DE102011079646A1 - Ultrasonic sensor device for detecting and / or transmitting ultrasound - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung (1) zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall (2). Um die Empfindlichkeit zur Detektion eines Objekts zu verbessern, weist die Ultraschallsensorvorrichtung (1) eine Vielzahl von Ultraschallsensorelementen (3a, b) auf, wobei jedes Ultraschallsensorelement (3a, b) aufweist: einen Grundkörper (4), welcher eine Öffnung (5a, b) aufweist, ein flexibles Biegeelement (6a, b), welches stirnseitig einen ersten Endbereich (A) der Öffnung (5a, b) verschließt, wobei das flexible Biegeelement (6a, b) ein Polymer, insbesondere ein Flüssigkristallpolymer, aufweist, ein Piezoelement (7a, b), welches in der Öffnung (5a, b) angeordnet und mit dem flexiblen Biegeelement (6a, b) verbunden ist, und ein Dämpfungselement (8a, b), welches in der Öffnung (5a, b) angeordnet ist und stirnseitig einen zweiten Endbereich (B) der Öffnung (5a, b) verschließt.The present invention relates to an ultrasonic sensor device (1) for detecting and / or transmitting ultrasound (2). In order to improve the sensitivity for detecting an object, the ultrasonic sensor device (1) comprises a plurality of ultrasonic sensor elements (3a, b), each ultrasonic sensor element (3a, b) comprising: a base body (4) having an opening (5a, b ), a flexible bending element (6a, b) which closes the end face of a first end region (A) of the opening (5a, b), wherein the flexible bending element (6a, b) comprises a polymer, in particular a liquid crystal polymer, a piezo element ( 7a, b) which is arranged in the opening (5a, b) and connected to the flexible bending element (6a, b), and a damping element (8a, b) which is arranged in the opening (5a, b) and the front side a second end region (B) of the opening (5a, b) closes.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsensorelement zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall, eine Ultraschallsensorvorrichtung zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall und ein Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallsensorvorrichtung zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall.The invention relates to an ultrasonic sensor element for detecting and / or transmitting ultrasound, an ultrasonic sensor device for detecting and / or transmitting ultrasound and a method for producing an ultrasonic sensor device for detecting and / or transmitting ultrasound.

Stand der TechnikState of the art

Ultraschall-Einparkvorrichtungen dienen zum Erfassen eines Objekts in einem Raum vor und/oder hinter einem Fahrzeug mittels Ultraschallfeldern und weisen dazu üblicherweise 4 bis 6 Ultraschallsensorvorrichtungen auf, die jeweils in einem Heck- und/oder Frontstoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sind. Jede der Ultraschallsensorvorrichtungen weist dabei jeweils ein Ultraschallsensorelement auf, welches selektiv im Erfassungs- oder Sendebetrieb arbeitet. Die Ultraschallsensorvorrichtungen sind derart relativ zueinander in dem Heck- und/oder Frontstoßfänger angeordnet, dass die Ultraschallsensorvorrichtungen horizontal ausgerichtet sind, so dass Bodenreflexionen des Ultraschalls entweder nicht erfasst oder ausgeblendet werden. Üblicherweise haben die Ultraschall-Einparkvorrichtungen ausschließlich eine warnende Funktion für die Objekterfassung in Schallfeldraum.Ultrasonic parking devices are used to detect an object in a space in front of and / or behind a vehicle by means of ultrasonic fields and usually have 4 to 6 ultrasonic sensor devices, which are each arranged in a rear and / or front bumper of the vehicle. Each of the ultrasonic sensor devices in each case has an ultrasonic sensor element which operates selectively in the detection or transmission mode. The ultrasonic sensor devices are arranged relative to each other in the rear and / or front bumper so that the ultrasonic sensor devices are horizontally aligned, so that ground reflections of the ultrasound are either not detected or hidden. Usually, the ultrasonic parking devices have only a warning function for the object detection in sound field space.

US 2008/0060439 A1 beschreibt ein Ultraschallsensorelement, das für eine Abstandsmessung in einem Fahrzeug verwendbar ist. US 2008/0060439 A1 describes an ultrasonic sensor element usable for a distance measurement in a vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ultraschallsensorelement zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall, wobei das Ultraschallsensorelement einen Grundkörper, welcher eine Öffnung aufweist, ein flexibles Biegeelement, welches stirnseitig einen ersten Endbereich der Öffnung verschließt, wobei das flexible Biegeelement ein Polymer, insbesondere ein Flüssigkristallpolymer, aufweist, ein Piezoelement, welches in der Öffnung angeordnet und mit dem flexiblen Biegeelement verbunden ist, und ein Dämpfungselement aufweist, welches in der Öffnung angeordnet ist und stirnseitig einen zweiten Endbereich der Öffnung verschließt.The present invention relates to an ultrasonic sensor element for detecting and / or transmitting ultrasound, wherein the ultrasonic sensor element comprises a base body which has an opening, a flexible bending element which closes a first end region of the opening on the front side, wherein the flexible bending element is a polymer, in particular a liquid crystal polymer , comprising a piezoelectric element arranged in the opening and connected to the flexible bending element, and a damping element which is arranged in the opening and closes the end face of a second end region of the opening.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Ultraschallsensorvorrichtung zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall, wobei die Ultraschallsensorvorrichtung eine Vielzahl von Ultraschallsensorelementen aufweist, wobei jedes Ultraschallsensorelement einen Grundkörper, welcher eine Öffnung aufweist, ein flexibles Biegeelement, welches stirnseitig einen ersten Endbereich der Öffnung verschließt, ein Piezoelement, welches in der Öffnung angeordnet und mit dem flexiblen Biegeelement verbunden ist, ein Dämpfungselement, welches in der Öffnung angeordnet ist und stirnseitig einen zweiten Endbereich der Öffnung verschließt, wobei die Grundkörper der Ultraschallsensorelemente der Vielzahl der Ultraschallsensorelemente einstückig ausgebildet sind.Another object of the present invention is an ultrasonic sensor device for detecting and / or transmitting ultrasound, wherein the ultrasonic sensor device comprises a plurality of ultrasonic sensor elements, each ultrasonic sensor element having a base body, which has an opening, a flexible bending element which closes a first end region of the opening frontally a piezoelectric element which is arranged in the opening and connected to the flexible bending element, a damping element which is arranged in the opening and the end faces a second end portion of the opening, wherein the base body of the ultrasonic sensor elements of the plurality of ultrasonic sensor elements are integrally formed.

Unter einem flexiblen Biegeelement kann insbesondere ein biegeflexibles Element verstanden werden, welches aus einem biegbaren, flexiblen Material gefertigt sein und daher besonders einfach in einer oder mehreren Richtungen gebogen werden kann. Insbesondere kann das flexible Biegeelement dazu eingerichtet sein, Schwingungen auszuführen.A flexible bending element may, in particular, be understood to mean a bendable element which may be made of a bendable, flexible material and therefore can be bent particularly easily in one or more directions. In particular, the flexible bending element may be configured to perform vibrations.

Unter einem Piezoelement kann insbesondere ein als Piezokeramik ausgebildetes Element verstanden werden, welches beispielsweise auf Blei-Zirkonat-Titanat-(PZT)-Basis ausgebildet sein kann. A piezoelectric element may, in particular, be understood as an element formed as a piezoceramic, which may be formed, for example, on lead zirconate titanate (PZT) -based.

Unter einem Dämpfungselement kann insbesondere ein Element verstanden werden, welches akustische (also Schall) und/oder mechanische Schwingungen abschwächen oder eliminieren kann. Das Dämpfungselement kann insbesondere bewirken, dass rückstreuender Schall abgeschwächt und/oder eine Charakteristik eines Ultraschallsensorelements und der Ultraschallsensorvorrichtung verbessert, insbesondere eine Bandbreite einer Übertragungscharakteristik des Ultraschallsensorelements und der Ultraschallsensorvorrichtung vergrößert, werden kann.A damping element can in particular be understood as an element which can attenuate or eliminate acoustic (ie sound) and / or mechanical vibrations. In particular, the damping element can cause backscattering sound to be attenuated and / or a characteristic of an ultrasound sensor element and the ultrasound sensor device to be improved, in particular a bandwidth of a transmission characteristic of the ultrasound sensor element and the ultrasound sensor device can be increased.

Das Ultraschallsensorelement und die Ultraschallsensorvorrichtung können eine hohe Auflösung, insbesondere quer zu einer Längserstreckung des Ultraschallsensorelements, also beispielsweise bezüglich eines Bodens in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, bei der Erfassung eines Objekts in einem Raumbereich benachbart zum Ultraschallsensorelement und/oder zu der Ultraschallsensorvorrichtung aufweisen. Ferner kann eine dreidimensionale Erfassung des Objekts durch die Vielzahl von Ultraschallsensorelementen ermöglicht sein. Ferner kann ein Abstand und/oder ein Winkel zu dem Objekt basierend auf Information, die mittels der Vielzahl von Ultraschallsensorelementen ermittelt werden kann, bestimmt werden. The ultrasound sensor element and the ultrasound sensor device can have a high resolution, in particular transversely to a longitudinal extent of the ultrasound sensor element, ie, for example, with respect to a bottom in the horizontal and / or vertical direction, when detecting an object in a spatial area adjacent to the ultrasound sensor element and / or to the ultrasound sensor device. Furthermore, a three-dimensional detection of the object by the plurality of ultrasonic sensor elements may be made possible. Furthermore, a distance and / or an angle to the object can be determined based on information that can be determined by means of the plurality of ultrasonic sensor elements.

Das flexible Biegeelement auf Polymerbasis kann dabei zu einem genauen, hochauflösenden Abtasten der Umgebung des Ultraschallsensorelements und der Ultraschallsensorvorrichtung beitragen, da solch ein Ultraschallsensorelement eine hohe Empfindlichkeit aufweisen kann.The flexible polymer-based flexure may thereby contribute to accurate, high-resolution scanning of the surroundings of the ultrasonic sensor element and the ultrasonic sensor device, since such an ultrasonic sensor element may have a high sensitivity.

Das Piezoelement, insbesondere eine Elektrode des Piezoelements, kann insbesondere elektrisch leitend mit dem flexiblen Biegeelement und dem Grundkörper verbunden sein, und das Ultraschallsensorelement kann eine weitere elektrische Kontaktierung einer gegenüberliegenden Elektrode des Piezoelements zu einem Substrat aufweisen.The piezoelectric element, in particular an electrode of the piezoelectric element, can in particular be connected in an electrically conductive manner to the flexible bending element and the main body, and this Ultrasonic sensor element may have a further electrical contacting of an opposite electrode of the piezoelectric element to a substrate.

Das flexible Biegeelement kann insbesondere elektrisch leitfähig ausgebildet sein.The flexible bending element may in particular be designed to be electrically conductive.

Der Grundkörper des Sensorelements kann insbesondere als Hohlzylinder ausgebildet sein, in beziehungsweise an dem die weiteren Elemente des Ultraschallsensorelements angeordnet sein können. Es können insbesondere in einem Prozessschritt mittels Spritzguss das als Polymermembran ausgebildete flexible Biegeelement sowie eine Verbindung der Hohlzylinder und ein verbleibendes Gehäuse erstellt werden. Ein Querschnitt des Hohlzylinders kann entsprechend einem Querschnitt der Öffnung kreisförmig oder rechteckig sein.The main body of the sensor element may in particular be formed as a hollow cylinder, in or on which the other elements of the ultrasonic sensor element may be arranged. In particular, in a process step by means of injection molding, the flexible bending element formed as a polymer membrane and a connection of the hollow cylinder and a remaining housing can be created. A cross section of the hollow cylinder may be circular or rectangular according to a cross section of the opening.

Der Grundkörper kann insbesondere auch als Platte ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Grundkörper insbesondere Metall, insbesondere Aluminium, Metalloxid insbesondere Aluminiumoxid, und/oder eine Metalloxidkeramik, insbesondere eine Aluminiumoxidkeramik, aufweisen. Das Metalloxid kann, insbesondere im Falle von Aluminiumoxid, der Metalloxidkeramik entsprechen. Dies kann eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung des Ultraschallsensorelements und der Ultraschallsensorvorrichtung ermöglichen, da der Grundkörper eine einfache Form aufweisen und/oder das Material des Grundkörpers besonders einfach verarbeitet werden kann. The main body may in particular also be formed as a plate. Alternatively or additionally, the base body may in particular comprise metal, in particular aluminum, metal oxide, in particular aluminum oxide, and / or a metal oxide ceramic, in particular an aluminum oxide ceramic. The metal oxide may, in particular in the case of aluminum oxide, correspond to the metal oxide ceramic. This can allow a particularly simple and cost-effective production of the ultrasonic sensor element and the ultrasonic sensor device, since the base body have a simple shape and / or the material of the base body can be processed particularly easily.

Eine äußere Oberfläche des flexiblen Biegeelements kann insbesondere bündig mit einer äußeren Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet sein, so dass das Ultraschallsensorelement keine freiliegenden Kanten aufweisen und eine Beschädigung des Ultraschallsensorelements vermieden werden kann. Der Begriff „äußere“ Oberseite kann in der vorliegenden Anmeldung eine nach außen hin gewandte Oberseite oder Oberfläche des Elements bezeichnen.An outer surface of the flexible bending element may in particular be designed to be flush with an outer surface of the base body, so that the ultrasonic sensor element has no exposed edges and damage to the ultrasonic sensor element can be avoided. The term "outer" top may in the present application designate an outwardly facing top or surface of the element.

Im Rahmen einer Ausführungsform weist das flexible Biegeelement ein Polymer, insbesondere ein Flüssigkristallpolymer (Englisch: liquid crystal polymer), weiter insbesondere ein Polymer der Spezifikation A950 von Tikona, auf. Alternativ zu einem Flüssigkristallpolymer kann ein Elastomer mit einem ähnlichen Elastizitätsmodul, einer ähnlichen chemischen Beständigkeit usw. ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich zu dem Polymermaterial A950 von Tikona kann zumindest ein Flüssigkristallpolymer aus einer Gruppe bestehend aus einem Flüssigkristallpolymer der Spezifikation Sumikasuper von Sumitomo Chemical Industry, einem Flüssigkristallpolymer der Spezifikation Vectra von Ticona, einem Flüssigkristallpolymer der Spezifikation Xydar von Solvay und einem Flüssigkristallpolymer der Spezifikation Zenite von Ticona verwendet werden. Das Polymer aufweisende Material kann insbesondere zumindest eine der folgenden Eigenschaften aufweisen: Ein Dämpfungsverhalten, welches ähnlich zu Gummi sein kann (und beispielsweise mit einer Dämpfungskonstante von etwa 0,6); ein Elastizitätsmodul, welches besonders gering sein kann (beispielsweise mit einem Wert zwischen etwa ≥ 7 GPa und etwa ≤ 10 GPa); eine gute Fließfähigkeit; eine hohe Wärmeformbeständigkeit; und einen Längenausdehnungskoeffizienten, welcher ähnlich zu einem Längenausdehnungskoeffizient eines Materials des Grundkörpers sein kann (und beispielsweise zwischen etwa ≥ 15 × 10–6/K) und etwa ≤ 20 × 10–6/K betragen kann).In one embodiment, the flexible bending element comprises a polymer, in particular a liquid crystal polymer (English: liquid crystal polymer), more particularly a polymer of the specification A950 from Tikona. As an alternative to a liquid crystal polymer, an elastomer having a similar modulus of elasticity, chemical resistance, etc. may be formed. Alternatively, or in addition to Tikona polymer material A950, at least one liquid crystal polymer may be selected from a group consisting of Sumika Superfin liquid crystal polymer of Sumitomo Chemical Industry specification, Ticona Vectra liquid crystal polymer, Solvay Xydar liquid crystal polymer and Zenite specification liquid crystal polymer of Ticona be used. In particular, the polymer-comprising material may have at least one of the following properties: an attenuation behavior which may be similar to rubber (and, for example, with an attenuation constant of about 0.6); a modulus of elasticity which may be particularly low (for example, between about ≥ 7 GPa and about ≦ 10 GPa); good flowability; a high heat resistance; and a coefficient of linear expansion which may be similar to a coefficient of linear expansion of a material of the body (and may be, for example, between about ≥ 15 × 10 -6 / K) and about ≦ 20 × 10 -6 / K).

Ferner kann das flexible Biegeelement auf Polymerbasis eine Übersprechdämpfung zwischen benachbarten Ultraschallsensorelementen der Ultraschallsensorvorrichtung ermöglichen, so dass die Auflösung der Ultraschallvorrichtung zusätzlich verbessert sein kann. Ferner kann das Ultraschallsensorelement eine hohe Dichtigkeit aufweisen, da das Polymer-basierte Material des flexiblen Biegeelements gegenüber Umgebungseinflüssen, beispielsweise Wasser, undurchlässig sein kann. Das flexible Biegeelement auf Polymerbasis kann ferner insbesondere einen ausreichenden Schutz gegenüber Steinschlag bieten, so dass das Anbringen einer zusätzlichen Abdeckschicht oberhalb des flexiblen Biegeelements nach außen hin vermieden werden kann, die eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensorelements und der Ultraschallsensorvorrichtung reduzieren könnte. Ferner kann Polymer besonders einfach verarbeitet werden, so dass eine Oberflächenwelligkeit des flexiblen Biegeelements vermieden werden kann, und eine Oberfläche des flexiblen Biegeelements kann insbesondere nach einer (Inline-) Plasmabehandlung und/oder Beschichtung direkt lackierbar sein. Weitere Prozessschritte bei der Fertigung des Ultraschallsensorelements und der Ultraschallsensorvorrichtung können hierdurch entfallen.Further, the flexible polymer-based flexure element may enable crosstalk attenuation between adjacent ultrasonic sensor elements of the ultrasonic sensor device, so that the resolution of the ultrasonic device may be further improved. Furthermore, the ultrasonic sensor element may have a high density, since the polymer-based material of the flexible bending element may be impermeable to environmental influences, for example water. In particular, the flexible polymer-based flexure may further provide sufficient protection against chipping so that the attachment of an additional cover layer to the exterior of the flexible flexure may be avoided, which could reduce sensitivity of the ultrasonic sensor element and the ultrasonic sensor device. Furthermore, polymer can be processed particularly easily, so that a surface waviness of the flexible bending element can be avoided, and a surface of the flexible bending element can be directly painted especially after an (inline) plasma treatment and / or coating. Further process steps in the production of the ultrasonic sensor element and the ultrasonic sensor device can thereby be dispensed with.

Das Polymer des flexiblen Biegeelements kann insbesondere elektrisch leitfähig sein, so dass eine Kontaktierung des Piezoelements und des Grundkörpers über das flexible Biegeelement bewirkt werden kann.The polymer of the flexible bending element may in particular be electrically conductive, so that a contacting of the piezoelectric element and the base body via the flexible bending element can be effected.

Das flexible Biegeelement kann innerhalb des ersten Endbereichs der Öffnung angeordnet sein, die durch den Grundkörper hindurch verlaufen kann. Daher kann das stirnseitige Verschließen der Öffnung durch das flexible Biegeelement dadurch erreicht werden, dass das flexible Biegeelement an einem Abschnitt von inneren Seitenwänden des Grundkörpers anliegen kann. Dies bewirkt eine hohe Dichtigkeit des Ultraschallsensorelements. Das Ultraschallsensorelement kann insbesondere bei einer Fertigung des Grundkörpers aus einem formbeständigen Material, insbesondere Metall, Metalloxid oder Metalloxidkeramik, und des flexiblen Biegeelements aus Polymer eine hohe Dichtigkeit aufweisen und/oder einer Dampfstrahlprüfung, wie sie zu Testzwecken des Ultraschallsensorelements einer Ultraschall-Einparkvorrichtung durchgeführt werden kann, standhalten, da das Biegeelement in einer Richtung quer zu einer Längserstreckung der Öffnung gesehen, insbesondere in radialer Richtung der Öffnung gesehen, lagestabil gehalten sein kann. Bei einem Metall, Metalloxid oder Metalloxidkeramik aufweisenden Grundkörper kann insbesondere die hohe Dichtigkeit während einer Vielzahl von Temperaturwechseln, die beispielsweise bei einer Thermoschockprüfung durchgeführt werden, dadurch erreicht werden, dass eine Wärmeleitfähigkeit von Metall größer als eine Wärmeleitfähigkeit von Polymer sein und sich das der Grundkörper schneller als das flexible Biegeelement abkühlen kann. Dies kann bewirken, dass sich das Material des Grundkörpers (trotz eventuell ähnlicher Längenausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Materialien) schneller als das Biegeelement zusammenziehen kann, wodurch die Öffnung des Grundkörpers beim Abkühlen im Verhältnis zur Ausdehnungsreduzierung des flexiblen Biegeelements schneller kleiner wird und somit die hohe Dichtigkeit des Ultraschallsensorelements erreicht sein kann. Ferner können aufgrund der ähnlichen Längenausdehnungskoeffizienten von Metall und Polymer temperaturbedingte Langzeitänderungen der Materialien des Grundkörpers und des flexiblen Biegeelements vermieden werden. The flexible flexure may be disposed within the first end region of the opening that may extend through the body. Therefore, the end closure of the opening by the flexible bending element can be achieved in that the flexible bending element can abut a portion of inner side walls of the base body. This causes a high density of the ultrasonic sensor element. The ultrasonic sensor element can in particular in a production of the main body of a dimensionally stable material, in particular metal, metal oxide or metal oxide ceramic, and the flexible flexure of polymer have a high density and / or a steam jet test, as can be performed for test purposes of the ultrasonic sensor element of an ultrasonic parking device, withstand, since the flexure in a direction transverse to seen a longitudinal extent of the opening, in particular seen in the radial direction of the opening, can be kept stable in position. In the case of a base body having a metal, metal oxide or metal oxide ceramic, in particular the high tightness during a multiplicity of temperature changes, which are carried out, for example, in a thermal shock test, can be achieved by virtue of the fact that a thermal conductivity of metal is greater than a thermal conductivity of polymer and the body becomes faster as the flexible flexure can cool. This can cause the material of the base body (despite possibly similar coefficients of linear expansion of the respective materials) to contract faster than the bending element, whereby the opening of the base body during cooling in relation to the expansion reduction of the flexible bending element becomes smaller faster and thus the high density of the ultrasonic sensor element can be achieved. Furthermore, due to the similar coefficients of linear expansion of metal and polymer temperature-related long-term changes in the materials of the body and the flexible bending element can be avoided.

Im Rahmen einer Ausführungsform sind das flexible Biegeelement und der Grundköper einstückig, also aus einem gleichen Material, ausgebildet, wobei ein Material des flexiblen Biegeelements und des Grundkörpers insbesondere Metall, insbesondere Aluminium, Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid, und/oder Metalloxidkeramik, insbesondere Aluminiumoxidkeramik, aufweist. Die Öffnung kann hierbei nicht durch den Grundkörper hindurch verlaufen, also ein Sackloch sein. Daher kann das Ultraschallsensorelement kostengünstig und auf einfache Weise hergestellt sein. Das flexible Biegeelement kann hierbei ausreichend dünn ausgebildet sein, um eine Biegbarkeit des flexiblen Biegeelements zu gewährleisten.In the context of one embodiment, the flexible bending element and the base body are integrally formed, that is, made of a same material, wherein a material of the flexible bending element and the base body in particular metal, in particular aluminum, metal oxide, in particular alumina, and / or metal oxide, in particular alumina ceramic having , The opening can not run through the body through, so be a blind hole. Therefore, the ultrasonic sensor element can be manufactured inexpensively and easily. The flexible bending element can in this case be made sufficiently thin to ensure flexibility of the flexible bending element.

Das Piezoelement kann in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckung der Öffnung, insbesondere in radialer Richtung der Öffnung, verformbar sein. Die Verformung kann eine Ladungsverschiebung in dem Piezoelement verursachen oder durch jene verursacht sein. Dazu kann insbesondere eine Kristallstruktur des Piezoelements eine entsprechende Polarisation aufweisen, die die Verformung bzw. die Ladungsverschiebung bewirkt. Folglich können das flexible Biegeelement und das Piezoelement, welche miteinander mechanisch fest, beispielsweise durch Verkleben, verbunden sein können, eine Biegung oder eine mechanische Schwingung in Richtung der Längserstreckung der Öffnung, also insbesondere entlang einer Längserstreckung des Ultraschallsensorelements, ausführen, da das flexible Biegeelement vollumfänglich mit dem Grundkörper verbunden sein kann. Bei einem Empfang des Ultraschalls kann insbesondere eine Druckeinwirkung auf das flexible Biegeelement eine Verformung des flexiblen Biegeelements und des Piezoelements verursachen. Auf diese Weise kann eine Ladungsverschiebung in dem Piezoelement erzeugt werden, die als Signal erfassbar sein kann. Bei einem Aussenden des Ultraschalls kann eine induzierte Ladung an dem Piezoelement eine Verformung des Piezoelements und des flexiblen Biegeelements verursachen, so dass eine Ultraschallwelle ausgesendet werden kann. Der ausgesendete Ultraschalls kann daher entlang einer Längserstreckung des Ultraschallsensorelements gerichtet sein, und eine Empfindlichkeit der Ultraschallsensorvorrichtung für den empfangenen Ultraschall, welcher sich entlang der Längserstreckung der Öffnung ausbreiten kann, kann besonders gut sein.The piezoelectric element can be deformable in a direction transversely, in particular perpendicular, to a longitudinal extent of the opening, in particular in the radial direction of the opening. The deformation may cause or be caused by a charge shift in the piezo element. For this purpose, in particular a crystal structure of the piezoelectric element can have a corresponding polarization, which effects the deformation or the charge displacement. Consequently, the flexible bending element and the piezoelectric element, which may be mechanically fixed to one another, for example by gluing, perform a bending or a mechanical oscillation in the direction of the longitudinal extent of the opening, ie in particular along a longitudinal extent of the ultrasonic sensor element, since the flexible bending element is full can be connected to the body. Upon receipt of the ultrasound, in particular a pressure action on the flexible bending element can cause a deformation of the flexible bending element and the piezoelectric element. In this way, a charge shift can be generated in the piezoelectric element, which can be detected as a signal. When emitting the ultrasound, an induced charge on the piezoelectric element may cause a deformation of the piezoelectric element and the flexible bending element, so that an ultrasonic wave can be emitted. The emitted ultrasound may therefore be directed along a longitudinal extent of the ultrasound sensor element, and a sensitivity of the ultrasound sensor device for the received ultrasound, which may propagate along the longitudinal extent of the opening, may be particularly good.

Das Piezoelement kann insbesondere (in der Querrichtung, insbesondere in der radialen Richtung, der Öffnung gesehen) beabstandet von dem Grundkörper angeordnet sein, wodurch eine Verformung des Piezoelements in dieser Richtung der Öffnung nicht eingeschränkt sein kann. Das Piezoelement kann scheibenförmig ausgebildet sein.In particular, the piezoelectric element can be arranged at a distance from the base body (seen in the transverse direction, in particular in the radial direction, of the opening), whereby a deformation of the piezoelectric element in this direction of the opening can not be restricted. The piezoelectric element may be disc-shaped.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist ein Substrat, beispielweise ausschließlich, entlang einer äußeren Oberfläche des Grundkörpers benachbart zu dem Dämpfungselement angeordnet. Dadurch kann der Grundkörper mittels einer dem Biegeelement abgewandten Seite des Ultraschallsensorelements an dem Substrat befestigbar und/oder das Piezoelement mit dem Substrat elektrisch kontaktierbar sein, ohne dass eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensorelements beeinträchtigt werden kann.Within the scope of a further embodiment, a substrate, for example exclusively, is arranged along an outer surface of the base body adjacent to the damping element. As a result, the base body can be fastened to the substrate by means of a side of the ultrasonic sensor element facing away from the bending element and / or the piezoelement can be electrically contacted to the substrate without a sensitivity of the ultrasonic sensor element being impaired.

Das Substrat kann flexibel (beispielsweise als flexible Leiterplatte) oder fest (beispielsweise als feste, nicht biegbare Leiterplatte) ausgebildet sein.The substrate may be flexible (for example as a flexible printed circuit board) or fixed (for example as a solid, non-bendable printed circuit board).

Eine elektrisch leitende, insbesondere Metall aufweisende, Schicht kann insbesondere entlang einer dem Piezoelement zugewandten Seite des flexiblen Biegeelements, entlang innerer Seitenwände des Grundkörpers und entlang einer äußeren Oberseite des Grundkörpers benachbart zu dem Substrat angeordnet sein. Eine Bondverbindung, beispielsweise ein Bonddraht, kann insbesondere zwischen einer dem Dämpfungselement zugewandten Seite des Piezoelements und dem Substrat vorgesehen sein und mittels Bondens oder Reibschweißens angebracht sein. Dies bewirkt eine elektrische Kontaktierung des Piezoelements und des Substrats, insbesondere im Falle eines elektrisch nicht leitfähigen Grundkörpers und eines elektrisch nicht leitfähigen flexiblen Biegeelements. Der Grundkörper kann dabei Metalloxid aufweisen und das flexible Biegeelement kann ein nicht leitfähiges Polymer aufweisen. Die Metallisierung kann eine Massekontaktierung des Piezoelements und die Bondverbindung kann eine Signalleitung zur Signalzuführung zu oder Signalableitung von dem Piezoelement bilden. Ein entsprechender erster und zweiter Kontakt des Piezoelements können auf gegenüberliegenden Oberflächen des Piezoelements angebracht sein.An electrically conductive, in particular metal, layer may be arranged in particular along a side facing the piezoelectric element side of the flexible bending element, along inner side walls of the base body and along an outer upper side of the base body adjacent to the substrate. A bonding connection, for example a bonding wire, may be provided in particular between a side of the piezoelectric element facing the damping element and the substrate and attached by means of bonding or friction welding. This causes an electrical contact of the Piezoelectric element and the substrate, in particular in the case of an electrically non-conductive base body and an electrically non-conductive flexible bending element. The base body may comprise metal oxide and the flexible bending element may comprise a non-conductive polymer. The metallization can be a ground contact of the piezoelectric element and the bond connection can form a signal line for signal supply to or signal derivation from the piezoelectric element. A corresponding first and second contact of the piezoelectric element can be mounted on opposite surfaces of the piezoelectric element.

Alternativ können – insbesondere bei einem elektrisch nichtleitenden Grundkörper – insbesondere zwei Bondverbindungen, beispielsweise in Form von Bonddrähten oder mittels Reibschweissens verbundenen dünnen Leitern, zwischen einer dem Dämpfungselement zugewandten Seite des Piezoelements und dem Substrat vorgesehen sein. Dies bewirkt eine elektrische Kontaktierung des Piezoelements und des Substrats.Alternatively, in particular in the case of an electrically non-conductive main body, in particular two bond connections, for example in the form of bonding wires or thin conductors connected by friction welding, may be provided between a side of the piezoelectric element facing the damping element and the substrate. This causes an electrical contacting of the piezoelectric element and the substrate.

Alternativ kann insbesondere bei einem elektrisch leitenden Grundkörper und einem elektrisch leitfähigen (Polymer aufweisenden) flexiblen Biegeelement eine Bondverbindung, beispielsweise in Form eines Bonddrahts oder eines mittels Reibschweissens verbundenen dünnen Leiters, zwischen einer dem Dämpfungselement zugewandten Seite des Piezoelements und dem Substrat vorgesehen sein. Eine Massekontaktierung des Piezoelements kann über eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Piezoelement und dem flexiblen Biegeelement (beispielsweise in Form einer Klebeverbindung oder einer Metallisierung) und einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem flexiblen Biegeelement und dem Grundkörper (beispielsweise in Form einer Klebeverbindung oder einer Metallisierung) bewerkstelligt werden.Alternatively, in particular in the case of an electrically conductive base body and an electrically conductive (polymer-comprising) flexible bending element, a bond connection, for example in the form of a bonding wire or a thin conductor connected by friction welding, can be provided between a side of the piezoelectric element facing the damping element and the substrate. A ground contact of the piezoelectric element can be accomplished via an electrically conductive connection between the piezoelectric element and the flexible bending element (for example in the form of an adhesive bond or a metallization) and an electrically conductive connection between the flexible bending element and the main body (for example in the form of an adhesive bond or metallization) become.

Das Piezoelement und das flexible Biegeelement können insbesondere auch mittels eines anisotropen und/oder isotropen Leitklebers miteinander verklebt sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung beider Elemente zu bewirken. Anisotrope Leitkleber können eine Basissubstanz aufweisen, in der kleine Silberkugeln mit einem Durchmesser in einem Bereich von etwa ≥ 5 Mikrometer (µm) bis etwa ≤ etwa 10 Mikrometer eingebettet sein können. Der anisotrope Leitkleber kann erst elektrisch leitend werden, wenn beide miteinander zu verklebende Kontaktpartner Druck und Temperatur erfahren, da ohne Anlegen des Drucks bei einem temperaturunterstützten Aushärten des Klebers die kleinen Silberkugeln nicht in Kontakt mit beiden Kontaktpartnern kommen können. Der anisotrope Kleber kann die für das Ultraschallsensorelement und die Ultraschallsensorvorrichtung erforderlichen, dünnen Klebeschichtdicken mit einem hohen Elastizitätsmodul bewirken. Isotrope Leitkleber können eine Basissubstanz aufweisen, in der Silberflakes mit einer Abmessung in einem Bereich von etwa ≥ 20 µm bis etwa ≤ 70 µm angeordnet sind, und eine elektrische Kontaktierung ohne Druck auf beide Kontaktpartner während der Aushärtung bewirken.The piezoelectric element and the flexible bending element can in particular also be adhesively bonded together by means of an anisotropic and / or isotropic conductive adhesive in order to produce an electrically conductive connection of the two elements. Anisotropic conductive adhesives may have a base substance in which small silver spheres having a diameter in a range of about ≥ 5 microns (μm) to about ≦ about 10 microns may be embedded. The anisotropic conductive adhesive can only become electrically conductive when both contact partners to be bonded experience pressure and temperature, since without applying the pressure at a temperature-assisted curing of the adhesive, the small silver balls can not come into contact with both contact partners. The anisotropic adhesive may provide the thin adhesive layer thicknesses having a high elastic modulus required for the ultrasonic sensor element and the ultrasonic sensor device. Isotropic conductive adhesives can have a base substance in which silver flakes are arranged with a dimension in a range of about ≥ 20 microns to about ≤ 70 microns, and cause an electrical contact without pressure on both contact partners during curing.

Der Grundkörper und das Substrat können insbesondere mittels eines (isotropen) Leitklebers miteinander verklebt sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung beider Elemente zu bewirken.The base body and the substrate can be glued together in particular by means of an (isotropic) conductive adhesive in order to effect an electrically conductive connection of the two elements.

Das Dämpfungselement kann insbesondere als (insbesondere Polymer-, beispielsweise Polyurethan- oder Polypropylen- oder Silikon-) Schaum ausgebildet sein, so dass das Ultraschallsensorelement besonders einfach und kostengünstig fertigbar sein kann. Ferner kann das Ultraschallsensorelement auch im Bereich des Dämpfungselement bereits eine vergleichsweise hohe Dichtigkeit aufweisen, da der Schaum das Ultraschallsensorelement weitgehend gegen äußere Umgebungseinflüsse abdichten kann.The damping element can be designed in particular as (in particular polymer, for example polyurethane or polypropylene or silicone) foam, so that the ultrasonic sensor element can be manufactured in a particularly simple and cost-effective manner. Furthermore, the ultrasound sensor element can also already have a comparatively high density in the region of the damping element, since the foam can largely seal the ultrasound sensor element against external environmental influences.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist das Ultraschallsensorelement ferner ein Abdeckelement auf, welches sich entlang einer äußeren Oberseite des Grundkörpers benachbart zu dem Biegeelement und einer äußeren Oberseite des Biegeelements, die von dem Piezoelement abgewandt ist, erstreckt. Das Abdeckelement kann insbesondere als Abdeckschicht ausgebildet sein und/oder mittels Spritzgusstechniken gefertigt werden. Das Abdeckelement kann einen zusätzlichen Schutz des Ultraschallsensorelements gegenüber Umgebungseinflüssen ermöglichen.In the context of a further embodiment, the ultrasonic sensor element further comprises a cover element, which extends along an outer upper side of the main body adjacent to the bending element and an outer upper side of the bending element, which faces away from the piezoelectric element. The cover element may in particular be designed as a cover layer and / or manufactured by means of injection molding techniques. The cover member may allow additional protection of the ultrasonic sensor element from environmental influences.

Das Abdeckelement kann insbesondere ein Polymer, insbesondere ein Flüssigkristallpolymer, weiter insbesondere ein Flüssigkristallpolymer der Spezifikation A950 von Ticona, aufweisen und insbesondere auch elektrisch leitfähig sein. Das Material des Abdeckelements und das Material des flexiblen Biegeelements können insbesondere identisch sein und/oder in einem gemeinsamen Prozessschritt beispielsweise mittels Umspritzens herstellbar sein. The cover element may in particular comprise a polymer, in particular a liquid crystal polymer, more particularly a liquid crystal polymer of the specification A950 from Ticona, and in particular also be electrically conductive. The material of the cover element and the material of the flexible bending element may in particular be identical and / or be producible in a common process step, for example by means of extrusion coating.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist eine äußere Oberseite des Grundkörpers benachbart zu dem flexiblen Biegeelement und/oder eine äußere Oberseite des flexiblen Biegeelements, die von dem Piezoelement abgewandt ist, und/oder eine äußere Oberseite des Abdeckelements zumindest teilweise gekrümmt ausgebildet. Die äußere Oberseite des Grundkörpers, die äußere Oberseite des flexiblen Biegeelements und/oder die äußere Oberseite des Abdeckelements können insbesondere als freiliegende Oberseiten der jeweiligen Elemente ausgebildet sein. Dadurch kann eine Oberflächenkontur des Ultraschallsensorelements an eine Oberflächenform, insbesondere an Radien, eines Stoßfängers einer Stoßstange eines Fahrzeugs angepasst sein. Dies kann insbesondere günstig bei einer Integration der Ultraschallsensorvorrichtung in Außenecken des Stoßfängers des Fahrzeugs sein. Bei einer Fertigung des flexiblen Biegeelements, des Grundkörpers und/oder des Biegeelements mittels Spritzgießtechniken kann die Oberflächenformung des Grundkörpers, des flexiblen Biegeelements und/oder des Abdeckelements an eine Oberflächenkontur des Stoßfängers besonders einfach realisierbar sein. Insbesondere kann nur die Oberseite des Abdeckelements zumindest teilweise gekrümmt ausgebildet sein, so dass eine Funktionsweise des darunter liegenden Biegeelements nicht beeinträchtigt werden kann.In the context of a further embodiment, an outer upper side of the base body adjacent to the flexible bending element and / or an outer upper side of the flexible bending element, which faces away from the piezoelectric element, and / or an outer upper side of the cover element is at least partially curved. The outer upper side of the main body, the outer upper side of the flexible bending element and / or the outer upper side of the cover element may in particular be designed as exposed upper sides of the respective elements. This can be a surface contour of the ultrasonic sensor element may be adapted to a surface shape, in particular to radii, of a bumper of a bumper of a vehicle. This can be particularly favorable in an integration of the ultrasonic sensor device in outer corners of the bumper of the vehicle. When manufacturing the flexible bending element, the base body and / or the bending element by means of injection molding techniques, the surface shaping of the base body, the flexible bending element and / or the cover element to a surface contour of the bumper can be particularly easily implemented. In particular, only the upper side of the cover element can be designed to be at least partially curved, so that an operation of the underlying bending element can not be impaired.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform sind die Ultraschallsensorelemente der Vielzahl von Ultraschallsensorelementen (in Draufsicht oder in Sicht von unten auf die Ultraschallsensorvorrichtung gesehen) in einem eindimensionalen oder zweidimensionalen Muster angeordnet. Die Anordnung der Ultraschallsensorelemente in einem eindimensionalen Muster kann beispielsweise linienförmig, also als eindimensionales Feld realisiert sein. Die Ultraschallsensorelemente können insbesondere in einem Matrixmuster (beispielsweise mit sechs Elementen in einer ersten Richtung und drei Elementen in einer zweiten Richtung, die quer, insbesondere senkrecht, zu der ersten Richtung sein kann) angeordnet sein. Das zweidimensionale Muster kann insbesondere eine kreisförmige Fläche aufweisen und/oder die Ultraschallsensorelemente können entlang einer Umfangslinie der kreisförmigen Fläche angeordnet sein. Die musterförmige Anordnung der Ultraschallsensorelemente kann eine platzsparende Anordnung der Ultraschallsensorelemente bewirken und/oder eine bezüglich der Längserstreckung der Ultraschallsensorelemente vertikale und horizontale Empfindlichkeit der Ultraschallsensorvorrichtung und damit ein dreidimensionales Erfassen eines Objekts ermöglichen.In a further embodiment, the ultrasound sensor elements of the plurality of ultrasound sensor elements (seen in plan view or in view from below onto the ultrasound sensor device) are arranged in a one-dimensional or two-dimensional pattern. The arrangement of the ultrasonic sensor elements in a one-dimensional pattern can be realized, for example, linearly, that is to say as a one-dimensional field. The ultrasonic sensor elements may in particular be arranged in a matrix pattern (for example with six elements in a first direction and three elements in a second direction, which may be transverse, in particular perpendicular, to the first direction). In particular, the two-dimensional pattern may have a circular area and / or the ultrasonic sensor elements may be arranged along a circumferential line of the circular area. The patterned arrangement of the ultrasound sensor elements can bring about a space-saving arrangement of the ultrasound sensor elements and / or allow a vertical and horizontal sensitivity of the ultrasound sensor device with respect to the longitudinal extension of the ultrasound sensor elements and thus a three-dimensional detection of an object.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform sind die Ultraschallsensorelemente der Vielzahl von Ultraschallsensorelementen zum Senden und/oder Empfangen des Ultraschalls eingerichtet. In einem Sendebetrieb eines Ultraschallsensorelements kann eine Schallwelle basierend auf einer Verformung des Biegeelements erzeugbar sein, die durch eine Verformung des Piezoelements verursacht werden kann. Die Verformung des Piezoelements kann durch eine hohe Spannung an dem Piezoelement verursacht werden. In einem Empfangsbetrieb eines Ultraschallsensorelements kann ein (elektrisches) Signal durch eine Verschiebung von Ladungen in dem Piezoelement, die auf einer Verformung des Biegeelements basiert, erzeugbar sein. Die Verformung kann hierbei durch eine Druckeinwirkung auf das flexible Biegeelement verursacht sein. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann ausschließlich zum Senden oder ausschließlich zum Empfangen von Ultraschall eingerichtet sein. Ferner kann die Ultraschallsensorvorrichtung gleichzeitig zum Senden und Erfassen des Ultraschalls eingerichtet sein, indem beispielsweise ein Teil der Ultraschallsensorelemente der Ultraschallsensorvorrichtung zum Senden des Ultraschalls und ein anderer Teil der Ultraschallsensorelement der Ultraschallsensorvorrichtung zum Empfangen des Ultraschalls eingerichtet sein können. Im Fall, dass ein Ultraschallsensorelement oder ausschließlich Ultraschallsensorelemente einer Betriebsart vorhanden sind, können das Ultraschallsensorelement und die Ultraschallsensorelemente der einen Betriebsart sequentiell zum Senden und zum Empfangen des Ultraschalls eingerichtet sein. Eine Betriebsart zumindest eines Ultraschallsensorelements kann insbesondere während eines Betriebs der Ultraschallsensorvorrichtung in die andere Betriebsart änderbar sein.In a further embodiment, the ultrasound sensor elements of the plurality of ultrasound sensor elements are arranged for transmitting and / or receiving the ultrasound. In a transmission mode of an ultrasonic sensor element, a sound wave can be generated based on a deformation of the bending element, which can be caused by a deformation of the piezoelectric element. The deformation of the piezoelectric element can be caused by a high voltage at the piezoelectric element. In a receiving operation of an ultrasonic sensor element, an (electrical) signal can be generated by a displacement of charges in the piezoelectric element based on a deformation of the bending element. The deformation can be caused by a pressure on the flexible bending element. The ultrasound sensor device can be set up exclusively for transmitting or exclusively for receiving ultrasound. Furthermore, the ultrasound sensor device can be set up at the same time for transmitting and detecting the ultrasound, for example by having a part of the ultrasound sensor elements of the ultrasound sensor device for transmitting the ultrasound and another part of the ultrasound sensor element of the ultrasound sensor device configured to receive the ultrasound. In the case where an ultrasonic sensor element or exclusively ultrasonic sensor elements of one operating mode are present, the ultrasonic sensor element and the ultrasonic sensor elements of the one operating mode can be set up sequentially for transmitting and for receiving the ultrasound. An operating mode of at least one ultrasound sensor element may be changeable in particular during operation of the ultrasound sensor device into the other operating mode.

Eine Vielzahl von, insbesondere oberflächenmontierten (Englisch: surface mounted device (SMD))) Kondensatoren, kann insbesondere an einer dem Grundkörper abgewandten Oberseite des Substrat angeordnet sein, die parallel zu den Piezoelementen der Ultraschallelementen geschaltet sein können. Diese Maßnahme bewirkt eine Empfindlichkeitsdrift-Kompensation der Ultraschallsensorvorrichtung. Ferner kann durch die musterartige Anordnung der Ultraschallsensorelemente eine räumlich sehr nahe Anordnung der Kondensatoren und der Ultraschallsensorelemente bewerkstelligt werden, da die musterartige Anordnung der Ultraschallsensorelemente an dem Substrat einen geringen Platzbedarf haben kann.A plurality of, in particular surface-mounted devices (SMD)) capacitors, may in particular be arranged on an upper side of the substrate facing away from the main body, which may be connected in parallel to the piezo elements of the ultrasonic elements. This measure effects sensitivity drift compensation of the ultrasonic sensor device. Furthermore, a spatially very close arrangement of the capacitors and the ultrasonic sensor elements can be accomplished by the pattern-like arrangement of the ultrasonic sensor elements, since the pattern-like arrangement of the ultrasonic sensor elements on the substrate can have a small footprint.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Ultraschallsensorvorrichtung in einer Einparkvorrichtung oder in einem Manöverassistenzsystem eines Fahrzeugs aufgenommen. Dadurch kann mittels der Ultraschallsensorvorrichtung ein Objekt in einer Umgebung eines Heck- und/oder Frontstoßfängers des Fahrzeugs erfasst und dessen Winkel zu dem Fahrzeug beispielsweise mittels eines sogenannten Bartlet-Beam-Forming-Algorithmus bestimmt werden. Der Abstand zum Objekt kann sich dabei aus der Zeitinformation zwischen dem ausgesendeten Ultraschall und dem empfangenen Ultraschall ergeben, der am Objekt reflektiert sein kann.In a further embodiment, the ultrasonic sensor device is accommodated in a parking device or in a maneuver assistance system of a vehicle. As a result, an object in an environment of a rear and / or front bumper of the vehicle can be detected by means of the ultrasonic sensor device and its angle to the vehicle can be determined, for example, by means of a so-called Bartlet Beam Forming Algorithm. The distance to the object may result from the time information between the emitted ultrasound and the received ultrasound, which may be reflected at the object.

Der Grundkörper kann insbesondere eine Länge von etwa 50 Millimeter (mm) und ein Breite von etwa 30 mm aufweisen. Eine Dicke des Grundkörpers entlang einer Längserstreckung der Öffnung kann insbesondere zwischen etwa 5 mm und etwa 6 mm betragen.The main body may in particular have a length of about 50 millimeters (mm) and a width of about 30 mm. A thickness of the main body along a longitudinal extent of the opening may in particular be between about 5 mm and about 6 mm.

Im Falle von A950 von Tikona kann insbesondere eine Dicke des flexiblen Biegeelements höchstens etwa ≤ 1 mm betragen. Im Falle eines Biegeelements aus Metall kann insbesondere eine Dicke des Biegeelements etwa 0,3 mm betragen. Ein Durchmesser eines einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Biegeelements kann insbesondere in einem Bereich von etwa ≥ 4 bis etwa ≤ 5 mm liegen. In diesen Fällen kann eine Übersprechdämpfung zwischen den Ultraschallsensorelementen etwa 20 Dezibel (dB) betragen.In the case of Tikona A950 in particular, a thickness of the flexible bending element at most about ≤ 1 mm. In the case of a metal bending element, in particular, a thickness of the bending element may be about 0.3 mm. A diameter of a bending element having a circular cross-section may in particular be in a range of approximately ≥ 4 to approximately ≦ 5 mm. In these cases, crosstalk attenuation between the ultrasonic sensor elements may be about 20 decibels (dB).

Eine Resonanzfrequenz des flexiblen Biegeelements kann insbesondere etwa 50 Kilohertz (kHz) betragen. Die Resonanzfrequenz des flexiblen Biegeelements kann in Abhängigkeit von einer Form des flexiblen Biegeelements, insbesondere in Abhängigkeit einer Dicke des flexiblen Biegeelements und eines Durchmessers sowie des Elastizitätsmoduls des verwendeten Materials des flexiblen Biegeelements, einstellbar sein.In particular, a resonant frequency of the flexible flexure may be about 50 kilohertz (kHz). The resonant frequency of the flexible bending element may be adjustable depending on a shape of the flexible bending element, in particular depending on a thickness of the flexible bending element and a diameter and the modulus of elasticity of the material used of the flexible bending element.

Eine Dicke des Abdeckelements kann insbesondere etwa 0,4 mm betragen. Dies kann gewährleisten, dass eine Empfindlichkeit der Ultraschallsensorvorrichtung auf den Ultraschall nicht durch das Abdeckelement vermindert werden kann.In particular, a thickness of the cover element may be about 0.4 mm. This can ensure that sensitivity of the ultrasonic sensor device to the ultrasound can not be reduced by the cover member.

Ein Radius der einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Ultraschallsensorelemente kann insbesondere etwa 2,5 mm betragen, und ein Abstand direkt benachbarter Ultraschallsensorelemente kann zwischen etwa ≥ 1 mm und etwa ≤ 3 mm betragen.In particular, a radius of the ultrasonic sensor elements having a circular cross section may be about 2.5 mm, and a distance of directly adjacent ultrasonic sensor elements may be between about ≥ 1 mm and about ≦ 3 mm.

Die Anzahl an Ultraschallsensorelementen in der Ultraschallsensorvorrichtung kann sehr vielfältig sein. Insbesondere kann unter wirtschaftlichen Aspekten die Ultraschallsensorvorrichtung bis zu 20 Ultraschallsensorelemente aufweisen.The number of ultrasonic sensor elements in the ultrasonic sensor device can be very diverse. In particular, from an economic point of view, the ultrasonic sensor device can have up to 20 ultrasonic sensor elements.

Ein erfasster Winkelbereich quer zu einer und zentriert um die Längserstreckung eines Ultraschallsensorelements kann insbesondere in einem Bereich von etwa ≥ 70 Grad bis etwa ≤ 80 Grad liegen. Ein erfasster Winkelbereich quer zu einer und zentriert um die Längserstreckung der Ultraschallsensorvorrichtung kann insbesondere in einem Bereich von etwa ≥ 140 Grad bis etwa ≤ 160 Grad liegen.A detected angular range transverse to and centered about the longitudinal extent of an ultrasonic sensor element may, in particular, be in a range of approximately ≥ 70 degrees to approximately ≦ 80 degrees. A detected angular range transverse to and centered about the longitudinal extension of the ultrasonic sensor device may, in particular, be in a range of approximately ≥ 140 degrees to approximately ≦ 160 degrees.

Das Ultraschallsensorelement und/oder die Ultraschallsensorvorrichtung können insbesondere durch ein Verfahren hergestellt sein, das im Folgenden beschrieben wird.In particular, the ultrasonic sensor element and / or the ultrasonic sensor device may be manufactured by a method which will be described below.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further advantages and features of the device according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the method according to the invention and the description of the figures.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallsensorvorrichtung zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall, wobei die Ultraschallsensorvorrichtung eine Vielzahl von Ultraschallsensorelementen aufweist, wobei ein Herstellen eines Ultraschallsensorelements aufweist:

  • – Bereitstellen eines Grundkörpers, welcher eine Öffnung aufweist,
  • – Stirnseitiges Verschließen eines ersten Endbereichs der Öffnung durch ein flexibles Biegeelement,
  • – Anordnen eines Piezoelements in der Öffnung,
  • – Miteinander-Verbinden des flexiblen Biegeelements und des Piezoelements,
  • – Anordnen eines Dämpfungselements in der Öffnung, und
  • – Stirnseitiges Verschließen eines zweiten Endbereichs der Öffnung durch das Dämpfungselement,
wobei die Grundkörper der Ultraschallsensorelemente der Vielzahl der Ultraschallsensorelemente einstückig ausgebildet werden.A further subject of the present invention is a method for producing an ultrasound sensor device for detecting and / or transmitting ultrasound, the ultrasound sensor device having a plurality of ultrasound sensor elements, wherein producing an ultrasound sensor element comprises:
  • Providing a base body which has an opening,
  • Closing a first end region of the opening on the face side by means of a flexible bending element,
  • Arranging a piezoelectric element in the opening,
  • Connecting the flexible bending element and the piezo element to each other,
  • - placing a damping element in the opening, and
  • Closing a second end region of the opening on the side by the damping element,
wherein the main body of the ultrasonic sensor elements of the plurality of ultrasonic sensor elements are formed integrally.

Für die Wirkung des Verfahrens wird auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Vorrichtung verwiesen. Ferner kann das Verfahren besonders einfach ausgeführt werden, da bekannte Maßnahmen, insbesondere Spritzgießtechniken, Umspritzen von Elementen, Fließpressen usw., und kommerziell erhältliche Werkzeuge zum Herstellen des Ultraschallsensorelements und/oder der Ultraschallsensorvorrichtung verwendet werden können. Dies kann eine Massenproduktion der Ultraschallsensorelemente ermöglichen, so dass Herstellungskosten der Ultraschallsensorvorrichtung besonders gering sein können.For the effect of the method, reference is made to the explanations in connection with the device. Furthermore, the method can be carried out particularly simply, since known measures, in particular injection molding techniques, encapsulation of elements, extrusions, etc., and commercially available tools for producing the ultrasonic sensor element and / or the ultrasonic sensor device can be used. This may enable mass production of the ultrasonic sensor elements, so that manufacturing costs of the ultrasonic sensor device may be particularly small.

Im Rahmen einer Ausführungsform weist das Bereitstellen des Grundkörpers Einbringen der Öffnung in den Grundkörper mittels Bohrens, Erodierens oder Fließpressens, insbesondere Kaltfließpressens, auf.In one embodiment, the provision of the base body introducing the opening in the body by means of drilling, eroding or extrusion, in particular cold extrusion on.

Dabei kann das Bereitstellen des Grundkörpers das Einbringen einer Bohrung in den Grundkörper aufweisen, die die Öffnung bilden kann. Dadurch kann eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung der Ultraschallsensorvorrichtung ermöglicht sein. Die Öffnung kann eine durch den Grundkörper hindurch gehende oder eine nicht hindurch gehende Öffnung sein.In this case, the provision of the main body can have the introduction of a bore in the base body, which can form the opening. As a result, a particularly simple and cost-effective production of the ultrasonic sensor device can be made possible. The opening may be an opening going through the base or not going through.

Durch das Erodieren der Öffnung kann eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung der Ultraschallsensorvorrichtung ermöglicht sein. Die Öffnung kann eine durch den Grundkörper hindurch gehende oder eine nicht hindurch gehende Öffnung sein.By eroding the opening, a particularly simple and cost-effective production of the ultrasonic sensor device can be made possible. The opening may be an opening going through the base or not going through.

Der Grundkörper und/oder das flexible Biegeelement können mittels Fließpressens ausgebildet werden. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Fertigung des Grundkörpers. und/oder des flexiblen Biegeelements. Im Falle, dass der Grundkörper und/oder das flexible Biegeelement mittels Fließpressens, insbesondere mittels Kaltfließpressens, ausgebildet werden können, können der Grundkörper und/oder das flexible Biegeelement einstückig ausgebildet sein. Hierbei kann die Öffnung eine nicht durch den Grundkörper hindurch gehende Öffnung darstellen. Fließpressen kann bei einer Fertigung des flexiblen Biegeelements und des Grundköpers aus Metall, insbesondere Aluminium, verwendet werden. Im Fall, dass der Grundkörper mittels Fließpressens ausgebildet wird, kann die Öffnung in den Grundkörper durch das Fließpressen mit eingebracht werden. The main body and / or the flexible bending element can be formed by means of extrusion. This allows a particularly cost-effective production of the body. and / or the flexible bending element. In the event that the main body and / or the flexible bending element can be formed by extrusion, in particular by means of cold extrusion, the base body and / or the flexible bending element can be integrally formed. In this case, the opening can represent an opening which does not pass through the main body. Extrusion molding can be used in a production of the flexible bending element and the Grundköpers of metal, in particular aluminum. In the case that the main body is formed by extrusion molding, the opening in the body can be introduced by the extrusion.

Der Grundkörper kann insbesondere mehrere Öffnungen aufweisen.The main body may in particular have a plurality of openings.

Die Öffnungen des Grundkörpers können insbesondere gleichzeitig gefertigt werden.The openings of the base body can be made in particular simultaneously.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden der Grundkörper und das in der Öffnung angeordnete Piezoelement umspritzt, um das flexible Biegeelement in der Öffnung zu bilden. Ein hierbei verwendetes Material kann Polymer, insbesondere Flüssigkristallpolymer, aufweisen. In einem gleichen oder nachfolgenden Prozessschritt kann der Grundkörper mit dem Biegeelement und dem Piezoelement umspritzt werden, um ein Gehäuse der Ultraschallsensorvorrichtung zu bilden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung der Ultraschallsensorvorrichtung. In a further embodiment, the base body and the piezoelectric element arranged in the opening are encapsulated in order to form the flexible bending element in the opening. A material used here may comprise polymer, in particular liquid-crystal polymer. In a same or subsequent process step, the base body with the bending element and the piezoelectric element can be encapsulated to form a housing of the ultrasonic sensor device. This allows a particularly simple and cost-effective production of the ultrasonic sensor device.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further advantages and features of the method according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the device according to the invention and the description of the figures.

Zeichnungen und BeispieleDrawings and examples

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigenFurther advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it

1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic cross section through an ultrasonic sensor device according to a first embodiment of the invention;

2 eine schematische Draufsicht auf die Ultraschallsensorvorrichtung von 1; 2 a schematic plan view of the ultrasonic sensor device of 1 ;

3 einen schematischen Querschnitt durch eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a schematic cross section through an ultrasonic sensor device according to a second embodiment of the invention;

4 eine schematische Draufsicht auf die Ultraschallsensorvorrichtung von 3; 4 a schematic plan view of the ultrasonic sensor device of 3 ;

5 eine schematische Draufsicht auf eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a schematic plan view of an ultrasonic sensor device according to a third embodiment of the invention;

6 eine schematische Querschnittansicht der Ultraschallsensorvorrichtung von 5; 6 a schematic cross-sectional view of the ultrasonic sensor device of 5 ;

7 eine schematische Draufsicht auf eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 7 a schematic plan view of an ultrasonic sensor device according to a fourth embodiment of the invention;

8 einen schematischen Querschnitt durch eine Ultraschallsensorvorrichtung in 7; 8th a schematic cross section through an ultrasonic sensor device in 7 ;

9 eine schematische Draufsicht auf eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 9 a schematic plan view of an ultrasonic sensor device according to a fifth embodiment of the invention; and

10 einen schematischen Querschnitt durch die Ultraschallsensorvorrichtung von 9. 10 a schematic cross section through the ultrasonic sensor device of 9 ,

1 zeigt eine Ultraschallsensorvorrichtung 1 zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 weist eine Vielzahl von Ultraschallsensorelementen, hier zwei Ultraschallsensorelemente 3a, b, auf. Jedes Ultraschallsensorelement 3a, b weist einen Grundkörper 4 auf, welcher eine durch den Grundkörper 4 hindurch gehende Öffnung 5a, b mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Grundkörper 4 der Ultraschallsensorelemente 3a, b sind einstückig ausgebildet und werden im Folgenden mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet. Jedes Ultraschallsensorelement 3a, b weist ferner ein flexibles Biegeelement 6a, b, welches in der Öffnung 5a, b angeordnet und elektrisch leitfähig ist, ein scheibenförmiges Piezoelement 7a, b, welches in der Öffnung 5a, b angeordnet und mit dem flexiblen Biegeelement 6a, b verbunden ist, und ein Dämpfungselement 8a, b auf, welches in der Öffnung 5a, b angeordnet ist und das Piezoelement 7a, b bedeckt. Das flexible Biegeelemente 5a, b verschließt stirnseitig einen ersten Endbereich A der Öffnung 5a, b, die in dem Grundkörper 4 gebildet ist, und das Dämpfungselement 8a, b verschließt stirnseitig einen zweiten Endbereich B der Öffnung 5a, b. Eine Oberfläche 9 des Grundkörpers 4 und eine Oberfläche 10 des flexiblen Biegeelements 6a, b sind bündig und eben ausgebildet, so dass das Biegeelement 6a, b das Ultraschallsensorelement 3a, b nach außen hin abschließt. 1 shows an ultrasonic sensor device 1 for detecting and / or transmitting ultrasound 2 according to a first embodiment of the invention. The ultrasonic sensor device 1 has a plurality of ultrasonic sensor elements, here two ultrasonic sensor elements 3a , b, on. Each ultrasonic sensor element 3a , b has a main body 4 on, which one through the main body 4 through opening 5a , b having a circular cross-section. The basic body 4 the ultrasonic sensor elements 3a , b are integrally formed and are hereinafter referred to by the reference numeral 4 designated. Each ultrasonic sensor element 3a , b further comprises a flexible bending element 6a , b, which in the opening 5a , b arranged and electrically conductive, a disk-shaped piezoelectric element 7a , b, which in the opening 5a , b arranged and with the flexible bending element 6a , b, and a damping element 8a , b on, which in the opening 5a , B is arranged and the piezoelectric element 7a , b covered. The flexible bending elements 5a , B closes the end face a first end portion A of the opening 5a , b, in the main body 4 is formed, and the damping element 8a , B closes the end face a second end portion B of the opening 5a , b. A surface 9 of the basic body 4 and a surface 10 of the flexible bending element 6a , b are flush and just trained, so that the bending element 6a , b the ultrasonic sensor element 3a , b closes to the outside.

Ein flexibles Substrat 11, hier eine flexible Leiterplatte, ist entlang einer weiteren äußeren Oberfläche 12 des Grundkörpers 4 angeordnet, die benachbart zu dem Dämpfungselement 8a, b ist. Die flexible Leiterplatte 11 erstreckt sich nicht entlang des Dämpfungselements 5a, b. Eine elektrisch leitfähige Schicht 13a, b in Form einer Oberflächenmetallisierung erstreckt sich entlang einer Oberfläche 14a, b des flexiblen Biegeelements 6a, b, die benachbart zu dem Piezoelement 7a, b ist, entlang von inneren Seitenwänden 15a, b des Grundkörpers 4 und entlang der Oberfläche 12 des Grundkörpers 4. Eine Bondleitung 16a, b ist mit dem flexiblen Substrat 11 und einer Oberfläche des Piezoelements 7a, b verbunden, die benachbart zu dem Dämpfungselement 8a, b angeordnet ist. Anisotroper Leitkleber 17a, b ist zwischen dem flexiblen Biegeelement 6a, b und dem Piezoelement 7a, b und isotroper Leitkleber 18a, b ist zwischen dem Grundkörper 4 und dem flexiblen Substrat 11 aufgenommen. A flexible substrate 11 , here a flexible circuit board, is along another outer surface 12 of the basic body 4 arranged adjacent to the damping element 8a , b is. The flexible circuit board 11 does not extend along the damping element 5a , b. An electrically conductive layer 13a , b in the form of a surface metallization extends along a surface 14a , b of the flexible bending element 6a , b, which are adjacent to the piezoelectric element 7a , b is along inner sidewalls 15a , b of the main body 4 and along the surface 12 of the basic body 4 , A bond line 16a , b is with the flexible substrate 11 and a surface of the piezoelectric element 7a , b connected adjacent to the damping element 8a , b is arranged. Anisotropic conductive adhesive 17a , b is between the flexible flexure 6a , b and the piezo element 7a , b and isotropic conductive adhesive 18a , b is between the main body 4 and the flexible substrate 11 added.

Die Ultraschallsensorelemente 3 weisen, wie in 2 gezeigt, einen kreisförmigen Querschnitt auf und sind in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist nur ein Ultraschallsensorelement mit dem Bezugszeichen 3 versehen. Die Matrix weist drei zueinander parallel angeordnete Reihen 2022 auf. Die erste Reihe 20 der Matrix weist sechs entlang einer Linie in einer Richtung x angeordnete Ultraschallsensorelemente 3 auf. In der zweiten Reihe 21 der Matrix sind entlang der Richtung x sieben Ultraschallsensorelemente 3 angeordnet, und die dritte Reihe 22 der Matrix weist sechs Ultraschallsensorelemente 3 entlang der Richtung x auf. Die Ultraschallsensorelemente 3 der zweiten Reihe 21 sind bezüglich der Ultraschallsensorelemente 3 der ersten und dritten Reihen 20, 22 um einen Abstand verschoben angeordnet, welcher gleich dem Radius des kreisförmigen Querschnitts des Ultraschallsensorelements 3 ist. Folglich sind die Ultraschallsensorelemente 3 der ersten und dritten Reihe 20, 22 entlang einer gemeinsamen Line in einer Richtung y angeordnet. Oberflächenmontiere Kondensatoren sind in einem Bereich 23a, b angeordnet, welcher sich parallel zu den ersten und dritten Reihen 20, 22 der Matrix der Ultraschallsensorelemente erstrecken. Die Kondensatoren dienen zur Driftkompensation und sind parallel zu den Ultraschallsensorelementen 3 geschaltet und in der Draufsicht in 2 gestrichelt dargestellt.The ultrasonic sensor elements 3 wise, as in 2 shown to have a circular cross-section and are arranged in a two-dimensional matrix. For the sake of clarity, only one ultrasonic sensor element is designated by the reference numeral 3 Mistake. The matrix has three rows arranged parallel to one another 20 - 22 on. The first row 20 The matrix has six ultrasonic sensor elements arranged along a line in a direction x 3 on. In the second row 21 of the matrix are along the x direction seven ultrasonic sensor elements 3 arranged, and the third row 22 The matrix has six ultrasonic sensor elements 3 along the direction x. The ultrasonic sensor elements 3 the second row 21 are with respect to the ultrasonic sensor elements 3 the first and third rows 20 . 22 arranged offset by a distance which is equal to the radius of the circular cross-section of the ultrasonic sensor element 3 is. Consequently, the ultrasonic sensor elements are 3 the first and third row 20 . 22 arranged along a common line in a direction y. Surface mount capacitors are in one area 23a , b arranged, which is parallel to the first and third rows 20 . 22 extend the matrix of the ultrasonic sensor elements. The capacitors are used for drift compensation and are parallel to the ultrasonic sensor elements 3 switched and in the plan view in 2 shown in dashed lines.

Die Ultraschallsensorelemente 3 der ersten und dritten Reihe 20, 22 sind zum Senden des Ultraschalls eingerichtet, und die Ultraschallsensorelemente 3 der zweiten Reihe 21 sind zum Empfangen des Ultraschalls eingerichtet. Daher kann ein Objekt in einem Schallraum der Ultraschallsensorvorrichtung 1 zeiteffizient mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 1 erfasst werden. Es wird angemerkt, dass in der Anzahl und Anordnung beliebige Sensorelemente für das Senden und das Empfangen des Ultraschalls verwendet werden können.The ultrasonic sensor elements 3 the first and third row 20 . 22 are configured to transmit the ultrasound, and the ultrasonic sensor elements 3 the second row 21 are set up to receive the ultrasound. Therefore, an object in a sound space of the ultrasonic sensor device 1 time-efficient by means of the ultrasonic sensor device 1 be recorded. It is noted that any number of sensor elements may be used for transmitting and receiving the ultrasound.

In einem Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 senden die Ultraschallsensorelemente 3 der ersten und dritten Reihe 20, 22 den Ultraschall 2 aus, der an dem zu erfassenden Objekt im Schallraum der Ultraschallsensorvorrichtung 1 reflektiert wird. Der reflektierte Ultraschall 2 wird von den Ultraschallsensorelementen 3 der zweiten Reihe 21 empfangen. Elektrische Signale werden basierend auf dem empfangenen Ultraschall 2 von den Ultraschallsensorelementen 3 der zweiten Reihe 21 erzeugt, die jeweils einer Längenausdehnungsänderung eines der Piezoelemente 7a, b zugeordnet sind. Die Verformung in dem Piezoelement 7a, b ist durch zweiseitig endende Pfeile angedeutet und wird in einem Empfangsbetrieb der Ultraschallsensorelemente 3 durch eine mittels einseitig endender Pfeile angedeutete Druckeinwirkung des Ultraschalls 2 auf das Biegeelement 6a, b verursacht. Die erzeugten elektrischen Signale werden an eine Auswerteeinheit der Ultraschallsensorvorrichtung 1 weitergegeben, die basierend auf den elektrischen Signalen eine Positionierung des Objekts im Schallraum erfasst.In an operation of the ultrasonic sensor device 1 send the ultrasonic sensor elements 3 the first and third row 20 . 22 the ultrasound 2 from the object to be detected in the sound space of the ultrasonic sensor device 1 is reflected. The reflected ultrasound 2 is from the ultrasonic sensor elements 3 the second row 21 receive. Electrical signals are based on the received ultrasound 2 from the ultrasonic sensor elements 3 the second row 21 generates, each of a length expansion change of one of the piezoelectric elements 7a , b are assigned. The deformation in the piezo element 7a , b is indicated by two-ended arrows and is in a receiving operation of the ultrasonic sensor elements 3 by a pressure effect of the ultrasound indicated by means of unilaterally ending arrows 2 on the bending element 6a , b causes. The generated electrical signals are sent to an evaluation unit of the ultrasonic sensor device 1 passed, which detects a positioning of the object in the sound space based on the electrical signals.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei dem Ultraschallsensorvorrichtung 1 in 1 gebildet wird. In einem ersten Schritt des Verfahrens wird der Grundkörper 4 als Platte aus Aluminiumoxidkeramik bereitgestellt, die mit Bohrungen versehen ist, die die durchgehenden Öffnungen 5a, b bilden. Alternativ kann der Grundkörper 4 als Kaltfließpressteil mit den hindurch gehenden Öffnungen 5a, b gefertigt werden. Danach werden die flexiblen Biegeelemente 6a, b in der Öffnung 5a, b mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens mittels Anspritzens angeordnet. Dazu wird zuerst eine Inline-Plasmabehandlung des Grundkörpers 4 durchgeführt, und der Grundkörper 4 wird in einem Spritzgießwerkzeug angeordnet. Die Öffnungen 5a, b des Grundkörpers 4 werden in dem Spritzgusswerkzeug teilweise mit einem Flüssigkristallpolymer der Spezifikation A950 von Tikonaumspritzt. Alternativ kann ein anderes Polymer verwendet werden. Dadurch wird das flexible Biegeelement 6a, b in der Öffnung 5a, b gebildet und mit dem Grundkörper 4 verbunden. Hereinafter, a method for manufacturing the ultrasonic sensor device according to a first embodiment of the invention will be described, in the ultrasonic sensor device 1 in 1 is formed. In a first step of the process becomes the basic body 4 provided as a plate made of alumina ceramic, which is provided with holes which the through holes 5a to form b. Alternatively, the main body 4 as Kaltfließpressteil with the openings going therethrough 5a , b are made. Then the flexible bending elements 6a , b in the opening 5a , b arranged by means of a plastic injection molding method by injection molding. For this purpose, first an inline plasma treatment of the body 4 performed, and the basic body 4 is placed in an injection mold. The openings 5a , b of the main body 4 are partially injected in the injection molding tool with a liquid crystal polymer of specification A950 from Ticonaum. Alternatively, another polymer may be used. This will be the flexible bending element 6a , b in the opening 5a , b formed and with the main body 4 connected.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird das Piezoelement 7a, b bereitgestellt, welches auf einer Oberseite und einer Unterseite eine zuvor mittels einer Oberflächenmetallisierungstechnik aufgebrachte Metallschicht aufweist. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird bei dem nicht elektrisch leitfähigen Grundkörper 4 die leitfähige Schicht 13 auf der Oberfläche 14 des flexiblen Biegeelements 6a, b, auf den Seitenwänden 15 des Grundkörpers 4 und auf der Oberfläche 12 des Grundkörpers 4 als Oberflächenmetallisierung aufgebracht. Die leitfähige Schicht 13 kann bei einem Grundkörper 4 aus Metall entfallen. Das Piezoelement 7a, b wird danach mittels des elektrisch leitfähigen anisotropen Leitklebers 17 an der beschichteten Oberseite 14 des flexiblen Biegeelements 6a, b aufgeklebt. Das Piezoelement 7a, b wird an das flexible Biegeelement 6a, b gepresst, und der Leitkleber 17 wird ausgehärtet. Auf diese Weise wird eine Kontaktierung des Piezoelements 7a, b und des flexiblen Substates 11 über die leitfähige Schicht 13 bereitgestellt.In a further step of the method, the piezoelectric element becomes 7a , b, which has on a top and a bottom of a previously applied by a Oberflächenmetallisierungstechnik metal layer. In a further step of the method is in the non-electrically conductive body 4 the conductive layer 13 on the surface 14 of the flexible bending element 6a , b, on the sidewalls 15 of the basic body 4 and on the surface 12 of the basic body 4 when Surface metallization applied. The conductive layer 13 can at a base body 4 made of metal. The piezo element 7a , b is then by means of the electrically conductive anisotropic conductive adhesive 17 at the coated top 14 of the flexible bending element 6a , b glued on. The piezo element 7a , b is attached to the flexible bending element 6a , b pressed, and the conductive adhesive 17 is cured. In this way, a contacting of the piezoelectric element 7a , b and the flexible Substates 11 over the conductive layer 13 provided.

In einem weiteren Schritt wird in einem Siebdruckverfahren der isotrope Leitkleber 18 auf die leitfähige Schicht 13 an der Oberfläche 12 des Grundkörpers 4 aufgebracht, und das flexible Substrat 11 wird an den Grundkörper 4 aufgepresst und unter Druck ausgehärtet. Das Ausüben des Drucks auf das flexible Substrat 11 und/oder den Grundkörper 4 kann auch entfallen.In a further step, the isotropic conductive adhesive is used in a screen printing process 18 on the conductive layer 13 on the surface 12 of the basic body 4 applied, and the flexible substrate 11 gets to the body 4 pressed on and cured under pressure. Applying pressure to the flexible substrate 11 and / or the main body 4 can also be omitted.

In einem weiteren Schritt wird eine elektrische Kontaktierung zwischen der Unterseite des Piezoelements 7a, b und dem flexiblen Substrat 11 bewerkstelligt, indem ein Bonddraht 16a, b zwischen beiden Elemente 7a, b, 11 mittels Bonden angebracht wird. Eine Kontaktierung der Unterseite des Piezoelements 7a, b und des flexiblen Substrats 11 mittels Reibschweißens eines Leiters an die Unterseite des Piezoelements 7a, b und an das flexible Biegeelement 11 ist ebenfalls möglich.In a further step, an electrical contact between the underside of the piezoelectric element 7a , b and the flexible substrate 11 accomplished by a bonding wire 16a , b between both elements 7a , b, 11 is attached by means of bonding. A contacting of the underside of the piezoelectric element 7a , b and the flexible substrate 11 by Reibschweißens a conductor to the underside of the piezoelectric element 7a , b and the flexible bending element 11 is also possible.

In einem weiteren Schritt werden die Öffnungen 5a, b automatisiert mit Polyurethanschaum aufgefüllt. Alternativ kann auch Silikonschaum verwendet werden. Der Schaum wird ausgehärtet, wodurch das Dämpfungselement 8a, b gebildet wird. Dies bewirkt einen Verguss des Piezoelements 7a, b und des Bonddrahts 16a, b in der Öffnung 5a, b. Im Anschluss daran werden die Kondensatoren in den Bereichen 23a, b auf dem flexiblen Substrat 11 aufgebracht und elektrisch mit den Ultraschallsensorelementen 3a, b verschaltet.In a further step, the openings 5a , b automatically filled with polyurethane foam. Alternatively, silicone foam can be used. The foam is cured, causing the damping element 8a , b is formed. This causes a potting of the piezoelectric element 7a , b and the bond wire 16a , b in the opening 5a , b. Following this, the capacitors are in the areas 23a , b on the flexible substrate 11 applied and electrically connected to the ultrasonic sensor elements 3a , b interconnected.

3 und 4 zeigen eine weitere Sensorvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 ist ähnlich zu der Ultraschallsensorvorrichtung 1 von 1 und 2 ausgebildet. Allerdings sind der Grundkörper 4 und das flexible Biegeelement 6a, b einstückig aus Aluminium als Fließpressteil gefertigt. Der Grundkörper 4 weist nicht durch den Grundkörper 4 hindurch gehende Öffnungen 5a, b, also Sacklöcher, auf. Das flexible Biegeelement 6a, b ist außerhalb der Öffnung 5a, b angeordnet und verschließt einen ersten Endbereich A der Öffnung 5a, b, indem das flexible Biegeelement 6a, b die Öffnung 5a, b bedeckt. Das Biegeelement 5a, b ist als kreisförmige Membran mit einem Durchmesser in einem Bereich von etwa ≥ 4 bis etwa ≤ 5 mm und einer Dicke in einem Bereich von etwa ≥ 0,2 bis etwa ≤ 0,4 mm ausgebildet. Die dünne Biegemembran 5a, b ist umfänglich mit dem Grundkörper 4 verbunden und weist einen stark versteiften Außenabschnitt auf. Das Ultraschallsensorelement 3a, b weist ferner im Vergleich zu dem Ultraschallsensorelement 3a, b in 1 keine leitfähige Schicht 13a, b entlang der Oberfläche 14a, b des flexiblen Biegeelements 6a, b, entlang inneren Seitenwänden 15a, b des Grundkörpers 4 und entlang der äußeren Oberfläche 12 des Grundkörpers 4 benachbart zu dem Dämpfungselement 8a, b auf, da das Piezoelement 7a, b über den anisotropen Leitkleber 17a, b direkt die elektrisch leitende Grundplatte 4 und die flexible Leiterplatte 11 den Grundkörper 4 direkt über den isotropen Leitkleber 18a, b kontaktiert. Eine Resonanzfrequenz der Ultraschallsensorelemente 3a, b beträgt 50 kHz. 3 and 4 show another sensor device 1 according to a second embodiment of the invention. The ultrasonic sensor device 1 is similar to the ultrasonic sensor device 1 from 1 and 2 educated. However, the main body 4 and the flexible bending element 6a , b made in one piece from aluminum as an extruded part. The main body 4 does not point through the body 4 through openings 5a , b, ie blind holes, on. The flexible bending element 6a , b is outside the opening 5a , b arranged and closes a first end portion A of the opening 5a , B, by the flexible bending element 6a , b the opening 5a , b covered. The bending element 5a , b is formed as a circular membrane with a diameter in a range of about ≥ 4 to about ≤ 5 mm and a thickness in a range of about ≥ 0.2 to about ≤ 0.4 mm. The thin bending membrane 5a , b is circumferentially with the main body 4 connected and has a strong stiffened outer portion. The ultrasonic sensor element 3a , b further comprises compared to the ultrasonic sensor element 3a , b in 1 no conductive layer 13a , b along the surface 14a , b of the flexible bending element 6a , b, along inner sidewalls 15a , b of the main body 4 and along the outer surface 12 of the basic body 4 adjacent to the damping element 8a , b on, because the piezo element 7a , b over the anisotropic conductive adhesive 17a , b directly the electrically conductive base plate 4 and the flexible circuit board 11 the main body 4 directly over the isotropic conductive adhesive 18a , b contacted. A resonant frequency of the ultrasonic sensor elements 3a , b is 50 kHz.

Ein Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 ist ähnlich zu dem Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in den 1 und 2.An operation of the ultrasonic sensor device 1 is similar to the operation of the ultrasonic sensor device 1 in the 1 and 2 ,

Bei einem Verfahren zum Herstellen der Sensorvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Grundkörper 4 zusammen mit den flexiblen Biegeelementen 6a, b mittels Fließpressens aus einer Aluminiumplatte gefertigt. Bei diesem Prozessschritt werden die nicht hindurch gehenden Öffnungen 5a, b in dem Grundkörper 4 eingebracht. Im Anschluss hieran werden die mit Bezug auf die Ultraschallsensorvorrichtung 1 der 1 und 2 beschriebenen Verfahrensschritte ausgeführt, die nach dem Bilden des Biegeelements aus Polymer ausgeführt werden.In a method of manufacturing the sensor device 1 According to a second embodiment of the invention, the base body 4 together with the flexible bending elements 6a , b made by extrusion from an aluminum plate. In this process step, the non-passing openings 5a , b in the main body 4 brought in. The following will be made with reference to the ultrasonic sensor device 1 of the 1 and 2 described method steps that are performed after forming the bending element of polymer.

Die 5 und 6 zeigen eine Ultraschallsensorvorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ultraschallsensorelemente 3 der Ultraschallsensorvorrichtung 1 sind ähnlich zu den Ultraschallsensorelementen 3 der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in den 1 und 2 ausgebildet, weisen allerdings anstatt der leitfähigen Schicht 13 und des einen Bonddrahts 16a, b zwei Bonddrähte zwischen dem Piezoelement und dem flexiblen Substrat auf. Ferner sind die Ultraschallsensorelemente 3 der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in drei Reihen 2022 angeordnet, die jeweils sechs Ultraschallsensorelemente 3 aufweisen, die entlang einer ersten Richtung x der matrixförmigen Anordnung und einer zweiten Richtung y der matrixförmigen Anordnung, die senkrecht zur ersten Richtung x verläuft, zueinander äquidistant angeordnet sind. Diese Anordnung ist beispielhaft. Die Ultraschallsensorelemente 3 können auch, in Draufsicht auf den Grundkörper 4 gesehen, kreisförmig angeordnet sein.The 5 and 6 show an ultrasonic sensor device 1 according to a third embodiment of the invention. The ultrasonic sensor elements 3 the ultrasonic sensor device 1 are similar to the ultrasonic sensor elements 3 the ultrasonic sensor device 1 in the 1 and 2 formed, however, have instead of the conductive layer 13 and one bond wire 16a , b two bonding wires between the piezoelectric element and the flexible substrate. Furthermore, the ultrasonic sensor elements 3 the ultrasonic sensor device 1 in three rows 20 - 22 arranged, each having six ultrasonic sensor elements 3 which are arranged equidistantly to one another along a first direction x of the matrix-type arrangement and a second direction y of the matrix-type arrangement, which runs perpendicular to the first direction x. This arrangement is exemplary. The ultrasonic sensor elements 3 can also, in plan view of the main body 4 seen to be circular.

Ein Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 ist ähnlich zu dem Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 der 1 und 2.An operation of the ultrasonic sensor device 1 is similar to the operation of the ultrasonic sensor device 1 of the 1 and 2 ,

Bei einem Verfahren zum Herstellen der Ultraschallsensorvorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Grundkörper 4 mit den Öffnungen 5 als Kaltfließpressteil bereitgestellt. Danach werden die Piezoelemente 7 mit beidseitig aufgebrachten Oberflächenmetallisierungen automatisiert in eine Spritzgussform eingesetzt und anschließend wird der Aluminiumoxidkeramikgrundkörper 4 in der Spritzgussform aufgenommen. Hierbei weisen die Piezoelemente 7 eine seitliche Umkontaktierung von der Oberflächenmetallisierung an seiner Oberseite, die in einem zusammengebauten Zustand der Ultraschallsensorvorrichtung 1 dem flexiblen Biegeelement 6 zugewandt ist, zu der Oberflächenmetallsierung an einer weiteren Oberseite auf, die im zusammengebauten Zustand der Ultraschallsensorvorrichtung 1 dem Dämpfungselement 8a zugewandt ist. Im Bereich der flexiblen Biegeelemente 5 wird der Grundkörper 4 zusammen mit den Piezoelementen 7 umspritzt. Daher sind die Piezoelemente 7 nicht mit dem flexiblen Biegeelementen 6 verklebt. Im gleichen Prozessschritt wird das den Grundkörper 4 umschließende Gehäuse gespritzt. Im Anschluss hieran erfolgt die elektrische Kontaktierung der weiteren Oberseite der Piezoelemente 7 und des flexiblen Substrats 11 mittels Bondens. Dabei werden zwei Bonddrähte 16 zwischen jeder der weiteren Oberflächen der Piezoelemente 7 und dem flexiblen Substrat 11 gebildet. Danach wird Polymer-oder Silikon basiertes Material in die Öffnungen 5 eingebracht, wodurch die Dämpfungselemente 8 nach einem Aushärten des jeweiligen Materials gebildet werden. In a method of manufacturing the ultrasonic sensor device 1 According to a third embodiment of the invention, the base body 4 with the openings 5 provided as a cold extruded part. After that, the piezo elements become 7 automatically applied in an injection mold with surface metallizations applied on both sides and then the alumina ceramic basic body 4 taken in the injection mold. Here are the piezo elements 7 a lateral Umkontaktierung of the surface metallization at its top, which in an assembled state of the ultrasonic sensor device 1 the flexible bending element 6 facing the surface metallization on another top, in the assembled state of the ultrasonic sensor device 1 the damping element 8a is facing. In the field of flexible bending elements 5 becomes the basic body 4 together with the piezo elements 7 molded. Therefore, the piezo elements 7 not with the flexible bending elements 6 bonded. In the same process step, this becomes the basic body 4 enclosing housing sprayed. Following this, the electrical contacting of the further upper side of the piezoelectric elements takes place 7 and the flexible substrate 11 by means of bonding. There are two bonding wires 16 between each of the further surfaces of the piezoelectric elements 7 and the flexible substrate 11 educated. Thereafter, polymer or silicone based material is inserted into the openings 5 introduced, whereby the damping elements 8th be formed after curing of the respective material.

7 und 8 zeigen eine Ultraschallsensorvorrichtung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ultraschallsensorelemente 3a–f der Ultraschallsensorvorrichtung 1 sind identisch zu den Ultraschallsensorelementen 3a–f der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in 5 und 6 ausgebildet. Allerdings weisen Öffnungen der Ultraschallsensorelemente 3 anstatt eines kreisförmigen Querschnitts einen rechteckigen Querschnitt auf. 7 and 8th show an ultrasonic sensor device 1 according to a fourth embodiment of the invention. The ultrasonic sensor elements 3a -F of the ultrasonic sensor device 1 are identical to the ultrasonic sensor elements 3a -F of the ultrasonic sensor device 1 in 5 and 6 educated. However, have openings of the ultrasonic sensor elements 3 instead of a circular cross section on a rectangular cross section.

Ein Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 ist ähnlich zu dem Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in 5 und 6.An operation of the ultrasonic sensor device 1 is similar to the operation of the ultrasonic sensor device 1 in 5 and 6 ,

Ein Verfahren zum Herstellen der Ultraschallsensorvorrichtung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ähnlich zu einem Verfahren zum Herstellen der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in 5 und 6 ausgebildet. Hierbei ist die Querschnittsform der Ultraschallsensorelemente 3 aufgrund der verwendeten Fließpress- und Spritzgusstechnik besonders einfach herstellbar.A method of manufacturing the ultrasonic sensor device 1 According to a fourth embodiment of the invention is similar to a method of manufacturing the ultrasonic sensor device 1 in 5 and 6 educated. Here, the cross-sectional shape of the ultrasonic sensor elements 3 due to the used extrusion and injection molding technology particularly easy to produce.

9 und 10 zeigen eine Ultraschallsensorvorrichtung 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 ist ähnlich zu der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in 1 und 2 ausgebildet, weist allerdings eine zusätzliche Abdeckschicht 25 auf, die sich entlang einer Oberfläche des Grundkörpers 4 und einer Oberfläche des polymerbasierten flexiblen Biegeelements 5 erstreckt. Eine Oberfläche 26 der Abdeckschicht 25 ist gekrümmt ausgebildet und eine Dicke der Abdeckschicht 25 verringert sich kontinuierlich zu seinem Außenbereich hin. 9 and 10 show an ultrasonic sensor device 1 according to a fifth embodiment of the invention. The ultrasonic sensor device 1 is similar to the ultrasonic sensor device 1 in 1 and 2 formed, however, has an additional cover layer 25 on, extending along a surface of the main body 4 and a surface of the polymer-based flexible flexure 5 extends. A surface 26 the cover layer 25 is curved and a thickness of the cover layer 25 decreases continuously towards its exterior.

Ein Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 ist ähnlich zu dem Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 in 1 und 2.An operation of the ultrasonic sensor device 1 is similar to the operation of the ultrasonic sensor device 1 in 1 and 2 ,

Bei den Verfahren zum Herstellen der Ultraschallsensorvorrichtung 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Verfahrensschritte des Verfahrens ausgeführt, welches mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben ist. Die Abdeckschicht 25 wird gleichzeitig mit den flexiblen Biegeelementen 6 durch Umspritzen gebildet.In the methods for manufacturing the ultrasonic sensor device 1 According to a fifth embodiment of the invention, the method steps of the method are carried out, which with reference to 1 and 2 is described. The cover layer 25 becomes simultaneously with the flexible bending elements 6 formed by encapsulation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2008/0060439 A1 [0003] US 2008/0060439 A1 [0003]

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Ultraschallsensorelement (3a–f) zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall (2), wobei das Ultraschallsensorelement (3a–f) aufweist: – einen Grundkörper (4), welcher eine Öffnung (5a, b) aufweist, – ein flexibles Biegeelement (6a, b), welches stirnseitig einen ersten Endbereich (A) der Öffnung (5a, b) verschließt, wobei das flexible Biegeelement (6a, b) ein Polymer, insbesondere ein Flüssigkristallpolymer, aufweist, – ein Piezoelement (7a, b), welches in der Öffnung (5a, b) angeordnet und mit dem flexiblen Biegeelement (6a, b) verbunden ist, und – ein Dämpfungselement (8a, b), welches in der Öffnung (5a, b) angeordnet ist und stirnseitig einen zweiten Endbereich (B) der Öffnung (5a, b) verschließt.Ultrasonic sensor element ( 3a -F) for detecting and / or transmitting ultrasound ( 2 ), wherein the ultrasonic sensor element ( 3a -F) comprises: - a basic body ( 4 ), which has an opening ( 5a , b), - a flexible bending element ( 6a , b), which end face a first end portion (A) of the opening ( 5a , b) closing, wherein the flexible bending element ( 6a , b) a polymer, in particular a liquid-crystal polymer, having - a piezoelectric element ( 7a , b), which in the opening ( 5a , b) and with the flexible bending element ( 6a , b) is connected, and - a damping element ( 8a , b), which in the opening ( 5a , b) is arranged and frontally a second end region (B) of the opening ( 5a , b) closes. Ultraschallsensorvorrichtung (1) zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall (2), wobei die Ultraschallsensorvorrichtung (1) eine Vielzahl von Ultraschallsensorelementen (3a–f) aufweist, wobei jedes Ultraschallsensorelement (3a–f) aufweist: – einen Grundkörper (4), welcher eine Öffnung (5a, b) aufweist, – ein flexibles Biegeelement (6a, b), welches stirnseitig einen ersten Endbereich (A) der Öffnung (5a, b) verschließt, – ein Piezoelement (7a, b), welches in der Öffnung (5a, b) angeordnet und mit dem flexiblen Biegeelement (6a, b) verbunden ist, und – ein Dämpfungselement (8a, b), welches in der Öffnung (5a, b) angeordnet ist und stirnseitig einen zweiten Endbereich (B) der Öffnung (5a, b) verschließt, wobei die Grundkörper (4) der Ultraschallsensorelemente (3a–f) der Vielzahl der Ultraschallsensorelemente (3a–f) einstückig ausgebildet sind.Ultrasonic sensor device ( 1 ) for detecting and / or transmitting ultrasound ( 2 ), wherein the ultrasonic sensor device ( 1 ) a plurality of ultrasonic sensor elements ( 3a F), wherein each ultrasonic sensor element ( 3a -F) comprises: - a basic body ( 4 ), which has an opening ( 5a , b), - a flexible bending element ( 6a , b), which end face a first end portion (A) of the opening ( 5a , b) closes, - a piezo element ( 7a , b), which in the opening ( 5a , b) and with the flexible bending element ( 6a , b) is connected, and - a damping element ( 8a , b), which in the opening ( 5a , b) is arranged and frontally a second end region (B) of the opening ( 5a , b) closes, wherein the main body ( 4 ) of the ultrasonic sensor elements ( 3a F) the plurality of ultrasonic sensor elements ( 3a -F) are integrally formed. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das flexible Biegeelement (6a, b) ein Polymer, insbesondere ein Flüssigkristallpolymer, aufweist. Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to claim 2, wherein the flexible bending element ( 6a , b) a polymer, in particular a liquid crystal polymer. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das flexible Biegeelement (6a, b) und der Grundköper (4) jedes Ultraschallsensorelements (3a–f) einstückig ausgebildet sind, wobei ein Material des flexiblen Biegeelements (6a, b) und des Grundkörpers (4) insbesondere Metall, Metalloxid, und/oder Metalloxidkeramik aufweist.Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to claim 2, wherein the flexible bending element ( 6a , b) and the basic body ( 4 ) of each ultrasonic sensor element ( 3a F) are integrally formed, wherein a material of the flexible bending element ( 6a , b) and the basic body ( 4 ) in particular metal, metal oxide, and / or metal oxide ceramic has. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Substrat (11) entlang einer äußeren Oberseite (9) des Grundkörpers (4) benachbart zu dem Dämpfungselement (8a, b) angeordnet ist.Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to any one of claims 2 to 4, wherein a substrate ( 11 ) along an outer surface ( 9 ) of the basic body ( 4 ) adjacent to the damping element ( 8a , b) is arranged. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Ultraschallsensorelement (3a–f) ferner aufweist: – ein Abdeckelement (25), welches sich entlang einer äußeren Oberseite (9) des Grundkörpers (4) benachbart zu dem Biegeelement (6a, b) und einer äußeren Oberseite (10) des Biegeelements (6a, b), die von dem Piezoelement (7a, b) abgewandt ist, erstreckt.Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to one of claims 2 to 5, wherein the ultrasonic sensor element ( 3a -F) further comprises: - a cover element ( 25 ) extending along an outer surface ( 9 ) of the basic body ( 4 ) adjacent to the bending element ( 6a , b) and an outer top ( 10 ) of the bending element ( 6a , b) of the piezo element ( 7a , b) facing away from, extends. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine äußere Oberseite (9) des Grundkörpers (4) benachbart zu dem flexiblen Biegeelement (6a, b), eine äußere Oberseite (10a, b) des flexiblen Biegeelements (6a, b), die von dem Piezoelement (7a, b) abgewandt ist, und/oder eine äußere Oberseite (26) des Abdeckelements (25) zumindest teilweise gekrümmt ausgebildet ist.Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to one of claims 2 to 6, wherein an outer upper side ( 9 ) of the basic body ( 4 ) adjacent to the flexible bending element ( 6a , b), an outer top ( 10a , b) the flexible bending element ( 6a , b) of the piezo element ( 7a , b) facing away from, and / or an outer top ( 26 ) of the cover element ( 25 ) is formed at least partially curved. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Vielzahl von Ultraschallsensorelementen (3a–f) in einem eindimensionalen oder zweidimensionalen Muster angeordnet sind.Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, wherein the plurality of ultrasonic sensor elements ( 3a -F) are arranged in a one-dimensional or two-dimensional pattern. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Vielzahl von Ultraschallsensorelementen (3a–f) zum Senden und/oder Empfangen des Ultraschalls (2) eingerichtet sind.Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to one of claims 2 to 8, wherein the plurality of ultrasonic sensor elements ( 3a -F) for transmitting and / or receiving the ultrasound ( 2 ) are set up. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Ultraschallsensorvorrichtung (1) in einer Einparkvorrichtung oder in einem Manöverassistenzsystem eines Fahrzeugs aufgenommen ist. Ultrasonic sensor device ( 1 ) according to one of claims 2 to 9, wherein the ultrasonic sensor device ( 1 ) is received in a parking device or in a maneuver assistance system of a vehicle. Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallsensorvorrichtung (1) zum Erfassen und/oder Senden von Ultraschall (2), wobei die Ultraschallsensorvorrichtung (1) eine Vielzahl von Ultraschallsensorelementen (3a–f) aufweist, wobei ein Herstellen eines Ultraschallsensorelements (3a–f) aufweist: – Bereitstellen eines Grundkörpers (4), welcher eine Öffnung (5a, b) aufweist, – Stirnseitiges Verschließen eines ersten Endbereichs der Öffnung (5a, b) durch ein flexibles Biegeelement (6a, b), – Anordnen eines Piezoelements (7a, b) in der Öffnung (5a, b), – Miteinander-Verbinden des flexiblen Biegeelements (6a, b) und des Piezoelements (7a, b), – Anordnen eines Dämpfungselements (8a, b) in der Öffnung (5a, b), und – Stirnseitiges Verschließen eines zweiten Endbereichs der Öffnung (5a, b) durch das Dämpfungselement (8a, b), wobei die Grundkörper (4) der Ultraschallsensorelemente (3a–f) der Vielzahl der Ultraschallsensorelemente (3a–f) einstückig ausgebildet werden.Method for producing an ultrasonic sensor device ( 1 ) for detecting and / or transmitting ultrasound ( 2 ), wherein the ultrasonic sensor device ( 1 ) a plurality of ultrasonic sensor elements ( 3a F), wherein producing an ultrasonic sensor element ( 3a -F) comprising: - providing a basic body ( 4 ), which has an opening ( 5a , b), - closing a first end region of the opening on the front side ( 5a , b) by a flexible bending element ( 6a , b), - arranging a piezoelectric element ( 7a , b) in the opening ( 5a , b), - Connecting the flexible bending element together ( 6a , b) and of the piezo element ( 7a , b), - arranging a damping element ( 8a , b) in the opening ( 5a , b), and - closing a second end region of the opening at the front ( 5a , b) by the damping element ( 8a , b), wherein the basic bodies ( 4 ) of the ultrasonic sensor elements ( 3a F) the plurality of ultrasonic sensor elements ( 3a -F) are integrally formed. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bereitstellen des Grundkörpers (4) Einbringen der Öffnung in den Grundkörper (4) aufweist, welche insbesondere mittels Bohrens, Erodierens oder Fließpressens, insbesondere Kaltfließpressens, eingebracht wird.The method of claim 11, wherein providing the body ( 4 ) Inserting the opening into the basic body ( 4 ), which is introduced in particular by means of drilling, eroding or extrusion, in particular cold extrusion. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Grundkörper (4) und das in der Öffnung (5a, b) angeordnete Piezoelement (7a, b) umspritzt werden.A method according to claim 11 or 12, wherein the base body ( 4 ) and in the opening ( 5a , b) arranged piezoelement ( 7a , b) are overmoulded.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015216163A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Robert Bosch Gmbh Acoustic sensor for emitting and / or receiving acoustic signals
DE102015224770A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-14 Robert Bosch Gmbh Sound transducer arrangement with annular first connecting regions and method for producing a sound transducer arrangement with annular first connecting regions
DE102015224767A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-14 Robert Bosch Gmbh Sound transducer arrangement and method for producing a sound transducer arrangement
DE102015224772A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-14 Robert Bosch Gmbh Sound transducer arrangement with concentric webs and method for producing a sound transducer arrangement with concentric webs
DE102015224763A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-14 Robert Bosch Gmbh Sound transducer arrangement and method for producing a sound transducer arrangement
DE102016205240B3 (en) * 2016-03-30 2017-07-13 Continental Automotive Gmbh Method of manufacturing an ultrasonic sensor and ultrasonic sensor
DE102016220068A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 Robert Bosch Gmbh Method for arranging a number of micromechanical acceleration sensors on or in a plastic component and corresponding plastic component
CN110230031B (en) * 2019-06-28 2021-03-02 中北大学 Broadband passive high-temperature-resistant flexible vibration sensor and preparation process thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5553035A (en) * 1993-06-15 1996-09-03 Hewlett-Packard Company Method of forming integral transducer and impedance matching layers
DE10138892A1 (en) * 2001-08-08 2003-02-20 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh ultrasound transducer
US20080060439A1 (en) 2006-09-07 2008-03-13 Hella Kgaa Hueck &Co. Ultrasonic sensor and method for the manufacture of an ultrasonic sensor
US7376236B1 (en) * 1997-03-17 2008-05-20 American Technology Corporation Piezoelectric film sonic emitter
DE102008054533A1 (en) * 2007-12-26 2009-07-09 DENSO CORPORARTION, Kariya-shi ultrasonic sensor
DE102009046148A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Ultrasonic transducer for use in a fluid medium
DE102009046143A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing ultrasonic converter utilized in e.g. ultrasonic flow meter in exhaust gas system of internal combustion engine of commercial vehicle, involves connecting housing part with sealing element during molding process

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3513439A (en) * 1968-12-23 1970-05-19 Parke Davis & Co Ultrasonic beam transducer
DE59100463D1 (en) * 1991-02-07 1993-11-11 Siemens Ag Method of manufacturing ultrasonic transducers.
US5655276A (en) * 1995-02-06 1997-08-12 General Electric Company Method of manufacturing two-dimensional array ultrasonic transducers
DE19744229A1 (en) * 1997-10-07 1999-04-29 Bosch Gmbh Robert Ultrasonic transducer
JP4432245B2 (en) * 2000-06-02 2010-03-17 パナソニック電工株式会社 Ultrasonic transducer
DE10106477C2 (en) * 2001-02-13 2002-12-19 Fraunhofer Ges Forschung Ultrasonic transducer with housing
JP3972900B2 (en) * 2003-04-23 2007-09-05 株式会社村田製作所 Housing structure for surface mount electronic components
JP4513596B2 (en) * 2004-08-25 2010-07-28 株式会社デンソー Ultrasonic sensor
JP4715236B2 (en) * 2005-03-01 2011-07-06 株式会社デンソー Ultrasonic sensor device
DE102006040344B4 (en) * 2006-08-29 2022-09-29 Robert Bosch Gmbh Holding device for an ultrasonic transducer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5553035A (en) * 1993-06-15 1996-09-03 Hewlett-Packard Company Method of forming integral transducer and impedance matching layers
US7376236B1 (en) * 1997-03-17 2008-05-20 American Technology Corporation Piezoelectric film sonic emitter
DE10138892A1 (en) * 2001-08-08 2003-02-20 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh ultrasound transducer
US20080060439A1 (en) 2006-09-07 2008-03-13 Hella Kgaa Hueck &Co. Ultrasonic sensor and method for the manufacture of an ultrasonic sensor
DE102008054533A1 (en) * 2007-12-26 2009-07-09 DENSO CORPORARTION, Kariya-shi ultrasonic sensor
DE102009046148A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Ultrasonic transducer for use in a fluid medium
DE102009046143A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing ultrasonic converter utilized in e.g. ultrasonic flow meter in exhaust gas system of internal combustion engine of commercial vehicle, involves connecting housing part with sealing element during molding process

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wallace Arden Smith: Modeling 1-3 Composite Piezoelectrics: Thickness-Mode Oscillations. IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, 38, 1990, 1, ieeexplore [online]. *
Wallace Arden Smith: New opportunities in ultrasonic transducers emerging from innovations in piezoelectric materials. Office of Naval Research, Materials Division : North Quincy Street, Arlington, Virginia, 1992 (Volume 1733). 3-26. - ISBN 34343434. http://scitation.aip.org/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=PSISDG001733000001000003000001&idtype=cvips&doi=10.1117/12.130585&prog=normal [abgerufen am 09.03.2012] *

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