CN104677400A - 超声波传感器及其制造方法 - Google Patents

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温成桥
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Abstract

本发明公开了一种超声波传感器及其制造方法，用以解决现有超声波传感器制作工艺复杂、成本高且不稳定的问题。本发明所采用的技术方案如下：一种超声波传感器，包括压电陶瓷和壳体，壳体包括腔体，压电陶瓷设于腔体中；所述腔体通过发泡胶封装。用发泡胶进行超声波传感器的分装，既能将压电陶瓷固定，有具有一定的吸声效果，节省材料，实用性强；常温发泡胶封装，使得对超声波传感器的封装更加容易，降低超声波传感器制作工艺的难度，利于生产。

Description

超声波传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及超声波传感器。
背景技术
超声波是具有频率高、波长短、方向性好、能够成为射线而定向传播等特点的机械波，其对液体、固体的穿透本领很大，尤其是固体中，其可穿透几十米的深度。通过利用超声波的特性，人们制作出了超声波传感器，广泛应用在工业、国防、生物医学等领域中。
现有的超声波传感器，通常为设一个正极端、负极端和压电陶瓷，压电陶瓷将正极端和负极端分隔开来，压电陶瓷片具有正逆压电效应，当给陶瓷通电后，产生逆压电效应往外发出超声波，如果超声波遇到障碍物时反馈超声波并作用传感器，此时陶瓷片将机械能转换成电能，呈正压电效应。在实际应用中，为了尽可能地防止超声波传感器被其它声波干扰，常在其周围布设吸音棉；对于超声波传感器设在容易晃动的物体上时，常使用封胶固定的方式将其固定于壳体，以尽量避免因外界因素使得超声波传感器内部出现断路的情况。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种超声波传感器及制造方法，用以解决现有超声波传感器制作工艺复杂、成本高且不稳定的问题。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种超声波传感器，包括压电陶瓷和壳体，壳体包括腔体，压电陶瓷设于腔体中；所述腔体通过发泡胶封装。
优选地：所述压电陶瓷位于所述腔体的底部，所述常温发泡胶位于压电陶瓷的上面，将压电陶瓷封装于其内。
优选地：所述压电陶瓷片下表面设置镀银层，上表面包括第一镀银区和第二镀银区，第一镀银区与第二镀银区中间隔开；第一镀银区上连接有第一引线端；第二镀银区上连接有第二引线端，第二镀银区通过侧面金属体与下表面镀银层相导通。
优选地：所述壳体为树脂材料、塑料或铝材料。
优选地：所述压电陶瓷为双面电极结构，压电陶瓷的背面通过银胶固定在壳体内底部，壳体为金属；在壳体内壁上设有铆钉孔，铆钉孔内固定有铆钉，一电极引线通过铆钉固定在铆钉孔处。
优选地：所述发泡胶为聚氨酯、硅胶、硅酮或PE材料。
优选地：所述发泡胶为常温发泡胶。
优选地：在所述壳体侧壁上设有充胶孔。发泡胶可以由此孔充入腔体内，或者用于控制腔体内的发泡胶的高度，当发泡胶漫过充胶孔时，多余的发泡胶由此孔流出，避免从腔体的上端部溢出，影响美观和品质。
优选地：所述铆钉为铜铆钉，所述壳体为铝；所述电极引线焊接在铆钉上，铆钉固定在壳体的铆钉孔内。
优选地：所述发泡胶由壳体底部向上方向，密度逐渐增大。电路板置于上层密度较大的发泡胶内，其可以避免超声破坏。且上层密度较大，可以形成足够的支撑。
本发明还公开了一种超声波传感器的制造方法，包括
将压电陶瓷固定在壳体内的底部；
从压电陶瓷的电极上进行接线；
使用常温发泡胶对压电陶瓷进行封装固化。
常温发泡胶是在常温下即可进行发泡成型固化，相比高温发泡，传感器内的电子器件不会。
相比现有的超声波传感器制造方法，即吸音棉结合封装胶的多层结构，本发明工艺可以至少减少6个工艺步骤，即切棉、对位塞棉、压实、封胶、固化和冷却。本发明只要一个常温填充发泡胶即可完成，工艺大大简化，减少了人工和出错的几率，提高了产量和产品的品质。
本发明的发泡胶可以是1、由下层到上层，密度逐渐增加；2、也可以是密度均匀；3、或者由下层到上层密度逐渐减小。这种密度的变化可以通过多次点胶以及改变环境温度来实现。密度的变化，会导致传感器的性能发生微变，以适应不同的场合需求。除此以外，还可以将电路板封装在发泡胶内，即PCB位于压电陶瓷的上方，且处于整个发泡胶内。电路板可以直接置于压电陶瓷上，也可以设于压电陶瓷上方。如果发泡胶的密度有变化，例如发泡胶上层密度大于下层密度，则可以将电路板置于上次密度较大的发泡胶内，这样可以起到保护电路板的作用，减小电路板受压电陶瓷超声振动的损害。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：用发泡胶进行超声波传感器的分装，既能将压电陶瓷固定，有具有一定的吸声效果，节省材料，实用性强；常温发泡胶封装，使得对超声波传感器的封装更加容易，降低超声波传感器制作工艺的难度，利于生产。经过检测，本发明超声波传感器的各项指数，如余震、灵敏度、高低温性能均达到国家标准，且成本更低。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图。
图2是本发明的第二个实施例的结构示意图。
图3是本发明的第三个实施例的结构示意图。
图中标识说明：
1、压电陶瓷；2、腔体；3、外壳；4、发泡胶；5、电线；6、铆钉；7、铆钉电线；8、充胶孔；9、PCB；10、上层发泡胶；11、下层发泡胶。
具体实施方式
本发明提出一种超声波传感器，包括压电陶瓷和壳体，壳体包括腔体，压电陶瓷设于腔体中；其中腔体通过发泡胶封装。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示的一种结构该超声波传感器，包括压电陶瓷1和壳体3，壳体3包括腔体2，压电陶瓷1设于腔体2中。压电陶瓷包括上表面和下表面，压电陶瓷上表面和下表面分别为正极端、负极端；发泡胶4将压电陶瓷封装于腔体2中。其中，发泡胶4为常温发泡胶。常温发泡胶。
压电陶瓷片下表面设置镀银层，上表面包括第一镀银区和第二镀银区，第一镀银区与第二镀银区中间隔开。在镀银区上连接有引线5，其中在第一镀银区上连接有正极引线端，为所述正极端；第二镀银区上连接有负极引线端，为所述负极端，第二镀银区通过侧面金属体与下表面镀银层相导通。正极引线端和负极引线端分别与导线连接。壳体3为铝制壳体。在本案例中，壳体不参与导电，所以在其他实施例中，可以为树脂或塑料，这种结构可以明显降低成本。
上述超声波传感器的制造方法如下：
将压电陶瓷固定在壳体内的底部；从压电陶瓷的电极上进行接线；使用常温发泡胶对压电陶瓷进行封装固化。
参见图2，本发明还提出第二种结构的传感器。与图1的实施例相比，该传感器的壳体的内侧设有铆钉结构。铆钉为铜铆钉，壳体为铝材质。铆钉6用来固定铆钉电线7。铆钉电线7作为一个电导线，金属壳体本身作为一个电极使用，压电陶瓷的连个电极位于其两个面。
参见图3的实施例。该例中，PCB9位于上层密度较大的上层发泡胶10内，在上层发泡胶10的下面为下层发泡胶11，其密度小于上层发泡胶10。PCB 9位于压电陶瓷的上方位置。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种超声波传感器，包括压电陶瓷和壳体，壳体包括腔体，压电陶瓷设于腔体中；其特征在于：所述腔体通过发泡胶封装。
2.根据权利要求1中所述的超声波传感器，其特征在于：所述压电陶瓷位于所述腔体的底部，所述常温发泡胶位于压电陶瓷的上面，将压电陶瓷封装于其内。
3.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述压电陶瓷片下表面设置镀银层，上表面包括第一镀银区和第二镀银区，第一镀银区与第二镀银区中间隔开；第一镀银区上连接有第一引线端；第二镀银区上连接有第二引线端，第二镀银区通过侧面金属体与下表面镀银层相导通。
4.根据权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于：所述壳体为树脂材料、塑料或铝材料。
5.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述压电陶瓷为双面电极结构，压电陶瓷的背面通过银胶固定在壳体内底部，壳体为金属；在壳体内壁上设有铆钉孔，铆钉孔内固定有铆钉，一电极引线通过铆钉固定在铆钉孔处。
6.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述发泡胶为聚氨酯、硅胶、硅酮或PE材料。
7.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述发泡胶为常温发泡胶。
8.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述发泡胶由壳体底部向上方向，密度逐渐增大。
9.一种超声波传感器的制造方法，包括
将压电陶瓷固定在壳体内的底部；
从压电陶瓷的电极上进行接线；
使用常温发泡胶对压电陶瓷进行封装固化。
10.根据权利要求9所述的超声波传感器的制造方法，其特征在于：所述发泡胶为聚氨酯材料。
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