CN116917052A - 超声转换器 - Google Patents

超声转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN116917052A
CN116917052A CN202280017273.XA CN202280017273A CN116917052A CN 116917052 A CN116917052 A CN 116917052A CN 202280017273 A CN202280017273 A CN 202280017273A CN 116917052 A CN116917052 A CN 116917052A
Authority
CN
China
Prior art keywords
container
electrode
carrier
piezoelectric element
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280017273.XA
Other languages
English (en)
Inventor
迈克尔·格布哈特
斯特凡·萨克斯
阿米拉·赫德希里
马丁娜·克鲁兹比切勒
彼得·卢坎
约翰·克赖特尔
约翰·皮克勒尔
皮埃尔·鲍曼
延斯·莫尔曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN116917052A publication Critical patent/CN116917052A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0651—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element of circular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0655—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element of cylindrical shape
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/02—Forming enclosures or casings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/883—Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种超声转换器(1)，所述超声转换器具有带有带状导线(8)的载体(3)和带有电极(14)的压电元件(10)，其中压电元件(10)具有接触侧(11)，所述接触侧紧固在载体(3)上，并且其中带状导线(8)和电极(14)经由元件(10)的接触侧(11)电耦合。

Description

超声转换器
技术领域
本发明涉及一种超声转换器和一种用于制造超声转换器的方法。
背景技术
超声转换器通常用于距离测量。在发送运行中，在进行距离测量时由超声转换器发出超声信号作为短脉冲串，所述短脉冲串在其遇到物体之后部分地再次向回反射。在接收运行中，探测所述反射回来的脉冲，由此能够确定渡越时间。因为超声波在空气中也在水中以已知的声速传播，所以能够借助于渡越时间来计算距反射物体的距离。
汽车例如在停车辅助系统中使用借助于超声的距离测量，所述距离测量在距附近物体的距离小时将警报信号传给驾驶员。超声转换器通常安置在保险杠中，所述保险杠提供相对多的空间用于装入超声转换器连同壳体和所需的电子装置。
出版物WO 2020/245064 A2描述一种超声转换器，其中压电元件和评估电子装置借助于金属线连接。
出版物WO 2016/184604 A1描述一种具有压电元件的超声转换器，所述压电元件的电极分别覆盖压电元件的相反的表面和侧面。
出版物EP 2133156 B1描述一种具有压电元件的超声转换器，其中压电元件在超声转换器中粘接在不具有电极的一侧上。
新技术发展和应用例如无人机或自主机器人对适用于距离测量的超声转换器提出新的挑战。
因此，期望一种在制造中紧凑的、鲁棒的和成本有利的超声转换器。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的超声转换器和一种适合的制造方法。
该目的至少部分地通过根据独立权利要求所述的设备和方法来实现。
描述一种超声转换器，所述超声转换器包括具有带状导线的载体和具有电极的压电元件。压电元件具有紧固在载体上的接触侧。载体的带状导线和压电元件的电极经由元件的接触侧电耦合。也就是说，换言之，载体的带状导线和压电元件的电极在元件的接触侧上电耦合。
接触侧是压电元件的朝向载体的一侧。接触侧能够是压电元件的下侧。
通过电极与接触部之间的电耦合优选能够弃用与压电元件电接触的其他构件、尤其金属线。尤其地，电极和接触部能够直接电耦合。因此，超声转换器的构造变得更紧凑和更鲁棒，并且超声转换器的制造工艺被简化并且变得更成本有利。
载体能够在超声转换器中满足膜片的功能。尤其地，载体能够是超声转换器的容器的底部。
压电元件能够构成为盘、即如下几何体，所述几何体的垂直于接触侧的高度明显小于所述几何体的其余扩展。压电元件尤其能够构成为平坦的柱体。柱体的直径明显大于柱体的高度。在其他实施方案中，压电元件能够具有任意的其他形状，例如另一旋转对称的形状、椭圆形的形状、任意的n角(n＝3、4、5、6、...)或立方体的形状。
压电元件包括压电材料。压电材料能够包括压电陶瓷或压电聚合物。
在至少一个实施方案中，在运行状态中电极不同地极化、即例如正极化和负极化。因此，能够经由电极将电压施加到压电元件上。
在至少一个实施方案中，在运行状态中在电极之间施加电压。因此，电极设置在压电元件处，使得电压经由电极施加到元件上。
在下文中所描述的所有特征也能够涉及先前描述的超声转换器。
此外，描述一种超声转换器，所述超声转换器具有容器，所述容器具有底部，所述底部设计为用于压电元件的载体。此外，超声转换器包括壁和安装开口。安装开口可借助盖封闭。在容器或盖中或者在容器和盖中集成有电子装置。在载体上紧固有压电元件的接触侧。超声转换器还包括将压电元件的电极和电子装置的连接部位彼此电连接的带状导线。
电子装置尤其能够集成在壁和盖中或者仅集成在盖中。
所描述的超声转换器能够具有先前描述的超声转换器的所有特征。
尤其地，在至少一个实施方案中，在运行状态中电极不同地极化、即例如正极化和负极化。因此，能够经由电极将电压施加到压电元件上。
在至少一个实施方案中，在运行状态中在电极之间施加电压。电极设置在压电元件处，使得电压经由电极施加到元件上。
在发送运行中，压电元件能够经由由电子装置施加的交流电压被激励进行脉冲式振动、尤其短脉冲串式振动，所述脉冲式振动具有例如大约30kHz至100kHz的频率和预先确定数量的周期。因为压电元件紧固在载体上，所以载体能够作为膜片一起振动并且能够发出超声锥。如果超声锥遇到物体或其他障碍物，那么超声锥能够部分地向回反射。所述反射的超声脉冲又能够遇到载体或膜片并且能够不仅在载体中而且能够在压电元件中感应产生具有与所发出的脉冲式振动相同频率的机械偏转。元件的压电材料的机械偏转能够引起所施加的电极处的电压变化，所述电压变化又能够由电子装置读取。从超声脉冲的确定的渡越时间以及已知的声速能够计算距反射物体的距离。
在一个实施方式中，容器能够罐形地构成，其中载体用作为超声转换器的膜片并且形成罐的底部，而壁形成罐的包围可借助盖封闭的安装开口的壁部。
在容器中，在压电元件与盖之间不需要用于电接触的其他器件、例如金属线。因此，在容器中在具有压电元件的载体与盖之间的空腔能够通过阻尼元件填充。
阻尼元件能够填充整个空腔。阻尼元件在插入空腔之前就已经能够硬化，只要其具有合适的形状。
阻尼元件能够主要用于阻尼从压电元件开始朝向盖的超声振动，然而也还能够附加地稳定容器。对于阻尼元件的最重要的材料特性是阻尼常数，所述阻尼常数在30kHz和100kHz之间的典型的超声频率的情况下应尽可能大。由具有夹杂气体的塑料、例如硅树脂构成的泡沫材料尤其适合于阻尼元件。
容器能够一件式地或多件式地构成。容器例如能够由单独的底部元件和单独的壁元件组成。
容器能够基本上旋转对称地或也能够立方体地构成。在旋转对称的实施方案的情况下，容器例如能够柱形地、锥形地或截锥形地构成。容器在此能够完全地或部分地对应于压电元件的几何基本形状，即例如是圆形的、椭圆形的或角形的。容器的内部形状和/或外部形状在这种情况下能够对应于压电元件的基本形状，尤其地，底部元件和/或壁元件能够对应于压电元件的基本形状。容器在其内部中具有空腔。
在同一实施方式中，容器的内部形状和外部形状能够是不同的。例如，在容器的内部中的空腔的外壁部立方体地形成，并且容器的外部柱形地成形。此外，容器例如能够内部锥形地和外部柱形地或者内部柱形地和外部立方体地成形。内部形状和外部形状的其他组合是任意可行的。
然而，优选地，内部形状和外部形状相同地成形。例如，容器内部立方体地和外部立方体地或者内部柱形地和外部柱形地成形。尤其优选的是容器的如下实施方案，所述实施方案在内部和外部是锥形的或截锥形的。所述实施方式提供容器的简单制造的优点，因为容器能够由于所选择的造型简单地借助于压制工具例如在塑料的情况下通过注塑成型或在铝的情况下通过深冲来生产。
此外，如果容器的内部形状是锥形的或截锥形的，那么使用预成形的和/或预硬化的阻尼元件是特别有利的。
在这种情况下，与在液态地引入并且随后硬化的阻尼材料的情况下所出现的不同的填充程度相反，在适合并且匹配地测定容器中的空腔和阻尼元件的尺寸的情况下已经事先确定：在容器中阻尼元件始终占据相同的空间体积。
此外因此，不同于将柱形的或立方体的预成形的阻尼元件受生产所决定而不同深地引入到柱形的或立方体成形的容器中，阻尼元件的设置深度在事先就已经确定。
附加地，在所述设计方案中也存在简单的如下可行性：通过适合地测定阻尼元件的尺寸有针对性地在具有所施加的压电元件的容器底部和阻尼元件的与底部相对置的端部之间可复现地设定不具有阻尼元件的谐振空间，这对超声转换器的声学特性产生正面影响。
容器能够由统一的材料或不同的材料制成。容器能够包括由不同材料生产的不同的部段。容器在不同的部段中能够具有不同的几何形状。
容器能够由导电材料、例如铝或铝合金制成。容器能够由不导电的材料如不导电的塑料、例如LCP(Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物)制成。
如果容器由导电材料如铝制成，那么容器能够在其表面上用绝缘层覆层。如果容器由铝制成，那么作为绝缘层能够形成氧化铝层、例如阳极氧化层。
如果容器由不导电的材料制造，那么在一个实施方式中，容器能够具有与电子装置电路连接的机构，以便尽管容器材料是不导电的，仍确保以法拉第屏蔽形式充分屏蔽入射的电磁干扰。
例如，在容器中、优选在容器的内侧处能够存在内部的电极结构或金属编织物如铜网，其与电子装置匹配地接地。金属编织物优选覆盖容器的整个内侧。
用于进行法拉第屏蔽的其他设计可行性是(例如通过溅镀、电镀等)在容器的内侧和/或外侧上施加金属覆层或施加能导电的涂漆。
附加地，替选于或者补充于法拉第屏蔽，能够将机械的防护涂漆施加在容器的外侧上，以便例如减少或防止金属覆层的在超声转换器的日常运行中的机械磨损，从而提高金属覆层进而超声转换器的使用寿命或保证无干扰的运行。机械的防护涂漆优选覆盖容器的整个外侧。
如果用于进行法拉第屏蔽的金属覆层仅施加在容器的外侧上，那么在一个实施方式中，法拉第屏蔽部与电子装置的必要的电接触能够作为穿过容器壁至容器的内部中的带状导线的例如呈过孔形式的贯通部来实现。因此，超声转换器能够保持完全关闭，并且不需要经由围绕容器的安装开口的窄的上侧边缘的特别敏感的跨越接触
压电元件在容器内以其接触侧设置在载体上。
此外，超声转换器具有封闭容器的盖。电子装置集成到盖中，所述电子装置设计用于控制和读取压电元件。电子装置在盖中的集成使超声转换器极其紧凑。
由于电子装置在盖中的集成，不需要将超声转换器构造到安装有电子装置的外部壳体中。通过将发出声波的容器的功能与传感器壳体的功能相结合，本发明的超声转换器能够紧凑地构成。此外，因此能够节省生产时的成本，因为不需要附加的电的和机械的接口，并且能够省去超声转换器和传感器壳体的组装。
替选于此或除此之外，电子装置也能够完全地或部分地设置在容器中、尤其在壁中和/或壁处。
在所描述的超声转换器的一个实施方式中，带状导线和电极经由压电元件的接触侧电耦合。
在一个实施方式中，在压电元件的接触侧上施加两个电极，所述两个电极与容器的载体处的两个接触部电耦合。这两个电极中的各一个电极在此与相应对应的接触部耦合。
在一个实施方式中，容器的载体处的接触部与分别对应的电带状导线电耦合。容器的载体处的接触部和相应的对应的电带状导线在此尤其能够分别表示直接连贯的、统一的元件。
电极包括导电材料，例如铜、银、镍或铬。例如能够通过溅镀或通过印刷、例如通过丝网印刷来施加电极。替选地，能够通过施加能导电的聚合物来形成电极。
在一个实施方式中，盖可借助于能导电的盖粘接剂紧固在容器上。电子装置可借助于同一能导电的盖粘接剂与带状导线电接触。
带状导线包括导电材料，例如铜、银、镍或铬。例如能够通过溅镀或通过印刷、例如通过丝网印刷来施加带状导线。替选地，能够通过施加能导电的聚合物来形成带状导线。
在一个优选的实施方式中，压电元件上的电极和电子装置的连接部位仅通过带状导线电连接。
不设有用于电接触的其他构件，例如金属线。也就是说，电子装置和压电元件无线地电连接。
在至少一个实施方式中，电极与带状导线电接触。
为此，电极与载体处的带状导线的接触部电接触。电极和接触部彼此直接电接触。这种设置的优点是电极与载体处或容器底部处的接触部之间的安全的和稳定的电连接。
在至少一个实施方式中，电极和带状导线的接触部无间隙地彼此接触。在所述实施方案中，紧凑的设置和稳定的电连接是有利的。
在一个实施方式中，电极包括第一电极和第二电极。
在至少一个实施方式中，第一电极面状地设置在压电元件的接触侧上。第一电极在此能够覆盖接触侧的大部分。
在至少一个实施方式中、优选在同一实施方式中，第二电极的主要部段施加在压电元件的与接触侧相反的一侧上。所述侧在下文中称为压电元件的上侧。除了压电元件的上侧上的部分之外，第二电极的其他部分设置在压电元件的侧面和接触侧上。第二电极的所描述的电极部分连贯，尤其彼此直接电接触或形成统一的电接触面。
第二电极的所描述的设置实现这两个电极从同一侧、优选从压电元件的接触侧所指向的一侧起的接触。
也就是说，压电元件的电接触在如下侧上，在所述侧上压电元件机械地紧固在载体内侧上。载体内侧是载体的指向容器的内部的侧。载体内侧朝向压电元件的接触侧。
这简化超声转换器的构造和生产工艺。
在一个实施方式中，压电元件的接触侧借助于载体粘接剂紧固在载体上。也就是说，载体粘接剂施加在压电元件的接触侧与载体之间。
通过载体粘接剂，压电元件能够简单地并且以紧凑的方式紧固在载体上。载体粘接剂能够作为呈粘接层形式的连贯的粘接连接部施加在压电元件与载体之间。
在至少一个实施方式中，载体粘接剂是不导电的或绝缘的。于是，压电元件的接触侧与载体之间的载体粘接剂因此仅用于压电元件的机械固定。
通过选择不导电的载体粘接剂，能够避免压电元件的接触侧上的不同电极之间的短路。于是，粘接连接部因此也作用为电极之间的绝缘体。
在一个实施方式中，电极和带状导线分别具有粗糙的表面。电极和带状导线于是间隔开，使得电极和带状导线直接接触、尤其电接触。尤其地，电极与载体上的带状导线的对应的接触部接触。
在所述实施方式中，压电元件的包括电极的接触侧和包括带状导线的接触部的与接触侧相对置的载体内侧能够借助于设置在其间的粘接连接部机械连接。
通过电极和带状导线的接触部的预设的表面粗糙度，在如下接触部位处存在足够薄地构成的粘接连接部的情况下，电极和接触部在各个部位处彼此直接接触，在所述接触部位处所形成的隆起部存在于电极或接触部的表面上。
也就是说，构成如下接触部位，在所述接触部位处，在电极之一和对应的接触部的表面上的隆起部或接触部的表面上的隆起部与对应的电极之间不存在载体粘接剂。
因此，通过电极或带状导线的接触部的充分的表面粗糙度和电极与带状导线之间的相应适合地选择的距离，保证电极与带状导线的充分的电接触。
换言之，压电元件与容器的带状导线之间的电连接通过直接的多重的点接触进行。通过相对置的面即一方面是这两个电极的表面而另一方面是载体的接触部的自然存在的粗糙度，局部地产生如下部位，在所述部位处，电极和带状导线直接接触。这种接触允许电极与带状导线之间的良好的导电。
在表面的自然粗糙度不足够大的情况下，能够人工地提高自然粗糙度。例如，能够通过使用适合的技术方法来提高自然粗糙度，尤其地，能够借助于激光烧蚀工艺来提高自然粗糙度。
在此，载体粘接剂本身不参与电接触。
同时，在较高的表面粗糙度的情况下，压电元件与载体之间的可用的接触面增大，使得能够改进元件与容器的机械连接、尤其粘接连接和电连接的强度和耐抗性。
在一个实施方式中，电极和带状导线的接触部分别相对于其环境暴露。这意味着，一方面，整个电极或电极的至少一些部段在压电元件的接触侧上突出。所述效果能够仅通过将电极涂覆在接触侧上实现。为了增强效果，电极能够附加地被增强。
另一方面，带状导线的整个接触部或接触部的一些部段在载体内侧上突出。所述效果能够仅通过涂覆接触部来实现。为了增强效果，电极能够附加地被增强。
电极和接触部通常例如能够通过溅镀或电镀来涂覆和/或增强。电极和接触部包括良好的导电材料、优选金属或金属合金，例如铜、银、镍或铬，或导电塑料。
因为接触部和电极相对于其相应的环境暴露，所以所述接触部和电极能够直接彼此接触，而在压电层的其余的接触侧与其余的载体内侧之间构成有不导电的粘接连接部以进行机械连接。
因此，通过最后描述的实施方式保证电极和接触部的充分的电接触。
在另一实施方式中，电极和带状导线电容性地耦合。
在所述实施方式中，电极和带状导线的接触部彼此不直接接触。接触部例如能够在载体中结构化，使得所述接触部不在载体的表面处露出。
替选地或补充地，在电极与带状导线之间能够附加地设置有电绝缘层。附加的绝缘层能够由不导电的材料、尤其有机的非导体构成。例如，有机的非导体能够以漆的形式施加。特别优选地，绝缘层能够通过不导电的载体粘接剂本身构成。
所描述的实施方式具有如下优点：电极和接触部形成电容器，所述电容器能够替代电子装置中的附加的电容器构件。因此能够简化超声转换器、尤其电子装置的构造和生产工艺。
在一个实施方式中，载体粘接剂是各向异性导电的。载体粘接剂在垂直于压电元件和载体内侧的接触侧的方向上是导电的。也就是说，载体粘接剂用作为电极与所属的接触部之间的电导体。
同时，载体粘接剂在平行于压电元件的接触侧的每个方向上作用为电绝缘体。也就是说，载体粘接剂类似于不导电的载体粘接剂作用为不同的电极之间、尤其在运行状态中不同地极化的电极和/或不同地极化的接触部之间的绝缘体。
这种各向异性的导电的载体粘接剂保证电极与带状导线的接触部之间的稳定的电接触，并且同时防止不期望的电接触或短路。
在至少一个实施方式中，带状导线的接触部施加在载体内侧上。载体内侧朝向压电元件的接触侧。这实现压电元件的接触侧上的接触部和电极的直接电接触。由此能够明显简化超声转换器的构造。
在一个实施方式中，带状导线的接触部在载体中结构化，使得所述接触部不在表面处露出。这例如实现电容器在接触部与电极之间的上述构成。
容器如先前所描述的那样还具有将压电元件的电极和电子装置电连接的带状导线。电子装置具有如下连接部位，在所述连接部位处进行电子装置与带状导线之间的电接触。优选地，电子装置具有两个连接部位，所述连接部位分别用于带状导线的电接触。
通过带状导线的构成能够弃用通过金属线进行的电连接。
在一个实施方式中，带状导线设置在容器的内表面处。带状导线例如以带状金属的形式施加在容器的内表面上。对此而言，良好导电的材料如铜、银、镍或铬是有利的。例如通过溅镀来施加带状导线。在由导电材料构成的容器的情况下，在带状导线与容器之间在容器的表面上构成有绝缘层。
带状导线从载体的接触部伸展直至容器的壁的如下部段，在所述部段处安置有具有电子装置的盖。电子装置与带状导线电接触。
在一个实施方式中，带状导线集成在容器的内部中。带状导线能够在容器的壁中结构化。
如果容器本身是导电的，那么容器能够用作为第一带状导线。为此，绝缘层在第一接触部位、与第一电极接触的部位和第二接触部位、与电子装置的连接部位接触的部位处中断。
然后，将第二电极与电子装置连接的第二带状导线能够被涂覆在容器的内侧上的绝缘层上。
如果容器本身是不导电的，那么导电结构能够构成为容器中的内部的带状导线。为了直接的电接触，所述内部带状导线在第一接触部位和第二接触部位处露出或在该处伸展直至容器的内表面。
在一个实施方式中，带状导线和电子装置借助于能导电的盖粘接剂电连接。
为此，至少在带状导线的相对于电子装置的连接部位构成的第二接触部位处涂覆盖粘接剂，借助于所述盖粘接剂电接触电子装置。
载体粘接剂和盖粘接剂优选是具有分别在其应用方面优化的特性的两种不同的粘接剂。
在至少一个实施方式中，盖借助于能导电的盖粘接剂也机械地紧固在容器上。因此，盖粘接剂用于盖的机械紧固和电接触。
在另一实施方式中，盖借助于弹性的、不导电的粘接剂机械地紧固在容器上。盖粘接剂随后仅用于盖的电接触。
此外，描述一种超声转换器，所述超声转换器具有容器，所述容器具有安装开口，所述安装开口可通过具有集成的电子装置的盖封闭。盖可借助于能导电的盖粘接剂紧固在容器上，并且电子装置可借助于能导电的盖粘接剂与容器的带状导线电接触。
此外，所描述的超声转换器能够具有先前描述的超声转换器的所有特征。
此外，描述一种用于制造超声转换器的方法。所述方法包括多个步骤。
在步骤a中，提供可通过盖封闭的具有安装开口的容器。在盖中集成有电子装置。容器还包括构成为载体的底部和带状导线。替选地或补充地，电子装置能够完全地或部分地设置在容器中。
在步骤b中，在容器中将压电元件紧固在载体上。压电元件被紧固，使得设置在压电元件上的电极经由带状导线与电子装置的连接部位电连接。
所述方法的步骤b还能够包括以下子步骤：
在子步骤中，压电元件被紧固，使得电极与带状导线电耦合。
在另一子步骤中，通过盖封闭安装开口。在这种情况下，电子装置的连接部位与带状导线电耦合，使得电子装置与电极无线地电连接。
在电子装置已经完全设置在容器中的一个替选的实施方式中，电极和电子装置在盖闭合之前已经无线地电连接。
在一个实施方式中，所述方法还能够包括用于将阻尼元件引入压电元件与盖之间的步骤。阻尼元件填充容器。
超声转换器还能够具有先前描述的超声转换器的所有特征。
在所述方法的一个实施方式中，在一个步骤中提供容器。容器具有安装开口、作用为载体的底部和壁。在载体内侧上存在带状导线的接触部。载体内侧在这种情况下是指向容器的内部的一侧。补充地，电子装置还能够全部地或部分存在于容器中。
在另一步骤中，将载体粘接剂涂覆到载体内侧上。
载体粘接剂优选包括热固性粘接剂、例如热固性环氧树脂粘接剂。
在另一步骤中，将压电元件的形成有两个电极的接触侧施加到载体粘接剂上。在一个替选的实施方案中，将载体粘接剂施加在压电元件的接触侧上。
在另一步骤中，将压电元件压紧在载体内侧上，使得两个电极与载体的接触部直接接触。随后将载体粘接剂固化。
直接接触例如能够通过接触部和电极的足够高的表面粗糙度来实现。载体粘接剂在压紧时部分地挤出，使得接触部和电极的表面上的隆起部彼此直接接触。
高的表面粗糙度还引起电极和接触部的有利的更大的表面。
直接接触还能够通过电极和接触部的与其环境相比提高的部段来实现。在压紧载体粘接剂时，所述载体粘接剂被挤出，使得提高的面彼此直接接触，而在未提高的面之间构成粘接连接。在所述方法的一个实施例中，在压紧时，应用至少0.3N的力。优选应用至少0.3N和最大3N的力。
在硬化时，载体粘接剂能够收缩，使得加强两个电极与对应的接触部之间的接触。
载体粘接剂的固化例如能够热地或UV诱导地进行。
在另一步骤中，在施加压电元件之前，能够将电绝缘层施加到载体内侧上或施加到压电元件的接触侧上。绝缘层至少覆盖接触部和/或电极，使得所述接触部和/或电极不再电接触。
包括不导电的材料的绝缘层的施加能够替选于或者补充于施加载体粘接剂进行。绝缘层也能够包括载体粘接剂本身。由此，能够设定电极与带状导线之间的现在纯电容式、即非欧姆式的接触部的电容。
附图说明
在下文中，根据附图阐述本发明的实施例。本发明不限于实施例及其特征。
附图示出：
图1示出根据超声转换器的第一实施例的容器的立体剖视图。
图2示出根据超声转换器的第一实施例的压电元件的立体剖视图。
图3示出超声转换器的第一实施例的容器和压电元件的立体剖视图。
图4示出在组装状态中超声转换器的第一实施例的示意性剖视图。
图5示出具有槽形的铣削部和隆起部的接触区域的细节示图。
图6示出第二实施例的压电元件和载体的剖视图。
图7示出在组装状态中超声转换器的第四实施例的示意性剖视图。
图8示出在组装状态中超声转换器的第五实施例的示意性剖视图。
图9示出已接合的超声转换器在横截面中的细节示图。
图10示出已接合的超声转换器的细节分解图。
具体实施方式
图1示出贯穿超声转换器1的第一实施例的容器2的剖面。
在当前情况下，容器2一件式地构成。壳体2包括对应于壳体2的底部3的载体3、壁4以及其上侧处的开口5。载体3用作为超声转换器1的膜片。容器2具有基本上对应于柱体的旋转对称的形状。载体3圆形地构成并且形成柱体的底面。壁4包括不同直径的多个柱形部段，所述柱形部段阶梯状地上下相叠地设置。邻接于载体3的柱形部段的直径是最小的。邻接于开口5的柱形部段的直径最大。
柱形部段的数量能够根据应用和技术要求改变。例如，壁4能够包括恰好一个柱形部段。
在未示出的其他实施例中，容器2能够采用任意的其他形状。容器2的其他形状的示例是锥形形状或立方体形状。
容器2在内部中具有空腔6。空腔6向下通过载体3限界并且在侧部通过壁4限界。空腔6向上敞开，因为容器2在该处具有开口5。
载体3和壁4的朝向容器2的内部中的空腔6的表面称为内侧。载体3具有载体内侧3A，并且壁4具有壁内侧4A。
容器2的向外指向的表面对应地称为外侧。
在第一实施例中，容器2包括导电材料。导电材料例如是铝或铝合金。在其他示例中，容器2能够包含其他导电的或不导电的材料。
因此，在本实施例中，容器2是导电的。导电的容器2的表面用绝缘层7覆层。例如，如果容器由铝构成，那么所述容器能够氧化，使得产生电绝缘的阳极氧化层。电绝缘的阳极氧化层优选具有5μm和25μm之间的层厚度。
绝缘层7完全覆盖容器2的内侧和外侧。
在容器2的内侧上施加两个分开的、导电的带状导线8A和8B。带状导线从载体内侧3A上的接触面9A和9B经由壁内侧4A延伸直至容器2的开口5。
在未示出的另一实施方式中，带状导线8A和8B不伸展直至容器2的开口5。在这种情况下，带状导线8A和8B朝向开口5的方向仅在壁内侧4A的一部分上延伸并且例如在壁内侧的任意部位处或多个柱形部段之间的阶梯部处终止。
带状导线8A和8B和接触面9A和9B包括导电材料，例如铜、银、镍或铬。带状导线8A和8B或接触面9A和9B能够通过溅镀或通过印刷、例如丝网印刷来施加。替选地，带状导线8A和8B或接触面9A和9B能够通过施加能导电的聚合物来形成。接触面9A和9B能够附加地通过能导电的材料增强。
图2示出超声转换器1的第一实施例的压电元件10。
压电元件10构成为盘、更精确地说平坦的柱体。柱体的直径明显大于柱体的高度。压电元件10具有下侧11、上侧12和侧面13。
在未示出的其他实施例中，压电元件10能够具有任意的其他形状，例如其他旋转对称的形状、椭圆形形状、n角形形状或立方体形状。
下侧11是压电元件10的在安装状态中施加在载体内侧3A上的接触侧，出于直观性原因在图2中向上示出。
压电元件包括压电材料。
在下侧11上面状地施加第一电极14A。第一电极14A仅施加在下侧11上。在第一实施例中，第一电极14A覆盖下侧11的大部分。
在压电元件的上侧12上面状地施加第二电极14B。在第一实施例中，第二电极14B覆盖上侧12的大部分。
第二电极14B还在侧面13和下侧11上延伸。电极14B在此连贯地构成。第一电极14A和第二电极14B间隔开地构成并且彼此不接触。更确切地说，在这两个电极14A与14B之间的下侧11上构成有绝缘间隙。
电极14A和14B包括导电材料，例如铜、银、镍或铬。电极14A和14B例如能够通过溅镀或通过印刷、优选通过丝网印刷来施加。
图3示出，压电元件10如何在容器2中使用。压电元件10的下侧11施加在载体内侧3A上，使得第一电极14A与第一接触面9A从而与第一带状导线8A直接接触，并且第二电极14B与第二接触面9B从而与第二带状导线8B直接接触。第一电极14A与第二接触面9B或第二带状导线8B之间不存在接触，并且第二电极14B与第一接触面9A或第一带状导线8A之间不存在接触。
图4示出在组装状态中的根据第一实施例的超声转换器1。
如上所述，压电元件10设置在容器2中。压电元件10在组装状态中经由在图4中未明确示出的粘接连接部材料配合地紧固在载体3上。为此，粘接连接部面状地施加在压电元件10的下侧11与载体内侧3A的相对置的部段之间。
粘接连接部是不导电的。在第一实施例中，粘接连接部包括不导电的热固化环氧树脂粘接剂。在其他实施例中，粘接连接部能够包括其他不导电的粘接剂、例如UV固化的粘接剂。
粘接连接部能够具有不导电的颗粒或填料。所述颗粒或填料具有小于0.3μm、例如0.2μm的直径。优选地，粘接层还具有更小的颗粒。特别优选地，粘接层完全不具有颗粒或填料。
电极14A和14B与接触面9A和9B之间的电接触通过其表面粗糙度产生。在表面粗糙度足够高的情况下，在电极14A和14B的表面上的隆起部与接触区域9A和9B的表面上的隆起部之间形成各个直接接触部，这保证电接触。在电接触的部位处，电极14A和14B与接触面9A和9B之间不存在粘接连接部。
例如在所述表面的平均粗糙度Ra为0.53μm并且粗糙深度Rz为3.4μm的情况下，达到这种足够的表面粗糙度。
因为粘接剂是不导电的，所以粘接连接部用作为电绝缘体、尤其作为第一电极14A与第二电极14B或第一接触面9A与第二接触面9B之间的绝缘体。
此外，粘接连接部保护电极和接触面免受环境影响、例如免受氧化，使得超声转换器1的使用寿命提高。
容器2的开口5通过盖16封闭。在盖16中集成有电子装置17，所述电子装置设计用于控制和读出压电元件10。
在本示例中，盖16通过环形的、弹性的粘接连接部18机械地紧固在壁4处。环形的弹性的粘接连接部18是不导电的。环形的弹性的粘接连接部18将容器2在壁4与盖5之间密封，使得空腔6完全被围住。
环形的、弹性的粘接连接部18例如包括不导电的硅树脂粘接剂。
附加地，两个导电的、弹性的粘接连接部19施加在电子装置17与壁4之间，所述导电粘接连接部将电子装置17A和17B的连接部位和带状导线8A和8B电连接。第一导电的、弹性的粘接连接部19A将第一连接部位17A和带状导线8A电连接。第二导电的、弹性的粘接连接部19B将第二连接部位17B和带状导线8B电连接。
导电的、弹性的粘接连接部19A和19B包括例如导电的硅树脂粘接剂。导电的、弹性的粘接连接部19A和19B例如具有在1×103欧姆·cm和3×102欧姆·cm之间的特定的电阻。
通过将弹性的粘接剂用于粘接连接部18和19保证一方面关于粘接连接部19A和19B建立可靠的电连接，并且另一方面容器2的振动不传递或仅削弱地传递到电路板上，这例如可能引起在向后方向上的不期望的声辐射。
在本实施例中，空腔6是中空的。这种实施方案简化超声转换器1的构造。在此处未示出的其他实施例中，空腔6能够用阻尼材料填充。因为空腔6不具有其他干扰性的安装物例如金属线，所以阻尼材料事先已经能够成形和固化。预成形的阻尼材料随后能够简单地插入到空腔中。
在第一实施例的一个替选的实施方式中，接触面9A/9B或电极14A/14B的区域被有针对性地粗糙化。粗糙化能够借助于激光照射来进行。因此，能够有针对性地形成呈在电极14A和14B的表面上的隆起部和在接触面9A、9B的表面上的隆起部形式的接触区域。接触区域能够构成预设的图案。例如，如在图5中所示出的那样，能够通过激光照射形成槽形的铣削部9C，在所述槽形的铣削部之间构成有平行的拉长的隆起部9D。
在下文中描述超声转换器1的第二实施例，所述第二实施例在附图中未明确示出。超声转换器1的第二实施例与超声转换器1的第一实施例的第一实施方式基本上相同。不重新描述这两个实施例的相同的特征，以便避免重复。在下文中描述这两个实施例之间的区别。
图6示出第二实施例的压电元件10和载体3。压电元件10的下侧11如在第一实施例中那样借助于粘接连接部15材料配合地紧固在载体内侧3A上。
与第一实施例不同，第二实施例中的粘接连接部15是各向异性导电的。粘接连接部15仅在垂直于下侧11和垂直于载体内侧3A的方向上是导电的。粘接连接部15在平行于下侧11或平行于载体内侧3A的每个方向上是电绝缘的。
因此，粘接连接部15在第一电极14A与第二电极14B之间起电绝缘作用。此外，粘接连接部15在第一接触面9A与第二接触面9B之间起电绝缘作用。相反，粘接连接部15在第一电极14A与第一接触面9A之间起导电作用。同样，粘接连接部15在第二接触面9B与第二电极14B之间起导电作用。
粘接连接部15例如包含基于不导电的环氧树脂或丙烯酸酯基质的各向异性导电粘接剂，所述不导电的环氧树脂或丙烯酸酯基质包含少量至少部分地导电的或导电地覆层的颗粒20。
在下文中描述超声转换器1的未在附图中明确地示出的第三实施例。超声转换器1的第三实施例与超声转换器1的第一实施例基本上相同。不重新描述这两个实施例的相同的特征，以便避免重复。在下文中描述这两个实施例之间的区别。
与第一实施例相反，在第三实施例中，电极14A和14B从下侧11明显突出。同样，接触面9A和9B从载体内侧3A明显突出。
为了实现这一点，电极14A和14B以及接触面9A和9B在生产工艺期间增强。例如，电极或接触面通过溅镀铬、镍、银或铜来增强。替选地，电极和接触面例如能够通过镀锌或电镀来增强。
在第三实施例中，粘接连接部15仅围绕下侧11和载体内侧3A的未突出的表面形成。相反，在电极14A、14B的突出的表面与接触面9A、9B之间不构成有粘接连接部。其原因是，在将压电元件10和载体3压在一起时，粘接剂被挤出。
在下文中描述超声转换器1的第四实施例。超声转换器1的第四实施例与超声转换器1的第一实施例基本上相同。不重新描述这两个实施例的相同的特征，以便避免重复。在下文中描述这两个实施例之间的区别。
在第四实施例中，第一接触部9A经由第一带状导线8A与电子装置17电连接。替代第二带状导线，由导电铝构成的容器2本身作用为第二接触部位9B与电子装置17之间的电导体，如在图7中所示出的那样。
为此，电绝缘的阳极氧化层2A在第二接触部9B处的第一断裂部位处和在壁4中的与盖16的第二连接部位17B相对置的第二断裂部位处中断。因此，导电的容器2能够在所述部位处被电接触。在所述实施方式中，载体3和壁4形成连贯的和导电的容器2。
第二接触部9B例如借助于由铬、铜、银或镍构成的导电金属层在第一断裂部位处构成。金属层能够例如通过溅镀、电镀、喷墨印刷或丝网印刷来施加。第二接触部9B将导电的容器2和第二电极14B彼此电连接。
在壁4中的第二断裂部位处施加有将导电的容器2和电子装置17的第二连接部位17B电连接的另一导电层、例如金属层或能导电的粘接层。
在替选的实施方式中，第二断裂部位在壁4中的任意部位处构成。第二带状导线8B于是从第二断裂部位直至第二连接部位17B涂覆在壁内侧4A上。
第五实施例与第四实施例基本上相同并且具有以下区别。
用作为第二带状导线的导电的容器2不与第二电极14B接触。载体内侧3A处的阳极氧化层2A在施加有第二接触面9B的部位处不中断。
在第五实施方式中，容器2和第二接触面9B形成电容器21。紧邻的交流电路能够经由电容器21电容式关闭(AC电容器)，如在图8中所示出的那样。
因此能够节省电子装置17中的单独的AC电容器，并且简化超声转换器1的设备方面的构造。此外，所述实施方式实现容器2与地的电接触。
在另一实施方案中，能够完全弃用第二接触部位9B。随后在容器2与第二电极14B之间构成电容器。
在下文中描述超声转换器1的在附图中未明确地示出的第六实施例。超声转换器1的第六实施例与超声转换器1的第一实施例基本上相同。不重新描述这两个实施例的相同的特征，以便避免重复。在下文中描述这两个实施例之间的区别。
与第一实施例相反，第六实施例具有由不导电的材料构成的容器2。不导电的材料例如是LCP塑料(Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物)。替选地，不导电的材料能够包括其他合适的材料或不同材料的混合物。其示例尤其是通常也用于电路板的塑料或复合材料、例如FR-4复合材料。
容器2能够对应地具有与电子装置17电路连接的机构，以便尽管容器材料是不导电的但仍确保充分地屏蔽(Faraday Shielding，法拉第屏蔽)入射的电磁干扰。例如，在容器中能够存在匹配地与电子装置17接地的内部的电极结构或金属编织物(铜网)。
在附图中未明确地示出的第七实施例中，电子装置17能够完全地或部分地设置在容器2中或能够形成容器2。例如，带状导线、无源的电子器件、有源的电子器件或电路能够设置在容器材料中。
在附图中未明确地示出的第八实施例与第六实施例基本上相同。与第六实施例不同的是，至少一个带状导线在容器2的内部中结构化。
容器2在此例如由掺杂有4％的能导电的金属颗粒的LCP构成。能导电的金属颗粒能够在容器2的内部中结构化，使得所述能导电的金属颗粒在接触部位9B与电子装置17的所属的连接部位17B之间形成带状导线8B，所述带状导线不在表面处露出。在接触部位或连接部位处，带状导线8A直至载体内侧3A或直至壁内侧4A被结构化，从而在该处露出。用于构成带状导线8B的可行的方法是借助于基于激光的方法来熔化能导电的金属颗粒。
随后，在载体内侧3A处，能够在带状导线8B露出的部位处通过化学工艺如电镀或镀锌涂覆形成电接触面9B的能导电的材料。带状导线8B的结构化的导电表面为此能够用作为种子层。同样，电接触面能够在壁内侧4A的带状导线8B露出的部位处形成。
例如，去除容器2的在结构化的带状导线8B之上的不导电的层，并且金属颗粒露出并且彼此熔合。能够涂覆其他能导电的材料。
此外，第八实施例的超声转换器1能够类似于第四实施例构成。
此外，当容器2的内部中的带状导线8B没有结构化直至载体内侧3A，使得容器2的不导电的层留在带状导线8B与载体内侧3A之间时，AC电容器如在第五实施例中那样的构成也是可行的。
在第八实施例中，与第五实施例不同的是，两个单独的带状导线8A和8B能够在容器2中结构化，因为容器2本身是不导电的。在这种情况下，不需要在载体内侧3A或壁内侧4A上涂覆其他带状导线。
此外，在本实施例中，能够构成两个AC电容器，分别是在第一电极14A与第一带状导线8A之间的AC电容器和在第二电极14B与第二带状导线8B之间的AC电容器。
在下文中描述未在附图中明确地示出的超声转换器1的第九实施例。超声转换器1的第九实施例与超声转换器1的第一实施例基本上相同。不重新描述这两个实施例的相同的特征，以便避免重复。在下文中描述这两个实施例之间的区别。
与第一实施例不同的是，第九实施例在压电元件10与载体3之间不具有粘接连接部15。更确切地说，电极14A或14B与对应的接触面9A和9B材料配合地直接连接。
这例如通过如下方式实现：首先通过溅镀施加电极14A和14B和接触面9A和9B。随后，在第二步骤中，将压电元件10和载体内侧3A彼此挤压，使得第一电极14A置于第一接触面9A上而第二电极14B置于第二接触面9B上。随后加热所描述的整个构造，使得在接触面与电极之间产生材料配合的电连接和机械连接。因此，能够实现压电元件10与载体3之间的特别良好的耦合。因此，压电元件10也紧固在载体3上。
除了先前所示出的元件之外，根据实施例中的每个实施例的超声转换器1能够具有其他构件和元件。这种超声转换器1的示例性的详细构造在附图9和附图10中示出。
双柱形的容器2具有直径较小的柱形的下部部分和直径较大的柱形的上部部分。下部部分邻接于载体3，上部部分邻接于盖16。下部和上部部分经由平行于载体3和盖16的连接面彼此连接。
容器2的下部部分的壁4从外部覆盖有阻尼振动的部件22。容器2的下部与上部部分之间的连接面从外部设有粘性材料23。压电元件10紧固在容器2的内部中的载体3上。在其之上设置有大部分地或整体地填充容器2的空腔6的阻尼元件24。阻尼元件24能够在超声转换器组装之前已经制成和硬化。
根据实施方式，在载体3与压电元件10之间能够设置有电接触面9A/9B和粘接剂15。接触面9A/B能够是带状导线8A/8B的一部分(参见图10)。
容器2的上部部分和下部部分之间的连接面比容器2的其余部分厚。加厚的连接面为此设计用于作为在紧固部、支架或承载机构处的支承面在应用中使用。
也用作为膜片的载体3薄于1mm。一方面，载体3必须是足够弹性的，以便不强烈妨碍压电元件10的偏转运动。另一方面，载体3必须具有一定稳定性，以便其在外部的力作用中，例如在用水喷射以进行清洁时不受到损伤。有利的折中是载体3的厚度小于1mm且大于0.2mm。
壁至少是载体3的1.5倍厚，但是根据可行性应厚于载体3的3倍。这样厚的壁厚适合于减少载体3或膜片的振动至容器2的上部部分和下部部分之间的连接面的传输。因为连接面能够是超声转换器1的用于紧固的支承面，所以刚好避免到所述连接面上的振动和偏转。否则，振动可能传输给隶属于应用的邻接的紧固部。所传输的振动能够再次反射从而在超声转换器1中作为幻象信号错误地作为测量信号检测。至少为膜片的厚度的1.5倍的壁厚减少振动从载体3到容器2的其他部件的传输从而预防所述问题。
盖6是电路板并且在指向外部的一侧上具有数字I/O接口25。
经由数字I/O接口25不仅实现向外通信，而且还给电子装置17从而压电元件10供电。电子装置17设置在盖6的指向容器2的内部的一侧上。
数字I/O接口25在盖16上的设置实现超声转换器1的紧凑的结构方式和简单的接触，因为不必考虑其他接头。与模拟接口相反，数字I/O接口25关于干扰信号具有高的公差，所述干扰信号例如可能来自附近的电动机。例如，接口也能够借助FFC连接器来实现。所述FFC连接器经由其八个接触部提供调试(Debug)接口，所述调试接口提供多个读出可行性，所述读出可行性尤其能够对于开发者并且在更耗费的应用中是有利的。作为特别简单的替选方案能够使用2-或3-线接口作为接口。所述接口相对于上述替选方案是最成本有利的接口。设有两个至八个销的简单的销条带也能够作为用于超声转换器1的接口。
盖16通过环形的、弹性的粘接连接部18机械地紧固在容器2上。环形的、弹性粘接连接部18是不导电的。环形的、弹性粘接连接部18在盖16的指向容器2的内部的一侧上安置在盖16与容器2之间。
附加地或替选地，在电子装置17与容器2之间安置导电的、弹性的粘接连接部19，其将电子装置17的连接部位和带状导线8A和8B电连接。导电的、弹性的粘接连接部19能够替代环形的、弹性的粘接连接部18的部段(参见图10)。
附加地，在盖16的指向外的一侧上在盖16与容器2之间能够安置有第二环形的、弹性的粘接连接部26。第二环形的、弹性的粘接连接部26将容器2向外密封。第二环形的、弹性的粘接连接部26能够具有与第一环形的、弹性的连接部18相同的特性或不同的特性。
附图标记列表
1 超声转换器
2 容器
2A阳极氧化层
3载体、底部
3A载体内侧
4壁
4A壁内侧
5 开口
6 空腔
7 绝缘层
8 带状导线
8A第一带状导线
8B第二带状导线
9接触面
9A第一接触面
9B第二接触面
9C铣削部
9D隆起部
10压电元件
11下侧
12上侧
13侧面
14电极
14A第一电极
14B第二电极
15粘接连接部
16盖
17电子装置
17A第一连接部位
17B第二连接部位
18第一环形的、弹性的粘接连接部
19导电的、弹性的粘接连接部
19A第一导电的、弹性的粘接连接部
19B第二导电的、弹性的粘接连接部
20导电颗粒
21AC电容器
22阻尼振动的部件
23粘性材料
24阻尼元件
25I/O接口
26第二环形的、弹性的粘接连接部

Claims (29)

1.一种超声转换器(1)，所述超声转换器具有载体(3)和压电元件(10)，所述载体具有带状导线(8)，所述压电元件具有电极(14)，其中所述压电元件(10)具有接触侧(11)，所述接触侧紧固在所述载体(3)上，并且其中所述带状导线(8)和所述电极(14)经由所述元件(10)的接触侧(11)电耦合。
2.一种超声转换器(1)，所述超声转换器具有：容器(2)，所述容器具有底部(3)、壁(4)和安装开口(5)，所述底部设计为载体(3)，所述安装开口能够通过盖(16)封闭；电子装置(17)，所述电子装置集成在所述容器和/或所述盖中；压电元件(10)，所述压电元件具有接触侧(11)，所述接触侧紧固在所述载体(3)上；和带状导线(8)，所述带状导线将所述压电元件(10)的电极(14)和所述电子装置(17)的连接部位(17A，17B)彼此电连接。
3.根据权利要求2所述的超声转换器(1)，其中所述带状导线(8)和所述电极(14)经由所述元件(10)的接触侧(11)电耦合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述超声转换器设计用于使所述电极(14)在运行状态中不同地极化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述超声转换器设计用于在运行状态中在所述电极(14)之间施加电压。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述盖(16)能够借助于能导电的盖粘接剂(19)紧固在所述容器(2)上，并且集成在所述盖中的电子装置(17)能够与所述带状导线(8)电接触。
7.根据权利要求6所述的超声转换器(1)，其中在所述容器(2)中的空腔中在具有所述压电元件(10)的载体(3)与所述盖(16)之间设置有阻尼元件。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述压电元件(10)上的电极(14)和所述电子装置(17)的连接部位(17A，17B)仅通过所述带状导线(8)电连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述压电元件(10)是压电盘。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述电极(14)与所述载体(3)的带状导线(8)电接触。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述电极(14)包括第一电极(14A)和第二电极(14B)，其中所述第一电极(14A)面状地设置在所述压电元件(10)的接触侧(11)上，并且其中所述第二电极(14B)基本上面状地设置在所述压电元件(10)的与所述接触侧(11)相反的一侧(12)上，并且其中所述第二电极(14B)的部分还设置在侧面(13)和所述压电元件(10)的接触侧(11)上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述压电元件(10)的接触侧(11)借助于载体粘接剂(15)紧固在所述载体(3)上。
13.根据权利要求12所述的超声转换器(1)，其中所述载体粘接剂(15)是电绝缘的。
14.根据权利要求13所述的超声转换器(1)，其中所述电极(14)和所述带状导线(8)具有粗糙的表面，所述粗糙的表面间隔开的，使得所述电极(14)和所述带状导线(8)直接接触。
15.根据权利要求13所述的超声转换器(1)，其中所述电极(14)和所述带状导线(8)的部段相对于其环境暴露并且彼此直接接触。
16.根据权利要求13所述的超声转换器(1)，其中所述电极(14)和所述带状导线(8)电容性地耦合。
17.根据权利要求12所述的超声转换器(1)，其中所述载体粘接剂(15)是各向异性导电的，使得所述载体粘接剂(15)构成为所述电极(14)与所述带状导线(8)之间的电接触部，并且同时不同的电极(14)彼此绝缘。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述带状导线(8)设置在所述容器(2)的内表面(3A，4A)处。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述带状导线(8)集成在所述容器(2)的内部中。
20.根据权利要求2至19中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述容器(2)旋转对称地构成。
21.根据权利要求20所述的超声转换器(1)，其中所述容器(2)柱形地、锥形地或截锥形地构成。
22.根据权利要求2至21中任一项所述的超声转换器(1)，其中所述容器(2)具有与所述电子装置(17)进行电路连接的机构，以便确保以法拉第屏蔽的形式屏蔽入射的电磁干扰。
23.根据权利要求22所述的超声转换器(1)，其中作为用于进行法拉第屏蔽的机构，在所述容器(2)的内侧和/或外侧上施加有金属覆层。
24.根据权利要求22所述的超声转换器(1)，其中作为用于进行法拉第屏蔽的机构，在所述容器的内侧上施加有内部的电极结构或金属编织物如铜网。
25.根据权利要求2至24中任一项所述的超声转换器(1)，其中在所述容器的外侧上施加有机械的防护涂漆。
26.一种超声转换器(1)，所述超声转换器具有容器(2)，所述容器具有安装开口(5)，所述安装开口能够通过具有集成的电子装置(17)的盖(16)封闭，其中所述盖(16)能够借助于能导电的盖粘接剂(19)紧固在所述容器(2)上，并且所述电子装置(17)能够与所述容器(2)的带状导线(8)电接触。
27.一种用于制造超声转换器(1)的方法，所述方法具有以下步骤：
a)提供能够通过具有集成的电子装置(7)的盖(16)封闭的容器(2)，所述容器具有安装开口(5)，所述容器包括构成为载体(3)的底部(3)和带状导线(8)，
b)在所述容器(2)中将压电元件(10)紧固在所述载体(3)上，使得设置在所述压电元件(10)上的电极(14)经由所述带状导线(8)与所述电子装置(17)的连接部位(17A，17B)电连接。
28.根据权利要求27所述的用于制造超声转换器(1)的方法，其中步骤b包括：
紧固所述压电元件(10)，使得所述电极(14)与所述带状导线(8)电耦合，并且通过所述盖(16)封闭所述安装开口(5)，其中所述电子装置(17)的连接部位(17A，17B)与所述带状导线(8)电耦合，使得所述电子装置(17)与所述电极(14)无线地电连接。
29.根据权利要求27或28所述的用于制造超声转换器(1)的方法，所述方法还具有用于将填充所述容器(2)的阻尼元件(24)引入所述压电元件(10)与所述盖(16)之间的步骤。
CN202280017273.XA 2021-02-26 2022-02-10 超声转换器 Pending CN116917052A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021104697.1 2021-02-26
DE102021104697.1A DE102021104697A1 (de) 2021-02-26 2021-02-26 Ultraschallwandler
PCT/EP2022/053221 WO2022179857A1 (de) 2021-02-26 2022-02-10 Ultraschallwandler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116917052A true CN116917052A (zh) 2023-10-20

Family

ID=80775223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280017273.XA Pending CN116917052A (zh) 2021-02-26 2022-02-10 超声转换器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240139775A1 (zh)
EP (1) EP4297914A1 (zh)
JP (1) JP2024510888A (zh)
CN (1) CN116917052A (zh)
DE (1) DE102021104697A1 (zh)
WO (1) WO2022179857A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022130025B3 (de) 2022-11-14 2024-04-25 Tdk Electronics Ag Ultraschall-Wandler

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8928533D0 (en) * 1989-12-18 1990-02-21 Lesny Jan Ultrasonic instrument
DE29623089U1 (de) * 1996-05-23 1997-12-11 Siemens Ag Piezoelektrisches Element
DE102005012041B4 (de) * 2005-03-16 2008-05-08 Werner Turck Gmbh & Co. Kg Ultraschallsende- und -empfangsvorrichtung für einen Ölpeilstab
DE102008027687A1 (de) 2008-06-11 2009-12-17 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallwandler
DE102010027780A1 (de) 2010-04-15 2011-10-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors und Ultraschallsensor
DE102011077553A1 (de) 2011-06-15 2012-12-20 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler mit Piezoelement und Abstandssensor
DE102012202422A1 (de) 2012-02-16 2013-08-22 Robert Bosch Gmbh Schallwandleranordnung
DE102013213476A1 (de) 2013-07-10 2015-01-15 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor
DE102015202393A1 (de) 2015-02-11 2016-08-11 Robert Bosch Gmbh Schallwandler umfassend eine Vielzahl von Einzelwandlern und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102015209238A1 (de) 2015-05-20 2016-11-24 Robert Bosch Gmbh Akustischer Sensor zum Senden und Empfangen akustischer Signale
EP3179527B1 (en) 2015-12-07 2020-02-19 Danfoss A/S A tranducer with connectors soldered thereon
DE102018201404B3 (de) * 2018-01-30 2019-04-11 Pi Ceramic Gmbh Ultraschallwandler mit einer Piezokeramik und Verfahren zur Herstellung eines solchen Ultraschallwandlers
DE102018213293A1 (de) * 2018-08-08 2020-02-13 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler mit Resonanzraum
DE102018126387A1 (de) 2018-10-23 2020-04-23 Tdk Electronics Ag Schallwandler und Verfahren zum Betrieb des Schallwandlers
US20220260712A1 (en) 2019-06-04 2022-08-18 Tdk Electronics Ag Ultrasonic Transducer and Method for Producing an Ultrasonic Transducer

Also Published As

Publication number Publication date
EP4297914A1 (de) 2024-01-03
US20240139775A1 (en) 2024-05-02
DE102021104697A1 (de) 2022-09-01
JP2024510888A (ja) 2024-03-12
WO2022179857A1 (de) 2022-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8542852B2 (en) Electro-mechanical transducer, an electro-mechanical converter, and manufacturing methods of the same
US9339846B2 (en) Ultrasonic sensor assembly
EP2153777A1 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosis device
CN104837762A (zh) 设置在组件盖上的mems设备
KR20130016647A (ko) 초음파 센서
EP1993322A1 (en) Ultrasonic sensor, and its manufacturing method
CN116917052A (zh) 超声转换器
JP2013078099A (ja) 超音波センサ及びその製造方法
CN103135112A (zh) 超声波传感器及其制造方法
US20200260170A1 (en) Ultrasonic sensor
US20220155429A1 (en) Ultrasonic sensor
WO1989005199A1 (en) An acoustic emission transducer and an electrical oscillator
US10541359B2 (en) Simple-assembly sensing device
CN111656147A (zh) 带有压电陶瓷的超声换能器和用于制造这种超声换能器的方法
CN115699809A (zh) 超声波传感器
KR20150001041A (ko) 초음파 센서 조립체 및 그 제조방법
JP2003244793A (ja) 導電性合成樹脂から成る電極を有する超音波変換器
CN107565950B (zh) 触控开关及电子装置
JP7088099B2 (ja) 超音波センサ
CN113228709B (zh) 超声波传感器
JP4442632B2 (ja) 超音波センサ
DE102007049212B4 (de) Ultraschallwandler
JP4080580B2 (ja) 超音波プローブ
JP2021111964A (ja) 超音波センサ
US12016246B2 (en) Ultrasonic transducer with a piezoceramic and method for producing an ultrasonic transducer of this kind

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination