超音波センサ
【課題】 超音波振動素子を接着する基板の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサを実現する。
【解決手段】 基板１２の表面１２ａ、裏面１２ｂ及び端面１２ｃのうち、少なくとも１つの面から基板１２内部に向けて溝１４や穴部１５などの空洞を形成することにより、基板１２の厚さを保ったまま、基板１２の剛性を低減することができる。従って、超音波センサ１０の耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減することができる。つまり、基板１２の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサ１０を実現することができる。
【解決手段】 基板１２の表面１２ａ、裏面１２ｂ及び端面１２ｃのうち、少なくとも１つの面から基板１２内部に向けて溝１４や穴部１５などの空洞を形成することにより、基板１２の厚さを保ったまま、基板１２の剛性を低減することができる。従って、超音波センサ１０の耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減することができる。つまり、基板１２の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサ１０を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に超音波振動子を接着した超音波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属、樹脂材料等の基板に超音波振動子を接着した超音波センサとして、例えば、自動車（車両）に搭載されたものが知られている。この超音波センサは、超音波の送受信が可能な素子から超音波を送信して、被検出体に当たって反射された超音波をこの素子によって受信することにより、自動車の周囲にある物体の位置測定または距離測定や、当該物体の２次元形状または３次元形状の測定などを行う。
例えば、図８に示すように、車両１２０に取り付けられた円筒状のアルミケース１１９の先端に設けられた基板１１２に、超音波を検出する圧電式超音波振動子１１１を直接取り付けて、基板１１２の振動によって超音波を送受信する超音波センサ１１０が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−５８０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、この種の超音波センサは、外部から見える位置に取り付けられるため、美観を損ねることがないように、超音波センサを小型化することが求められている。しかし、超音波センサを小型化すると共振周波数が大きくなってしまい、信号の減衰が大きくなる、または、指向性の悪くなる、などによりセンサ特性が悪くなるという問題があった。
共振周波数を低減するためには、超音波振動子を貼り付ける基板の剛性を下げればよい。基板の剛性を下げる方策としては、基板を薄くする、または、低ヤング率の基板を用いる、などが考えられるが、いずれも基板の耐衝撃性の大幅な低下を招くため、適当ではない。
【０００４】
そこで、この発明では、基板の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、超音波を発生及び検出する超音波振動子と、この超音波振動子が接着され、超音波を送受信する基板と、を備えた超音波センサにおいて、前記超音波振動子は、前記基板の表面に接着されており、前記基板の表面、裏面及び端面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて空洞が形成されている、という技術的手段を用いる。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、基板の表面、裏面及び端面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて空洞が形成されているので、基板の厚さを保ったまま、基板の剛性を低減することができる。従って、超音波センサの耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減することができる。
つまり、基板の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサを実現することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、前記空洞は、前記基板の表面及び裏面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて溝状に形成されている、という技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、切削、プレスなどの簡単な方法で溝状に空洞を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、安価に製造することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の超音波センサにおいて、前記溝状に形成された空洞は、格子状に配列されている、という技術的手段を用いる。
【００１０】
特に請求項３に記載の発明のように、溝状に形成された空洞を格子状に配列することにより、基板の剛性の異方性を少なくすることができるので、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、前記空洞は、穴状に形成されている、という技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、切削、プレスなどの簡単な方法で穴状に空洞を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、安価に製造することができる。また、穴状の空洞を分散して形成した場合には、基板の剛性の異方性を少なくすることができるので、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板の端面から前記基板内部に向けて、前記端面に沿って切り欠き状に形成された空洞が更に設けられている、という技術的手段を用いる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、基板を保持する端面近傍の剛性を低減することができるので、基板の剛性を更に低減することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記空洞は、前記超音波振動子を接着した接着面には形成されていない、という技術的手段を用いる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、空洞は、超音波振動子を接着した接着面には形成されていないので、超音波振動子と基板との接着面積を大きくすることができる。これにより、超音波振動子と基板との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子と基板との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記空洞の内部に、前記基板より弾性率が低い材料が充填されている、という技術的手段を用いる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、空洞の内部に、基板より弾性率が低い材料が充填されているため、空洞の内部に異物が侵入して超音波が減衰することにより超音波センサの感度が低下することを防止することができる。また、充填材は基板より弾性率が低いので、空洞による基板の剛性の低減効果に及ぼす影響が少ない。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記超音波振動子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体を用いて形成される、という技術的手段を用いる。
【００２０】
請求項８に記載の発明によれば、超音波振動子を、圧電定数の大きいチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体を用いて形成することにより、大きな超音波の発信、小さな超音波の受信をすることができ、超音波センサの感度を向上させることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板は、樹脂基板である、という技術的手段を用いる。
【００２２】
請求項９に記載の発明によれば、基板に樹脂基板を用いることにより、樹脂成型加工や切削等により、安価で容易に基板を加工することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板は、半導体基板である、という技術的手段を用いる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明によれば、基板に半導体基板を用いることにより、半導体加工技術を用いることができ、安価で容易に基板を加工することができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板は、ガラス基板である、という技術的手段を用いる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明によれば、基板にガラス基板を用いることにより、切削等により、安価で容易に基板を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明に係る超音波センサの最良の形態について、図を参照して説明する。ここでは、超音波センサを車両に搭載して使用する場合を例に説明する。
図１は、本実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、本実施形態の超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図２は、本実施形態の超音波センサの変更例の説明図である。図２（Ａ）は、超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、受信素子の平面説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図３は、超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、溝の形状の変更例の説明図であり、図３（Ｄ）は、基板の表面に穴部を形成した基板構造の説明図である。図４は、基板の端面から対向する端面に向かって貫通孔が形成された基板構造の断面説明図である。図４（Ａ）は、貫通孔が複数個並列して設けられた基板構造の断面説明図であり、図４（Ｂ）は、溝と貫通孔とが組み合わされて形成された基板構造の断面説明図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の端面に切り欠き部が形成された基板構造の断面説明図である。図６は、溝または穴部に、基板より弾性率が低い充填材が充填された基板構造の断面説明図である。図７は、超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図であり、図７（Ｃ）及び（Ｄ）は、基板の表面及び裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図である。
ここで、図１及び図２において、図（Ａ）の手前側及び図（Ｂ）の下方向が車両の外部を示す。なお、各図では、例えば、溝の寸法、数などについて、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。
【００２８】
図１に示すように、超音波センサ１０は、超音波を発生及び検出する超音波振動子１１と、超音波を送受信し、振動を伝達する基板１２とを備えている。
超音波振動子１１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体薄膜を上下面から電極で挟んで、厚さ１００μｍ、１ｍｍ角の四角形状に形成されている。チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）は、圧電定数が大きいので、大きな超音波の発信、小さな超音波の受信をすることができ、超音波センサの感度を向上させることができる。
基板１２は、エンジニアリングプラスチックなどの耐久性に優れた樹脂材料により、厚さ０．５ｍｍ、３ｍｍ角の四角形状に形成されている。基板１２に樹脂基板を用いると、樹脂成型加工や切削等により、安価で容易に基板を加工することができる。
基板１２の表面１２ａの中央には、超音波振動子１１が接着剤１３により接着されている。基板１２は、車両２０の所定の位置に、超音波振動子１１が車両２０の内側になるように、端面１２ｃを保持されて固定される。
なお、基板１２として樹脂材料を例としているが、半導体基板やガラス基板等どのような材料を用いても共振周波数の低減効果を発現することができる。基板１２に半導体基板を用いた場合、半導体加工技術を用いることができ、ガラス基板を用いた場合、切削等により安価で容易に基板１２を加工することができる。
【００２９】
超音波センサ１０は、超音波振動子１１により基板１２を振動させて裏面１２ｂから超音波を送信し、車両２０付近に存在する障害物などで反射された超音波を、裏面１２ｂから基板１２を介して受信する。
基板１２は、超音波振動子１１が接着された状態において所定の共振周波数を有している。基板１２は、障害物などで反射された超音波を受信すると共振し、この共振によって生じる変位を超音波振動子１１により検出して電圧信号に変換する。
超音波振動子１１と電気的に接続された回路素子（図示せず）は、ＥＣＵに電気的に接続されており、超音波振動子１１から出力される電圧信号に基づいて演算処理を行う。例えば、送信した超音波と受信した超音波との時間差や位相差を求めることにより、障害物との距離測定などを行うことができる。
【００３０】
超音波センサ１０の耐衝撃性を確保するために、基板１２に厚さ０．５ｍｍの樹脂製の平板を用いると、共振周波数を超音波センサ１０の感度が良好である数１０ｋＨｚ程度にするには、基板１２を５ｍｍ角程度の大きさにする必要があり、小型化が困難である。
一般に平板の共振周波数は、剛性の平方根に比例するため、基板１２の寸法を増大させずに共振周波数を低減するためには、基板１２の曲げ剛性を下げればよい。本実施形態では、耐衝撃性を確保するために、基板１２の外寸をそのままにして、基板１２の表面１２ａに溝１４を形成することにより、基板１２の剛性を低減した。
【００３１】
基板１２の表面１２ａには、基板１２内部に向かって形成された溝１４が、格子状に配列されている。ここで、溝１４は、幅が１００μｍ、深さが基板１２の約半分（約０．２５ｍｍ）の矩形断面を有しており、隣り合った溝１４との間隔が１００μｍになるように形成されている。
基板１２をこのような構造にすると、表面１２ａの半分以上の領域で溝１４が形成されているため、基板１２の剛性を大幅に低減することができる。その結果、基板１２の厚さは０．５ｍｍのままで、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を、例えば、１２０ｋＨｚから６０ｋＨｚまで低減することができる。
ここで、溝１４の縦断面形状は、半円状でもよいし、くさび型でもよく、形状は任意である。
【００３２】
溝１４は格子状に配列されているので、基板１２の剛性の異方性を少なくすることができ、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
また、超音波振動子１１の接着部の下まで溝１４が形成されているため、超音波振動子１１を撓みやすくすることができるので、超音波の出力を大きくすることができる。
更に、裏面１２ｂには、溝１４が形成されておらず一様な平面状であるため、平面波である超音波の受信感度が低減しない。超音波の送信時にも、超音波が裏面１２ｂの凹凸による干渉を受けることがないため、安定した超音波の送信が可能である。
【００３３】
ここで、図２に示すように、溝１４は、超音波振動子１１との接着部には形成しないようにしてもよい。この構成を用いると、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができるため、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００３４】
溝１４の形状は、図３（Ａ）に示すように、四角形の四辺状に形成された相似形状の複数の溝を中心から同心状に配置してもよいし、図３（Ｂ）に示すように、溝１４を同心円状に形成してもよい。
また、図３（Ｃ）に示すように、溝１４は、基板１２の端面１２ｃと平行で、基板１２の中心部で交差する十字型に形成してもよい。
更に、図３（Ｄ）に示すように、溝１４の代わりに、例えば、開口部が１００μｍ角の四角形状、深さが基板１２の約半分（約０．２５ｍｍ）の角柱状の穴部１５を１００μｍ間隔に形成してもよい。
穴部１５は均等に分散して配列されているので、基板１２の剛性の異方性を少なくすることができ、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
溝１４の縦断面形状は、半円状でもよいし、くさび型でもよく、形状は任意である。穴部１５は、開口部が円形の円柱状等に形成してもよい。穴部１５の縦断面形状は、半円状でもよいし、くさび型でもよく、形状は任意である。上述したいずれの場合においても、基板１２の剛性を低減することができる。
【００３５】
溝１４や穴部１５の形状、幅、配置間隔、等は任意に設定可能である。また、溝１４や穴部１５の深さは、基板１２の約半分（約０．２５ｍｍ）に限定されるものではなく、基板１２に形成される位置によって深さが異なっていてもよい。更に、溝１４や穴部１５は、組み合わせて形成してもよい。
【００３６】
ここで、上述したいずれの場合においても、超音波振動子１１と基板１２との接着部には、溝１４や穴部１５を形成しないようにしてもよい。この構成を用いると、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができるため、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００３７】
また、本実施形態の超音波センサ１０では、基板１２の表面１２ａに、溝１４、または、穴部１５を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、大幅なコストアップが無く小型で製造することができる。
なお、本実施形態では、四角形状の超音波振動子１１及び基板１２を用いた例について説明したが、超音波振動子１１及び基板１２の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、それぞれ円板状でもよい。
【００３８】
（変更例１）
基板１２の端面１２ｃから対向する端面１２ｃに向かって貫通孔１７を形成する構成を用いてもよい。図４（Ａ）に示すように、貫通孔１７は、基板１２の表面１２ａに沿って複数個を並列して設けてもよい。ここで、貫通孔１７を直交方向にも形成して、格子状に配列してもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、端面１２ｃ近傍にのみ貫通孔１７を形成し、溝１４を組み合わせて形成してもよい。ここで、貫通孔１７の縦断面形状は、任意に選択することができる。
これらの構成を使用した場合にも、基板１２の剛性を低減することができる。
【００３９】
（変更例２）
基板１２に溝１４、または、穴部１５を形成する上記の構造に加えて、基板１２の端面１２ｃに切り欠き部１６を形成してもよい。図５（Ａ）に示すように、基板１２の表面１２ａに溝１４を形成し、更に表面１２ａの外周の端部に切り欠き部１６を形成してもよいし、図５（Ｂ）に示すように、端面１２ｃの中央部に切り欠き部１６を形成してもよい。ここで、切り欠き部１６は、対向する１組の端面１２ｃのみに形成してもよいし、全ての端面１２ｃに形成してもよい。
これにより、車両２０が基板１２を保持する端面１２ｃ近傍の剛性を低減することができるので、基板１２の剛性を更に低減することができる。
【００４０】
（変更例３）
図６に示すように、溝１４、または、穴部１５に、基板１２より弾性率が低い充填材１８、例えば、ウレタンフォームやゲルなどを充填した構成を用いることができる。この構成を使用すると、溝１４、または、穴部１５に異物が侵入して超音波が減衰することにより超音波センサ１０の感度が低下することを防止することができる。また、充填材１８は基板１２より弾性率が低いので、溝１４、または、穴部１５による基板１２の剛性の低減効果に及ぼす影響が少ない。
【００４１】
［最良の形態による効果］
（１）基板１２の表面１２ａ、裏面１２ｂ及び端面１２ｃのうち、少なくとも１つの面から基板１２内部に向けて溝１４や穴部１５などの空洞が形成されているので、基板１２の厚さを保ったまま、基板１２の剛性を低減することができる。従って、超音波センサ１０の耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減することができる。
つまり、基板１２の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサ１０を実現することができる。
【００４２】
（２）切削、プレスなどの簡単な方法で溝１４や穴部１５などの空洞を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、大幅なコストアップが無く小型で製造することができる。
【００４３】
（３）溝１４を格子状に配列した場合には、基板１２の剛性の異方性を少なくすることができるので、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
【００４４】
（４）溝１４や穴部１５に加えて、基板１２を保持する端面１２ｃ近傍に切り欠き部１６を更に形成した場合には、端面１２ｃ近傍の剛性を低減することができるので、基板１２の剛性を更に低減することができる。
【００４５】
（５）溝１４や穴部１５などの空洞を、超音波振動子１１を接着した接着面に形成しない場合には、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができる。これにより、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００４６】
（６）溝１４や穴部１５などの空洞の内部に、基板１２より弾性率が低い充填材１８を充填した場合には、空洞の内部に異物が侵入して超音波が減衰することにより超音波センサ１０の感度が低下することを防止することができる。また、充填材１８は基板１２より弾性率が低いので、溝１４や穴部１５などの空洞による基板１２の剛性の低減効果に及ぼす影響が少ない。
【００４７】
［その他の実施形態］
（１）室内で使用する場合などのように、溝１４、または、穴部１５に異物が侵入する可能性が低い場合には、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、裏面１２ｂに、溝１４、穴部１５などの空洞を形成する構成を採用することもできる。この構成を用いると、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができるため、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との間で伝達される超音波の減衰を小さくすることができる。
【００４８】
（２）基板１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂの両面に、溝１４、または、穴部１５を形成する構成を用いてもよい。図７（Ｃ）に示すように、表面１２ａに形成される溝１４と裏面１２ｂに形成される溝１４とが対向するように配置してもよい。この構成を用いると、基板１２が薄くなる部分に、直接異物が衝突するおそれが少なくなるため、耐衝撃性を向上させることができる。
また、図７（Ｄ）に示すように、表面１２ａに形成される溝１４と裏面１２ｂに形成される溝１４とが対向しないように配置してもよい。この構成を用いると、溝１４同士が対向して、基板１２が薄くなる部分が形成されないため、耐衝撃性を向上させることができる。
【００４９】
（３）基板１２だけでなく、超音波振動子１１の表面にも溝、または、穴部を形成してもよい。これにより、超音波センサ１０の共振周波数を更に低減することができるとともに、超音波振動子１１が撓みやすくなるため、超音波の出力を向上させることができる。
【００５０】
［各請求項と実施形態との対応関係］
溝１４、穴部１５、切り欠き部１６及び貫通孔１７が請求項１に記載の空洞に対応する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、本実施形態の超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】本実施形態の超音波センサの変更例の説明図である。図２（Ａ）は、超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、受信素子の平面説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、溝の形状の変更例の説明図であり、図３（Ｄ）は、基板の表面に穴部を形成した基板構造の説明図である。
【図４】基板の端面から対向する端面に向かって貫通孔が形成された基板構造の断面説明図である。図４（Ａ）は、貫通孔が複数個並列して設けられた基板構造の断面説明図であり、図４（Ｂ）は、溝と貫通孔とが組み合わされて形成された基板構造の断面説明図である。
【図５】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の端面に切り欠き部が形成された基板構造の断面説明図である。
【図６】溝または穴部に、基板より弾性率が低い充填材が充填された基板構造の断面説明図である。
【図７】超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図であり、図７（Ｃ）及び（Ｄ）は、基板の表面及び裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図である。
【図８】従来の超音波センサの構造の断面説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 超音波センサ
１１ 超音波振動子
１２ 基板
１２ａ 表面
１２ｂ 裏面
１２ｃ 端面
１３ 接着剤
１４ 溝（空洞）
１５ 穴部（空洞）
１６ 切り欠き部（空洞）
１７ 貫通孔（空洞）
１８ 充填材
２０ 車両
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に超音波振動子を接着した超音波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属、樹脂材料等の基板に超音波振動子を接着した超音波センサとして、例えば、自動車（車両）に搭載されたものが知られている。この超音波センサは、超音波の送受信が可能な素子から超音波を送信して、被検出体に当たって反射された超音波をこの素子によって受信することにより、自動車の周囲にある物体の位置測定または距離測定や、当該物体の２次元形状または３次元形状の測定などを行う。
例えば、図８に示すように、車両１２０に取り付けられた円筒状のアルミケース１１９の先端に設けられた基板１１２に、超音波を検出する圧電式超音波振動子１１１を直接取り付けて、基板１１２の振動によって超音波を送受信する超音波センサ１１０が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−５８０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、この種の超音波センサは、外部から見える位置に取り付けられるため、美観を損ねることがないように、超音波センサを小型化することが求められている。しかし、超音波センサを小型化すると共振周波数が大きくなってしまい、信号の減衰が大きくなる、または、指向性の悪くなる、などによりセンサ特性が悪くなるという問題があった。
共振周波数を低減するためには、超音波振動子を貼り付ける基板の剛性を下げればよい。基板の剛性を下げる方策としては、基板を薄くする、または、低ヤング率の基板を用いる、などが考えられるが、いずれも基板の耐衝撃性の大幅な低下を招くため、適当ではない。
【０００４】
そこで、この発明では、基板の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、超音波を発生及び検出する超音波振動子と、この超音波振動子が接着され、超音波を送受信する基板と、を備えた超音波センサにおいて、前記超音波振動子は、前記基板の表面に接着されており、前記基板の表面、裏面及び端面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて空洞が形成されている、という技術的手段を用いる。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、基板の表面、裏面及び端面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて空洞が形成されているので、基板の厚さを保ったまま、基板の剛性を低減することができる。従って、超音波センサの耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減することができる。
つまり、基板の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサを実現することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、前記空洞は、前記基板の表面及び裏面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて溝状に形成されている、という技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、切削、プレスなどの簡単な方法で溝状に空洞を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、安価に製造することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の超音波センサにおいて、前記溝状に形成された空洞は、格子状に配列されている、という技術的手段を用いる。
【００１０】
特に請求項３に記載の発明のように、溝状に形成された空洞を格子状に配列することにより、基板の剛性の異方性を少なくすることができるので、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、前記空洞は、穴状に形成されている、という技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、切削、プレスなどの簡単な方法で穴状に空洞を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、安価に製造することができる。また、穴状の空洞を分散して形成した場合には、基板の剛性の異方性を少なくすることができるので、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板の端面から前記基板内部に向けて、前記端面に沿って切り欠き状に形成された空洞が更に設けられている、という技術的手段を用いる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、基板を保持する端面近傍の剛性を低減することができるので、基板の剛性を更に低減することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記空洞は、前記超音波振動子を接着した接着面には形成されていない、という技術的手段を用いる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、空洞は、超音波振動子を接着した接着面には形成されていないので、超音波振動子と基板との接着面積を大きくすることができる。これにより、超音波振動子と基板との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子と基板との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記空洞の内部に、前記基板より弾性率が低い材料が充填されている、という技術的手段を用いる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、空洞の内部に、基板より弾性率が低い材料が充填されているため、空洞の内部に異物が侵入して超音波が減衰することにより超音波センサの感度が低下することを防止することができる。また、充填材は基板より弾性率が低いので、空洞による基板の剛性の低減効果に及ぼす影響が少ない。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記超音波振動子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体を用いて形成される、という技術的手段を用いる。
【００２０】
請求項８に記載の発明によれば、超音波振動子を、圧電定数の大きいチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体を用いて形成することにより、大きな超音波の発信、小さな超音波の受信をすることができ、超音波センサの感度を向上させることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板は、樹脂基板である、という技術的手段を用いる。
【００２２】
請求項９に記載の発明によれば、基板に樹脂基板を用いることにより、樹脂成型加工や切削等により、安価で容易に基板を加工することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板は、半導体基板である、という技術的手段を用いる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明によれば、基板に半導体基板を用いることにより、半導体加工技術を用いることができ、安価で容易に基板を加工することができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記基板は、ガラス基板である、という技術的手段を用いる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明によれば、基板にガラス基板を用いることにより、切削等により、安価で容易に基板を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明に係る超音波センサの最良の形態について、図を参照して説明する。ここでは、超音波センサを車両に搭載して使用する場合を例に説明する。
図１は、本実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、本実施形態の超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図２は、本実施形態の超音波センサの変更例の説明図である。図２（Ａ）は、超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、受信素子の平面説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図３は、超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、溝の形状の変更例の説明図であり、図３（Ｄ）は、基板の表面に穴部を形成した基板構造の説明図である。図４は、基板の端面から対向する端面に向かって貫通孔が形成された基板構造の断面説明図である。図４（Ａ）は、貫通孔が複数個並列して設けられた基板構造の断面説明図であり、図４（Ｂ）は、溝と貫通孔とが組み合わされて形成された基板構造の断面説明図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の端面に切り欠き部が形成された基板構造の断面説明図である。図６は、溝または穴部に、基板より弾性率が低い充填材が充填された基板構造の断面説明図である。図７は、超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図であり、図７（Ｃ）及び（Ｄ）は、基板の表面及び裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図である。
ここで、図１及び図２において、図（Ａ）の手前側及び図（Ｂ）の下方向が車両の外部を示す。なお、各図では、例えば、溝の寸法、数などについて、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。
【００２８】
図１に示すように、超音波センサ１０は、超音波を発生及び検出する超音波振動子１１と、超音波を送受信し、振動を伝達する基板１２とを備えている。
超音波振動子１１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体薄膜を上下面から電極で挟んで、厚さ１００μｍ、１ｍｍ角の四角形状に形成されている。チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）は、圧電定数が大きいので、大きな超音波の発信、小さな超音波の受信をすることができ、超音波センサの感度を向上させることができる。
基板１２は、エンジニアリングプラスチックなどの耐久性に優れた樹脂材料により、厚さ０．５ｍｍ、３ｍｍ角の四角形状に形成されている。基板１２に樹脂基板を用いると、樹脂成型加工や切削等により、安価で容易に基板を加工することができる。
基板１２の表面１２ａの中央には、超音波振動子１１が接着剤１３により接着されている。基板１２は、車両２０の所定の位置に、超音波振動子１１が車両２０の内側になるように、端面１２ｃを保持されて固定される。
なお、基板１２として樹脂材料を例としているが、半導体基板やガラス基板等どのような材料を用いても共振周波数の低減効果を発現することができる。基板１２に半導体基板を用いた場合、半導体加工技術を用いることができ、ガラス基板を用いた場合、切削等により安価で容易に基板１２を加工することができる。
【００２９】
超音波センサ１０は、超音波振動子１１により基板１２を振動させて裏面１２ｂから超音波を送信し、車両２０付近に存在する障害物などで反射された超音波を、裏面１２ｂから基板１２を介して受信する。
基板１２は、超音波振動子１１が接着された状態において所定の共振周波数を有している。基板１２は、障害物などで反射された超音波を受信すると共振し、この共振によって生じる変位を超音波振動子１１により検出して電圧信号に変換する。
超音波振動子１１と電気的に接続された回路素子（図示せず）は、ＥＣＵに電気的に接続されており、超音波振動子１１から出力される電圧信号に基づいて演算処理を行う。例えば、送信した超音波と受信した超音波との時間差や位相差を求めることにより、障害物との距離測定などを行うことができる。
【００３０】
超音波センサ１０の耐衝撃性を確保するために、基板１２に厚さ０．５ｍｍの樹脂製の平板を用いると、共振周波数を超音波センサ１０の感度が良好である数１０ｋＨｚ程度にするには、基板１２を５ｍｍ角程度の大きさにする必要があり、小型化が困難である。
一般に平板の共振周波数は、剛性の平方根に比例するため、基板１２の寸法を増大させずに共振周波数を低減するためには、基板１２の曲げ剛性を下げればよい。本実施形態では、耐衝撃性を確保するために、基板１２の外寸をそのままにして、基板１２の表面１２ａに溝１４を形成することにより、基板１２の剛性を低減した。
【００３１】
基板１２の表面１２ａには、基板１２内部に向かって形成された溝１４が、格子状に配列されている。ここで、溝１４は、幅が１００μｍ、深さが基板１２の約半分（約０．２５ｍｍ）の矩形断面を有しており、隣り合った溝１４との間隔が１００μｍになるように形成されている。
基板１２をこのような構造にすると、表面１２ａの半分以上の領域で溝１４が形成されているため、基板１２の剛性を大幅に低減することができる。その結果、基板１２の厚さは０．５ｍｍのままで、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を、例えば、１２０ｋＨｚから６０ｋＨｚまで低減することができる。
ここで、溝１４の縦断面形状は、半円状でもよいし、くさび型でもよく、形状は任意である。
【００３２】
溝１４は格子状に配列されているので、基板１２の剛性の異方性を少なくすることができ、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
また、超音波振動子１１の接着部の下まで溝１４が形成されているため、超音波振動子１１を撓みやすくすることができるので、超音波の出力を大きくすることができる。
更に、裏面１２ｂには、溝１４が形成されておらず一様な平面状であるため、平面波である超音波の受信感度が低減しない。超音波の送信時にも、超音波が裏面１２ｂの凹凸による干渉を受けることがないため、安定した超音波の送信が可能である。
【００３３】
ここで、図２に示すように、溝１４は、超音波振動子１１との接着部には形成しないようにしてもよい。この構成を用いると、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができるため、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００３４】
溝１４の形状は、図３（Ａ）に示すように、四角形の四辺状に形成された相似形状の複数の溝を中心から同心状に配置してもよいし、図３（Ｂ）に示すように、溝１４を同心円状に形成してもよい。
また、図３（Ｃ）に示すように、溝１４は、基板１２の端面１２ｃと平行で、基板１２の中心部で交差する十字型に形成してもよい。
更に、図３（Ｄ）に示すように、溝１４の代わりに、例えば、開口部が１００μｍ角の四角形状、深さが基板１２の約半分（約０．２５ｍｍ）の角柱状の穴部１５を１００μｍ間隔に形成してもよい。
穴部１５は均等に分散して配列されているので、基板１２の剛性の異方性を少なくすることができ、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
溝１４の縦断面形状は、半円状でもよいし、くさび型でもよく、形状は任意である。穴部１５は、開口部が円形の円柱状等に形成してもよい。穴部１５の縦断面形状は、半円状でもよいし、くさび型でもよく、形状は任意である。上述したいずれの場合においても、基板１２の剛性を低減することができる。
【００３５】
溝１４や穴部１５の形状、幅、配置間隔、等は任意に設定可能である。また、溝１４や穴部１５の深さは、基板１２の約半分（約０．２５ｍｍ）に限定されるものではなく、基板１２に形成される位置によって深さが異なっていてもよい。更に、溝１４や穴部１５は、組み合わせて形成してもよい。
【００３６】
ここで、上述したいずれの場合においても、超音波振動子１１と基板１２との接着部には、溝１４や穴部１５を形成しないようにしてもよい。この構成を用いると、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができるため、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００３７】
また、本実施形態の超音波センサ１０では、基板１２の表面１２ａに、溝１４、または、穴部１５を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、大幅なコストアップが無く小型で製造することができる。
なお、本実施形態では、四角形状の超音波振動子１１及び基板１２を用いた例について説明したが、超音波振動子１１及び基板１２の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、それぞれ円板状でもよい。
【００３８】
（変更例１）
基板１２の端面１２ｃから対向する端面１２ｃに向かって貫通孔１７を形成する構成を用いてもよい。図４（Ａ）に示すように、貫通孔１７は、基板１２の表面１２ａに沿って複数個を並列して設けてもよい。ここで、貫通孔１７を直交方向にも形成して、格子状に配列してもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、端面１２ｃ近傍にのみ貫通孔１７を形成し、溝１４を組み合わせて形成してもよい。ここで、貫通孔１７の縦断面形状は、任意に選択することができる。
これらの構成を使用した場合にも、基板１２の剛性を低減することができる。
【００３９】
（変更例２）
基板１２に溝１４、または、穴部１５を形成する上記の構造に加えて、基板１２の端面１２ｃに切り欠き部１６を形成してもよい。図５（Ａ）に示すように、基板１２の表面１２ａに溝１４を形成し、更に表面１２ａの外周の端部に切り欠き部１６を形成してもよいし、図５（Ｂ）に示すように、端面１２ｃの中央部に切り欠き部１６を形成してもよい。ここで、切り欠き部１６は、対向する１組の端面１２ｃのみに形成してもよいし、全ての端面１２ｃに形成してもよい。
これにより、車両２０が基板１２を保持する端面１２ｃ近傍の剛性を低減することができるので、基板１２の剛性を更に低減することができる。
【００４０】
（変更例３）
図６に示すように、溝１４、または、穴部１５に、基板１２より弾性率が低い充填材１８、例えば、ウレタンフォームやゲルなどを充填した構成を用いることができる。この構成を使用すると、溝１４、または、穴部１５に異物が侵入して超音波が減衰することにより超音波センサ１０の感度が低下することを防止することができる。また、充填材１８は基板１２より弾性率が低いので、溝１４、または、穴部１５による基板１２の剛性の低減効果に及ぼす影響が少ない。
【００４１】
［最良の形態による効果］
（１）基板１２の表面１２ａ、裏面１２ｂ及び端面１２ｃのうち、少なくとも１つの面から基板１２内部に向けて溝１４や穴部１５などの空洞が形成されているので、基板１２の厚さを保ったまま、基板１２の剛性を低減することができる。従って、超音波センサ１０の耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減することができる。
つまり、基板１２の厚さを保ち、耐衝撃性を確保しつつ、共振周波数を低減し、小型化できる超音波センサ１０を実現することができる。
【００４２】
（２）切削、プレスなどの簡単な方法で溝１４や穴部１５などの空洞を形成するだけで共振周波数を低減することができるので、他の部品を使用する必要がなく、従来の超音波センサに比べて、大幅なコストアップが無く小型で製造することができる。
【００４３】
（３）溝１４を格子状に配列した場合には、基板１２の剛性の異方性を少なくすることができるので、特定の方向の耐衝撃性が低下することを防止することができる。
【００４４】
（４）溝１４や穴部１５に加えて、基板１２を保持する端面１２ｃ近傍に切り欠き部１６を更に形成した場合には、端面１２ｃ近傍の剛性を低減することができるので、基板１２の剛性を更に低減することができる。
【００４５】
（５）溝１４や穴部１５などの空洞を、超音波振動子１１を接着した接着面に形成しない場合には、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができる。これにより、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との界面における超音波の減衰を小さくすることができる。
【００４６】
（６）溝１４や穴部１５などの空洞の内部に、基板１２より弾性率が低い充填材１８を充填した場合には、空洞の内部に異物が侵入して超音波が減衰することにより超音波センサ１０の感度が低下することを防止することができる。また、充填材１８は基板１２より弾性率が低いので、溝１４や穴部１５などの空洞による基板１２の剛性の低減効果に及ぼす影響が少ない。
【００４７】
［その他の実施形態］
（１）室内で使用する場合などのように、溝１４、または、穴部１５に異物が侵入する可能性が低い場合には、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、裏面１２ｂに、溝１４、穴部１５などの空洞を形成する構成を採用することもできる。この構成を用いると、超音波振動子１１と基板１２との接着面積を大きくすることができるため、超音波振動子１１と基板１２との接着強度を向上させることができるとともに、超音波振動子１１と基板１２との間で伝達される超音波の減衰を小さくすることができる。
【００４８】
（２）基板１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂの両面に、溝１４、または、穴部１５を形成する構成を用いてもよい。図７（Ｃ）に示すように、表面１２ａに形成される溝１４と裏面１２ｂに形成される溝１４とが対向するように配置してもよい。この構成を用いると、基板１２が薄くなる部分に、直接異物が衝突するおそれが少なくなるため、耐衝撃性を向上させることができる。
また、図７（Ｄ）に示すように、表面１２ａに形成される溝１４と裏面１２ｂに形成される溝１４とが対向しないように配置してもよい。この構成を用いると、溝１４同士が対向して、基板１２が薄くなる部分が形成されないため、耐衝撃性を向上させることができる。
【００４９】
（３）基板１２だけでなく、超音波振動子１１の表面にも溝、または、穴部を形成してもよい。これにより、超音波センサ１０の共振周波数を更に低減することができるとともに、超音波振動子１１が撓みやすくなるため、超音波の出力を向上させることができる。
【００５０】
［各請求項と実施形態との対応関係］
溝１４、穴部１５、切り欠き部１６及び貫通孔１７が請求項１に記載の空洞に対応する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、本実施形態の超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】本実施形態の超音波センサの変更例の説明図である。図２（Ａ）は、超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、受信素子の平面説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、溝の形状の変更例の説明図であり、図３（Ｄ）は、基板の表面に穴部を形成した基板構造の説明図である。
【図４】基板の端面から対向する端面に向かって貫通孔が形成された基板構造の断面説明図である。図４（Ａ）は、貫通孔が複数個並列して設けられた基板構造の断面説明図であり、図４（Ｂ）は、溝と貫通孔とが組み合わされて形成された基板構造の断面説明図である。
【図５】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の端面に切り欠き部が形成された基板構造の断面説明図である。
【図６】溝または穴部に、基板より弾性率が低い充填材が充填された基板構造の断面説明図である。
【図７】超音波センサの基板構造の変更例の説明図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、基板の裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図であり、図７（Ｃ）及び（Ｄ）は、基板の表面及び裏面に溝を形成した基板構造の断面説明図である。
【図８】従来の超音波センサの構造の断面説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 超音波センサ
１１ 超音波振動子
１２ 基板
１２ａ 表面
１２ｂ 裏面
１２ｃ 端面
１３ 接着剤
１４ 溝（空洞）
１５ 穴部（空洞）
１６ 切り欠き部（空洞）
１７ 貫通孔（空洞）
１８ 充填材
２０ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生及び検出する超音波振動子と、この超音波振動子が接着され、超音波を送受信する基板と、を備えた超音波センサにおいて、
前記超音波振動子は、前記基板の表面に接着されており、
前記基板の表面、裏面及び端面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて空洞が形成されていることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記空洞は、前記基板の表面及び裏面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて溝状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記溝状に形成された空洞は、格子状に配列されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記空洞は、穴状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記基板の端面から前記基板内部に向けて、前記端面に沿って切り欠き状に形成された空洞が更に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記空洞は、前記超音波振動子を接着した接着面には形成されていないことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記空洞の内部に、前記基板より弾性率が低い材料が充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記超音波振動子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体を用いて形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項９】
前記基板は、樹脂基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項１０】
前記基板は、半導体基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項１１】
前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項１】
超音波を発生及び検出する超音波振動子と、この超音波振動子が接着され、超音波を送受信する基板と、を備えた超音波センサにおいて、
前記超音波振動子は、前記基板の表面に接着されており、
前記基板の表面、裏面及び端面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて空洞が形成されていることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記空洞は、前記基板の表面及び裏面のうち、少なくとも１つの面から基板内部に向けて溝状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記溝状に形成された空洞は、格子状に配列されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記空洞は、穴状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記基板の端面から前記基板内部に向けて、前記端面に沿って切り欠き状に形成された空洞が更に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記空洞は、前記超音波振動子を接着した接着面には形成されていないことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記空洞の内部に、前記基板より弾性率が低い材料が充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記超音波振動子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体を用いて形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項９】
前記基板は、樹脂基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項１０】
前記基板は、半導体基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項１１】
前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２４３２９９（Ｐ２００７−２４３２９９Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５９４１３（Ｐ２００６−５９４１３）
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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