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(cè)定與對(duì)象物之間的距離的測(cè)距系統(tǒng)中。測(cè)距系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)超聲波感應(yīng)器的信號(hào)，測(cè)量從發(fā)射超聲波到接收超聲波時(shí)的時(shí)間并通過(guò)所測(cè)量的時(shí)間測(cè)定與對(duì)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(kāi)平11-266498號(hào)公報(bào)、專利文獻(xiàn)2特開(kāi)平10-257595號(hào)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(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)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(shù)脂薄片117；疊層而配置于泡沫狀樹(shù)脂薄片117上，并由比泡沫狀樹(shù)脂薄片117密度高的樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂緩沖部118。
其特征在于，泡沫狀樹(shù)脂薄片117及樹(shù)脂緩沖部118由硅酮樹(shù)脂構(gòu)成。
其特征在于，樹(shù)脂緩沖部118在填充到泡沫狀樹(shù)脂薄片117上后固化。
其特征在于，泡沫狀樹(shù)脂薄片117預(yù)先做成薄片狀，通過(guò)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(shù)脂薄片117、疊層而配置于泡沫狀樹(shù)脂薄片117上并由比泡沫狀樹(shù)脂薄片117密度高的樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)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(shù)脂薄片117粘貼到壓電元件112上的工序；以及使樹(shù)脂緩沖材料118封入泡沫狀樹(shù)脂薄片117上面并固化的程序。
再有，上述參照符號(hào)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(guò)疊層到壓電元件112上而設(shè)置泡沫狀樹(shù)脂薄片117；通過(guò)疊層到泡沫狀樹(shù)脂薄片117上而設(shè)置由比泡沫狀樹(shù)脂薄片117密度高的樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂緩沖部118，能夠由泡沫狀樹(shù)脂薄片117提高靈敏度，并由樹(shù)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(duì)應(yīng)硅酮樹(shù)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(shù)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(lái)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(shù)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(guò)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(tái)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(duì)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(guò)形成槽127，可提高與壓電元件112之間的粘結(jié)性。
再有，通過(guò)切削加工使各個(gè)部分形成完畢，對(duì)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(duì)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(guò)熱固化型的環(huán)氧樹(shù)脂系粘接劑119固定于外殼111的底面126上。此時(shí)，可通過(guò)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(guò)以上過(guò)程，電極132通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂系粘接劑119與外殼111電連接。
絞合線113的一端通過(guò)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(guò)硅酮薄片117的切口部141向Z1方向伸出并通過(guò)軟釬焊或?qū)щ娔z等連接在引線115上。再有，引線116通過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)軟釬焊引線116。
再有，此時(shí)，通過(guò)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(shù)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(guò)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(guò)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(shù)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(guò)將紫外線從外殼111的開(kāi)口面照射的紫外線固化。
再有，上述硅酮樹(shù)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(guò)將由不同密度的硅酮樹(shù)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(duì)應(yīng)硅酮樹(shù)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(shù)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(shù)脂的密度升高而增大的傾向。
在本實(shí)施例中，通過(guò)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(shuō)明本實(shí)施例的超聲波裝置100的組裝工序。
首先，通過(guò)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(shù)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(guò)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(guò)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(dòng)，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(guò)將填充材料118填充到外殼111內(nèi)，并從外殼111的開(kāi)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(guò)上述過(guò)程完成如圖2所示的超聲波裝置100。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)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(guò)對(duì)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(guò)將由不同密度的硅酮樹(shù)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(shù)脂使用硅酮薄片117，但也可以通過(guò)固化泡沫性的硅酮樹(shù)脂，使之形成為低密度硅酮樹(shù)脂層。
還有，通過(guò)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(shù)脂薄片；以及，疊層而形成于上述樹(shù)脂薄片上的樹(shù)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(shù)脂薄片比上述樹(shù)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(shù)脂薄片及上述樹(shù)脂緩沖部由硅酮樹(shù)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(shù)脂緩沖部在填充到上述樹(shù)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(shù)脂薄片預(yù)先做成薄片狀，通過(guò)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(shù)脂薄片、疊層而配置于上述泡沫狀樹(shù)脂薄片上并由比上述泡沫狀樹(shù)脂薄片密度高的樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂緩沖部的超聲波裝置，其特征在于，包括將上述樹(shù)脂薄片粘貼到上述壓電元件上的工序；以及將上述樹(shù)脂緩沖材料封入到上述樹(shù)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(shù)脂薄片比上述樹(shù)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(jiǎn)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(hào)H04R17/00GK1913725SQ200610094239
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)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(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社