā)泡性樹脂4內(nèi)部存在的多個(gè)發(fā)泡孔，把殼體2的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的超聲波散射、吸收。據(jù)此，能有效抑制殼體2自身的振動(dòng)、在殼體2內(nèi)部的超聲波雙方，能改善混響特性(參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)l:特開平11-266498號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容在殼體內(nèi)填充發(fā)泡性樹脂時(shí)，在殼體中安裝基板之前，把樹脂放入殼體中，發(fā)泡，發(fā)泡性樹脂出來到殼體的開口部一側(cè)，幾乎不作用內(nèi)部壓力。因此，發(fā)泡性樹脂有時(shí)不均一地填充到殼體的角落部。如果殼體內(nèi)的發(fā)泡性樹脂的填充不均勻性較大，混響特性就惡化。此外，在殼體中安裝基板后，放入樹脂，如果發(fā)泡，內(nèi)部壓力就增大，發(fā)泡性樹脂從殼體的內(nèi)側(cè)壓基板，基板變形，有時(shí)不均一地填充發(fā)泡性樹脂。因此，本發(fā)明的主要目的在于，提供能在殼體內(nèi)均一地填充發(fā)泡性樹脂，能取得良好的特性的構(gòu)造的超聲波傳感器。本發(fā)明是一種超聲波傳感器，有底筒狀的殼體；形成在所述殼體內(nèi)部的底面的壓電元件；以覆蓋所述壓電元件的方式填充在所述殼體內(nèi)的發(fā)泡性樹脂；安裝在所述殼體的開口部的蓋構(gòu)件；電連接在所述壓電元件上，且安裝在所述蓋構(gòu)件上的端子；以及形成在所述蓋構(gòu)件上的通孔。通過在蓋構(gòu)件上形成通孔，在形成壓電元件的殼體中安裝蓋構(gòu)件后，能從通孔對(duì)殼體內(nèi)注入樹脂。而且，通過使殼體內(nèi)的樹脂發(fā)泡，發(fā)泡性樹脂填充殼體內(nèi)，多余的發(fā)泡性樹脂從在蓋構(gòu)件上形成的通孔向外部壓出。據(jù)此，在發(fā)泡性樹脂作用適度的內(nèi)部壓力，在殼體內(nèi)擴(kuò)散，能在殼體內(nèi)均一地填充發(fā)泡性樹脂。在這樣的超聲波傳感器中，設(shè)殼體的開口部截面積為Sc，形成在蓋構(gòu)件上的通孔的截面積為Sh時(shí)，優(yōu)選處于ShS5(mm2)并且0.02蕓Sh/Sc的范圍。通過變?yōu)檫@樣的范圍，在樹脂發(fā)泡時(shí)，作用適度的內(nèi)部壓力，能在殼體內(nèi)均一地填充發(fā)泡性樹脂。如果通孔的截面積過大，使注入殼體內(nèi)的樹脂發(fā)泡時(shí)，發(fā)泡性樹脂容易從通孔壓出，殼體內(nèi)的壓力減小，無法均一地把發(fā)泡性樹脂填充到達(dá)殼體的角落部。此外，如果通孔的截面積過小，使注入殼體內(nèi)的樹脂發(fā)泡時(shí)，發(fā)泡性樹脂不從通孔壓出，內(nèi)部壓力增大，蓋構(gòu)件產(chǎn)生變形，并且有時(shí)發(fā)泡性樹脂不均一地填充。此外，也可以釆用蓋構(gòu)件由固定在殼體中的軟質(zhì)的固定部、形成在固定部內(nèi)的比固定部更硬質(zhì)的基板構(gòu)成，在基板安裝端子的結(jié)構(gòu)。作為蓋構(gòu)件，如果使用硬質(zhì)的材料，就能增強(qiáng)端子的固定強(qiáng)度，但是即使由比較軟質(zhì)的材料形成固定在殼體上的固定部，通過由硬質(zhì)的材料形成按照端子的基板，能夠加強(qiáng)端子的固定強(qiáng)度。由固定部和基板構(gòu)成蓋構(gòu)件時(shí)，殼體和固定部能通過嵌合固定，固定部和基板能通過嵌合固定。固定部和基板能夠通過嵌合而固定。殼體和固定部通過嵌合固定，固定部和基板通過嵌合固定，從而能容易進(jìn)行這些固定。此外，通過基于嵌合的固定，能確定基板對(duì)殼體的位置，并能使端子的位置精度正確。此外，用固定部和基板構(gòu)成蓋構(gòu)件時(shí)，理想的是把殼體的開口部、固定部和基板形成圓形，殼體的開口部、固定部和基板配置為同心圓狀。殼體的開口部、固定部和基板為圓形，把它們配置為同心圓狀，從固定部對(duì)基板作用均等的應(yīng)力。因此，對(duì)于殼體和固定部，基板位置不偏移，安裝在基板上的端子的位置精度提高，能在按照設(shè)計(jì)的位置配置端子。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)殼體內(nèi)注入樹脂，發(fā)泡，一邊從形成在蓋構(gòu)件上的通孔把多余的發(fā)泡性樹脂向外部壓出，一邊以適度的內(nèi)部壓力把發(fā)泡性樹脂在殼體內(nèi)部擴(kuò)散。因此，在殼體內(nèi)，能均一地填充發(fā)泡性樹脂，能使超聲波傳感器的混響特性良好。從參照附圖進(jìn)行的以下的用于實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)的說明，本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更清楚。圖1是表示本發(fā)明的超聲波傳感器的一個(gè)例子的俯視圖。圖2是表示圖1所示的超聲波傳感器的A-A剖視圖。圖3是圖1所示的超聲波傳感器的B-B剖視圖。圖4是圖1所示的超聲波傳感器的分解立體圖。圖5(A)是表示本發(fā)明的超聲波傳感器的其他例子的剖面圖，(B)是其中使用的固定部的俯視圖，(C)是其中使用的基板的俯視圖。圖6是表示以往的超聲波傳感器的一個(gè)例子的圖解圖。圖中10—超聲波傳感器；12—?dú)んw；14一空洞部；16—凹部；18—壓電元件；24—蓋構(gòu)件；26—固定部；28—基板；30—凸部；36a、36b—端子；40—通孔；42—發(fā)泡性樹脂。具體實(shí)施例方式圖1是表示本發(fā)明的超聲波傳感器的一個(gè)例子的俯視圖，圖2是表示圖1的A-A剖面圖，圖3是圖1的B-B剖面圖。超聲波傳感器10例如包含有底筒狀的殼體12。因此，殼體12由底面部12a和側(cè)壁12b構(gòu)成。殼體12例如由鋁等金屬材料形成。殼體12的內(nèi)側(cè)的空洞部14如圖4所示，形成為例如兩端為圓弧狀，其間為直線狀的細(xì)長的截面形狀。因此，殼體12的側(cè)壁12b的一方的相面對(duì)部的壁厚薄，與它垂直的方向的相面對(duì)部的壁厚變厚。另外，根據(jù)空洞部14的形狀，決定從超聲波傳感器10發(fā)出的超聲波的擴(kuò)散方法，所以按照所希望的特性，設(shè)計(jì)空洞部14的形狀。在殼體12的壁厚厚的部分，在殼體12的側(cè)壁12b的外側(cè)形成凹部16。凹部16在殼體12的開口部一側(cè)淺地形成，在底面部12a—側(cè)深地形成。因此，在凹部16形成與殼體12的開口部一側(cè)端部幾乎平行的臺(tái)階部16a。該凹部16用于固定后面描述的蓋構(gòu)件。在殼體12的內(nèi)部，在底面部12a的內(nèi)面安裝壓電元件18。壓電元件18是例如在圓板狀或角板狀等壓電體基板的兩面形成有電極的器件。而且，壓電元件18的一方的面一側(cè)的電極通過導(dǎo)電性粘著劑等與底面部12a接合。在壓電元件18的另一方面一側(cè)的電極上通過粘著劑層20接合氈體22。氈體22用于吸收從壓電元件18向殼體12的內(nèi)側(cè)的超聲波，并且借助于后面描述的發(fā)泡性樹脂，而不妨礙壓電元件18的振動(dòng)。在殼體12的開口部安裝蓋構(gòu)件24。蓋構(gòu)件24由用于固定在殼體12的固定部26和在固定部26的中間部形成的基板28構(gòu)成。固定部26例如由硅膠等比較軟質(zhì)的樹脂材料形成。固定部26形成為具有與殼體12的外徑幾乎相同的外徑的圓板狀。而且，在圓板狀的固定部26的相面對(duì)的部分，以在固定部26的厚度方向延伸的方式，形成凸部30。關(guān)于凸部30，在固定部26—側(cè)較薄地被形成，在遠(yuǎn)離固定部26的部分較厚地被形成。因此，在凸部30的中間部形成臺(tái)階部30a。該固定部26安裝在殼體12的開口部。這時(shí)，通過把固定部26向殼體12的開口部按壓，固定部26的凸部30與殼體12的凹部16嵌合。這里，凹部16的臺(tái)階部16a和凸部30的臺(tái)階部30a嚙合，由此固定部26被固定在殼體12上。這時(shí)，用硅膠等比較柔軟的樹脂材料形成固定部26，固定部26的凸部30與殼體12的凹部16的嵌合變得容易。在固定部26的中間部例如形成四邊形的孔32。在固定部26的厚度方向的中間部，在孔32的內(nèi)壁部形成凸條部26a。凸條部26a圍繞孔32的周圍而形成。在孔32內(nèi)嵌合基板28?；?8例如由PPS(聚苯硫醚求U7工二l/y廿》77^K)等比硅膠更硬質(zhì)的材料形成?；?8形成與固定部26的孔32的形狀對(duì)應(yīng)的四邊形。而且，與凸條部26a對(duì)應(yīng)，在基板28的周圍形成凹條部28a。因此，通過把基板28壓入固定部26的孔32，固定部26的凸條部26a和基板28的凹條部28a嵌合，基板28被固定在固定部26。關(guān)于這樣的基板28和固定部26的嵌合，通過用比較軟質(zhì)的樹脂材料形成固定部26，能容易進(jìn)行。在基板28形成2個(gè)端子孔34，在這些端子孔34壓入端子36a、36b。端子36a、36b由金屬等導(dǎo)電材料形成，在蓋構(gòu)件24的外側(cè)，彎曲為曲柄(crank)狀。端子36a、36b的彎曲部，用于防止在把超聲波傳感器10安裝到印刷電路板時(shí)端子36a、36b落入在印刷電路板上形成的通孔中，而使殼體12成為部分從印刷電路板浮起的狀態(tài)。在殼體12的內(nèi)部，一方的端子36a通過引線38a連接在殼體12上，通過殼體12與壓電元件18的一方的面?zhèn)鹊碾姌O電連接。此外，另一方的端子36b通過引線38b電連接在另一方的面一側(cè)的電極上，壓電元件18、端子36a、36b和引線38a、38b例如通過錫焊而連接。另外，在固定部26，在基板28的兩側(cè)例如形成圓形的兩個(gè)通孔40。這里，設(shè)殼體12的開口部剖面積為Sc，并設(shè)形成在蓋構(gòu)件24的固定部26上的通孔40的截面積為Sh時(shí)，則以成為Sh^5(mm"并且0.02^Sh/ScS0.3的范圍的方式形成。在殼體12的內(nèi)部和形成在固定部26上的通孔40的內(nèi)部例如填充發(fā)泡性硅等發(fā)泡性樹脂42。從通孔40的一方注入發(fā)泡前的樹脂，加熱發(fā)泡硬化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)泡性樹脂42的填充。這時(shí)，通孔40的截面積變?yōu)樯鲜龅姆秶匦纬?，多余的發(fā)泡性樹脂42從通孔40向外側(cè)壓出，在殼體12內(nèi)部，發(fā)泡性樹脂42以適當(dāng)?shù)膬?nèi)部壓力擴(kuò)散。因此，發(fā)泡性樹脂42能填充到達(dá)殼體12內(nèi)部的角落部，并且在殼體12內(nèi)能均一地填充發(fā)泡性樹脂42。另外，如果通孔40的截面積過大，則在對(duì)殼體12注入的樹脂發(fā)泡時(shí)，發(fā)泡性樹脂42從通孔40向外部壓出，不會(huì)作用適當(dāng)?shù)膬?nèi)部壓力，所以有時(shí)發(fā)泡性樹脂42不填充到殼體12內(nèi)的角落部。此外，如果通孔40的截面積過小，在對(duì)殼體12注入的樹脂發(fā)泡時(shí)，多余的發(fā)泡性樹脂42不從通孔40壓出，蓋構(gòu)件24上升或者變形，存在發(fā)泡性樹脂42不均一地被填充的情況。把該超聲波傳感器10作為汽車的后聲納使用時(shí)，在端子36a、36b作用驅(qū)動(dòng)電壓，激勵(lì)壓電元件18。這時(shí)，即使壓電元件18的周圍由發(fā)泡性樹脂42覆蓋，通過在壓電元件18上接合的氈體22，能確保壓電元件18的振動(dòng)區(qū)域。通過壓電元件18的振動(dòng)，殼體12的底面部12a也振動(dòng)，在與底面部12a垂直的方向產(chǎn)生超聲波。從超聲波傳感器10發(fā)出的超聲波由被檢測(cè)物體反射，如果到達(dá)超聲波傳感器10，壓電元件18就振動(dòng)，變換為電信號(hào)，從端子36a、36b輸出電信號(hào)。因此，通過測(cè)定從作用驅(qū)動(dòng)電壓到輸出電信號(hào)的時(shí)間，能測(cè)定從超聲波傳感器10到被檢測(cè)物的距離。在該超聲波傳感器10中，通過在殼體12的內(nèi)部均一地填充發(fā)泡性樹脂42，能抑制殼體12全體的振動(dòng)。此外，從壓電元件18向殼體12的內(nèi)側(cè)的超聲波由氈體22吸收，但是通過氈體22的超聲波由發(fā)泡性樹脂42內(nèi)部存在的多個(gè)發(fā)泡孔散射、吸收，據(jù)此，能有效抑制殼體12自身的振動(dòng)以及向殼體2內(nèi)部泄漏的超聲波，能改善混響特性。在這樣的超聲波傳感器10中，如圖5(A)、(B)、(C)所示，也可以殼體12的開口部為圓形，在該幵口部嵌入比較軟質(zhì)的固定部26，安裝蓋構(gòu)件24。固定部26形成圓板狀，在周緣部和其內(nèi)周一側(cè)形成同心圓狀的嵌合用凸部26b、2bc。嵌合用凸部26b、2bc形成同心圓狀，從而在這些嵌合用凸部26b、2bc之間形成圓形的溝。在該溝嵌入殼體12的側(cè)壁12b的開口一側(cè)端部，把固定部26安裝到殼體12。另外，殼體12內(nèi)部的空洞部14是圓形以外的形狀的時(shí)候，在從圓形的殼體12的側(cè)壁12b的開口一側(cè)端部進(jìn)入內(nèi)部的部分形成空洞部14，能把殼體12的側(cè)壁12b的開口一側(cè)端部的形狀變?yōu)閳A形。因此，與空洞部14的形狀無關(guān)，能把圓形的固定部26安裝在殼體12上。此外，固定部26的孔32和安裝在固定部26上的基板28也形成圓形。此外，在圖5所示的超聲波傳感器10中，在基板的中間部形成通孔40。而且，殼體12的開口部、固定部26和基板28配置為同心圓狀。如此，殼體12的開口部、固定部26和基板28形成為圓形，并且把它們配置為同心圓狀，從而從固定部26對(duì)基板28作用的應(yīng)力變?yōu)榫取Ｒ虼?，?duì)于殼體12和固定部26，基板28位置不偏移，安裝在基板28上的端子36a、36b的位置精度變得良好。因此，能取得端子36a、36b位于設(shè)計(jì)的位置的超聲波傳感器10，超聲波傳感器10的自動(dòng)安裝成為可能。另外，在上述的例子中，通過組合比較軟質(zhì)的固定部26和比固定部26更硬質(zhì)的基板28，形成蓋構(gòu)件24，但是也可以用1種材料構(gòu)成蓋構(gòu)件24。這時(shí)，為了增強(qiáng)端子36a、36b的固定強(qiáng)度，希望用比較硬質(zhì)的材料形成蓋構(gòu)件24。實(shí)施例1制作圖1圖4所示的構(gòu)造的超聲波傳感器。首先，在鋁制的殼體12的內(nèi)側(cè)底面粘貼壓電元件18。然后，在壓電元件18和殼體12的側(cè)壁焊接引線38a、38b的一端。此外，在壓電元件18接合氈體22。并將壓入端子36a、36b壓入到PPS制的基板28上形成的端子孔34中，把基板28嵌入硅膠制的固定部26。在壓入基板28的端子36a、36b焊接引線38a、38b的另一端，在殼體12嵌入固定部26。然后，從在固定部26形成的通孔40向殼體12內(nèi)注入發(fā)泡性硅，在60'C加熱發(fā)泡硬化。這時(shí)，去除從通孔40壓出的發(fā)泡性硅，制作超聲波傳感器。關(guān)于這樣的超聲波傳感器，改變?cè)谏w構(gòu)件24的固定部26形成的通孔40的截面積，觀察殼體12內(nèi)的發(fā)泡性硅的填充狀態(tài)，判定其好壞。在表l表示其結(jié)果。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表l的試樣編號(hào)3、6、7可知，如果通孔40的截面積Sh超過5(mm2)，或者通孔40的截面積Sh和殼體12的開口部的截面積Sc的比Sh/Sc超過0.3，使發(fā)泡性硅發(fā)泡時(shí)，容易從通孔40壓出發(fā)泡性硅，無法充分取得殼體12內(nèi)的內(nèi)部壓力，所以在殼體12內(nèi)無法均一地填充發(fā)泡性硅。此外，從表1的試樣編號(hào)1可知，如果Sh/Sc小于0.02，多余的發(fā)泡性硅就不從通孔40壓出，殼體12內(nèi)的內(nèi)部壓力升高，發(fā)泡性硅的填充變得不均一，蓋構(gòu)件24的固定部26變形。而在ShS5(mm2)，0.02^Sh/Sc^0.3的范圍中，在殼體12內(nèi)，均一地填充了發(fā)泡性硅。實(shí)施例2制作圖5所示的構(gòu)造的超聲波傳感器。殼體12的開口部、固定部26和基板28形成圓形。除了把它們配置為同心圓狀以外，與實(shí)施例l同樣，制作超聲波傳感器。作為比較例，制作基板28的形狀為橢圓形，在基板28的縱向排列配置端子36a、36b的超聲波傳感器。對(duì)這些超聲波傳感器，關(guān)于端子36a、36b的位置精度，進(jìn)行測(cè)定。關(guān)于端子36a、36b的位置精度，以殼體12的中心為基準(zhǔn)，測(cè)定端子36a、36b與該基準(zhǔn)距離相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的偏移量。偏移量的測(cè)定在端子36a、36b排列的方向、與它垂直的方向的2方向(X方向、Y方向)進(jìn)行。作為測(cè)定的樣品數(shù)，本發(fā)明的超聲波傳感器和比較例都是10個(gè)，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差(。n-l)，在表2中表示。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表2可知，在本發(fā)明的超聲波傳感器中，盡管以僅在由硅膠形成的固定部26嵌入基板28這樣的簡易組裝方法，也能以非常高的位置精度配置端子36a、36b。權(quán)利要求1.一種超聲波傳感器，其中，包含有底筒狀的殼體；形成在所述殼體內(nèi)部的底面的壓電元件；以覆蓋所述壓電元件的方式填充在所述殼體內(nèi)的發(fā)泡性樹脂；安裝在所述殼體的開口部的蓋構(gòu)件；電連接在所述壓電元件上，且安裝在所述蓋構(gòu)件上的端子；以及形成在所述蓋構(gòu)件上的通孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，設(shè)所述殼體的開口部截面積為Sc，形成在所述蓋構(gòu)件上的所述通孔的截面積為Sh時(shí)，處于Sh5mm2并且0.02蕓Sh/Sc^0.3的范圍。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，所述蓋構(gòu)件，由固定在所述殼體中的軟質(zhì)的固定部和形成在所述固定部內(nèi)的比所述固定部更硬質(zhì)的基板構(gòu)成；在所述基板安裝所述端子。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述殼體和所述固定部通過嵌合而固定，所述固定部和所述基板通過嵌合而固定。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的超聲波傳感器，其特征在于把所述殼體的開口部、所述固定部和所述基板形成為圓形，所述殼體的開口部、所述固定部和所述基板配置為同心圓狀。全文摘要本發(fā)明提供一種超聲波傳感器(10)，包含有底筒狀的殼體(12)。在殼體(12)內(nèi)的底面(12a)接合壓電元件(18)，在壓電元件(18)上接合氈體(22)。在殼體(12)的開口部嵌入由固定部(26)和比固定部(26)更硬質(zhì)的基板(28)構(gòu)成的蓋構(gòu)件(24)。在壓入基板(28)中的端子(36a、36b)連接引線(38a、38b)，把端子(36a、36b)與壓電元件(18)電連接。在固定部(26)形成通孔(40)，從通孔(40)注入發(fā)泡前的樹脂，發(fā)泡，一邊從通孔(40)把多余的發(fā)泡性樹脂(42)向外部壓出，一邊在殼體(12)內(nèi)填充發(fā)泡性樹脂(42)。從而能夠?qū)崿F(xiàn)一種超聲波傳感器，其均一地在殼體內(nèi)填充了發(fā)泡性樹脂，并取得了良好的特性。文檔編號(hào)G01S7/521GK101371616SQ20068005277公開日2009年2月18日申請(qǐng)日期2006年11月17日優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日發(fā)明者天池信二,島和男,林誠剛,西川雅永申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所