CN1740814A - 超声波传感器 - Google Patents

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Abstract

一种超声波传感器包括多个转换器(11、111、201、207)以及一保护部件(14、41)。所述多个转换器(11、111、201、207)将所接收的超声波转换成电信号并且将电信号转换成将被发射的超声波。所述多个转换器(11、111、201、207)被并置设置。所述保护部件(14、41)保护每个所述转换器(11、111、201、207)。

Description

超声波传感器
技术领域
本发明涉及一种超声波传感器，更具体地讲，涉及用来将所接收到的超声波转换为电信号或将电信号转换为超声波从而将其发射的超声波传感器。
背景技术
近年来，已经发展出为了安全驾驶而监视车辆的附近区域的技术。根据该技术，一超声波传感器被安装在可包括汽车的车辆内。该超声波传感器接收从该超声波传感器发射出并对人体无害的超声波的发射波，从而测量出现在汽车附近区域内的物体的位置或距离、该物体的二维形状或三维形状等。
例如，以下的汽车停泊系统已经投入实际使用。超声波传感器安装在汽车的后部内。一种通常被称为“倒车雷达”的装置在汽车倒进泊车区时被使用以避免与某一物体碰撞。该“倒车雷达”是用来检测出现在所述汽车后面的、包括人和其他障碍物的物体。
作为被用于前述的用法的超声波传感器，通过使用微机电系统(MEMS)技术而生产的压电或电容(电容器)超声波传感器是公知的。
例如，并置多个超声波传感器元件的技术已经被公开为利用MEMS技术的压电超声波传感器。每个所述超声波传感器元件包括一压电传感器，其包括夹置在一对电极之间的铁电元件。所述压电传感器具有一预定的共振频率以检测超声波。日本专利公开文献No.2003-284182公开了此种器件。
上述日本专利公开文献中所公开的超声波传感器包括用作为压电传感器的压电元件，其形成在具有“绝缘体硅片”(SOI)结构的半导体芯片上。该压电元件包括由夹置在两个薄电极层之间的、与铁电材料相对应的PZT(锆钛酸铅)陶瓷制成的薄膜，所述两个薄电极层包括上电极层和下电极层。
因而，每个电极层和所述PZT陶瓷薄膜具有低机械强度。结果，产生出一问题，即每个电极层或该PZT陶瓷薄膜在外力施加到下电极层的情况下易于受到损害以使所述压电元件有可能被破坏。
另一方面，利用MEMS技术的电容超声波传感器包括：形成在半导体芯片上的固定电极层；以及间隔一空隙设置在所述固定电极层上的薄可移动的电极层。所述固定电极层和所述可移动的电极层形成了一电容元件。
对于上述结构，所述可移动的电极层具有低机械强度。因而，这产生出一问题，即所述可移动的电极层在外力施加到其的情况下易于受到损害以使电容电极有可能被破坏。
如以上所说明，利用MEMS技术而生产的传统压电或电容超声波传感器在外力作用下易于受到损害。因而，很难将传统超声波传感器作为外部设备安装在汽车上。
发明内容
本发明旨在解决上述的和其他的问题，并旨在提出一种可经受住外力施加的坚固的超声波传感器。
根据本发明第一方面的超声波传感器包括多个转换装置和一保护装置。所述多个转换装置是用来进行下列转换之一：即将一所接收到的超声波转换为一电信号，以及将其他电信号转换为将被发射的超声波。所述多个转换装置被并置设置。所述保护装置用来保护每个所述转换装置。
根据本发明第二方面的超声波传感器，其特征在于，所述保护装置包括保护膜，所述保护膜设置在所述多个转换装置的每个的前方；并且第一空隙设置在所述保护膜与所述转换装置之间。
根据本发明第三方面的超声波传感器，其特征在于，所述第一空隙被选自液体、溶胶、凝胶的填充物充满。
根据本发明第四方面的超声波传感器，其特征在于，所述超声波传感器包括用来使所述第一空隙与外部空间彼此相通的通气孔。
根据本发明第五方面的超声波传感器，包括隔离装置；对于各所述转换装置，所述隔离装置将所述转换装置、位于所述转换装置前方的所述第一空隙以及所述保护膜隔开。
根据本发明第六方面的超声波传感器包括壳体元件、第二空隙以及通气孔；所述壳体元件容纳所述多个转换装置的每个在其中，所述第二空隙被所述壳体元件和所述转换装置包围，所述通气孔用来使所述第二空隙与外部空间彼此相通。
根据本发明第七方面的超声波传感器，其特征在于，所述转换装置是用来将电信号转换成将被发射的超声波的发射元件。
根据本发明第八方面的超声波传感器包括壳体元件和第二空隙；所述壳体元件是用来容纳所述多个转换装置的每个在其中，所述第二空隙与被所述壳体元件和所述转换装置包围的密封空间相对应。
根据本发明第九方面的超声波传感器，其特征在于，所述第二空隙被选自液体、溶胶、凝胶的填充物充满。
根据本发明第十方面的超声波传感器，其特征在于，每个所述转换装置是用来将所接收的超声波转换成电信号的接收元件。
根据本发明第十一方面的超声波传感器，包括传递元件，对于各所述转换装置，所述传递元件使每个所述转换装置与所述保护膜彼此相互独立地连接。
根据本发明第十二方面的超声波传感器包括附着并固定到所述多个转换装置的每个的前方的保护元件；所述保护元件是为了每个所述转换装置而设置；一间隙设置在所述各保护元件之间；并且所述间隙为对于各所述转换装置将所述各保护元件彼此相互隔开。
根据本发明第十三方面的超声波传感器包括设置在所述多个转换装置的每个的前方的声喇叭，其中所述声喇叭是为了每个所述转换装置而设置，从而其具有从设置在每个所述转换装置前方的喉部朝开口逐渐增加的横截面。
根据本发明第十四方面的超声波传感器，其特征在于，每个所述转换装置形成在一半导体基板的表面上，所述半导体基板的表面侧被认为是每个所述转换装置的前侧，从而用作为超声波的接收面和发射面的任何一个；一接合引线被连接到所述半导体基板的表面侧；并且每个所述转换装置经过所述接合引线通过引线接合方法被表面安装到一传感器基片上。
根据本发明第十五方面的超声波传感器，其特征在于，每个所述转换装置形成在一半导体基板的表面上；所述半导体基板的底侧被认为是每个所述转换装置的前侧，从而用作为超声波的接收面和发射面的任何一个；一突点被连接到所述半导体基板的表面侧；并且每个所述转换装置经过所述突点通过倒装芯片连接被表面安装到一传感器基片上。
根据本发明第十六方面的超声波传感器，其特征在于，每个所述转换装置是压电转换型和电容转换型中的任何一种。
根据本发明第一方面，所述转换装置包括用来将所接收的信号转换成电信号或将电信号转换成超声波从而将其发射的接收元件。所述多个转换装置被并置设置。
而且，根据本发明第一方面，设置了用来保护每个所述转换装置的保护装置。因而，即使每个所述转换元件具有低机械强度，也可以防止所述转换装置受到损害从而无法被破坏。结果，可获得坚固的超声波传感器。
根据本发明第二方面，所述保护膜设置在所述多个转换装置的前方，并且所述第一空隙设置在所述保护膜与所述转换装置之间。因而，即使一外力施加到所述超声波传感器上，该外力也仅被施加到所述保护膜上而并不被直接施加到每个所述转换装置上。
因而，根据本发明第二方面，即使每个所述转换装置具有低机械强度，也可以防止所述转换装置受到损害以使所述所述转换装置无法被破坏，而获得坚固的超声波传感器。
因而，根据本发明第二方面的超声波传感器可作为外部设备无需任何修改地安装到汽车上。如果所述超声波传感器作为汽车的外部设备将被安装到汽车上，则对于所述保护膜有必要使用高抗气候侵蚀性材料。此种材料的示例包括各种不同的金属(如铝合金)、各种不同的合成树脂、玻璃、橡胶等。
根据本发明第三方面，选自液体、溶胶、凝胶的并用来充满所述第一空隙的填充物的声阻抗被使得接近于所述保护膜的声阻抗。结果，在每个所述转换装置被用作为接收元件的情况下，可确保所述保护膜的振动经过所述填充物传播到相应的所述转换装置，从而提高接收灵敏度。
材料的声阻抗与所述材料的密度同传播的声速的乘积相对应。然后，随着各材料之间声阻抗的差异变大，声波的传播特性也降低。特别地，随着所述第一空隙内的填充物与所述保护膜之间声阻抗的差异变得更大，超声波被所述保护膜反射从而不可能传播到所述填充物。
因而，如果使用合成树脂膜作为保护膜，则可使用通过在液体内离散合成树脂的细微颗粒而得到的溶胶或由合成树脂制成的聚合物凝胶作为填充物。而且，所述填充物必须不影响所述转换装置。适合此种要求的所述填充物的示例包括硅胶、氟胶等。
作为一示例，如果所述第一空隙被一种不同的气体(空气、惰性气体等)充满，则所述保护膜的振动并不令人满意地传播到每个所述转换装置，这是因为该气体具有非常小于所述保护膜的声阻抗。因此，存在一种可能性，即当每个所述转换装置被用作为接收元件时接收灵敏度被降低。
如果在所述第一空隙内残留有空气，则所述保护膜的振动不可能传播到每个所述转换装置。因而，期望从所述第一空隙中完全将空气去除从而用所述填充物充满所述第一空隙。
如果每个所述转换装置被用作为发射元件，则选自液体、溶胶、凝胶的并充满所述第一空隙的填充物的声阻抗被使得接近于所述保护膜的声阻抗。结果，可以确保所述发射元件的振动经过所述填充物传播到所述保护膜，而提高发射元件的发射输出量。
而且，如果所述第一空隙被一种不同的气体充满，则所述发射元件的振动无法令人满意地传播到所述保护膜，这是因为该气体的声阻抗非常小于所述保护膜的声阻抗。结果，存在一种可能性，即所述发射元件的发射输出量变低。
而且，如果所述第一空隙被诸如液体、溶胶、凝胶的填充物充满，则期望从所述第一空隙中完全去除空气从而用所述填充物充满所述第一空隙，这是因为如果空气残留在所述第一空隙内则所述发射元件的振动不可能令人满意地传播到所述保护膜。
根据本发明第四方面，当在所述第一空隙内的所述填充物包含空气气泡时，可以经过所述通气孔将该空气气泡从所述第一空隙排出到外部空间。
特别地，如果在所述第一空隙内的所述填充物包含空气气泡，则该空气气泡使得所述保护膜的振动无法传播到每个所述转换装置。
另一方面，根据本发明第四方面，由于所述空气气泡经过所述通气孔被排出，因此可用所述填充物完全充满所述第一空隙。因而，如果每个所述转换装置被用作为接收元件，则接收灵敏度可防止被降低，这种降低是由于包含在所述第一空隙内的填充物中的空气气泡的存在。
如果每个所述转换装置被用作为发射元件，则可以用所述填充物完全充满所述第一空隙，这是因为包含在所述第一空隙内的填充物中的空气气泡经过所述通气孔被排出。如此，可确保所述发射元件的振动经过所述填充物传播到所述保护膜以防止所述发射元件的发射输出量被降低。
根据本发明第五方面，被所述隔离装置所隔离的单一保护膜的振动仅传播到经过所述第一空隙位于所述保护膜下方的转换装置，而并不传播到其他转换装置。
因而，根据本发明第五方面，超声波至每个所述转换装置的传播可以完全隔离的方式而实现。因而，每个所述转换装置的串音特征可防止被降低。可选地，多个邻近的转换装置可被组成一组。隔离装置可为了每组转换装置而设置从而将相应的组与组之间隔开。
所述隔离装置必须可靠地阻滞所述保护膜、所述第一空隙和所述转换置的振动，其中所述保护膜、所述第一空隙和所述接收元件被竖直设置从而被组成一组，以使该振动不能传播到其他相邻组的各元件。
为此，具有高振动阻滞特性的材料必须被用于所述隔离装置。该材料的示例包括橡胶。
根据本发明第六方面，由于每个所述转换装置的振动并不被阻止，因此在每个所述转换装置被用作为接收元件时，接收灵敏度可防止被降低。
特别地，如果不为第二空隙设置通气孔，则所述第二空隙形成一密封的空间。充满该密封的空间的空气作用为一弹簧从而将由于空气的阻尼力施加到每个所述转换装置的背面侧上。结果，每个所述转换装置的自由振动被阻止。
另一方面，根据本发明第六方面，空气流经所述通气孔。因此，没有由于空气的阻尼力被施加到每个所述转换装置的背面侧。结果，每个所述转换装置可自由振动。
如果每个所述转换装置被用作为发射元件，则空气流经所述第二空隙的通气孔。因而，没有由于空气的阻尼力被施加到用来发射元件的发射超声波的发射面的背面侧上。结果，所述发射面可并不阻止振动地自由振动。因而，所述发射元件的发射输出量可被增加。
为了获得上述令人满意的功能和效果，所述通气孔的数量、位置、形状和尺寸可利用试算法在实验中来找出它们的最优值的方式来设定。
当空气流经所述第二空隙的通气孔时，没有由于空气的阻尼力被施加到所述发射元件的背面侧上，从而并不阻止所述发射面的自由振动。因此，所述发射元件(转换装置的隔膜)的共振值Q被增加。
所述发射元件的共振值和所述发射输出量彼此相互正向相关。因而，随着所述共振值Q增加，所述发射输出量变得更大。
包括利用MEMS技术生产的压电元件或电容元件的所述发射元件由于其的小超声波发射输出量而并不适合作为发射元件。因而，此种发射元件必须尽可能多地增加其发射输出量。
因而，尤其当本发明第七方面被作为利用MEMS技术而生产的发射元件实施时，所述本发明第七方面可展示出第六方面的功能和效果。
根据本发明第八方面，充满与所述密封的空间相对应的所述第二空隙的空气作用为一弹簧从而将由于空气的阻尼力施加到每个所述转换装置的背面侧。结果，由于每个所述转换装置的自由振动被阻止，因此所述转换装置的隔膜的共振值Q被减小。
而且，根据本发明第六方面，如果每个所述转换装置被用作为接收元件，则由于每个所述转换装置的振动被阻止因此接收灵敏度被降低。
根据本发明第九方面，通过用抑制所述转换装置的隔膜的振动的材料(如液体、溶胶、凝胶等)充满所述第二空隙，所述转换装置的隔膜可防止过度振动而被破坏。
所述接收元件的共振值Q和所述接收灵敏度彼此相互正向相关。因而，随所述共振值Q增加，所述接收灵敏度变得更大。
在此，由于生产过程原因，多个接收元件的主共振频率具有波动(差异)。
如果所述接收元件的共振值Q被增加，则接收灵敏度被增加。然而，由于所述接收灵敏度相对于频率的变化呈现出急剧的特征，因此，所述接收灵敏度在偏离主共振频率的频率处突然下降，即使该偏离很微小。
与之相反，如果所述接收元件的共振值Q被设得较小，则所述接收灵敏度相应变得较低。然而，由于所述接收灵敏度相对于频率的变化呈现出平缓的特征，因此所述接收灵敏度即使在远离主共振频率的频率处也不显著下降。
包括利用MEMS技术生产的压电元件或电容元件的所述接收元件由于其的高超声波接收灵敏度而适合作为接收元件。因而，必须在一尽可能宽的频率范围内增加接收灵敏度而不是在主共振频率处增加接收灵敏度。
因而，尤其当本发明第十方面被作为利用MEMS技术而生产的接收元件实施时，所述本发明第十方面可展示出第八方面的功能和效果。
根据本发明第十方面，通过用抑制所述转换装置的隔膜的振动的材料充满所述第二空隙，所述转换装置的隔膜的共振值Q与所述第二空隙被空气充满的情况相比可被降低。
因此，如果所述第二空隙内的所述填充物被适当选择，则可获得期望的共振特征而无需改变所述接收元件的结构。
根据本发明第十一方面，当超声波振动所述保护膜时，所述保护膜的振动经过每个所述传递元件传播到相应的所述转换装置。
在此，由于所述传递元件是为了每个所述转换装置而设置，因此任一个传递元件的振动从不传播到其他传递元件。结果，由于对于每个转换装置超声波的接收或发射可以隔离的方式而完成，因此每个所述转换装置的串音特征可防止被降低。
而且，每个所述传递元件的声阻抗被使得接近于所述保护膜的声阻抗。结果，在每个所述转换装置被用作为接收元件的情况下，可确保所述保护膜的振动传播到相应的所述转换装置，而提高接收灵敏度。
此外，每个所述传递元件的声阻抗被使得接近于所述转换装置的声阻抗。结果，在每个所述转换装置被用作为接收元件的情况下，可确保每个所述传递元件的振动传播到相应的所述转换装置，而提高接收灵敏度。
因而，期望所述传递元件由与所述保护膜或所述转换装置相同的材料制成。
如果每个所述转换装置被用作为发射元件，则通过使得所述传递元件的声阻抗接近于所述保护膜的声阻抗可确保所述传递元件的振动传播到所述保护膜。结果，所述发射元件的发射输出量可被增加。
而且，如果每个所述转换装置被用作为发射元件，则通过使得所述传递元件的声阻抗接近于所述发射元件的声阻抗可确保所述发射元件的振动传播到所述传递元件。结果，所述发射元件的发射输出量可被增加。
根据本发明第十二方面，如果每个所述转换装置被用作为接收元件，则当超声波振动保护膜时所述保护膜的振动传播到所述接收元件，这是因为所述保护膜被附着并固定到所述接收元件的前方。
另一方面，根据本发明第十二方面，如果每个所述转换装置被用作为发射元件，则当所述发射元件振动时所述发射元件的振动传播到所述保护膜，这是因为所述保护膜被附着并固定到所述发射元件的前方。结果，所述保护膜振动以发射超声波。
在此，由于每个所述转换装置被所述保护膜加固，因此即使外力被施加到所述超声波传感器上，每个所述转换装置可防止受到损害而不被破坏。结果，可获得坚固的超声波传感器。
因而，根据本发明第十二方面的超声波传感器可无任何修改地作为汽车的外部设备被安装。如果所述超声波传感器被安装作为汽车的外部设备，则对于所述保护膜有必要使用高抗气候侵蚀性材料。该材料的示例包括各种不同的金属(如铝合金)、各种不同的合成树脂、玻璃、橡胶等。
对于将所述保护膜附着并固定到每个所述转换装置的方法，可使用任何方法(如热焊接、超声焊接、用胶粘剂的粘结等)。
根据本发明第十三方面，为每个所述转换装置设置了声喇叭。结果，每个所述转换装置可被赋予超声波接收方向或发射方向方面的指向性。
特别地，每个所述声喇叭在其喇叭轴线上具有灵敏的指向性。因而，通过将所述声喇叭形成具有相同的尺寸和形状，如果所述各声喇叭的喇叭轴线被设置成相同的方向则每个所述转换装置的指向性可相同。而且，在通过改变每个所述声喇叭的尺寸和形状而将所述各声喇叭的喇叭轴线设置成任意不同的方向的情况下，相应的所述声喇叭的指向性同样可被设置成任意方向。
每个所述声喇叭的喇叭壁件必须由具有足够强度的材料形成以无法造成被超声波的振动。该材料的示例包括各种不同的金属、各种不同的合成树脂等。
根据本发明第十四方面，可获得通过利用接合引线法将每个所述转换装置表面安装到一传感器基片上而形成的超声波传感器。
根据本发明第十五方面，每个所述转换装置和所述传感器基片经过一突点彼此相互连接并固定。因而，由于可确保保持每个所述转换装置与所述传感器基片之间的电连接，因此可提高所述超声波传感器的可靠性同时延长其的使用寿命。
而且，通过使用倒装芯片连接，用来将每个所述转换装置表面安装到所述传感器基片上的生产成本与使用接合引线法的情况相比可被降低。
在每个所述转换装置被用作为接收元件的情况下，接合引线并不设置在超声波的接收面的上方，并且因而没有障碍物出现在所述接收面的前方。因而，超声波未被阻止到达所述接收面，所以提高了接收元件的接收灵敏度。而且，由于接合引线并不设置在所述接收元件的接收面上方，因此所述接合引线不被由所述接收元件所接收的超声波切断。
而且，在每个所述转换装置被用作为发射元件的情况下，接合引线并不设置在发射元件的发射面上方，并且因而没有障碍物出现在所述发射面的前方。因而，超声波未被阻止从所述发射面发射，所以提高了所述发射元件的发射输出量。而且，由于接合引线并不设置在所述发射元件的发射面的上方，因此所述接合引线不被从发射元件发射的超声波切断。
此外，由于所述突点的电感与所述接合引线相比被降低，因此在每个所述转换装置内的电信号的传输率可被增加。
而且，不再有必要设置所述接合引线被连接至的电极极片。由于所述传感器基片被由于所述电极极片所占据的面积减小，因此所述超声波传感器可在尺寸和重量上被减小。
另外，根据本发明第十五方面，如果通过在一半导体基板的底面侧上形成一凹部来减小每个所述转换装置的隔膜的厚度从而有利于相应的所述转换装置的振动，则可容易获得本发明第十三方面的功能和效果而不必将所述声喇叭设置为一独立元件。
而且，由于所述声喇叭不必被设置成一独立元件，因此可降低生产成本。与此同时，所述超声波传感器可在尺寸和重量上被减小。
根据本发明第十六方面，可获得压电或电容超声波传感器。
附图说明
通过阅读以下形成本申请一部分的详细说明、权利要求书和附图，将理解本发明的其他特征和优点、以及运作方法和相关部分的功能。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图2是图1所示的接收部的压电接收元件的侧向剖视图；
图3是根据本发明原理的第一超声波传感器的透视图；
图4是根据本发明第二实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图5是根据本发明第三实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图6是根据本发明第四实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图7是根据本发明第五实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图8是根据本发明第六实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图9A和9B是根据本发明第七实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图10是根据本发明第八实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图11是电容接收元件的放大侧向剖视图，其适用于使用在根据本发明第一至第八实施例的任一接收部中；
图12是根据本发明原理的第二超声波传感器的透视图；
图13是图4的接收部和图12的超声波传感器的发射部的侧向剖视图；
图14是图5的接收部和图12的超声波传感器的发射部的侧向剖视图；
图15是图8的接收部和图12的超声波传感器的发射部的侧向剖视图；
图16A和16B是图9A和9B中的接收部和图12中的超声波传感器的发射部的侧向剖视图；
图17是图10中的接收部和图12的超声波传感器的发射部的侧向剖视图；
图18是根据本发明第九实施例的超声波传感器的接收部的侧向剖视图；
图19是图18中的接收部的压电接收元件的放大侧向剖视图；
图20是根据本发明原理的第三超声波传感器的透视图；
图21是根据本发明第十实施例的接收部的侧向剖视图，其适于使用在图20中的超声波传感器内；
图22是根据本发明第十一实施例的接收部的侧向剖视图，其适于使用在图20中的超声波传感器内；
图23是根据本发明原理的第四超声波传感器的透视图；
图24A和24B是示出了根据本发明原理的、同隔膜的共振值与频率之间关系相对应的共振特征的曲线；
图25是根据本发明第十二实施例的接收部的侧向剖视图，其适于使用在图20中的超声波传感器内；
图26是根据本发明第十二实施例的第一可选接收部的侧向剖视图；
图27是根据本发明第十二实施例的第二可选接收部和发射部的侧向剖视图；
图28是根据本发明第十三实施例的接收部的侧向剖视图，其适于使用在图20中的超声波传感器内；
图29是第十三实施例的第一可选接收部的侧向剖视图；
图30是根据第十三实施例的第二可选接收部和适于使用在图23中的超声波传感器内的发射部的侧向剖视图；
图31是根据本发明第十四实施例的接收部的侧向剖视图，其适于使用在图20中的超声波传感器内；
图32是根据本发明第十四实施例的第一可选接收部的侧向剖视图，其适于使用在图20中的超声波传感器内；
图33是根据本发明第十四实施例的第二可选接收部和适于使用在图23中的超声波传感器内的发射部的侧向剖视图；
图34是一电容接收元件的放大侧向剖视图，其适于使用在所述第九到第十四实施例中并包括这些实施例的可选实施例中的任一接收部内；
图35是第九实施例的发射部和接收部的侧向剖视图，适于使用在图23中的超声波传感器内；
图36是第十二实施例的发射部和接收部的侧向剖视图，适于使用在图23中的超声波传感器内；
图37是第十三实施例的发射部和接收部的侧向剖视图，所述实施例适用于图23的超声波传感器；
图38是第十四实施例的发射部和接收部的侧向剖视图，所述实施例适用于在图23的超声波传感器。
具体实施方式
自此，参看附图将说明本发明所包含的实施例。在各实施例内，相同的部件由相同的附图标记表示，并且相同内容的说明在此将省略。
实施例1
图1是侧向剖视图，其示出了根据实施例1的超声波传感器M内的接收部10。
该接收部10包括以布置成一阵列形式的多个压电接收元件11。在图1所示的示例中，示出了三个接收元件11的侧向剖视图。
每个接收元件11被形成在具有SOI结构的单晶硅基板(单晶硅芯片)12上。
基板12被容纳在一壳体元件(收容元件)13内，该壳体元件13为长方体盒形并带有一上开口端。而且，基板12的外周端部通过一适当的方法(如热焊接、超声焊接、用胶粘剂的粘结等)被连接并固定到壳体元件13的内壁，从而气密性密封基板12的外周端部与壳体元件13之间的连接部。
每个接收元件11被安置成用来接收超声波的接收面11a被指朝向所述壳体元件13的开口13a。
用来关闭所述开口13a的保护膜14附着在所述壳体13的开口13a上。特别地，保护膜14设置在接收元件11的前方。
通过上述合适的方法，保护膜14的外周端部被附着并固定到壳体元件13的开口13a的内周端部，从而气密性密封保护膜14的外周端部与壳体元件13之间的连接部。
保护膜14是一薄膜，其由可被超声波振动(oscillate)的材料形成。尽管保护膜14的材料可无折射地透过超声波，但其不能透过空气、尘埃、水等。
空隙S设置在保护膜14与基板12之间。该空隙S由气体、液体、溶胶、凝胶等充满。
被基板12的背面侧(底面侧)和壳体元件13所围绕的空隙R被空气充满。
图2是示出了一压电接收元件11的放大侧向剖视图。
一穿过基板12的通孔12a形成在基板12内。
在基板12的一表面上，绝缘层21、活性硅层22、绝缘层23被依次形成。每个层22和23被形成为关闭所述通孔12a的上开口。
在位于所述通孔12a上方(前方)的绝缘层23的一表面上，下电极层24、由铁电材料(如PZT等)制成的薄膜层25、上电极层26被依次形成。
绝缘层27围绕所述层24至26而形成。绝缘层27和上电极层26的各表面(器件表面)被均匀化。
一接合引线(导线)28被连接到下电极层24，而一接合引线29被连接到上电极层26。
以上面所述的方式，形成了具有一种结构的压电元件(压电传感器)E，在该结构中铁电薄膜层25夹在两个薄电极层24和26之间。接收元件11包括利用MEMS技术而生产的所述压电元件E。
而且，通过所述上电极层26的表面形成了接收元件11的接收面11a。
当所述薄膜层25被超声波振动时，由于压电效应而产生一电信号。所产生的电信号经过接合引线28和29从每个电极24和26输出。
通孔12a被设置成用来有助于包括所述层22至26的隔膜的振动。
图3是示出了超声波传感器M的透视图。
该超声波传感器M由一个混合IC(集成电路)构成，该混合IC包括接收部10、发射部31、传感器基片32、电极片33。
所述传感器基片32是一印刷电路板。多个电极片33形成在由一绝缘板材料所形成的传感器基片32的表面上，同时与各芯片部相对应的接收部10和发射部31被连接并固定到所述电极片33上。
从在接收部10内的每个接收元件11引出的相应的接合引线28和29的末端被连接到相应的电极片33。
在图3所示的示例中，接收部10由排列成3×3阵列形式的九个接收元件11构成。
发射部31具有与接收部10相同的结构。发射部31包括单一压电发射元件，其具有与所述接收元件11相同的结构。由铁电材料制成的薄膜层25由于压电效应而振动以产生出与输入信号相对应的超声波，所述输入信号从电极层24和26被施加到所述薄膜层25。在这种情况下，接收元件11的接收面11a用作为用来从发射元件发射超声波的发射面。
特别地，发射部31的发射元件将电信号转换成超声波从而将其发射。
然后，发射部31发射与来自外部的输入信号相对应的超声波。由被检测物体所反射的超声波所产生的反射声信号被接收部10内的每个接收元件11接收。
特别地，在接收部10内的每个接收元件11将所接收到的超声波转换为电信号。
从发射部31所发射的超声波与被在接收部10内的每个接收元件11所接收到的超声波被彼此相互进行比较从而获得它们之间的声压差异、时间差异和相位差异。结果，基于所获得的差异，可以测量出被检测物体的位置、超声波传感器M与被检测物体之间的距离、被检测物体的二维或三维形状。
实施例1的功能和效果
根据实施例1，可以获得以下的功能和效果。
[1-1]
保护膜14设置在基板12的前方，所述各接收元件11形成在所述基板12上。空隙S设置在保护膜14和基板12之间。
因而，即使外力施加到超声波传感器M的接收部10上，外力也仅施加到所述保护膜14上而并不直接施加到形成在基板12上的每个薄层22至26上。
因而，根据实施例1，即使每个薄层22至26具有低机械强度，每个所述层22至26也可被防止受到损害从而不可能破坏所述接收部10。结果，可获得坚固的接收部10。
而且，由于发射部31的发射元件具有与接收元件11相同的结构，因此每个所述层22至26可被防止受到损害以使发射部31无法被破坏。结果，可获得坚固的发射部31。
因而，包括接收部10和发射部31的超声波传感器M可无需修改地作为汽车的外部设备被安装。如果超声波传感器M将被安装作为汽车的外部设备，则有必要对于保护膜14使用高抗气候侵蚀性材料。该材料的示例包括各种不同的金属(如铝合金)、各种不同的树脂、玻璃、橡胶等。
[1-2]
在保护膜14与基板12之间的空隙S被选自液体、溶胶、凝胶的填充物所充满的情况下，所述填充物的声阻抗被使得接近于所述保护膜14的声阻抗，以使可以经所述填充物将所述保护膜14的振动传播到每个接收元件11。结果，可以提高每个接收元件11的接收敏感度。
材料的声阻抗是材料密度与传播的声速的乘积。然后，随着各材料间的声阻抗差异变大，声波的传播特性被降低。特别地，随着空隙S内的填充物与保护膜14之间的声阻抗差异变大，超声波被保护膜14反射从而不可能传播到所述填充物。
因而，如果使用合成树脂膜作为保护膜14，则可使用溶胶或聚合物凝胶作为填充物，该溶胶通过在液体内离散合成树脂的细微颗粒而得到，该聚合物凝胶由合成树脂制成。而且，所述填充物必须不影响各接收元件11。适合此要求的填充物的示例包括硅胶、氟胶等。
为了用所述填充物充满空隙S，在将保护膜14连接到壳体元件13上之后，所述填充物被注射入所述空隙S同时将空气从所述空隙S排除。
可选地，在基板12被容纳进壳体元件13并且接着填充物经过壳体元件13的上开口被浇注在所述基板12上之后，保护摸14可被连接到所述壳体元件13上。
还可选地，在填充物被滴注到基板12上之后，通过旋涂该基板12被旋转从而在基板12的表面上形成了一由所述填充物构成的薄膜。随后，该基板12可被容纳在壳体元件13内。
作为一示例，如果空隙S由各种不同的气体之一(空气，惰性气体等)来充满，则由于空气同保护膜14相比具有极小的声阻抗而导致保护膜14的振动无法令人满意地传播到各接收元件11。因而，存在一种可能性，即每个所述接收元件11的接收敏感度被降低。
在所述空隙S被诸如液体、溶胶、凝胶的填充物所充满的情况下，如果空隙S内残留有空气，则保护膜14的振动不可能传播到接收元件11。因而，期望从空隙S中完全去除空气从而用所述填充物充满所述空隙S。
如果保护膜14与基板12之间的空隙S被选自液体、溶胶、凝胶的填充物所充满，则通过使得所述填充物的声阻抗接近于所述保护膜14的声阻抗可以确保发射元件的振动经过所述填充物传播到保护膜14，这是因为在发射部31内的发射元件具有与接收元件11相同的结构。结果，可提高发射元件的发射输出量(能力)。
而且，如果所述空隙S被各种不同的气体之一所充满，则由于气体的声阻抗极小于保护膜14的声阻抗而导致发射元件的振动不能令人满意地传播到所述保护膜14。因而，存在一种可能性，即发射元件的发射输出量变小。
而且，在所述空隙S由诸如液体、溶胶、凝胶的填充物所充满的情况下，期望从所述空隙S完全去除空气从而用所述填充物充满所述空隙S，这是因为如果在所述空隙S内残留有空气则发射元件的振动不可能传播到保护膜14。
[1-3]
在图3所示的示例中，超声波传感器包括接收部10，其包括九个接收元件11(压电元件E)。然而，构成所述接收部10的接收元件11的数量影响对被检测物体的测量值(位置、距离、形状的测量值)的准确度；随着接收元件11的数量被增加，这种准确度可被提高。
各接收元件11之间的间距必须被设置成小于从发射部31所发射出的超声波的波长。各接收元件11之间的间距同样影响测量值的准确度。
因而，接收元件11的数量和它们之间的间距可利用试算法在实验中来找出与所需测量准确度相对应的它们的最优值的方式来设定。
例如，如果仅仅要去测量被检测物体相对于超声波传感器M的方位，则几个接收元件11是令人满意的。然而，如果测量被检测物体的精确二维形状，则有必要设置几十到几百个接收元件11。而且，如果测量被检测物体的精确三维形状，则接收元件11的所需的数量要远超过对二维形状测量所需的数量。
[1-4]
在图3所示的示例中，构成发射部31的各发射元件的排布方式被适当确定从而调整超声波发射方向方面的指向性。
因而，构成发射部31的各发射元件的数量和排布方式可利用试算法在实验中来找出与所需发射输出量和指向性相对应的它们的最优值的方式来设定。
实施例2
图4是示出了根据实施例2的超声波传感器M内的接收部40的侧向剖视图。
根据实施例2的接收部40与实施例1的接收部10的不同之处仅在于，所述保护膜14被一薄板形保护元件41所代替，该薄板形保护元件41被附着并固定到每个接收元件11的表面11a上。
特别地，在所述接收部40内，保护元件41被连接到每个接收元件11的前侧上。间隙K设置在各相应的接收元件11的保护元件41之间。对于每个接收元件11，所述间隙K将各保护元件41隔开。
通过用接收部40替换根据实施例1的如图3所示的超声波传感器M内的接收部10来获得根据实施例2的超声波传感器M的结构。
实施例2的功能和效果
根据实施例2，除了上述实施例1中[1-3]和[1-4]所说明的相同的功能和效果以外，还可获得以下功能和效果。
[2-1]
薄板形保护元件41被附着并固定到每个接收元件11的接收面11a上。因而，当保护元件41被超声波振动时，保护元件41的振动传播到接收面11a上的每个所述层22至26上(未在图4中示出；见图2)。结果，由铁电材料所形成的薄膜层25振动以产生出由于压电效应的电信号。
在此，由于通过保护元件41将接收面11a上的所述层22至26加强，因此每个所述薄层22至26可被防止受到损害从而即使外力施加到超声波传感器M的接收部40上也不能破坏接收部40。结果，可获得坚固的接收部40。
而且，在发射部31被制造成具有与接收部40相同的结构以使薄板形保护元件41被附着并固定到发射元件的发射面上的情况下，当所述薄膜层25由于压电效应而振动时所述薄膜层25的振动传播到所述保护元件41。然后，所述保护元件41反过来被振动以发射超声波。
在这种情况下，由于在发射元件的发射面上的所述层22至26被所述保护元件41加强，因此每个所述薄层22至26可被防止受到损害从而即使外力施加到超声波传感器M的发射部31上也不能破坏发射部31。结果，可获得坚固的发射部31。
[2-2]
由于接收部40和发射部31是坚固的，因此包括接收部40和发射部31的超声波传感器M可无任何修改地作为汽车的外部设备被安装。如果所述超声波传感器M将被安装作为汽车的外部设备，则有必要使用高抗气候侵蚀性材料作为保护元件41的材料。该材料的示例包括各种不同的金属(如铝合金)、各种不同的树脂、玻璃、橡胶等。
对于将所述保护元件41附着并固定到每个所述接收元件11的接收面11a(发射元件的发射面)上的方法，可使用任何方法(如热焊接、超声焊接、用胶粘剂的粘结等)。
[2-3]
所述间隙K设置在各相应的接收元件11的保护元件41之间。所述间隙K用作为对于每个所述接收元件11隔开所述保护元件41。因而，一保护元件41的振动仅仅传播到该保护元件41所附着并固定到的接收元件11上而不经过与其相邻的保护元件41传播到其他接收元件11上。
因而，根据实施例2，由于可通过每个接收元件11以完全隔离方式来接收超声波，每个接收元件11的串音(crosstalk)特征可防止被降低。
实施例3
图5是示出了根据实施例3的超声波传感器M内的接收部50的侧向剖视图。
根据实施例3的接收部50与根据实施例1的接收部10的不同之处仅在于，设置了隔离元件51和隔离槽52。
每个隔离元件51的下端部在各接收元件11之间被嵌入到形成在所述基板12内的相应的隔离槽52内。另一方面，对于各接收元件，每个隔离元件51的上端部将空隙S和保护膜14隔开。
特别地，在图5所示的示例中，每个隔离元件51的下端部在三个接收元件11A至11C之间被嵌入到形成在基板12内的相应的隔离槽52中。结果，通过各隔离元件51和各隔离槽52将所述接收元件11A至11C彼此相互隔开。
对于每个接收元件11A至11C，位于相应接收元件11A至11C上方(前方)的空隙SA至SC和保护膜14A至14C通过各隔离元件51也被彼此相互隔开。
通过用接收部50代替根据实施例1的如图3所示的超声波传感器M的接收部10而获得根据实施例3的超声波传感器M的结构。
实施例3的功能和效果
根据实施例3，除了根据实施例1的上述功能和效果以外，还可获得以下功能和效果。
[3-1]
对于每个接收元件11，接收元件11、以及位于相应接收元件11上方(前方)的空隙S和保护膜14被各隔离元件51和各隔离槽52隔开。因而，由所述隔离所得到的一保护膜14A的振动仅传播到经过空隙SA位于保护膜14A下方的接收元件11A而不传播到其他接收元件11B和11C。
因而，根据实施例3，可通过每个接收元件11A至11C以完全隔离方式来接收超声波。因此，每个接收元件11A至11C的串音特征可被防止降低。
可选地，多个彼此相互邻近的接收元件11可被组成一组。隔离元件51和隔离槽52可针对每个组来设置从而将组与组彼此隔开。
[3-2]
每个隔离元件51必须可靠地阻滞竖直布置着以组成一组的保护膜14A、空隙SA和接收元件11A的振动，以使该振动不能传播到其他相邻组的各元件(保护膜14B和14C、空隙SB和SC、以及接收元件11B和11C)。
为此，需要将具有高防振动特性的材料应用于每个隔离元件51。该材料的示例包括橡胶。
实施例4
图6是示出了根据实施例4的超声波传感器M内的接收部60的侧向剖视图。
根据实施例4的接收部60与根据实施例3的接收部50的不同之处仅在于，通气孔61在每个接收元件11下方形成在壳体元件13的底面上；所述通气孔是用来使得空隙R与壳体元件13的外部空间彼此相通。
通过用接收部60来代替根据实施例1的如图3所示的超声波传感器M的接收部10而获得根据实施例4的超声波传感器M的结构。
然而，有必要在所述接收部60与所述传感器基片32之间设置一间隙，以使当所述接收部60被连接并固定到所述传感器基片32上时每个所述通气孔61不被关闭。特别地，可在接收部60与传感器基片32之间设置一垫块，或者在传感器基片32内与每个通气孔61相对应的位置上设置一槽或一通气孔。
实施例4的功能和效果
根据实施例4，除了根据实施例3的上述功能和效果以外，每个接收元件11的接收灵敏度可防止降低，这是因为在每个接收元件11的接收面11a上的每个层22至26(未在图6中示出；见图2)的振动不被阻止。
特别地，在不为壳体元件13设置通气孔61的情况下，被基板12和壳体元件13所包围的空隙R成为一密封空间。如此，充满所述密封空间的空气作用为一弹簧从而将由于空气的阻尼力施加到每个接收元件11的接收面11a的背面侧。因而，存在一种可能性，即在接收面11a上的每个层22至26的自由振动被禁止，从而降低了每个接收元件11的接收灵敏度。
另一方面，在实施例4中，空气流经各通气孔61。因而，由于空气的阻尼力并不施加到每个接收元件11的接收面11a的背面侧。结果，在接收面11a上的每个层22至26可自由振动。
通气孔61的数量、排布方式、尺寸和形状可利用试算法在实验中来找出它们的最优值的方式来确定，从而如以上所述得到令人满意的功能和效果。
在发射部31被制成具有与接收部60相同的结构和为发射部31的壳体元件13设置有通气孔61的情况下，空气流经各通气孔61。因而，由于空气的阻尼力并不施加到发射元件的发射面的背面侧上。结果，由于振动不被阻止以使在发射面上的每个层22至26可自由振动，因此可提高发射元件的发射输出量。
实施例5
图7是示出了根据实施例5的超声波传感器M内的接收部70的侧向剖视图。
根据实施例5的接收部70与根据实施例1的接收部10的不同之处仅在于，一通气孔71穿过壳体元件13的一侧壁而设置，该通气孔用来使得空隙S与壳体元件13的外部空间之间彼此相通。
通过用接收部70代替根据实施例1的如图3所示的超声波传感器M的接收部10来获得根据实施例5的超声波传感器M的结构。
然而，有必要将壳体元件13的与带有通气孔71的侧壁相对的一侧壁连接并固定到传感器基片32上，以使当所述接收部70被连接并固定到传感器基片32上时所述通气孔71的开口指向上。
实施例5的功能和效果
根据实施例5，除了实施例1的上述功能和效果以外，如果当空隙S被诸如液体、溶胶、凝胶的填充物充满时所述填充物还包含空气气泡，则这些空气气泡可经过所述通气孔71排出到空隙S的外部空间。
特别地，如果充满所述空隙S的填充物包含空气气泡，则这些空气气泡使得所述保护膜14的振动很难传播到接收元件11。
另一方面，根据实施例5，这些空气气泡经过所述通气孔71被排除。因而，所述空隙S可被所述填充物完全充满，从而防止每个接收元件11的接收灵敏度由于包含在充满所述空隙S的填充物内的空气气泡而被降低。
在发射部31被制成具有与接收部70相同的结构和为发射部31的壳体元件13设置有通气孔71的情况下，包含在所述空隙S的填充物内的空气气泡经过所述通气孔71被排除。结果，空隙S可以被填充物完全充满。如此，允许发射元件的振动经过所述填充物可靠地传播到保护膜13，从而防止发射元件的输出量被降低。
实施例6
图8是示出了根据实施例6的超声波传感器M内的接收部80的侧向剖视图。
根据实施例6的接收部80与根据实施例1的接收部10的不同之处仅在于，在空隙S内对于每个接收元件11设置了柱形传递(transfer member)元件81，这些柱形传递元件81用来使相应的接收元件11的各接收面11a与保护膜14彼此相互独立连接。
通过用接收部80代替根据实施例1的如图3所示的超声波传感器M的接收部10来获得根据实施例6的超声波传感器M的结构。
实施例6的功能和效果
根据实施例6，除了根据实施例1的上述功能和效果[1-1]、[1-3]和[1-4]以外，还可获得以下功能和效果。
[6-1]
当保护膜14被超声波振动时，所述保护膜14的振动经过每个传递元件81传播到相应的接收元件11。
在这种情况下，由于为每个接收元件11设置了传递元件81，因此任意一个传递元件81的振动不会传播到其他传递元件81。因而，可通过每个接收元件11以相互隔离的方式来接收超声波。结果，每个接收元件11的串音特征可防止被降低。
而且，每个传递元件81的声阻抗被使得接近于保护膜14的声阻抗，从而使保护膜14的振动可靠地传播到相应的传递元件81。结果，每个接收元件11的接收灵敏度可被提高。
此外，通过使得每个传递元件81的声阻抗接近于上电极层26(未在图8中示出；见图2)的声阻抗，可以使相应的传递元件81的振动可靠地传播到所述上电极层26从而增加每个接收元件11的接收灵敏度。
因而，期望用与所述保护膜14或所述上电极层26的材料相同的材料来形成传递元件81。
在发射部31被制造成具有与接收部80相同的结构和传递元件81被设置用来使发射元件的发射面和保护膜14彼此相互连接的情况下，通过使得所述传递元件81的声阻抗接近于所述保护膜14的声阻抗，可以使所述传递元件81的振动可靠地传播到所述保护膜14。结果，可增加发射元件的发射输出量。
而且，通过使得传递元件81的声阻抗接近于发射元件的上电极层26的声阻抗，可以使所述发射元件的上电极层26的振动可靠地传播到所述传递元件81。结果，可增加发射元件的发射输出量。
[6-2]
为了防止每个接收元件11的串音特征被降低，有必要防止任何一个传递元件81的振动经过空隙S内的填充物传播到其他传递元件81。
因而，在实施例6中最期望的是使所述空隙S处于真空状态。
在实施例6中，在所述空隙S被填充物所充满的情况下，具有小声阻抗的气体或者高吸振材料(例如，具有高粘度的凝胶等)被作为填充物使用。
实施例7
图9A和9B是侧向剖视图，它们每个示出了根据实施例7的超声波传感器M内的接收部90。
根据实施例7的接收部90与根据实施例3的接收部50的不同之处仅在于，声喇叭(acoustic horn)91被设置在保护膜14的外侧。
每个声喇叭91被形成为具有从喉部91a朝开口91b逐渐增加的横截面。
所述声喇叭91是为每个接收元件11而设置。
每个声喇叭91的喉部91被布置在位于相应的接收元件11的上方(前方)的保护膜14上。特别地，每个声喇叭91的喉部91a被设置在相应的接收元件11的前方。
在每个声喇叭91内，在所述喉部91a的外周上的一喇叭壁件91c被连接并固定到相应的隔离元件51的上端部。
特别地，在图9A和9B所示的示例中，为三个接收元件11A至11C分别设置了声喇叭91A至91C。所述相应的声喇叭91A至91C的喉部91a被分别设置在位于所述接收元件11A至11C上方(前方)的保护膜14A至14C上。
通过用接收部90代替根据实施例1的如图3所示的超声波传感器M内的接收部10来获得实施例7中的超声波传感器M。
实施例7的功能和效果
根据实施例7，除了实施例3的上述功能和效果以外，还可获得以下功能和效果。
[7-1]
通过为每个接收元件11设置声喇叭91，可为每个接收元件11提供超声波的接收方向方面的指向性。
特别地，所述声喇叭91A至91C分别在它们各自的喇叭轴线α至γ上具有灵敏的指向性。
因而，声喇叭91A至91C被形成为具有与图9A所示相同的尺寸和形状，以使如果相应的声喇叭91A至91C的喇叭轴线α至γ被设置成相同的方向，则接收元件11A至11C的指向性可被设置成相同的方向。
而且，如图9B所示，如果通过改变每个声喇叭91A至91C的尺寸和形状而将相应的声喇叭91A至91C的喇叭轴线α至γ设置成任意各种不同的方向，则每个接收元件11A至11C的指向性可被设置成任意方向。
如果发射部31被设置成具有与接收元件90相同的结构并且所述各声喇叭91被设置在所述保护膜14的外侧，则发射元件具有超声波的发射方向方面的指向性。
[7-2]
在每个声喇叭91内，在喉部91a的外周上的喇叭壁件91c被连接并固定到每个相应的隔离元件51的上端部。
因而，即使设置了声喇叭91，每个保护膜14A至14C的振动也不被阻止，每个接收元件11的接收灵敏度可防止被降低。
所述声喇叭91的喇叭壁件91c必须由具有足够强度的材料来形成以不被超声波振动。该材料的示例包括各种不同的金属、各种不同的合成树脂等。
如果发射部31被制造成具有与接收部90相同的结构并且声喇叭91被设置在保护膜14的外侧，则即使设置了所述声喇叭91，所述保护膜14的振动也不被阻止；这是因为在所述喉部91a的外周上的喇叭壁件91c被连接并固定到每个隔离元件51的上端部。因此，发射元件的发射输出量可防止被降低。
实施例8
图10是示出了根据实施例8的超声波传感器M内的接收部100的侧向剖视图。
根据实施例8的接收部100与根据实施例6的接收部80的不同之处仅在于，像根据实施例7的接收部90一样，声喇叭91设置在保护膜14的外侧上。
然而，在实施例8中，在每个声喇叭91内的喉部91a的外周表面上的喇叭壁件91c被连接并固定到所述保护膜14上。
通过用接收部100代替根据实施例1的如图3所示的超声波传感器M的接收部10来获得根据实施例8的超声波传感器M的结构。
因而，根据实施例8，除了可获得实施例6的上述功能和效果以外，还可获得实施例7中的上述在[7-1]中的功能和效果。
实施例1至8的示范性改型
实施例1至8可进行如下改变。即使这样，也可获得等于或优于上述每个实施例的功能和效果。
[1]
在实施例1至8中的每个接收部10至100包括多个压电接收元件11。
然而，所述压电接收元件11可被电容接收元件111来代替，以使多个电容接收元件111构成所述接收部10至100中的每个接收部。
图11是示出了一个电容接收元件111的放大侧向剖视图。
一绝缘层112形成在基板12的表面上。一固定的电极层113形成在所述绝缘层112的一表面上。一可移动的电极层114经过一间隙P形成在固定的电极层113的一表面上。
一绝缘层115围绕所述电极层113和114而形成。绝缘层115和可移动的电极层114的各表面(器件表面)被均匀化。
接合引线28和29被分别连接到所述电极层113和114。
如此，电容元件F被形成为具有一结构，在该结构内两个电极113和114被设置为彼此经过间隙P相对。接收元件111包括利用MEMS技术而生产的电容元件F。
所述可移动的电极层114的表面形成为接收元件111的接收面111a。
当所述可移动的电极层114被超声波振动时，电极层113和114之间的距离改变从而改变电容。因而，一与所述接合引线28和29连接的转换电路(未示出)被使用从而将电极层113与114之间的电容变化转换成一电信号。
如以上所述，即使每个所述接收部10至100被形成为包括多个电容接收元件11，则尽管所述薄可移动的电极层114具有低机械强度但所述可移动的电极层114也可被防止受到损害，就像每个接收部10至100由压电接收元件11而形成的情况那样。结果，可获得坚固的接收部10至100。
[2]
在实施例1至8中的发射部31是由具有与压电接收元件11相同结构的压电发射元件形成。
然而，所述发射部31还可由具有与如图10所示的电容接收元件111相同结构的电容发射元件形成。在这种情况下，在所述电极层113与114之间产生了静电引力，其与施加到所述电极层113和114上的输入信号相对应。所述静电引力使所述可移动的电极层114振动以产生超声波。
在这种情况下，所述接收元件111的接收面111a作用为用来发射超声波的发射元件的发射面。
[3]
在实施例1至8中，被基板12和壳体元件13所围绕的空隙R被空气充满。
然而，如果所述空隙R充满了一种用来抑制所述层22至26的过度振动的材料(如液体、溶胶、凝胶等)，则所述层22至26的每一层可防止被过度振动而受到损害。
[4]
根据实施例1至8的超声波传感器M由一混合IC构成；在该混合IC内，与各芯片部相对应的所述接收部10至100的任一个和所述发射部31被连接并固定到由绝缘板材制成的传感器基片32上。
可选地，超声波传感器M还可由一单片IC组成，在该单片IC内，接收部10至100的任一个和发射部31被形成在单一基板12上。如此，所述超声波传感器M可在尺寸和重量上进一步减小。
在这种情况下，布置在所述基板12上的任何一个或多个接收元件11可被制造成用作为所述发射部31的一个(或多个)发射元件。
图12是示出了一超声波传感器T的示意透视图。
所述超声波传感器T包括：一单片IC、所述各接合引线28和29、所述传感器基片32；以及电极片33；在所述单片IC内，接收部10、40、50、80、90或100和发射部U被形成在单一基板12上(图12未示出；见图13至17)。
利用这种结构，所述超声波传感器T与所述超声波传感器M相比在尺寸和重量方面可进一步减小。
所述发射部U包括一单一发射元件W。所述发射元件W具有与构成所述接收部10、40、50、80、90或100的每个接收元件11相同的结构。
从所述发射元件M引出的每个接合引线28和29的末端被连接到相应的电极片33上，就像所述接收元件11的情况那样。
而且，具有与接收元件11相同结构的发射元件W从与所述接收元件11的接收面11a(未在图12中示出；见图13至17)相应的发射面Wa(未示出)发射超声波。
在图12所示的示例中，在具有相同结构并且以3×3阵列形式布置在所述基板12(未示出)上的九个元件之中，一位于角部(corner)处的元件被制造成用作为发射元件W，而其他八个元件被制造成用作为接收元件11。
然而，在多个具有相同结构并且布置在所述基板12上的元件之中，多个任意元件可被制造成用作为接收元件W。
图13是说明了实施例2被应用到所述超声波传感器T的一示例的侧向剖视图；其示出了所述超声波传感器T的接收部40和发射部U。
图14是说明了实施例3被应用到所述超声波传感器T的一示例的侧向剖视图；其示出了所述超声波传感器T的接收部50和发射部U。
图15是说明了实施例6被应用到所述超声波传感器T的一示例的侧向剖视图；其示出了所述超声波传感器T的接收部80和发射部U。
图16A和B是说明了实施例7被应用到所述超声波传感器T的一示例的侧向剖视图；其示出了所述超声波传感器T的接收部90和发射部U。
图17是说明了实施例8被应用到所述超声波传感器T的一示例的侧向剖视图；其示出了所述超声波传感器T的接收部100和发射部U。
实施例9
图18是示出了根据实施例9的超声波传感器N内的接收部200的侧向剖视图。
所述接收部200包括布置成一阵列形式的多个压电接收元件201。图18所示的示例示出了三个接收元件201的侧向剖视图。
所述接收元件201被形成在一具有SOI结构的单晶硅基板202(单晶硅芯片)上。
所述基板202被设置在所述传感器基片32上。所述基板202被一矩形构架件203包围。通过一适当的方法(例如热焊接、超声焊接、用胶粘剂的粘结等)，所述基板202的外周被连接并固定到所述构架件203的内壁，从而气密性密封所述基板202的外周与所述构架件203之间的连接部。
通过上述适当的方法，所述构架件203的下端部被连接并固定到所述传感器基片32上，从而气密性密封所述构架件203的下端部与所述传感器基片32之间的连接部。
所述构架件203和所述传感器基片32形成了一壳体元件(收容元件)204，该壳体元件204具有长方体箱形并带有一上开口端。
特别地，基板202被容纳在所述具有长方体箱形并带有一上开口端的壳体元件204内。
每一个接收元件201被布置成使得用来接收超声波的接收面201a被指朝向所述壳体元件204的开口204a。而且，所述相应的接收元件201的接收面201a被布置成彼此相互平齐(共面)。
用来关闭开口204a的保护膜14附着在壳体元件204的开口204a上。特别地，所述保护膜14被设置在所述接收元件201的前方。
所述保护膜14的外周被附着并固定到所述构架件203的内周(壳体元件204的开口204a的内周)，从而气密性密封保护膜14的外周与构架件203之间的连接部。
设置在保护膜14与基板202之间的空隙S被气体、液体、溶胶、凝胶等充满。
被基板202的背面侧(底面侧)与壳体元件204(构架件203和传感器基片32)所围绕的空隙R被空气充满。
图19是示出了一压电接收元件201的放大侧向剖视图。
穿透所述基板202的通孔202a被形成在所述基板202内。
在基板202的背面侧上，绝缘层21、活性硅层22以及绝缘层23依次形成在所述基板202的表面上。所述层22和23被形成为关闭所述通孔202a的下端。
在所述背面侧，下电极层24、由铁电材料(例如，PZT等)制成的薄膜层25、以及上电极层26被依次形成在位于所述通孔202a下方(后方)的所述绝缘层23的表面上。
所述传感器基片32是一印刷电路板。布线层205和206被形成在所述传感器基片32的一表面上。
下电极层24和布线层205经过一突点(bump)207被彼此相互连接在一起，而上电极层26和布线层206经过一突点208被彼此相互连接在一起。
所述突点207和208可由一适当方法(如电镀、密布法等)并使用各种不同的导电材料(诸如钎料、金、铜和镍的金属，以及导电粘合剂等)而形成。
如此，压电元件(压电传感器)E被形成为具有一结构，在该结构内，由铁电材料制成的薄膜层25被夹在两个薄电极层24与26之间。利用MEMS技术而生产出的压电元件E构成了接收元件201。
活性硅层22的暴露经过通孔202a的表面形成了接收元件201的接收面201a。
当薄膜层25被超声波振动时，由压电效应而产生一电信号。该所产生的电信号分别经过突点207和208以及布线层205和206从电极层24和26输出。
所述通孔202a被形成为以使包括所述层22和26的隔膜更加可能被振动。
图20是示出了超声波传感器N的示意透视图。
所述超声波传感器N由一个混合IC构成，该混合IC包含接收部200、发射部209和传感器基片32。
与各芯片部相对应的接收部200和发射部209被连接并固定到传感器基片32的表面上。
在图20所示的示例中，接收部200包括布置成3×3阵列形式的九个接收元件201。
发射部209具有与接收部10至100和接收部200中的任一个相同的结构。发射部209包括一个具有与接收元件11或201相同结构的压电发射元件。薄膜层25由于与输入信号相对应的压电效应而振动，因而产生超声波；所述输入信号是从电极层24和26被施加到由铁电材料制成的薄膜25上。
在发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件201相同结构的情况下，接收元件201的接收面201a用作为用来发射超声波的发射面。
特别地，发射部209的发射面将一电信号转换为超声波从而将其发射。
然后，发射部209发射与一来自外部的输入信号相对应的超声波。由被检测物体所反射的超声波所产生的反射声波被接收部200的每个接收元件201所接收。
特别地，接收部200的每个接收元件201将所接收到的超声波转换为电信号。
然后，从发射部209发射出的超声波与被接收部200的每个接收元件201所接收的超声波被彼此相互进行比较，从而获得它们之间的声压差异、时间差和相位差。结果，基于这些所获得的级差，可测得被检测物体的位置、超声波传感器N与被检测物体之间的距离、被检测物体的二维形状或三维形状等。
实施例9的功能和效果
根据实施例9，除了与在实施例1中上述的[1-1]至[1-4]相同的功能和效果之外，还可获得以下的功能和效果。
[9-1]
在实施例1中如图1至3所示的每个接收元件11内，上电极层26的表面用作为接收面11a。
另一方面，在实施例9中的每个接收元件201内，活性硅层22的暴露经过通孔202a的底面的表面用作为接收面201a。
特别地，根据实施例9的接收元件201是与根据实施例1的接收元件11相反的型式相对应地使用的。
而且，在实施例1中，所述带封装的接收部10被连接并固定到所述传感器基片32上；该接收部10包括容纳在壳体元件13内的基板12。然后，构成接收部10的每个接收元件11的电极层24和26以及每个电极片33经过接合引线28和29分别被彼此相互连接在一起。
特别地，由于在实施例1中通过使用引线接合方法将接收部10(每个接收元件11)表面安装在传感器基片32上，因此根据实施例1的超声波传感器具有以下问题[A]至[E]。
[A]存在一种可能性，即每个接合引线28和29被振动切断。尤其在超声波传感器M将被安装到汽车上的情况中，由于发动机的振动或从地面传来的振动被施加到所述超声波传感器M上因此每个接合引线28和29更加有可能被切断。
[B]将接收部10表面安装到传感器基片32上的生产成本很高。
如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件11相同的结构，则将所述发射部209表面安装到传感器基片32上的生产成本很高。
[C]由于接合引线28和29设置在每个接收元件11的接收面11a的上方，因此存在一种可能性，即接合引线28和29成为一障碍物以阻止超声波到达接收面11a，同时导致了每个接收元件11的低接收灵敏度。
由于接合引线28和29设置在每个接收元件11的接收面11a的上方，因此接合引线28和29有可能被由相应的接收元件11所接收的超声波切断。
而且，如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件11相同的结构，则接合引线28和29成为一障碍物以阻止超声波从发射元件的发射面发射。结果，存在一种可能性，即发射输出量被降低。
而且，由于接合引线28和29设置在发射元件的发射面上方，接合引线28和29有可能被从发射元件发射出的超声波切断。
[D]由于在接收部10内的信号引线的电感随每个接合引线28和29的长度而增加，因此从接收部10所产生的电信号的传输率被降低。
而且，如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件11相同的结构，则在发射部209内的信号引线的电感随每个接合引线28和29的长度而增加。因而，输入信号至发射部209的传输率被降低以进一步降低发射部209的操作速度。
[E]由于通过被形成在传感器基片32上的电极片33所占据的面积(平面面积)而造成传感器基片32在尺寸上的增加，因此超声波传感器M在尺寸上不利地被增加。
另一方面，在每个根据实施例9的接收元件201内，与裸芯片(裸晶)相对应的未封装基板202被直接面朝下安装在传感器基片32上。形成在基板202上的每个接收元件201的电极层24和26以及在传感器基片32上的布线层205和206经过突点207和208分别被连接。
特别地，由于在实施例9中接收元件201利用倒装芯片连接而被表面安装在传感器基片32上，因此上述问题[A]至[E]可被解决以获得以下效果[F]至[J]。
[F]由于接收部200(接收元件201)和传感器基片32经过突点207和208被彼此相互连接并固定起来，因此可以确保每个接收元件11与基片32之间的电连接被保持。结果，超声波传感器N的可靠性可被提高一延长的使用期。
而且，如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件201相同的结构，则可确保发射元件与传感器基片32之间的电连接被保 。
[G]将接收部200表面安装到传感器基片32上的生产成本可被降低。
而且，如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件201相同的结构，则将发射部209表面安装到传感器基片32上的生产成本可被降低。
[H]由于接合引线不设置在每个接收元件201的接收面201a上方并因而没有障碍物出现在接收面201a的前方，因此超声波不被阻止到达接收面201a。因而，每个接收元件11的接收灵敏度可被增加。
而且，由于接合引线不再设置在每个接收元件11的接收面11a的上方，因此接合引线不被由相应的接收元件11所接收的超声波切断。
而且，如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件201相同的结构，则超声波从发射面的发射不被阻止；这是因为接合引线不设置在发射元件的发射面的上方并且因而没有障碍物出现在发射面的前方。结果，发射元件的发射输出量可被提高。
而且，由于接合引线不设置在发射元件的发射面上方，因此接合引线不被从发射元件发射出的超声波切断。
[I]由于每个突点207和208的电感小于相应的接合引线28和29的电感，因此接收部200的信号引线的电感被减小到允许产生自接收部200的电信号的传输率被增加。
而且，如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件201相同的结构，则发射部209的信号引线的电感变得更小。因此，输入信号至发射部209的传输率变得更高以增加发射部209的操作速度。
[J]不再有必要将电极片33设置在传感器基片32上。结果，由于传感器基片32可在尺寸上减少由于所述电极片33所不占据的那些区域，因此超声波传感器N可在尺寸上和重量上减小。[9-2]
如果通孔202a在基板202内被形成为所述通孔202a的横截面从所述通孔202a的被硅活性层22所封闭的底部朝所述开口逐渐增加，则所述通孔202a可被制造成用作为与实施例7中的声喇叭91一样的声喇叭。在这种情况下，所述通孔202a的底部与所述声喇叭91的喉部91a相对应。
如此，由通孔202a所形成的声喇叭可为了每个接收元件201而设置。结果，每个接收元件201可被设置成具有超声波的接收方向方面的指向性，就像实施例7中所述[7-1]那样。
而且，如果发射部209的发射元件被制造成具有与接收元件201相同的结构，则发射元件可被设置成具有超声波的发射方向方面的指向性。
而且，根据实施例9，所述通孔202a可被制造成用作为声喇叭，这仅仅是通过适当地成形所述通孔202a而实现。由于不再需要像在实施例7中那样将声喇叭91设置为一独立元件，因此相比较于实施例7中的接收部90和发射部31而言接收部200和发射部209的生产成本可被更加降低。与此同时，接收部200和发射部209在尺寸上和重量上可被减小。
实施例10
图21是示出了根据实施例10的超声波传感器N内的接收部220的侧向剖视图。
根据实施例10的接收部220与根据实施例9的接收部200的不同之处仅在于，至少一个通气孔221(在图示的示例中为三个)在每个接收元件201下方被形成在所述传感器基片32的位置上；所述通气孔被用来使得空隙R与壳体元件204的外部空间彼此相通。
通过利用接收部220代替根据实施例9的如图20所示的超声波传感器N内的接收部200来获得根据实施例子10的超声波传感器N的结构。
实施例10的功能和效果
根据实施例10，除了实施例9的上述功能和效果以外，每个接收元件201的接收灵敏度可防止被降低，这是因为在相应的接收元件201的接收面201a上的所述层22至26的振动不被阻止。
特别地，在通气孔221不设置在传感器基片32内的情况下，被基板202和壳体元件204(构架件203和传感器基片32)所围绕的空隙R形成了一密封的空间。充满该密封的空间的空气作用为一弹簧从而将由于空气的阻尼力施加到每个接收元件201的接收面201a的背面侧上。结果，存在一种可能性，即在接收面201a上的所述层22至26的自由振动被阻止以更加降低每个接收元件201的接收灵敏度。
另一方面，在实施例10中，由于空气流经所述通气孔221，因此由于空气的阻尼力不施加到每个接收元件201的接收面201a的背面侧。结果，在接收面201a上的每个所述层22至26可以自由振动。
所述通气孔221的数量、排列位置以及尺寸和形状可利用试算法通过实验来找出它们的最优值的方式来设定，从而如上所述获得令人满意的功能和效果。
而且，并不抑制所述通气孔221的透气性的过滤器材料(例如，网式过滤器等)可被连接并固定。
如果发射部209被制造成具有与接收部220相同的结构并且在发射部9中所述通气孔221在每个发射元件下方被设置在所述传感器基片32的位置上，则由于空气的阻尼力并不施加到发射元件的发射面的背面侧，这是因为空气流经所述通气孔221。因此，在发射面上的所述层22至26可以自由振动从而并不抑制该振动，因而增加了发射元件的发射输出量。
实施例11
图22是示出了根据实施例11的超声波传感器L中的接收部分230和发射部231的侧向剖视图。
图23是示出了所述超声波传感器L的示意透视图。
根据实施例11的超声波传感器L与根据实施例9的超声波传感器N的不同之处仅在于以下几点。
[a]
超声波传感器L由单片IC构成，该单片IC包括形成在单一基板202上的接收部200和发射部231，从而与所述传感器N相比进一步减小了尺寸和重量。
发射部231包括一个发射元件232。所述发射元件232具有与构成接收部200的每个接收元件201相同的结构。
具有与接收元件201相同结构的发射元件232从与接收元件201的接收面201a相对应的发射面232a发射超声波。
在图23所示的示例中，在具有同样布置成3×3阵列结构的九个元件中，一布置在角部的元件被制造成用作为发射元件232，而其他八个元件被制造成用作为接收元件201。
然而，在具有被布置在基板12上的相同结构的多个元件之中，任意数量的元件可被制造成用作为发射元件232。
[b]
分隔元件233设置在空隙R内，该空隙R被基板202和壳体元件204(构架件203和传感器基片32)围绕。
每个分隔元件233的下端部通过一适当的方法(如热焊接、超声焊接、用胶粘剂的粘结等)被连接并固定到传感器基片32的上表面，从而气密性密封每个分隔元件233的下端部与传感器基片32之间的连接部。每个分隔元件233的上端部通过上述适当的方法被连接并固定到基板202上的绝缘层23的下表面，从而气密性密封每个分隔元件233的上端部与基板202之间的连接部。
对于每个元件201和232，所述分隔元件233以气密性方式隔开所述空隙R。
[c]
至少一个(在图示的示例中为三个)通气孔221在每个发射元件232下方被形成在所述传感器基片32的位置上，所述通气孔用来使得空隙R与所述壳体元件204的外部空间彼此相互进行交流。
所述通气孔221并不形成在位于每个接收元件201下方所述传感器基片32的位置上。
实施例11的功能和效果
根据实施例11，除了实施例9的上述功能和效果以外，还可获得以下功能和效果。
[11-1]
当被基板202和壳体元件204(构架件203和传感器基片32)所围绕的空隙R形成为一密封的空间时，充满所述密封的空间的空气作用为一弹簧从而将由于空气的阻尼力施加到相应元件201和232的每个面(接收面和发射面)201a和232a的背面侧。由于在每个面201a和232a上的所述层22至26的自由振动被阻止，因此包括所述层22至26的隔膜的共振值(resonance value)Q被降低。
另一方面，在通气孔221设置在所述传感器基片32内的情况下，空气流经所述通气孔221。因而，由于空气的阻尼力并未施加在相应元件201和232的每个面201a和232a的背面侧上，因此在每个面201a和232a上的所述层22至26的自由振动不被阻止。因此，包括所述层22至26的隔膜的共振值Q变大。
图24A和24B是特征视图，每个视图示出了同所述隔膜的共振值Q与频率f之间的关系相对应的共振特征。
如图24A所示，关于主要在主(一次)共振频率fa和fb处的所述隔膜的共振值Q的峰值Qa，如果所述峰值Qa比较大，则所述共振值Q相对于频率f的变化呈现出急剧的变化。
如图24B所示，关于主要在主共振频率fa和fb下的所述隔膜的共振值Q的峰值Qb，如果所述峰值Qb比较大，则所述共振值Q相对于频率f的变化呈现出平缓的变化。
所述隔膜的共振值Q与所述发射元件232的发射输出量彼此相互正向相关；随着所述共振值Q的变大，所述发射输出量也变大。
利用MEMS技术所生产的压电元件或电容元件并不适合作为发射元件，这是因为其具有较小的超声波输出量。
因而，利用MEMS技术所生产的压电发射元件必须尽可能多地增加其发射输出量，从而具有如图24A所示的共振特征。
所以，根据实施例子11，由于空气流经形成在所述传感器基片32内的通气孔221，因此由于空气的阻尼力并不施加到每个发射元件232的发射面232a的背面侧。结果，由于在发射面232a上的所述层24至26可自由振动而并不阻止振动，因此每个发射元件232可被设置具有如图24A所示的共振特征从而增加发射输出量。
[11-2]
所述隔膜的共振值Q与所述接收元件201的接收灵敏度彼此相互正向相关；随着所述共振值Q的变大，所述接收灵敏度也变高。
在此，由于生产过程原因，每个接收元件201的主共振频率具有波动(差异)。
例如，如果两个接收元件201具有如图24A所示的共振特征以使一个接收元件201具有主共振频率fa而另一个接收元件201具有主共振频率fb，则在频率fa和fb处的接收灵敏度变得非常高。然而，在位于频率fa与fb之间频率fc处的接收灵敏度变得非常低。
另一方面，如果两个接收元件201具有如图24B所示的共振特征以使一个接收元件201具有主共振频率fa而另一个接收元件201具有主共振频率fb，则在频率fa和fb处的接收灵敏度低于图24A中的接收灵敏度。然而，在频率fc处的接收灵敏度高于图24A中的接收灵敏度。
特别地，如果接收元件201的共振值Q被增加，则尽管接收灵敏度变高但所述接收灵敏度相对于频率的变化呈现出急剧变化的特征。因而，在偏离主共振频率的频率处的接收灵敏度突然降低，即使这种偏离是微小的。
与此相反，如果接收元件201的共振值Q被减小，则尽管接收灵敏度降低但所述接收灵敏度相对于频率的变化呈现出平缓变化的特征。因而，在偏离主共振频率的频率处的接收灵敏度不被很大地降低。
由于利用MEMS技术生产的压电元件或电容元件具有超声波的高接收灵敏度，因此其适合作为接收元件。
因而，利用MEMS技术生产的压电接收元件201必须具有在尽可能宽的频率范围内的高接收灵敏度，而不是具有在主共振频率处的高接收灵敏度。因而，所述压电接收元件201必须具有如图24B所示的共振特征。
如此，根据实施例11，由于通气孔221并不形成在每个接收元件201下方所述传感器基片32的位置上，因此由于空气的阻尼力被施加到每个接收元件201的接收面201a的背面侧。结果，在接收面201a上的所述层24至26的振动被阻止。因此，每个接收元件201被设置具有如图24B所示的共振特征以在尽可能宽的频率范围内增加接收灵敏度。
[11-3]
如果位于每个接收元件201下方的空隙R被用来抑制所述层22至26振动的材料(如液体、溶胶，凝胶等)充满，则与由空气充满所述空隙R的情况相比，构成所述层22至26的隔膜的共振值Q可被减小。
因而，如果正确选择用来填充位于每个接收元件201下方的所述空隙R的材料，则可获得预期的共振特征而同时不改变相应的接收元件201的结构。
而且，如果所述空隙R充满了一种用来防止所述层22至26过度振动的材料，所述层22至26可防止被过度振动而受到破坏。
对于位于每个接收元件201下方的空隙R内的填充物，可利用试算法在实验中找出一最佳的材料从而获得如[11-2]中所述的令人满意的功能和效果。
甚至在实施例1、3和5至8中，可获得期望的共振特征，而同时不改变每个接收元件11的结构。
实施例12
图25是示出了根据实施例12的超声波传感器N内的接收部240的侧向剖视图。
根据实施例12的接收部240与根据实施例9的接收部200的不同之处仅在于，设置了隔离元件241。
通过一适当的方法(如热焊接、超声焊接、用胶粘剂的粘结等)，每个隔离元件241的下端部在各接收元件201之间被连接并固定到所述基板202，从而气密性密封每个隔离元件241的下端部与所述基板202之间的连接部。
对于各接收元件，每个隔离241的上端部隔离所述空隙S和所述保护膜14。
特别地，在如图25所示的示例中，所述隔离元件241的下端部在接收元件201A与202B之间和202B与202C之间分别被连接并固定到所述基板202。
然后，对于接收元件201A至201C，位于所述接收元件201A至201C上方(前方)的空隙SA至SC和保护膜14A至14C分别被所述隔离元件241隔离。
通过利用接收部240代替根据实施例9的如图20所示的超声波传感器N的接收部200来获得根据实施例12的超声波传感器N的结构。
实施例12的功能和特征
根据实施例12，除了实施例9的上述功能和特征以外，还可获得以下的功能和特征。
[12-1]
对于每个接收元件201A至201C，位于所述接收元件201A至201C上方(前方)的空隙SA至SC和保护膜14A至14C分别被所述隔离元件241隔离。因而，通过所述隔离得到的单一保护膜14A的振动仅传播到经过所述空隙SA位于所述保护膜14A下方的接收元件201A，而并不传播到其他接收元件201B和201C。
因而，根据实施例12，超声波可被每个接收元件201A至201C以隔离的方式接收。因此，每个接收元件201A至201C的串音特征可被防止降低。
可选地，多个邻近的接收元件201可组成一组。所述隔离元件241可为每个组设置从而将组与组隔开。
[12-2]
所述隔离元件241必须可靠地阻滞被竖直布置成一组的所述保护膜14A和所述空隙SA的振动，以使所述振动并不传播到其他邻近组的各元件(保护膜14B和14C以及空隙SB和SC)。
为此，具有高阻滞振动特性的材料必须用于所述隔离元件241。该材料的示例包括橡胶。
[12-3]
图26是示出了根据实施例12的第一改型的超声波传感器N内的接收部240的侧向剖视图。
如图26所示的第一改型与如图25所示的实施例12的不同之处仅在于，用来使得空隙R与壳体元件204的外部空间彼此相通的通气孔221在每个接收元件201下方形成在所述传感器基片32的位置上。
特别地，实施例12的第一改型与实施例12和10的组合相对应。因此，除了实施例12的功能和效果以外，还可获得实施例10的功能和效果。
[12-4]
图27是示出了示出了根据实施例12的第二改型的超声波传感器L内的接收部240和发射部231的侧向剖视图。
如图27所示的第二改型与如图25所示的实施例12的不同之处仅在于，与实施例12的所述[a]至[c]相同的点。
特别地，实施例12的第二改型与实施例12和11的组合相对应。因而，除了实施例12的上述功能和效果以外，还可获得实施例11的功能和效果。
实施例13
图28是示出了根据实施例13的超声波传感器N内的接收部250的侧向剖视图。
实施例13的接收部250与实施例9的接收部200的不同之处仅在于，设置了隔离元件251。
通过一适当的方法(如热焊接、超声焊接、用胶粘剂的粘结等)，每个隔离元件251的下端部被连接并固定到传感器基片32的上表面，从而气密性密封每个隔离元件251的下端部与所述传感器基片32之间的连接部。
对于每个接收元件201，每个隔离元件251的上端部隔开所述空隙S和所述保护膜14。
特别地，在如图28所示的示例中，所述隔离元件251的下端部在接收元件201A与201B之间和201B与201C之间分别被连接并固定到所述传感器基片32的上表面，而所述各隔离元件251将所述各接收元件201A至201C彼此相互隔开。
对于每个接收元件201A至201C，位于所述接收元件201A至201C下方的空隙SA至SC和保护膜14A至14C被所述隔离元件251分别隔开。
特别地，根据实施例9的接收部200由一单片IC构成，该单片IC包括形成在单一基板202上的接收部230的接收元件201。
另一方面，实施13的接收部250由一混合IC构成，该混合IC包括与各芯片部相对应的、被连接并固定到传感器基片32上的接收元件201。
通过利用接收部250代替根据实施例9的如图20所示的超声波传感器N内的接收部200来获得根据实施例13的超声波传感器N的结构。
实施例13的功能和效果
根据实施例13，除了实施例9的功能和效果以外，还可获得以下功能和效果。
[13-1]
对于各接收元件201，接收元件201A至201C、以及位于所述接收元件201A至201C上方(前方)的空隙SA至SC和保护膜14A至14C被隔离元件251隔开。因而，通过所述隔离而获得的一个保护膜14A的振动仅传播到经过空隙SA位于所述保护膜14A下方的所述接收元件201A，而根本不传播到其他接收元件201B和201C。
因而，根据实施例13，超声波可被每个接收元件201A至201C以完全隔离的方式接收，以使每个接收元件201A至201C的串音特征可被防止降低。
多个邻近的接收元件201可被组成一组。可为每组设置隔离元件251，从而将组与组隔开。
[13-2]
所述隔离元件251必须可靠地阻滞被竖直被布置成一组的所述保护膜14A、所述空隙SA和所述接收元件201A的振动，以使所述振动并不传播到其他邻近组的各部分(保护膜14B和14C、空隙SB和SC以及接收元件201B和201C)。
为此，具有高阻滞振动特性的材料必须被用于隔离元件251。该材料的示例包括橡胶。
[13-3]
图29是示出了根据实施例13的第一改型的超声波传感器N内的接收部250的侧向剖视图。
如图29所示的第一改型与如图28所示的实施例13不同之处仅在于，用来使得空隙R与壳体元件204的外部空间彼此相通的通气孔221在每个接收元件201下方形成在所述传感器基片32的位置上。
特别地，实施例13的第一改型与实施例13和10的组合相对应。因而，除了实施例13的功能和效果以外，还可获得实施例10的功能和效果。
[13-4]
图30是示出了根据实施例13的第二改型的超声波传感器L内的接收部250和发射部231的侧向剖视图。
如图30所示的第二改型与如图28所示的实施例13的不同之处仅在于，构成接收部250的各接收元件201中的一个(接收元件201A)被制造成用作为如在超声波传感器L中构成发射部231的发射元件232，以及与实施例11中上述的[b]和[c]相同的点。隔离元件251具有如实施例11的分隔元件233的功能。
特别地，实施例13的第二改型与实施例13和11的组合相对应。因而，除了实施例13的功能和效果以外，还可获得实施例11的功能和效果。
实施例14
图31是示出了实施例14的超声波传感器N内的接收部260的侧向剖视图。
实施例14的接收部260与实施例9的接收部200的不同之处仅在于，在空隙S内对于每个接收元件201设置了柱形传递元件261，所述柱形传递元件261是用来将每个接收元件201的接收面201a和保护膜14彼此相互独立地连接起来。
通过利用接收部260代替根据实施例9的如图20所示的超声波传感器N的接收部200来获得根据实施例14的超声波传感器N的结构。
实施例14的功能和效果
根据实施例14，除了在实施例9的[9-1]内所述的功能和效果以外，还可获得以下的功能和效果。
[14-1]
当保护膜14被超声波振动时，所述保护膜14的振动经过每个传递元件261传播到相应的接收元件201。
在此，由于所述传递元件261是为了每个接收元件201而设置，因此所述传递元件261中的任一个的振动并不传播到其他各传递元件261。因而，超声波可被每个接收元件201以隔离的方式接收，从而防止每个接收元件201的串音特征被降低。
通过使得每个传递元件261的声阻抗接近于保护膜14的声阻抗可以确保保护膜14的振动传播到相应的传递元件261。结果，每个接收元件201的接收灵敏度可被提高。
而且，通过使得每个传递元件261的声阻抗接近相应的接收元件201的活性硅层22的声阻抗可以确保每个传递元件261的振动传播到所述活性硅层22。结果，每个接收元件201的接收灵敏度可被提高。
因而，期望用与保护膜14或活性硅层22相同的材料来形成所述传递元件261。
如果发射部209被制造成具有与所述接收部260相同的结构并且设置了用来使得发射部的发射面与保护膜14彼此相通的传递元件261，则通过使得所述传递元件261的声阻抗接近所述保护膜14的声阻抗可确保所述传递元件261的振动传播到所述保护膜14。结果，发射元件的发射输出量可被提高。
而且，通过使得传递元件261的声阻抗接近发射元件的活性硅膜(层)22的声阻抗可以确保所述活性硅层22的振动传播到所述传递元件261。结果，发射元件的发射输出量可被提高。
更具体讲，根据实施例14，可以获得与上述实施例6的[6-1]相同的功能和效果。
[14-2]
为了防止每个接收元件201的串音特征被降低，在所述空隙S内有必要防止任何一个传递元件261的振动经过填充物传播到其他各传递元件261。
因而，在实施例14中，最期望的是所述空隙S处于真空状态。
如果在实施例14中所述空隙S被一填充物充满，则具有小声阻抗的气体或具有高吸振性的材料(例如，高粘性凝胶等)被用作为所述填充物。
特别地，根据实施例14，可获得与上述实施例6的[6-2]相同的功能和效果。
[14-3]
图32是示出了根据实施例14的第一改型的超声波传感器N内的接收部260的侧向剖视图。
如图32所示的第一改型与如图31所示的实施例14的不同之处仅在于，用来使得空隙R与壳体元件204的外部空间彼此相通的通气孔221在每个接收元件201下方形成在所述传感器基片32的位置上。
特别地，实施例14的第一改型与实施例14和实施例10的组合相对应。因而，除了实施例14的上述功能和效果以外，还可获得实施例10的功能和效果。
[14-4]
图33是示出了根据实施例14的第二改型的超声波传感器N内的接收部260和发射部231的侧向剖视图。
如图33所示的第二改型与如图31所示的实施例14的不同之处仅在于，与上述实施例11的[a]和[c]相同的点。
特别地，实施例14的第二改型与实施例14和实施例11的组合相对应。因而，除了实施例14的上述功能和效果以外，还可获得实施例11的功能和效果。
实施例9至14的示意性改型
根据实施例9至14的每个接收部200至260是由多个压电接收元件201构成。
然而，可用电容接收元件271代替每个压电接收元件201，以使每个接收部200至260是由多个电容接收元件271构成。
图34是示出了一个电容接收元件271的放大侧向剖视图。
穿透所述基板202的通孔202a被形成在所述基板202内。
在所述基板202的背面侧上，绝缘层272形成在所述基板202的表面上从而关闭所述通孔202a的下端部。
在所述基板202的背面侧上，固定电极层273形成在位于所述通孔202a下方(后方)的所述绝缘层272的表面上。在固定电极层273的一表面上，一可移动的电极层274以隔着一间隙P的形式形成在所述固定电极层273的表面上。垫块275在所述电极层273和274的周边区域内设置在它们之间。所述电极层273和274经过所述垫块275被彼此相互连接并固定。
布线层205和206形成在传感器基片32的表面上。
所述固定电极层273和所述布线层205经过所述突点207被彼此相互连接，而所述可移动的电极层204和所述布线层206经过所述突点208被彼此相互连接。
如此，形成了一电容元件F；该电容元件F具有一结构，在该结构内，所述电极273和274经过所述间隙P彼此相对。接收元件271包括利用MEMS技术而生产的电容元件F。
绝缘层272暴露经过所述通孔202a底部的表面形成了所述接收元件271的接收面271a。
当所述可移动的电极层274被超声波振动时，所述电极层273与274之间的距离改变从而改变电容。然后，一连接到所述布线层205和206的转换电路(未示出)被使用以将电极层273与274之间的电容变化转换成一电信号。
如上所述，即使多个电容接收元件271构成了每个接收部200至260，则即使所述薄电极层274具有低机械强度其也被防止受到损害从而不可能破坏每个接收部200至260，就像包括压电接收元件201的每个接收部200至260的情况那样。结果，可获得坚固的接收部200至260。
[2]
根据实施例9至14的每个发射部209和231包括具有与所述压电接收元件201相同结构的压电发射元件。
然而，每个发射部209和231可包括具有与如图34所示的电容接收元件271相同结构的电容发射元件。在这种情况下，在电极层273与274之间产生了静电引力，其与施加到每个电极层273和274上的输入信号相对应。所述静电引力使得所述可移动的电极层274振动以产生超声波。
在这种情况下，接收元件271的接收面271a用作为用来发射超声波的发射元件的发射面。
[3]
在实施例14中，所述保护膜14可被省略，同时所述传递元件261可被与实施例2中的保护元件41相同的保护元件代替。
如此，可获得与实施例2相同的功能和特征。
[4]
根据实施例9、10、12和14以及实施例12和14的第一改型的超声波传感器N由一混合IC构成；在该混合IC内，与各芯片部相应的接收部200、220、240或260以及发射部209被连接并固定到由绝缘板材料制成的传感器基片32上。
然而，根据实施例9、10、12和14以及实施例12和14的第一改型的超声波传感器N可由一单片IC构成；在该单片IC内，接收部200、220、240或260以及发射部231被形成在单一基板202上，就像如图23所示的超声波传感器L的情况那样。
像在根据实施例13的第二改型的超声波传感器L的情况中那样，在根据实施例13和实施例13的第一改型的超声波传感器N中，构成接收部250的各接收元件201的至少任一个被制造成用作为构成发射部231的发射元件232。
图35是示出了实施例9被应用到超声波传感器L的示例的侧向剖视图，其示出了超声波传感器L的接收部200和发射部231。
该示例与实施例9的不同之处仅在于实施例11中的上述点[a]。
图36是示出了实施例12被应用到超声波传感器L的示例的侧向剖视图，其示出了超声波传感器L的接收部240和发射部231。
该示例与实施例12的不同之处仅在于实施例11中的上述点[a]。
图37是示出了实施例13被应用到超声波传感器L的示例的侧向剖视图，其示出了超声波传感器L的接收部250和发射部231。
该示例与实施例13的不同之处仅在于，构成接收部250的各接收元件201的一个(接收元件201A)被制造成用作为构成发射部231的发射元件232。
图38是示出了实施例14被应用到超声波传感器L的示例的侧向剖视图，其示出了超声波传感器L的接收部260和发射部231。
该示例与实施例14的不同之处仅在于实施例11中的上述点[a]。
(其他实施例)
本发明并不限于上述各实施例，还可按如下被实施。在该情况下，可获得与上述每个实施例相同或更高的功能和效果。
[1]
对于每个所述发射部31、209、231，可使用已存在的小超声波传感器。
尽管利用MEMS技术所生产的压电元件或电容元件由于其的高超声波接收灵敏度适合用于接收元件，但由于其的小超声波发射输出量而并不适合用于发射元件。
因而，发射部31、291、231中的优选的一个可被选择使用，这与超声波传感器M使用的领域相对应。
[2]
上述各实施例可以适当组合的方式实现。在该情况中，通过该组合的协作效果每个上述实施例的效果可被进一步提高。

Claims (16)

1.一种超声波传感器，包括：
多个转换装置(11、111、201、271)，用来进行下列转换之一：将所接收到的超声波转换为电信号，以及将电信号转换为将被发射的超声波；所述多个转换装置(11、111、201、271)被并置设置；以及
保护装置(14、41)，用来保护每个所述转换装置(11、111、201、271)。
2.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述保护装置(14、41)包括：
设置在每个转换装置(11、111、201、271)上方的保护膜(14)；以及
设置在所述保护膜(14)与所述转换装置(11、111、201、271)之间的第一空隙(S)。
3.如权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于，
所述第一空隙(S)被选自液体、溶胶、凝胶的填充物充满。
4.如权利要求3所述的超声波传感器，还包括用来使所述第一空隙(S)与外部空间彼此相通的通气孔(71)。
5.如权利要求2至4任一所述的超声波传感器，还包括隔离装置(51、241、251、52)；对于各所述转换装置(11、111、201、271)，所述隔离装置(51、241、251、52)将所述转换装置(11、111、201、271)、位于所述转换装置(11、111、201、271)上方的所述第一空隙(S)以及所述保护膜(14)隔开。
6.如权利要求2至5任一所述的超声波传感器，还包括：
用来将所述多个转换装置(11、111、201、271)的每个容纳在其中的壳体元件(13、204)；
由所述壳体元件(13、204)和所述转换装置(11、111、201、271)包围的第二空隙(R)；以及
用来使所述第二空隙(R)与外部空间彼此相通的通气孔(61、221)。
7.如权利要求6所述的超声波传感器，其特征在于，
至少一个所述转换装置(11、111、201、271)是用来将电信号转换成将被发射的超声波的发射元件(232)。
8.如权利要求2至5任一所述的超声波传感器，还包括：
用来将所述多个转换装置(11、111、201、271)的每个容纳在其中的壳体元件(13、204)；以及
由被所述壳体元件(13、204)和所述转换装置(11、111、201、271)包围的密封空间构成的第二空隙(R)。
9.如权利要求8所述的超声波传感器，其特征在于，
所述第二空隙(R)被选自液体、溶胶、凝胶的填充物充满。
10.如权利要求8或9的超声波传感器，其特征在于，
每个所述转换装置(11、111、201、271)是用来将所接收的超声波转换成电信号的接收元件(11)。
11.如权利要求2至10任一所述的超声波传感器，还包括传递元件(81、261)，对于各所述转换装(11、111、201、271)，所述传递元件使每个所述转换装置(11、111、201、271)与所述保护膜(14)彼此相互独立地连接。
12.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，
所述保护装置(14、41)包括附着并固定到所述多个转换装置(11、111、201、271)的每个的前方的保护元件(41)；
所述保护元件(41)为每个所述转换装置(11、111、201、271)设置；
所述各保护元件(41)之间设有间隙(K)；并且
对于每个所述转换装置(11、111、201、271)，所述间隙(K)将所述各保护元件(41)彼此相互隔开。
13.如权利要求1至12任一所述的超声波传感器，包括设置在所述多个转换装置(11、111、201、271)的每个的前方的声喇叭(91)；其中，所述声喇叭(91)为每个所述转换装置(11、111、201、271)设置，从而具有从设置在每个所述转换装置(11、111、201、271)前方的喉部朝开口逐渐增加的横截面。
14.如权利要求1至13任一所述的超声波传感器，其特征在于，
每个所述转换装置(11、111、201、271)形成在半导体基板(12)的表面上；
所述半导体基板(12)的表面侧作为每个所述转换装置(11、111、201、271)的顶侧，从而用作超声波的接收面和发射面的任何一个；
接合引线(28、29)被连接到所述半导体基板(12)的表面侧；并且
每个所述转换装置(11、111、201、271)通过引线接合方法经过接合引线(28、29)而被表面安装到传感器基片(32)上。
15.如权利要求1至13任一所述的超声波传感器，其特征在于，
每个所述转换装置(11、111、201、271)形成在半导体基板(12)的表面上；
所述半导体基板(12)的底侧作为每个所述转换装置(11、111、201、271)的顶侧，从而用作超声波的接收面和发射面的任何一个；
突点(207、208)被连接到所述半导体基板(12)的表面侧；并且
每个所述转换装置(11、111、201、271)通过倒装芯片连接方法经过所述突点(207、208)而被表面安装到传感器基片(32)上。
16.如权利要求1至15任一所述的超声波传感器，其特征在于，每个所述转换装置(11、111、201、271)是压电转换型和电容转换型中的任何一种。
CNB2005100977084A 2004-08-25 2005-08-24 超声波传感器 Expired - Fee Related CN100568020C (zh)

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US (3) US20060043843A1 (zh)
JP (1) JP4513596B2 (zh)
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CN (1) CN100568020C (zh)
DE (1) DE102005040081B4 (zh)
FR (1) FR2874780B1 (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102890273A (zh) * 2011-07-22 2013-01-23 罗伯特·博世有限公司 用于检测和/或发送超声的超声传感器装置
CN103512649A (zh) * 2012-06-15 2014-01-15 精工爱普生株式会社 超声波探测器及超声波检查装置
CN103720486A (zh) * 2012-10-12 2014-04-16 精工爱普生株式会社 超声波转换器装置、探测头、超声波探测器及电子设备
CN104730525A (zh) * 2013-12-18 2015-06-24 精工爱普生株式会社 超声波传感器及其制造方法以及使用该超声波传感器的测量方法
CN105835774A (zh) * 2016-06-08 2016-08-10 成都谷辘信息技术有限公司 一种基于gps的车辆防撞预警系统
CN106446817A (zh) * 2016-09-18 2017-02-22 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法
CN107797114A (zh) * 2016-09-02 2018-03-13 法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司 一种用于机动车的超声波传感器
CN108878637A (zh) * 2017-05-09 2018-11-23 精工爱普生株式会社 安装结构体、超声波器件、超声波探头及超声波装置
CN109314827A (zh) * 2016-04-27 2019-02-05 精工爱普生株式会社 安装结构体、超声波器件、超声波检测头、超声波装置以及电子设备
CN110118595A (zh) * 2018-02-05 2019-08-13 株式会社电装 超声波传感器
CN111796291A (zh) * 2019-04-05 2020-10-20 株式会社电装 超声传感器
CN113758648A (zh) * 2016-12-21 2021-12-07 霍尼韦尔国际公司 防爆压电超声波检测器

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6793177B2 (en) 2002-11-04 2004-09-21 The Bonutti 2003 Trust-A Active drag and thrust modulation system and method
JP2007024770A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Denso Corp 障害物検出装置
US20110022509A1 (en) * 2005-11-13 2011-01-27 Rosenthal Collins Group, L.L.C. Method and system for electronic trading via a yield curve on plural network devices
JP4609326B2 (ja) * 2006-01-11 2011-01-12 株式会社デンソー 超音波センサ
JP4787648B2 (ja) * 2006-03-29 2011-10-05 パナソニック株式会社 コンデンサマイクロホンの製造方法およびコンデンサマイクロホン
WO2007118285A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Ultrasonic transducer systems
US7730785B2 (en) * 2006-04-26 2010-06-08 Denso Corporation Ultrasonic sensor and manufacture method of the same
JP2007306043A (ja) * 2006-05-08 2007-11-22 Denso Corp 超音波センサ
JP4702255B2 (ja) * 2006-10-13 2011-06-15 株式会社デンソー 超音波センサ
JP4752715B2 (ja) * 2006-10-13 2011-08-17 株式会社デンソー 超音波センサ
US7863856B2 (en) * 2008-01-11 2011-01-04 Modu Ltd. Bi-directional battery charging for coupled electronic devices
JP4958631B2 (ja) * 2007-05-14 2012-06-20 株式会社日立製作所 超音波送受信デバイス及びそれを用いた超音波探触子
JP4367533B2 (ja) * 2007-06-12 2009-11-18 株式会社デンソー 超音波センサの自己診断方法
JP2009058362A (ja) 2007-08-31 2009-03-19 Denso Corp 超音波送信方法及び超音波送信装置
JP4544285B2 (ja) * 2007-09-28 2010-09-15 株式会社デンソー 超音波センサ
US8850893B2 (en) * 2007-12-05 2014-10-07 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Device for measuring pressure, variation in acoustic pressure, a magnetic field, acceleration, vibration, or the composition of a gas
DE102008054533B8 (de) * 2007-12-26 2013-02-14 Denso Corporation Ultraschallsensor
GB0916480D0 (en) * 2009-09-21 2009-10-28 Univ Dundee Wire bond free connection of high frequency piezoelectric ultrasound transducer arrays
JP5671876B2 (ja) * 2009-11-16 2015-02-18 セイコーエプソン株式会社 超音波トランスデューサー、超音波センサー、超音波トランスデューサーの製造方法、および超音波センサーの製造方法
JP5600431B2 (ja) * 2009-12-28 2014-10-01 日本碍子株式会社 障害物の超音波検知デバイス
JP5517642B2 (ja) * 2010-01-26 2014-06-11 キヤノン株式会社 音響波探触子
JP5589826B2 (ja) * 2010-03-19 2014-09-17 セイコーエプソン株式会社 超音波センサー
JP5540870B2 (ja) * 2010-04-27 2014-07-02 セイコーエプソン株式会社 超音波センサー、及び電子機器
US9440258B2 (en) * 2010-07-30 2016-09-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Thin film ultrasound transducer
FR2965249B1 (fr) * 2010-09-28 2013-03-15 Eurocopter France Systeme de degivrage ameliore pour voilure fixe ou tournante d'un aeronef
FR2966813A1 (fr) * 2010-10-29 2012-05-04 Thales Sa Microsysteme electromecanique (mems).
JP5327279B2 (ja) * 2011-06-13 2013-10-30 株式会社デンソー 超音波センサ装置
DE102011084537B4 (de) 2011-10-14 2017-05-04 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensorarray
JP5755993B2 (ja) * 2011-10-21 2015-07-29 理想科学工業株式会社 超音波センサ
JP5885296B2 (ja) * 2012-02-15 2016-03-15 日本電波工業株式会社 超音波探触子
DE102012204638A1 (de) * 2012-03-22 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor und Verfahren zur Messung eines Objektabstands
JP6102075B2 (ja) 2012-03-30 2017-03-29 セイコーエプソン株式会社 超音波トランスデューサー素子チップおよびプローブ並びに電子機器および超音波診断装置
JP6019671B2 (ja) * 2012-03-30 2016-11-02 セイコーエプソン株式会社 超音波プローブ並びに電子機器および超音波診断装置
US20140265732A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Piezotech, Llc Pressure-compensated transducer assembly
WO2014174729A1 (ja) * 2013-04-24 2014-10-30 株式会社村田製作所 超音波発生装置
CN103264661A (zh) * 2013-05-15 2013-08-28 倪龙 一种近距离视觉盲区人体探测方法、装置及相关方法
DE102013211593A1 (de) * 2013-06-20 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Umfeldsensiereinrichtung mit modularem Ultraschallwandler, und Kraftfahrzeug mit einer derartigen Umfeldsensiereinrichtung
JP6442821B2 (ja) * 2013-09-30 2018-12-26 セイコーエプソン株式会社 超音波デバイス及び電子機器
JP2015097733A (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 セイコーエプソン株式会社 超音波デバイスおよびその製造方法並びに電子機器および超音波画像装置
EP4071589A1 (en) 2013-12-12 2022-10-12 QUALCOMM Incorporated Micromechanical ultrasonic transducers and display
JP6458934B2 (ja) * 2013-12-18 2019-01-30 セイコーエプソン株式会社 超音波センサー
JP6468426B2 (ja) 2014-03-10 2019-02-13 セイコーエプソン株式会社 超音波センサー
WO2016007250A1 (en) * 2014-07-08 2016-01-14 Qualcomm Incorporated Piezoelectric ultrasonic transducer and process
WO2016005819A2 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Microtech Medical Technologies Ltd. Multi-cell transducer
JP6299509B2 (ja) * 2014-07-31 2018-03-28 セイコーエプソン株式会社 超音波デバイスおよびプローブ並びに電子機器および超音波画像装置
US9506790B2 (en) * 2015-03-24 2016-11-29 Daniel Measurement And Control, Inc. Transducer mini-horn array for ultrasonic flow meter
JP6587051B2 (ja) * 2015-03-24 2019-10-09 セイコーエプソン株式会社 超音波センサー及びその製造方法
DE102015209238A1 (de) * 2015-05-20 2016-11-24 Robert Bosch Gmbh Akustischer Sensor zum Senden und Empfangen akustischer Signale
DE102015213989A1 (de) 2015-07-24 2017-01-26 Robert Bosch Gmbh Akustischer Sensor zum Aussenden und/oder Empfangen akustischer Signale
JP6440279B2 (ja) * 2015-08-31 2018-12-26 フォスター電機株式会社 電気音響変換器、電気音響変換器を有する組立体およびその組立体を有する電気音響変換器装置
CN208257660U (zh) * 2015-09-10 2018-12-18 株式会社村田制作所 压电振动器件、压电变压器模块、压电振子安装用柔性基板和压电变压器
JP6728630B2 (ja) * 2015-10-29 2020-07-22 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、圧電モジュール、電子機器、及び圧電素子の製造方法
DE102015223502A1 (de) 2015-11-27 2017-06-01 Robert Bosch Gmbh Akustisch sensitives Gehäuse und Verfahren zum Empfangen von akustischen Signalen
WO2017188125A1 (ja) * 2016-04-27 2017-11-02 セイコーエプソン株式会社 実装構造体、超音波デバイス、超音波探触子、超音波装置、及び電子機器
TWI592657B (zh) * 2016-08-08 2017-07-21 國立臺灣科技大學 能產生不同振動頻率的壓電材料構件及探頭結構
JP6265578B1 (ja) * 2016-09-07 2018-01-24 株式会社アルバック デバイス及びデバイスの製造方法並びにアレイ型の超音波プローブの製造方法
KR102023378B1 (ko) * 2016-09-07 2019-09-20 가부시키가이샤 알박 디바이스 및 디바이스의 제조 방법 및 어레이형 초음파 프로브의 제조 방법
GB2557345B (en) * 2016-12-08 2021-10-13 Bae Systems Plc MIMO communication system and data link
GB2564914B (en) * 2017-07-19 2022-08-31 Bae Systems Plc Electroacoustic transducer array
EP3595515A4 (en) 2017-03-14 2020-12-30 University of Connecticut BIODEGRADABLE PRESSURE SENSOR
JP6939219B2 (ja) * 2017-08-03 2021-09-22 セイコーエプソン株式会社 超音波装置
JP7192510B2 (ja) * 2018-02-05 2022-12-20 株式会社デンソー 超音波センサ
KR102415468B1 (ko) 2018-02-14 2022-07-01 삼성전자주식회사 디스플레이의 아래에 배치된 생체 센서와 디스플레이 사이의 공간을 채우기 위한 충진재를 포함하는 전자 장치
US10966683B2 (en) * 2018-03-22 2021-04-06 Exo Imaging Inc. Integrated ultrasonic transducers
US10748831B2 (en) * 2018-05-30 2020-08-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor packages having thermal through vias (TTV)
DE102018210486A1 (de) * 2018-06-27 2020-01-02 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Umgebungsgeräuschen
CN109150127B (zh) * 2018-07-27 2022-10-28 开元通信技术（厦门）有限公司 薄膜体声波谐振器及其制作方法、滤波器
WO2020028580A1 (en) * 2018-08-01 2020-02-06 Exo Imaging, Inc. Systems and methods for integrating ultrasonic transducers with hybrid contacts
US11517938B2 (en) * 2018-08-21 2022-12-06 Invensense, Inc. Reflection minimization for sensor
JP7127510B2 (ja) 2018-11-22 2022-08-30 セイコーエプソン株式会社 超音波素子、及び超音波装置
TWI675498B (zh) * 2018-12-07 2019-10-21 茂丞科技股份有限公司 晶圓級超聲波晶片模組及其製造方法
US11678989B2 (en) * 2019-03-01 2023-06-20 University Of Connecticut Biodegradable piezoelectric nanofiber scaffold for bone or tissue regeneration
US11826495B2 (en) 2019-03-01 2023-11-28 University Of Connecticut Biodegradable piezoelectric ultrasonic transducer system
WO2020198257A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Exo Imaging, Inc. Handheld ultrasound imager
JP7088099B2 (ja) * 2019-03-25 2022-06-21 株式会社デンソー 超音波センサ
JP7192640B2 (ja) * 2019-04-23 2022-12-20 株式会社Soken 超音波センサ
JP7226154B2 (ja) * 2019-07-10 2023-02-21 株式会社デンソー 超音波センサ
JP7327122B2 (ja) * 2019-11-29 2023-08-16 セイコーエプソン株式会社 超音波デバイス
TWI729605B (zh) * 2019-12-04 2021-06-01 茂丞科技股份有限公司 晶圓級超聲波裝置及其製造方法
JP2021106183A (ja) 2019-12-26 2021-07-26 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイス、及びｍｅｍｓデバイス
JP7439728B2 (ja) * 2020-01-08 2024-02-28 株式会社デンソー 超音波センサ
JP7439689B2 (ja) * 2020-01-14 2024-02-28 株式会社デンソー 超音波センサ
US11745001B2 (en) 2020-03-10 2023-09-05 University Of Connecticut Therapeutic bandage
DE102021129855A1 (de) 2021-11-16 2023-05-17 Infineon Technologies Ag Ultraschallberührungssensor

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2452068A (en) * 1943-01-23 1948-10-26 Submarine Signal Co Sound pickup device
US3130275A (en) * 1962-10-15 1964-04-21 Electro Voice Microphone
JPS5935865U (ja) * 1982-08-31 1984-03-06 三菱電機株式会社 超音波探触子装置
JPS60189307A (ja) * 1984-03-09 1985-09-26 Toshiba Corp 圧電薄膜共振器およびその製造方法
DE3721209C2 (de) * 1987-06-26 1997-04-30 Grieshaber Vega Kg Schall-/Ultraschallmeßgerät
DE4139024C1 (zh) * 1991-11-27 1993-04-15 Siemens Ag, 8000 Muenchen, De
US5297553A (en) * 1992-09-23 1994-03-29 Acuson Corporation Ultrasound transducer with improved rigid backing
DE4320549C1 (de) * 1993-06-21 1994-07-14 Siemens Ag Ultraschallwandler
US5459368A (en) * 1993-08-06 1995-10-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Surface acoustic wave device mounted module
KR19980026603A (ko) * 1996-10-10 1998-07-15 박병재 주차시 머플러 밀림 방지 장치
FR2756447B1 (fr) * 1996-11-26 1999-02-05 Thomson Csf Sonde acoustique multielements comprenant une electrode de masse commune
KR200188749Y1 (ko) * 1996-12-24 2000-09-01 이구택 되돌이탄호퍼내 되돌이탄 레벨검출장치
US6250162B1 (en) * 1998-04-24 2001-06-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ultrasonic sensor
WO2000030554A1 (en) * 1998-11-20 2000-06-02 Jones Joie P Methods for selectively dissolving and removing materials using ultra-high frequency ultrasound
JP4240426B2 (ja) * 1999-03-30 2009-03-18 東レエンジニアリング株式会社 高周波域のアコースティックエミションの検出方法および検出素子
US6894425B1 (en) * 1999-03-31 2005-05-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Two-dimensional ultrasound phased array transducer
JP2003518394A (ja) * 1999-07-02 2003-06-10 プロソニック カンパニー リミテッド 線型あるいは曲線型の超音波変換器とその接続技術
JP2001128980A (ja) * 1999-11-04 2001-05-15 Olympus Optical Co Ltd 機械走査式超音波探触子
US6515402B2 (en) * 2001-01-24 2003-02-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Array of ultrasound transducers
JP3611796B2 (ja) 2001-02-28 2005-01-19 松下電器産業株式会社 超音波送受波器、超音波送受波器の製造方法及び超音波流量計
US6551248B2 (en) * 2001-07-31 2003-04-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. System for attaching an acoustic element to an integrated circuit
JP4362996B2 (ja) * 2001-08-22 2009-11-11 富士ゼロックス株式会社 格子状配列構造の圧電／電歪アクチュエータ及びその製造方法
JP2003284182A (ja) * 2002-03-25 2003-10-03 Osaka Industrial Promotion Organization 超音波センサ素子と超音波アレイセンサ装置とそれらの共振周波数の調整方法
KR20020050197A (ko) * 2002-05-06 2002-06-26 고도영 피에조 필름을 이용한 볼펜형 초음파 신호 발생 장치
US20060006765A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Jongtae Yuk Apparatus and method to transmit and receive acoustic wave energy

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102890273B (zh) * 2011-07-22 2017-04-12 罗伯特·博世有限公司 用于检测和/或发送超声的超声传感器装置
CN102890273A (zh) * 2011-07-22 2013-01-23 罗伯特·博世有限公司 用于检测和/或发送超声的超声传感器装置
CN103512649A (zh) * 2012-06-15 2014-01-15 精工爱普生株式会社 超声波探测器及超声波检查装置
CN103512649B (zh) * 2012-06-15 2018-01-12 精工爱普生株式会社 超声波探测器及超声波检查装置
CN103720486A (zh) * 2012-10-12 2014-04-16 精工爱普生株式会社 超声波转换器装置、探测头、超声波探测器及电子设备
CN103720486B (zh) * 2012-10-12 2017-12-01 精工爱普生株式会社 超声波转换器装置、探测头、超声波探测器及电子设备
CN104730525A (zh) * 2013-12-18 2015-06-24 精工爱普生株式会社 超声波传感器及其制造方法以及使用该超声波传感器的测量方法
CN109314827A (zh) * 2016-04-27 2019-02-05 精工爱普生株式会社 安装结构体、超声波器件、超声波检测头、超声波装置以及电子设备
CN109314827B (zh) * 2016-04-27 2021-05-18 精工爱普生株式会社 安装结构体、超声波器件、超声波检测头、超声波装置以及电子设备
CN105835774A (zh) * 2016-06-08 2016-08-10 成都谷辘信息技术有限公司 一种基于gps的车辆防撞预警系统
CN107797114A (zh) * 2016-09-02 2018-03-13 法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司 一种用于机动车的超声波传感器
WO2018049909A1 (zh) * 2016-09-18 2018-03-22 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法
US10929633B2 (en) 2016-09-18 2021-02-23 Boe Technology Group Co., Ltd. Fingerprint identification device, touch display panel, and method for driving fingerprint identification device
CN106446817A (zh) * 2016-09-18 2017-02-22 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法
CN113758648A (zh) * 2016-12-21 2021-12-07 霍尼韦尔国际公司 防爆压电超声波检测器
CN108878637A (zh) * 2017-05-09 2018-11-23 精工爱普生株式会社 安装结构体、超声波器件、超声波探头及超声波装置
CN108878637B (zh) * 2017-05-09 2023-11-10 精工爱普生株式会社 安装结构体、超声波器件、超声波探头及超声波装置
CN110118595A (zh) * 2018-02-05 2019-08-13 株式会社电装 超声波传感器
CN110118595B (zh) * 2018-02-05 2022-06-14 株式会社电装 超声波传感器
CN111796291A (zh) * 2019-04-05 2020-10-20 株式会社电装 超声传感器

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