CN108367315A - 具有两个平行布置的接片的声换能器组件和用于制造具有两个平行布置的接片的声换能器组件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种声换能器组件(100)，包括具有多个贯通开口(111)的孔板承载件(101)，多个压电元件(104)，其中，每个压电元件(104)具有一个第一电极(105)和一个第二电极(106)，所述第一电极(105)与所述第二电极(106)相对置，并且压电元件(104)分别布置在贯通开口(111)内部，和封闭层(103)，其中，所述封闭层(103)布置在所述孔板承载件(101)和所述压电元件(104)上方，其中，所述压电元件(104)的所述第二电极(106)与所述封闭层(103)导电地连接，其特征在于，所述孔板承载件(101)在横向上在两个贯通开口(111)之间具有至少两个相互平行地间隔开布置的接片(102、117)，并且所述封闭层(103)分别与直接邻接于所述贯通开口(111)的所述接片(102)具有第一连接区域(108)。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的声换能器组件和一种用于制造这样的声换能器组件的方法。
背景技术
文件DE 39 20 872 A1公开一种用于制造超声层式换能器的方法，在所述超声层式换能器中，层式换能器的压电陶瓷和热塑性塑料材料通过热粘接相互连接。为了产生对于粘接而言必要的热量，在压电陶瓷中通过施加电信号产生损耗热量。
在文献DE 10 2004 047 814 A1中描述一种聚焦地微加工的超声换能器阵列，该超声换能器阵列可以被用作为聚焦的、可临床使用的超声探测器。使横向并排构造的换能器单元区域式地相互电接线，以便实现超声换能装置所力求达到的聚焦。
在这里不利的是，各个超声换能器暴露于机械类型的和电类型的外部影响。
发明内容
声换能器组件包括具有多个贯通开口的孔板承载件、多个压电元件和封闭层。在此，每个压电元件具有一个第一电极和一个第二电极。第一电极与第二电极相对置。在贯通开口内部分别布置有压电元件。封闭层布置在孔板承载件和压电元件上方，其中，压电元件的第二电极与封闭层导电地连接。根据本发明，孔板承载件在横向上在两个贯通开口之间具有至少两个相互平行地间隔开布置的接片。封闭层分别与直接邻接于相应的贯通开口的接片具有第一连接区域。
在这里优点是，相继的弯曲换能器彼此解耦。
在扩展方案中，封闭层分别与以下接片具有第二连接区域，该接片紧接着直接邻接于贯通开口的接片。
在这里有利的是，各个弯曲换能器元件之间的解耦是更有效的。
在另一构型中，第一连接区域包括焊缝或粘接层。
在扩展方案中，第二连接区域包括焊缝或粘接层。
在另一构型中，封闭层单件式地构型。
在这里优点是，弯曲换能器元件的复合体被完全保护而免受外部影响。
在扩展方案中，封闭层分别具有两个缝隙，所述缝隙相对于压电元件对称地间隔开地布置，其中，缝隙端部与第一连接区域连接。
在另一构型中，缝隙是矩形的。
在这里优点是，可以使用有角的压电元件。
在另一扩展方案中，缝隙弧形地构型。
在这里有利的是，可以使用圆形的压电元件。
根据本发明的用于制造声换能器组件的方法包括使压电元件的第二电极与封闭层连接，所述声换能器组件具有多个贯通开口和至少两个平行的接片、多个压电元件和一个封闭层。此外，所述方法借助于线材键合使压电元件的第一电极触点接通，其中，第一电极与第二电极相对置地布置。此外，所述方法包括尤其借助于焊缝使封闭层的缝隙端部与孔板承载件的直接邻接于贯通开口的接片连接并且以阻尼材料部分地填充贯通开口。
在另一构型中，将塑料薄膜粘接到封闭层上。
在这里优点是，声换能器组件是密封的。
由接下来对实施例的描述或由从属权利要求得出其他优点。
附图说明
下面根据优选的实施方式和附图详细阐释本发明。附图示出：
图1根据本发明的声换能器组件，
图2封闭层的第一构型的俯视图，
图3封闭层的第二构型的俯视图，和
图4用于制造根据本发明的声换能器组件的方法。
具体实施方式
图1示出声换能器组件100在xz平面中的剖示图。声换能器组件100示例性地示出三个相互平行地间隔开布置的声换能器元件或者说弯曲换能器元件115。在此，弯曲换能器元件115包括压电元件104、借助于封闭层103形成的膜片114、孔板承载件101和阻尼材料。孔板承载件101包括多个贯通开口111或者说孔并且具有相对置布置的上侧和下侧。在上侧上布置有接片102，所述接片相互平行地布置。这些接片102相对彼此具有最小间距，其中，最小间距相应于贯通开口111的尺寸。这意味着，接片102直接邻接于贯通开口111。压电元件104布置在贯通开口111内部，其中，每个贯通开口111分别接收一个压电元件104，该压电元件从上侧引入到贯通开口111中或与上侧齐平地终止。压电元件104具有小于贯通开口111的直径。
封闭层103具有缝隙，所述缝隙相互平行地间隔开地布置并且通过第一连接区域108连接。这意味着，在缝隙是矩形的情况下膜片是矩形的。在缝隙是弧形的情况下膜片波浪状地构型。
每个压电元件104具有一个第一电极105和一个第二电极106。第一电极105借助于线材连接部112例如与放大器电路连接并且作用为信号导线或信号触点。第二电极106借助于粘接层107与封闭层103导电地连接。封闭层103与电接地、例如放大器电路接地连接。这意味着第二电极105是接地的，由此实现EMV屏蔽。
替代地，压电元件104可以通过两个线材连接部与电接地和放大器电路导电地连接。为此，第二电极106在压电元件104的边缘上环绕接通(umkontaktieren)，使得在第一电极105的侧上存在两个彼此分开的电极区域，所述电极区域可以彼此分开地触点接通。在这里，压电元件104可以通过不能导电的粘接层与封闭层103连接。
每个弯曲换能器元件115具有一个第一连接区域108，该第一连接区域设定或确保弯曲换能器元件115或膜片114的边缘夹紧。在此，概念“第一连接区域108”理解为在其中进行封闭层103和孔板承载件101的接片102之间的机械连接的区域，该接片直接邻接于贯通开口111。在此，第一连接区域103相对于贯通开口111平行地间隔开地布置。这意味着，第一连接区域108相对彼此的横向间距大于贯通开口111的尺寸。
以相对于接片102的横向间距在横向上间隔开地布置有另外的接片117，即至少一个另外的接片117。这意味着，所述另外的接片117与接片102平行地延伸。接片102和所述另外的接片117通过孔板承载件101的上侧中的缺口116分开。缺口116相对于第一连接区域108的焊缝具有0.1mm-1mm的间距。在接片102和所述另外的接片117之间的横向间距为0.1-2mm。缺口116的深度有至少0.1mm。通过缺口116产生封闭层103的局部能振动的区域，使得膜片114可以吸收和分散振动能。
在第一连接区域108旁边横向间隔开地布置有第二连接区域109。所述间隔通过接片102和117之间的缺口116形成。第二连接区域109布置在所述另外的接片117上并且同样包括焊缝。可选地，围绕第二连接区域109可以存在另外的连接区域，这些连接区域同样具有焊缝。在此，连接区域的数量相应于与贯通开口111平行延伸的接片的数量。换言之，围绕贯通开口111在横向上并排地交替地布置有多个接片117和多个缺口116。这有助于两个声换能器元件之间的改进的解耦。
可选地，缺口102例如可以填充以含硅树脂的阻尼材料。
压电元件104具有100μm-750μm、150μm-500μm的厚度。孔板承载件101具有0.5mm-15mm、优选1mm-10mm的厚度。
图2示出封闭层203的第一实施方案的俯视图。示例性地示出三个弯曲换能器元件，所述弯曲换能器元件相互平行地或在一行中布置。在俯视图中示出矩形的封闭层203，该封闭层遮盖三个压电元件204。此外，示出设定各个弯曲换能器的边缘夹紧的第一连接区域208和用作为弯曲换能器之间的解耦的第二连接区域209。与第一连接区域208正交地布置有缝隙213。在此，缝隙213与第一连接区域机械连接。这意味着，缝隙213和第一连接区域208形成各个弯曲换能器元件的膜片。压电元件矩形地或方形地构型。
图3示出封闭层303的第二实施方案的俯视图。图3的与在图2中示出的特征相同的特征具有与图2相同的附图标记的后位数字。在图3中缝隙弧形地构型并且压电元件是圆形的。
图4示出用于制造声换能器组件的方法，所述声换能器组件具有孔板承载件，该孔板承载件带有多个贯通开口、至少两个平行的接片、多个压电元件和一个封闭层。所述方法400以步骤410开始，在该步骤中使压电元件的第二电极与封闭层连接。在随后的步骤420中，借助于线材键合使压电元件的第一电极电连接或触点接通。在此，第一电极与第二电极相对置。在随后的步骤430中，借助于第一连接区域、例如通过焊缝使封闭层的缝隙端部直接邻接于贯通开口的接片连接。在随后的步骤440中，贯通开口至少部分地填充以阻尼材料，尤其从背离封闭层布置的一侧、即孔板承载件的背侧填充。
在实施例中，将塑料薄膜粘接到封闭层上。
声换能器组件100和200使用在机动车、运动的或静止的机器例如机器人、无人驾驶运输系统、仓库中的物流系统、吸尘器、割草机中。此外，声换能器组件100和200可以使用在电动自行车、电动轮椅中，或者使用在用于支持身体残障人员的辅助器件中。
Claims (10)
1.声换能器组件(100)，包括
·具有多个贯通开口(111)的孔板承载件(101)，
·多个压电元件(104)，其中，每个压电元件(104)具有一个第一电极(105)和一个第二电极(106)，所述第一电极(105)与所述第二电极(106)相对置，并且压电元件(104)分别布置在贯通开口(111)内部，和
·封闭层(103)，其中，所述封闭层(103)布置在所述孔板承载件(101)和所述压电元件(104)上方，其中，所述压电元件(104)的所述第二电极(106)与所述封闭层(103)导电地连接，
其特征在于，
所述孔板承载件(101)在横向上在两个贯通开口(111)之间具有至少两个相互平行地间隔开布置的接片(102、117)，并且所述封闭层(103)分别与直接邻接于所述贯通开口(111)的所述接片(102)具有第一连接区域(108)。
2.根据权利要求1所述的声换能器组件(100)，其特征在于，所述封闭层(103)分别与以下接片(117)具有第二连接区域(109)，该接片紧接着直接邻接于所述贯通开口(111)的所述接片(102)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的声换能器组件(100)，其特征在于，所述第一连接区域(108)包括焊缝或粘接层。
4.根据权利要求2或3所述的声换能器组件(100)，其特征在于，所述第二连接区域(109)包括焊缝或粘接层。
5.根据前述权利要求中任一项所述的声换能器组件(100)，其特征在于，所述封闭层(103)单件式地构造。
6.根据前述权利要求中任一项所述的声换能器组件(100)，其特征在于，所述封闭层(103)分别具有两个缝隙(213、313)，所述两个缝隙相对于压电元件(104)对称地间隔开地布置，其中，缝隙端部与所述第一连接区域(108)连接。
7.根据权利要求7所述的声换能器组件，其特征在于，所述缝隙(213、313)是矩形的。
8.根据权利要求7所述的声换能器组件，其特征在于，所述缝隙(213、313)弧形地构型。
9.用于制造声换能器组件的方法(300)，所述声换能器组件包括带有多个贯通开口和至少两个平行的接片的孔板承载件、多个压电元件和一个封闭层，该封闭层具有缝隙，所述方法具有以下步骤：
·使所述压电元件的第二电极与所述封闭层连接(310)，
·借助于线材键合部使所述压电元件的第一电极触点接通(320)，其中，所述第一电极与所述第二电极相对置地布置，
·借助于焊缝使所述封闭层的缝隙端部和所述孔板承载件的直接邻接于所述贯通开口的接片连接(330)，并且
·以阻尼材料部分地填充(340)所述贯通开口。
10.根据权利要求9所述的方法(300)，其特征在于，将塑料薄膜粘接到所述封闭层上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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