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JP3978875B2 - Ultrasonic sensor - Google Patents
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JP3978875B2 - Ultrasonic sensor - Google Patents

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JP3978875B2 JP20271298A JP20271298A JP3978875B2 JP 3978875 B2 JP3978875 B2 JP 3978875B2 JP 20271298 A JP20271298 A JP 20271298A JP 20271298 A JP20271298 A JP 20271298A JP 3978875 B2 JP3978875 B2 JP 3978875B2
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Description

【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やコーナーソナー等に使用される防滴型の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、圧電振動素子から超音波パルス信号を間欠的に送信し、周辺に存在する被検出物からの反射波を圧電振動素子で受信することにより物体を検知するものである。この種の超音波センサとしては、従来より図1に示す構造のものが用いられている。すなわち、この超音波センサ1は、金属で形成された有底筒状センサケース2の底面が振動板3となっており、振動板3の内側に、両主面に素子電極4a,4bの形成された圧電振動素子5が貼り付けられた構造となっている。圧電振動素子5に形成された素子電極4a,4bからセンサケース2外部への電気的引き出しは、入出力端子となるリード線6,6によって行われる。一方のリード線6は、半田付けにより、圧電振動素子5の、振動板3と接しない側の素子電極4aに接続されている。他方のリード線6は金属製のセンサケース2の所定の位置に半田付けされていて、金属製のセンサケース2を通じて、圧電振動素子5の他方の(振動板3と接する側の)素子電極4bに導通している。
【0003】
しかし、このような有底筒状をした一体型のセンサケースを用いた超音波センサ1では、その内部に圧電振動素子5を納めて振動板3の内面に圧電振動素子5を接合させたり、リード線6,6の端を圧電振動素子5にはんだ付けしたりする作業が行いにくく、製造工程における作業性が悪かった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、本発明の出願人は、図2に示すような構造の超音波センサ11を先に出願している(平成10年特許願第4882号)。この超音波センサ11は、主として有底筒状をしたケース12と圧電振動素子15とからなり、ケース12は、略筒状をしたケース本体13の一端部に設けられた窪み部19に振動板14が取り付けられたものである。圧電振動素子15は、ケース12の内部底面に対応する振動板14の面上に配置されている。また、ケース本体13の側壁部内には2本の入出力端子16、17がインサート成形されている。入出力端子16の一端は、圧電振動素子15の一方の主面に形成された素子電極に導電性接着剤18を介して電気的に接続されている。入出力端子16の他端は、外部回路との接続の為にケース12の外部に引き出されている。入出力端子17の一端は、導電部材からなる振動板14に圧着されて(接着してもよい)電気的に接触しており、振動板14を介して圧電振動素子15の他方の主面に形成された素子電極に電気的に接続されている。入出力端子17の他端は、入出力端子16と同様にケース12の外部に引き出されている。
【0005】
圧電振動素子15を接合された振動板14をケース本体13に接着した超音波センサ11では、振動板14の中央部を圧電振動素子15で励振したとき、振動板14の外周部が振動することなくケース本体13に固定されて静止しているためには、振動板14とケース本体13の面接着領域(接着界面)が充分に密着して強固に接着されている必要がある。しかし、このような超音波センサ11では、ケース本体13と振動板14との接着部分においては特別な表面処理は施しておらず、これまではケース本体13と振動板14の各接着面に脱脂処理を施した後、ケース本体13と振動板14とを接着剤によって接着するだけであったので、振動板14とケース本体13の間の接着力が弱く、接着強度のばらつきも大きかった。
【0006】
振動板14とケース本体13の接着力が弱かったり、接着強度のばらつきが大きかったりすると、入出力端子17と振動板14の圧接力(あるいは、接着力)が不均一となるので、超音波センサ11を一定電圧で駆動していたとしても、入出力端子17と振動板14の間の接触抵抗がばらついてその部分における電圧降下がばらつく。また、振動板14の接着力が弱かったり、接着強度のばらつきが大きかったりすると、振動時における振動板14の変位が安定しない。以上の結果として、超音波センサ11の送信及び受信特性が安定化しないという問題があった。
【0007】
また、超音波センサ11の周波数と感度(送受感度)との間には、図3に示すような関係があるので、ケース本体13と振動板14の接着強度にばらつきがあると、超音波センサ11の共振周波数にばらつきが生じ、共振周波数がばらつくことによって超音波センサ11の送受信感度もばらつくという問題があった。
【0008】
本発明は上記の技術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動板をケース本体に接合してケースを構成した超音波センサにおいて、ケース本体と振動板との接合をより確実かつ強固に行えるようにし、超音波センサの送受信特性を良好にすることにある。
【0009】
【発明の開示】
請求項1に記載の超音波センサにあっては、振動板の内面に圧電振動素子を接合し、この振動板の外周部をケース本体の一端開口部に接着した超音波センサであって、前記ケース本体の、前記振動板との接着面が粗面となっていることを特徴としている。
【0010】
この超音波センサにあっては、ケース本体の接着面を粗面加工しているので、ケース本体と振動板の間に塗布した接着剤がケース本体の粗面の凹凸や溝内に喰い込み、ケース本体と振動板とが強固にばらつきなく接着される。このため、超音波センサの共振周波数のばらつきが小さくなって安定化し、超音波センサの送受信感度等の送信特性や受信特性がばらつきなく、安定化される。
【0011】
請求項2に記載の超音波センサは、振動板の内面に圧電振動素子を接合し、この振動板の外周部をケース本体の一端開口部に接着した超音波センサであって、前記振動板の、前記ケース本体との接着面が粗面となっていることを特徴としている。
【0012】
この超音波センサにあっては、振動板の接着面を粗面加工しているので、ケース本体と振動板の間に塗布した接着剤がケース本体の粗面の凹凸や溝内に喰い込み、ケース本体と振動板とが強固にばらつきなく接着される。このため、超音波センサの共振周波数のばらつきが小さくなって安定化し、超音波センサの送受信感度等の送信特性や受信特性がばらつきなく、安定化される。
【0013】
これらの超音波センサにおいて、接着面に粗面を形成するには、例えばケミカルエッチング、サンドブラスト、ヘアライン、サンドペーパー、バフのうち少なくとも1つの加工手段を用いれば良い。これらの方法を用いることにより、微細な粗面を効率的に形成することができる。または、ケース本体が合成樹脂等によって成形される場合には、ケース本体を成形するための型に設けた粗面をケース本体に転写させることにより、ケース本体の接着面に粗面を形成することができる。同様に、振動板がダイキャスト成形される場合には、振動板を成形するための型に設けた粗面を振動板に転写させることにより、振動板の接着面に粗面を形成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図4は本発明の一実施形態による超音波センサ21の構造を示す断面図である。超音波センサ21は、有底筒状をしたケース22と薄板状をした圧電振動素子25とから構成されている。ケース22は、合成樹脂によって形成されたケース本体23の前端面23aにアルミニウム製の振動板24を接着して構成されている。ケース本体23の材料としては、絶縁性樹脂例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)や液晶ポリマー等のエンジニアリングプラスチックが好ましい。圧電振動素子25は、圧電セラミック板の両主面に素子電極を形成したものであり、振動板24の内面には圧電振動素子25の一方の素子電極が導電性接着剤29aにより接着される。
【0015】
詳しく説明すると、エンジニアプラスチック等の合成樹脂によって形成されたケース本体23の側壁部内には2本の入出力端子26,27が予めインサート成形されている。入出力端子26の一端は、ケース本体23の前部内周面から突出しており、他端は外部回路との接続の為にケース本体23の後端面に引き出されている。また、入出力端子27の一端は、ケース本体23の前端面23aに露出しており、他端は、入出力端子26と同様に、ケース本体23の後端面に引き出されている。
【0016】
アルミニウム製の振動板24の内側表面は、ケミカルエッチング、サンドブラスト、ヘアライン、サンドペーパー、バフ等によって粗面処理されており、均一に表面を荒らされた粗面30となっている。この振動板24の内面には、圧電振動素子25の一方の素子電極が導電性接着剤29aにより接合される。
【0017】
圧電振動素子25を接合された振動板24は、ケース本体23の前端面に接着剤29bで接着される。このとき、接着剤29bは、振動板24表面の粗面処理された微細な凹凸又は溝に喰い込み、振動板24とケース本体23との接着力が高くなり、振動板24はケース本体23にしっかりと接着されることになり、接着強度のばらつきも低減される。
【0018】
ケース本体23にインサート成形されていた入出力端子27の端部は振動板24に圧接し、振動板24を介して圧電振動素子25の素子電極に電気的に導通される。このとき振動板24がケース本体23に確実かつ強固に接着されることにより、入出力端子27と振動板24との接触抵抗のばらつきも小さくなり、この箇所での電圧降下のばらつきも小さくなり、送受信特性が安定化する。ついで、もう一方の入出力端子26が、導電性接着剤28により圧電振動素子25の他方の素子電極に接着される。
【0019】
また、ケース22の内部には吸音材(図示せず)が圧電振動素子25の近傍を覆っている。更に、吸音材の上は弾性を有する絶縁性樹脂(図示省略)が充填される。
【0020】
このような超音波センサ21にあっては、その圧電振動素子25に交流電圧を印加することによって振動板24に広がり振動を励振させ、それによって音波を発生させたり、あるいは逆に音波の音圧により振動板24が振動することで圧電振動素子25に電圧を発生させ、音波の発射から受信までの時間に基づいて被検知物体までの距離を検出することができる。
【0021】
(計測例)
図5は振動板24の内面に粗面処理を施して表面を荒した(表面粗度#240)本発明の超音波センサと、粗面処理を施していない(つまり、表面の荒れていない)超音波センサの共振周波数Frを示している。この図から分かるように、粗面処理を施していない超音波センサと比較して、粗面処理を施した本発明の超音波センサでは、共振周波数Frのばらつきが小さくなっていることが分かる。
【0022】
このように、振動板24に粗面処理を施してケース本体23と振動板24の接着強度のばらつきを低減することにより、超音波センサの共振周波数のばらつきを小さくすることができるので、本発明によれば、超音波センサの送受信感度のばらつきも小さくすることができる(図3参照)。
【0023】
また、振動板24に粗面処理を行って表面を荒しているので、振動板24とケース本体23をばらつきなく強固に接着することができ、入出力端子27と振動板24の間の接触抵抗のばらつきを小さくすると共に振動時における振動板24の変位を安定させることができる。その結果、共振周波数を安定化し、超音波センサの送信及び受信特性を安定化することができる。
【0024】
(第2の実施形態)
図6は本発明の別な実施形態による超音波センサ31を示す断面図である。第1の実施形態による超音波センサ21では、振動板24の内面に粗面処理を施していたが、この超音波センサ31では、ケース本体23の、振動板24を接着する前端面23aに粗面処理を施して粗面30を形成している。この粗面処理も、ケミカルエッチング、サンドブラスト、ヘアライン、サンドペーパー、バフなどにより施すのが好ましい。
【0025】
この超音波センサ31でも、ケース本体23の前端面に粗面処理を施して均一に表面を荒しているので、接着剤29bが粗面処理により形成された微細な凹凸又は溝に喰い込み、振動板24とケース本体23とが均一に接着される。この結果、この超音波センサ31でも、共振周波数のばらつきを小さくして安定化することができ、超音波センサ31の送受信特性もばらつきを小さくして安定化することができる。
【0026】
また、合成樹脂製のケース本体23に粗面処理を施していると、振動板24とケース本体23の前端面23aとを接着剤29bを介して押圧させたとき、ケース本体23は振動板24に比較して柔らかい素材でできているので、ケース本体23の微細な凹凸等が押し潰され、その結果振動板24とケース本体23の密着性が高くなる。よって、粗面処理は振動板24に設けるよりもケース本体23に形成するほうが接着強度を高くすることができる。
【0027】
(第3の実施形態)
図7(a)(b)は本発明のさらに別な実施形態による超音波センサ32を示す平面図及び断面図である。この超音波センサ32では、合成樹脂製のケース本体23の前端面23aと後端面にそれぞれ浅い窪み部34と深い窪み部33を設けている。そして、深い窪み部33内に入出力端子27の端部を露出させる一方、浅い窪み部34内に、粗面処理を施された振動板24を納めて接着している。
【0028】
(第4の実施形態)
図8は本発明のさらに別な実施形態による超音波センサ35を示す断面図である。この超音波センサ35では、ケース本体23の浅い窪み部34の内面に粗面処理を施して粗面30を形成し、この浅い窪み部34内に振動板24を納めて接着している。
【0029】
(第5の実施形態)
図9は本発明のさらに別な実施形態による超音波センサ36を示す断面図である。この超音波センサ36では、振動板24の接着代、すなわち内面の外周部にのみ粗面処理を施している。そして、振動板24を浅い窪み部34内に納め、粗面30を接着剤29bによりケース本体23に接着している。一方、圧電振動素子25は、振動板24の中央部の、平滑な部分に接着している。
【0030】
(第6の実施形態)
図10はケース本体23に粗面処理を施す別な方法を説明している。41はケース本体を樹脂モールドするための金型であり、金型41内には入出力端子26,27がセットされている。また、金型41のキャビティ42の内面のうち、ケース本体23の前端面23aが成形される面には表面を荒した粗面43が形成されている。従って、このキャビティ42内に樹脂を注入してケース本体23を成形すると、ケース本体23内に入出力端子26,27がインサートされると共に、ケース本体23の前端面23aには、キャビティ42内面の粗面43が転写されて粗面30が形成される。
【0031】
また、図示しないが、振動板24をアルミダイキャストによって成形する場合にも、ダイキャスト成形用の金型の内面に微細な凹凸の粗面を形成しておけば、成形時に型の粗面を振動板24に転写させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の超音波センサを示す断面図である。
【図2】先願にかかる超音波センサを示す断面図である。
【図3】超音波センサにおける周波数と感度の関係を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態による超音波センサを示す断面図である。
【図5】粗面処理を施した本発明の超音波センサと粗面処理を施していない超音波センサの共振周波数を示す図である。
【図6】本発明の別な実施形態による超音波センサを示す断面図である。
【図7】(a)(b)は本発明の別な実施形態による超音波センサを示す平面図及び断面図である。
【図8】本発明の別な実施形態による超音波センサを示す断面図である。
【図9】本発明の別な実施形態による超音波センサを示す断面図である。
【図10】ケース本体に粗面処理を施すための別な方法を説明する図である。
【符号の説明】
22 ケース
23 ケース本体
24 振動板
25 圧電振動素子
29b 接着剤
30 粗面
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic sensor. In particular, the present invention relates to a drip-proof ultrasonic sensor used for automobile back sonar and corner sonar.
[0002]
[Prior art]
An ultrasonic sensor performs sensing using ultrasonic waves, intermittently transmits an ultrasonic pulse signal from the piezoelectric vibration element, and receives a reflected wave from an object to be detected in the vicinity by the piezoelectric vibration element. By doing so, an object is detected. As this type of ultrasonic sensor, one having a structure shown in FIG. 1 has been conventionally used. That is, in this ultrasonic sensor 1, the bottom surface of the bottomed cylindrical sensor case 2 made of metal is the diaphragm 3, and the element electrodes 4 a and 4 b are formed on both main surfaces inside the diaphragm 3. The piezoelectric vibration element 5 is attached. Electrical extraction from the element electrodes 4a and 4b formed on the piezoelectric vibration element 5 to the outside of the sensor case 2 is performed by lead wires 6 and 6 serving as input / output terminals. One lead wire 6 is connected to the element electrode 4a of the piezoelectric vibration element 5 on the side not in contact with the diaphragm 3 by soldering. The other lead wire 6 is soldered to a predetermined position of the metal sensor case 2, and the other electrode electrode 4 b (on the side in contact with the vibration plate 3) of the piezoelectric vibration element 5 through the metal sensor case 2. Is conducting.
[0003]
However, in the ultrasonic sensor 1 using such an integral sensor case having a bottomed cylindrical shape, the piezoelectric vibration element 5 is housed in the ultrasonic sensor 1 and the piezoelectric vibration element 5 is bonded to the inner surface of the vibration plate 3. The work of soldering the ends of the lead wires 6 and 6 to the piezoelectric vibration element 5 is difficult to perform, and the workability in the manufacturing process is poor.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, the applicant of the present invention has applied for the ultrasonic sensor 11 having the structure shown in FIG. 2 (1998 Patent Application No. 4882). The ultrasonic sensor 11 mainly includes a case 12 having a bottomed cylindrical shape and a piezoelectric vibration element 15, and the case 12 has a diaphragm in a hollow portion 19 provided at one end of a substantially cylindrical case body 13. 14 is attached. The piezoelectric vibration element 15 is disposed on the surface of the vibration plate 14 corresponding to the inner bottom surface of the case 12. Two input / output terminals 16 and 17 are insert-molded in the side wall of the case body 13. One end of the input / output terminal 16 is electrically connected to an element electrode formed on one main surface of the piezoelectric vibration element 15 via a conductive adhesive 18. The other end of the input / output terminal 16 is pulled out of the case 12 for connection with an external circuit. One end of the input / output terminal 17 is crimped (adhered) to the diaphragm 14 made of a conductive member and is in electrical contact with the other main surface of the piezoelectric vibrating element 15 via the diaphragm 14. It is electrically connected to the formed device electrode. The other end of the input / output terminal 17 is drawn out of the case 12 like the input / output terminal 16.
[0005]
In the ultrasonic sensor 11 in which the vibration plate 14 to which the piezoelectric vibration element 15 is bonded is bonded to the case body 13, the outer peripheral portion of the vibration plate 14 vibrates when the central portion of the vibration plate 14 is excited by the piezoelectric vibration element 15. In order to be fixed to the case main body 13 and still, it is necessary that the surface bonding area (adhesion interface) between the diaphragm 14 and the case main body 13 is sufficiently adhered and firmly adhered. However, in such an ultrasonic sensor 11, no special surface treatment is applied to the bonding portion between the case body 13 and the diaphragm 14, and until now, the bonding surfaces of the case body 13 and the diaphragm 14 are degreased. After the treatment, the case main body 13 and the vibration plate 14 were simply bonded with an adhesive, so that the adhesive force between the vibration plate 14 and the case main body 13 was weak, and the variation in the bonding strength was large.
[0006]
If the adhesive force between the diaphragm 14 and the case body 13 is weak or the adhesive strength varies greatly, the pressure contact force (or adhesive force) between the input / output terminal 17 and the diaphragm 14 becomes non-uniform. Even if 11 is driven at a constant voltage, the contact resistance between the input / output terminal 17 and the diaphragm 14 varies, and the voltage drop at that portion varies. In addition, if the adhesive force of the diaphragm 14 is weak or the adhesive strength varies greatly, the displacement of the diaphragm 14 during vibration is not stable. As a result, there is a problem that the transmission and reception characteristics of the ultrasonic sensor 11 are not stabilized.
[0007]
Further, since there is a relationship as shown in FIG. 3 between the frequency and sensitivity (transmission / reception sensitivity) of the ultrasonic sensor 11, if there is a variation in the bonding strength between the case body 13 and the diaphragm 14, the ultrasonic sensor The resonance frequency of the ultrasonic sensor 11 varies, and the transmission / reception sensitivity of the ultrasonic sensor 11 varies due to the variation of the resonance frequency.
[0008]
The present invention has been made in view of the above technical background, and an object of the present invention is to join a case body and a diaphragm in an ultrasonic sensor in which a case is formed by joining a diaphragm to a case body. Is to improve the transmission / reception characteristics of the ultrasonic sensor.
[0009]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein a piezoelectric vibration element is bonded to an inner surface of the diaphragm, and an outer peripheral portion of the diaphragm is bonded to one end opening of the case body, The case main body is characterized in that an adhesive surface with the diaphragm is a rough surface.
[0010]
In this ultrasonic sensor, since the adhesive surface of the case body is roughened, the adhesive applied between the case body and the diaphragm bites into the irregularities or grooves on the rough surface of the case body, and the case body And the diaphragm are firmly bonded without variation. For this reason, variation in the resonance frequency of the ultrasonic sensor is reduced and stabilized, and transmission characteristics such as transmission and reception sensitivity and reception characteristics of the ultrasonic sensor are stabilized without variation.
[0011]
The ultrasonic sensor according to claim 2 is an ultrasonic sensor in which a piezoelectric vibration element is bonded to an inner surface of a vibration plate, and an outer peripheral portion of the vibration plate is bonded to one end opening of a case body. The bonding surface with the case body is a rough surface.
[0012]
In this ultrasonic sensor, the adhesive surface of the diaphragm is roughened, so the adhesive applied between the case body and the diaphragm bites into the irregularities and grooves on the rough surface of the case body, and the case body And the diaphragm are firmly bonded without variation. For this reason, variation in the resonance frequency of the ultrasonic sensor is reduced and stabilized, and transmission characteristics such as transmission and reception sensitivity and reception characteristics of the ultrasonic sensor are stabilized without variation.
[0013]
In these ultrasonic sensors, in order to form a rough surface on the bonding surface, for example, at least one processing means among chemical etching, sandblasting, hairline, sandpaper, and buffing may be used. By using these methods, a fine rough surface can be formed efficiently. Alternatively, when the case body is molded of synthetic resin or the like, the rough surface provided on the mold for molding the case body is transferred to the case body to form a rough surface on the bonding surface of the case body. Can do. Similarly, when the diaphragm is die cast molded, the rough surface provided on the mold for molding the diaphragm can be transferred to the diaphragm to form a rough surface on the adhesive surface of the diaphragm. it can.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the ultrasonic sensor 21 according to the embodiment of the present invention. The ultrasonic sensor 21 includes a case 22 having a bottomed cylindrical shape and a piezoelectric vibration element 25 having a thin plate shape. The case 22 is configured by adhering a diaphragm 24 made of aluminum to a front end surface 23a of a case main body 23 formed of a synthetic resin. The material of the case body 23 is preferably an engineering resin such as an insulating resin such as polyphenylene sulfide (PPS) or a liquid crystal polymer. The piezoelectric vibration element 25 has element electrodes formed on both main surfaces of a piezoelectric ceramic plate, and one element electrode of the piezoelectric vibration element 25 is bonded to the inner surface of the vibration plate 24 by a conductive adhesive 29a.
[0015]
More specifically, two input / output terminals 26 and 27 are insert-molded in advance in a side wall portion of the case main body 23 formed of a synthetic resin such as engineer plastic. One end of the input / output terminal 26 protrudes from the front inner peripheral surface of the case body 23, and the other end is drawn out to the rear end surface of the case body 23 for connection to an external circuit. Further, one end of the input / output terminal 27 is exposed on the front end face 23 a of the case body 23, and the other end is drawn out to the rear end face of the case body 23, similarly to the input / output terminal 26.
[0016]
The inner surface of the diaphragm 24 made of aluminum is roughened by chemical etching, sandblasting, hairline, sandpaper, buffing, etc., resulting in a rough surface 30 whose surface is uniformly roughened. One element electrode of the piezoelectric vibration element 25 is bonded to the inner surface of the vibration plate 24 by a conductive adhesive 29a.
[0017]
The vibration plate 24 to which the piezoelectric vibration element 25 is bonded is bonded to the front end surface of the case body 23 with an adhesive 29b. At this time, the adhesive 29b bites into the fine irregularities or grooves that are roughened on the surface of the diaphragm 24, and the adhesive force between the diaphragm 24 and the case body 23 is increased, and the diaphragm 24 is attached to the case body 23. It will adhere | attach firmly and the dispersion | variation in adhesive strength will also be reduced.
[0018]
The end portion of the input / output terminal 27 that has been insert-molded in the case body 23 is in pressure contact with the diaphragm 24 and is electrically connected to the element electrode of the piezoelectric vibration element 25 via the diaphragm 24. At this time, the diaphragm 24 is securely and firmly bonded to the case body 23, so that the variation in contact resistance between the input / output terminal 27 and the diaphragm 24 is reduced, and the variation in voltage drop at this location is also reduced. Transmission and reception characteristics are stabilized. Next, the other input / output terminal 26 is bonded to the other element electrode of the piezoelectric vibration element 25 by the conductive adhesive 28.
[0019]
A sound absorbing material (not shown) covers the vicinity of the piezoelectric vibration element 25 inside the case 22. Furthermore, an elastic insulating resin (not shown) is filled on the sound absorbing material.
[0020]
In such an ultrasonic sensor 21, an alternating voltage is applied to the piezoelectric vibration element 25 to spread the diaphragm 24 to excite vibration, thereby generating a sound wave, or conversely, a sound pressure of the sound wave. As a result of the vibration of the diaphragm 24, a voltage is generated in the piezoelectric vibration element 25, and the distance to the detected object can be detected based on the time from the emission of the sound wave to the reception.
[0021]
(Measurement example)
In FIG. 5, the inner surface of the diaphragm 24 is roughened to roughen the surface (surface roughness # 240) and the ultrasonic sensor of the present invention is not roughened (that is, the surface is not roughened). The resonance frequency Fr of the ultrasonic sensor is shown. As can be seen from this figure, the ultrasonic sensor of the present invention subjected to the rough surface treatment has a smaller variation in the resonance frequency Fr than the ultrasonic sensor not subjected to the rough surface treatment.
[0022]
As described above, the variation in the resonance frequency of the ultrasonic sensor can be reduced by subjecting the vibration plate 24 to the rough surface treatment to reduce the variation in the bonding strength between the case body 23 and the vibration plate 24. According to this, variation in transmission / reception sensitivity of the ultrasonic sensor can be reduced (see FIG. 3).
[0023]
Further, since the surface of the diaphragm 24 is roughened to roughen the surface, the diaphragm 24 and the case main body 23 can be firmly bonded without variation, and the contact resistance between the input / output terminal 27 and the diaphragm 24 is improved. And the displacement of the diaphragm 24 during vibration can be stabilized. As a result, the resonance frequency can be stabilized, and the transmission and reception characteristics of the ultrasonic sensor can be stabilized.
[0024]
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a sectional view showing an ultrasonic sensor 31 according to another embodiment of the present invention. In the ultrasonic sensor 21 according to the first embodiment, the inner surface of the diaphragm 24 is roughened. However, in the ultrasonic sensor 31, the front end surface 23a of the case body 23 to which the diaphragm 24 is bonded is roughened. The rough surface 30 is formed by performing surface treatment. This rough surface treatment is also preferably performed by chemical etching, sand blasting, hairline, sand paper, buffing or the like.
[0025]
Even in this ultrasonic sensor 31, the front end surface of the case body 23 is roughened to uniformly roughen the surface, so that the adhesive 29 b bites into the fine irregularities or grooves formed by the roughening and vibrates. The plate 24 and the case body 23 are bonded uniformly. As a result, this ultrasonic sensor 31 can also be stabilized by reducing variations in resonance frequency, and the transmission / reception characteristics of the ultrasonic sensor 31 can also be stabilized by reducing variations.
[0026]
Further, if the case main body 23 made of synthetic resin is roughened, when the diaphragm 24 and the front end surface 23a of the case main body 23 are pressed through the adhesive 29b, the case main body 23 will be the diaphragm 24. Compared to the above, since it is made of a soft material, fine irregularities and the like of the case body 23 are crushed, and as a result, the adhesion between the diaphragm 24 and the case body 23 is increased. Therefore, it is possible to increase the adhesive strength by forming the rough surface treatment on the case body 23 rather than providing it on the diaphragm 24.
[0027]
(Third embodiment)
7A and 7B are a plan view and a sectional view showing an ultrasonic sensor 32 according to still another embodiment of the present invention. In this ultrasonic sensor 32, a shallow recess 34 and a deep recess 33 are provided on the front end surface 23a and the rear end surface of the case body 23 made of synthetic resin, respectively. The end of the input / output terminal 27 is exposed in the deep depression 33, and the roughened diaphragm 24 is placed in the shallow depression 34 and bonded.
[0028]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor 35 according to still another embodiment of the present invention. In this ultrasonic sensor 35, the inner surface of the shallow recess 34 of the case body 23 is roughened to form a rough surface 30, and the diaphragm 24 is placed in and bonded to the shallow recess 34.
[0029]
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor 36 according to still another embodiment of the present invention. In this ultrasonic sensor 36, the roughening process is performed only on the bonding margin of the diaphragm 24, that is, on the outer peripheral portion of the inner surface. And the diaphragm 24 is stored in the shallow hollow part 34, and the rough surface 30 is adhere | attached on the case main body 23 with the adhesive agent 29b. On the other hand, the piezoelectric vibration element 25 is bonded to a smooth portion at the center of the vibration plate 24.
[0030]
(Sixth embodiment)
FIG. 10 illustrates another method for subjecting the case body 23 to a rough surface treatment. Reference numeral 41 denotes a mold for resin-molding the case body, and input / output terminals 26 and 27 are set in the mold 41. A rough surface 43 having a rough surface is formed on a surface of the inner surface of the cavity 42 of the mold 41 on which the front end surface 23a of the case body 23 is formed. Accordingly, when the case main body 23 is molded by injecting resin into the cavity 42, the input / output terminals 26 and 27 are inserted into the case main body 23, and the front end surface 23 a of the case main body 23 is formed on the inner surface of the cavity 42. The rough surface 43 is transferred to form the rough surface 30.
[0031]
Although not shown, even when the diaphragm 24 is molded by aluminum die casting, if a rough surface with fine irregularities is formed on the inner surface of the die casting mold, the rough surface of the mold is formed during molding. It can be transferred to the diaphragm 24.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional ultrasonic sensor.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor according to a previous application.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between frequency and sensitivity in an ultrasonic sensor.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing resonance frequencies of the ultrasonic sensor of the present invention that has been subjected to roughening treatment and the ultrasonic sensor that has not been subjected to roughening treatment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor according to another embodiment of the present invention.
7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating another method for performing a rough surface treatment on a case body.
[Explanation of symbols]
22 Case 23 Case body 24 Diaphragm 25 Piezoelectric vibration element 29b Adhesive 30 Rough surface

Claims (4)

振動板の内面に圧電振動素子を接合し、この振動板の外周部をケース本体の一端開口部に接着した超音波センサであって、
前記ケース本体の、前記振動板との接着面が粗面となっていることを特徴とする超音波センサ。
An ultrasonic sensor in which a piezoelectric vibration element is bonded to the inner surface of the diaphragm, and an outer peripheral portion of the diaphragm is bonded to one end opening of the case body,
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein a bonding surface of the case body with the diaphragm is a rough surface.
振動板の内面に圧電振動素子を接合し、この振動板の外周部をケース本体の一端開口部に接着した超音波センサであって、
前記振動板の、前記ケース本体との接着面が粗面となっていることを特徴とする超音波センサ。
An ultrasonic sensor in which a piezoelectric vibration element is bonded to the inner surface of the diaphragm, and an outer peripheral portion of the diaphragm is bonded to one end opening of the case body,
An ultrasonic sensor, wherein an adhesive surface of the diaphragm with the case body is a rough surface.
前記接着面に形成されている粗面は、ケミカルエッチング、サンドブラスト、ヘアライン、サンドペーパー、バフのうち少なくとも1つの加工手段によって形成されたものであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の超音波センサ。The rough surface formed on the adhesive surface is formed by at least one processing means among chemical etching, sandblasting, hairline, sandpaper, and buffing, according to claim 1 or 2. Ultrasonic sensor. 前記ケース本体もしくは前記振動板の接着面に施された粗面は、ケース本体もしくは振動板を成形するための型に設けられた粗面が転写されたものであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の超音波センサ。The rough surface provided on the bonding surface of the case body or the vibration plate is a transfer of a rough surface provided on a mold for forming the case main body or the vibration plate. The ultrasonic sensor according to 1 or 2.
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