WO2016173947A1 - Method and device for producing an ultrasonic sensor for a motor vehicle - Google Patents

Method and device for producing an ultrasonic sensor for a motor vehicle Download PDF

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WO2016173947A1
WO2016173947A1 PCT/EP2016/059042 EP2016059042W WO2016173947A1 WO 2016173947 A1 WO2016173947 A1 WO 2016173947A1 EP 2016059042 W EP2016059042 W EP 2016059042W WO 2016173947 A1 WO2016173947 A1 WO 2016173947A1
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WO
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adhesive
piezoelectric element
membrane
infrared radiation
ultrasonic sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/059042
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Katzenberger
Lukas Berger
Markus Osterrieder
Ceren OEZAYDIN
Original Assignee
Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644Methods 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
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/07Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/072Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/073Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies by fusion of metals or by adhesives

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an ultrasonic sensor for a motor vehicle by providing a membrane for emitting and / or receiving an ultrasonic signal, providing a piezoelectric element for exciting the membrane and / or generating an electrical signal due to the received ultrasonic signal and connecting the piezoelectric element and the membrane by means of an adhesive.
  • the present invention also relates to an apparatus for manufacturing an ultrasonic sensor for a motor vehicle.
  • Ultrasonic sensors are already state of the art. They are usually used in the so-called parking aid system to help the driver maneuver
  • the ultrasonic sensors measure the distances between the motor vehicle on the one hand and the obstacles located in its surroundings on the other hand.
  • an ultrasound is emitted, which then reflects on the obstacle in the vicinity of the motor vehicle and returns to the ultrasound sensor, in the form of an echo. This ultrasound is received using the membrane.
  • To send out the ultrasound is the
  • the excitation of the membrane can be particularly effective using the piezoelectric element and vice versa
  • the electrical signal can be generated very precisely by the piezoelectric element
  • the piezoelectric element is usually using a
  • Adhesive bonded to the membrane Adhesive bonded to the membrane.
  • Piezoceramic components on a carrier body in which in a first step, a transportable in a production machine tape is produced, which has a printed with adhesive surfaces base film. Next, the tape is provided with a cover sheet. In a further method step, the cover film is removed for joining the piezoceramic component with the adhesive surface and the piezoceramic component is pressed in each case on the adhesive surface. It can thereby be achieved that the final strength of the arrangement can already be achieved by a simple pressing.
  • DE 10 201 1 120 391 A1 discloses an ultrasonic sensor for a
  • the adhesive is a cold curing anaerobic adhesive, which preferably hardens under exclusion of air.
  • the adhesive is additionally a UV-curing adhesive. So it can be used a total of a dual-curing adhesive, which cures both alone under exclusion of air as well as alone under UV radiation.
  • a method for producing an ultrasonic transducer for use in a fluid medium is described in DE 10 2008 055 1 16 A1.
  • at least one piezoelectric transducer element is connected directly or indirectly with at least one matching body to favor a vibration coupling between the piezoelectric transducer element and the fluid medium.
  • the piezoelectric transducer element and the matching body can be connected to each other by means of a bond.
  • the adhesive may be, for example, a UV-curing adhesive, which is optionally fully cured under the influence of heat.
  • Ultrasonic transducer for use in a fluid medium known.
  • Ultrasonic transducer has an intermediate element between an electromechanical transducer element and a matching body.
  • the intermediate element is adhered to the electromechanical transducer using a photocuring adhesive.
  • the photochemical curing can be additionally supported by a thermal action, for example by infrared radiation.
  • the excitation light penetrates the intermediate element at least partially.
  • Intermediate element can be made of glass or crystal.
  • Ultrasonic sensor or the type mentioned can be made faster and cheaper. This object is achieved by a method, by a device and by an ultrasonic sensor having the features according to the respective independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
  • An inventive method is used to produce an ultrasonic sensor for a motor vehicle.
  • the method includes providing a membrane for emitting and / or receiving an ultrasonic signal.
  • the method comprises providing a piezoelement for exciting the membrane and / or generating an electrical signal on the basis of the received ultrasound signal.
  • the method comprises connecting the piezoelectric element and the membrane by means of a
  • Adhesive Finally, the method includes providing infrared radiation by means of an infrared radiation source for curing the adhesive.
  • the membrane of the ultrasonic sensor may be made of aluminum, for example.
  • the membrane may in particular be designed pot-shaped and have a membrane bottom and a membrane wall.
  • the piezoelectric element may in particular comprise a piezoelectric material.
  • the piezoelectric element may comprise a piezoelectric ceramic on which a metallization for electrical
  • the piezoelectric element is adhesively bonded to the membrane by means of the adhesive.
  • an electrical voltage can be applied to the piezoelectric element. This causes the piezoelectric element and the mechanically mechanically coupled to the piezoelectric element membrane to be excited to mechanical vibrations.
  • the voltage generated by the piezoelectric element can be measured as a function of time.
  • the piezoelectric element is excited to mechanical vibrations. These mechanical vibrations cause an electrical voltage to be tapped at the piezoelectric element.
  • the adhesive can be applied in liquid form to a rear side of the membrane bottom on an inner side of the membrane. Then that can
  • Piezo element are arranged on the adhesive.
  • infrared radiation is provided by means of an infrared radiation source.
  • the infrared radiation is provided in particular by means of the infrared light source or by means of an infrared radiator such that it impinges from outside on the membrane bottom or on a front side of the membrane base.
  • the Infrared radiation generates thermal energy through which the adhesive
  • the energy can be transferred without contact by the infrared radiation, wherein the energy is converted into heat only with the absorption in the adhesive to be heated.
  • the use of infrared radiation to generate heat has the advantage over shorter manufacturing processes, for example using continuous furnaces
  • Process times can be achieved. This allows, for example, that the adhesive can be cured within a process time of a few minutes. When using furnaces usually process times of a few hours can be achieved. Thus, the production of the ultrasonic sensor can be done faster and thus cheaper. In addition, it requires no intermediate element, which is formed for example of glass or a crystal to connect the piezoelectric element with the membrane.
  • the use of infrared radiation also has the advantage that only a local heating takes place. Furthermore, the infrared radiation can be provided over short distances and also a precise controllability can be made possible. The infrared radiation is also not harmful to health. In addition, the infrared light source can be provided inexpensively.
  • the piezoelectric element and the membrane are connected by means of a dual-curing adhesive.
  • the adhesive can be cured by means of two different curing mechanisms.
  • the adhesive may include, for example, an acrylate. This is particularly suitable in the production of ultrasonic sensors in which areas of the adhesive are sealed off from irradiation by means of a radiation source.
  • the adhesive is additionally irradiated with ultraviolet radiation by means of a light source.
  • a light source for example, a corresponding UV light source can be used here.
  • ultraviolet radiation may be radiated to at least a predetermined area of the adhesive.
  • the adhesive in addition to infrared radiation, the adhesive can also be irradiated with ultraviolet radiation and thus cured by means of different curing mechanisms.
  • a first region of the adhesive which is located outside a gap between the piezoelectric element and the membrane, cured by means of the ultraviolet radiation.
  • the intermediate region between the membrane and the piezoelectric element is the area or proportion of the adhesive which is covered or shaded by the piezoelectric element.
  • This area of different first area of the adhesive which is outside the intermediate area or an edge area, can be cured by means of the ultraviolet radiation.
  • a second region of the adhesive which is located in the intermediate space between the piezoelectric element and the membrane, is cured without contact by means of the infrared radiation.
  • the second region or the second portion of the adhesive, which is located in the intermediate region is through the
  • Adhesive can now be cured by the action of infrared radiation.
  • the curing of the second region of the adhesive by means of the infrared radiation preferably takes place after the curing of the first region of the adhesive by means of the ultraviolet radiation.
  • the adhesive in the second area can be cured reliably.
  • the membrane and the piezoelectric element that are provided are opaque to the ultraviolet radiation. This means that the second area of the adhesive can not be cured by means of the ultraviolet radiation. Thus, as already explained, the infrared radiation with which this second region can be cured is used. Thus, a reliable bond between the membrane and the piezoelectric element can be provided.
  • the thermal energy provided by the infrared radiation source during curing of the adhesive is preferably controlled.
  • Radiation sensor in particular a pyrometer, can with a
  • Infrared radiation source provided radiation energy or thermal energy are detected. Depending on the detected thermal energy, the radiant power provided by the infrared radiation source can then be adjusted. It can also be provided that the radiation provided with the infrared radiation source is regulated by means of a corresponding control loop. Thus, it can be guaranteed that the curing process of the adhesive takes place reliably.
  • At least one electrical connection element is soldered to the piezoelectric element.
  • two electrical connection elements can be soldered to the piezoelectric element.
  • the piezoelectric element can be subjected to an electrical voltage.
  • the electrical voltage generated by the piezoelectric element can be tapped off via the electrical connection elements.
  • the predetermined cooling time can be selected so that the piezoelectric element after expiration of the predetermined cooling time has approximately room temperature.
  • a device according to the invention serves to produce an ultrasonic sensor for a motor vehicle.
  • the device according to the invention is for performing a
  • the device may in particular comprise an infrared light source.
  • the device may include multiple manufacturing devices.
  • the adhesive can be applied to the membrane and then the piezoelectric element are applied to the adhesive.
  • the first region of the adhesive can be irradiated by means of the ultraviolet radiation.
  • An inventive ultrasonic sensor for a motor vehicle is produced according to a method according to the invention or by means of a device according to the invention.
  • Embodiments and their advantages apply correspondingly to the device according to the invention and to the ultrasonic sensor according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cross section through a membrane and a piezoelectric element of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of the ultrasonic sensor
  • Fig. 3 shows a schematic representation of an apparatus for producing the
  • an ultrasonic sensor 1 is shown in a schematic representation, which has a membrane 2 and a piezoelectric element 3, that is, a piezoelectric element.
  • the membrane 2 may, for example, be arranged on a base 4, so that it is supported by the base 4.
  • the membrane 2 is made of aluminum and serves to emit ultrasonic waves. It can also serve to receive reflected ultrasonic waves.
  • the membrane 2 is excited to a mechanical vibration, namely by means of the piezoelectric element 3.
  • an electrical voltage is applied to the piezoelectric element 3, due to which the piezoelectric element 3 and thus the associated membrane are excited to vibrate.
  • the membrane 2 is excited by these ultrasonic waves, so that the piezoelectric element 3 comes into mechanical vibration and generates an electrical signal.
  • This electrical signal can then be evaluated in terms of distances, such as by means of a
  • the piezoelectric element 3 is arranged on a rear side 5 of the membrane 2 fittingly, namely mediated by an adhesive 6. This means that the piezoelectric element 3 is firmly connected by means of the adhesive 6 with the back 5 of the membrane 2, so that the piezoelectric element 3 together with the membrane 2 can swing.
  • the adhesive 6 has two different areas.
  • a first region 10 is located outside a gap between the membrane 2 and the piezoelectric element 3.
  • the first region 10 of the adhesive 6, which is not covered by the piezoelectric element 3, can - as explained in more detail below - cured by means of ultraviolet radiation or UV radiation become.
  • a second region 1 1 of the adhesive 6 is located in the intermediate space between the membrane 2 and the piezoelectric element 3. This second region 1 1 of the adhesive 6 is thus covered by the piezoelectric element.
  • the second region 1 1 of the adhesive 6 can - as explained in more detail below - means
  • the piezoelectric element 3 has the circular shape and is formed in the form of a thin plate.
  • the piezoelectric element 3 is therefore a circular disc which can be inserted into a sensor housing 7, as shown schematically in FIG. 2 by means of arrow representations 8.
  • the sensor housing 7 is formed for example of plastic. It can be provided that the
  • Sensor housing 7 is formed in one or more parts. It also has one
  • Computing device can be electrically coupled, for example via a communication bus of the motor vehicle.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a device 12 for producing the ultrasound sensor 1.
  • the device 12 may have a plurality of manufacturing devices, not shown here, in which the ultrasonic sensor 1 is produced in succession. This is illustrated in the present case by the arrows 14.
  • the preparation can be done for example manually, semi-automatically or fully automated.
  • the ultrasonic sensors 1 individually or more of the ultrasonic sensors 1 in pallets can be processed simultaneously or sequentially.
  • the upper area of FIG. 3 describes the manufacture of the ultrasonic sensor 1 at a first production facility.
  • the ultrasonic sensor 1 is located on a first working surface 13.
  • the adhesive 6 is applied to the membrane 2 and then the piezoelectric element 3 is applied to the adhesive 6.
  • the ultrasonic sensor 1 is located on a second working surface 15.
  • the ultrasonic sensor is irradiated by means of a light source 16 or a UV light source with UV radiation.
  • the first region 10 of the adhesive 6 is irradiated with the UV radiation and thus cured.
  • the edge region of the adhesive 6 can be cured.
  • radiation in a wavelength range can be adapted to the adhesive 6, in particular to its thickness and / or to the amount of inhibitors in the adhesive 6.
  • a radiation intensity can be provided which corresponds to the desired cycle time, measured in watts per square meter.
  • Curing of the adhesive 6 or the first region 10 of the adhesive 6 can be adjusted over the exposure time.
  • the lower area of FIG. 3 describes a further step in the production of the ultrasonic sensor 1 by means of a production device.
  • the ultrasonic sensor 1 is arranged on a third work surface 16, which may be formed for example by a thin metal plate.
  • an infrared radiation source 18 is provided, by means of which infrared radiation can be provided.
  • infrared radiation source 18 may have a power in a range between 1 and 3 kilowatts and a maximum power density in a range between 5 and 30 watts per square centimeter, but may vary depending on the materials used, adhesive 6, and wall thicknesses. Thus, a spectral maximum can be in a range between 500 and 1000 nanometers.
  • the irradiation time during which the adhesive 6 or the second region 11 of the adhesive 6 is irradiated with infrared radiation may be, for example, 1 minute.
  • the infrared radiation provided with the infrared radiation source 18 can be monitored by means of a pyrometer 19. Depending on the measurement signals of the pyrometer 19, the radiant power provided with the infrared radiation source 18 can be controlled.
  • Ultrasonic sensor 1 for a predetermined cooling time which is, for example, 20 minutes, are cooled, so that the ultrasonic sensor 1 substantially
  • connection elements can be, for example, corresponding cables.
  • solder paste For soldering a corresponding solder paste can be used.

Abstract

The invention relates to a method for producing an ultrasonic sensor (1) for a motor vehicle by providing a membrane (2) for emitting and/or receiving an ultrasonic signal, providing a piezoelectric element (3) for exciting the membrane (2) and/or generating an electrical signal on the basis of the received ultrasonic signal, connecting the piezoelectric element (3) and the membrane (5) by means of an adhesive (6) and providing infrared radiation by means of an infrared radiation source (18) for the curing of the adhesive (6).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug  Method and device for producing an ultrasonic sensor for a motor vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug durch Bereitstellen einer Membran zum Aussenden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals, Bereitstellen eines Piezoelements zum Anregen der Membran und/oder zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufgrund des empfangenen Ultraschallsignals und Verbinden des Piezoelements und der Membran mittels eines Klebstoffs. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug. The present invention relates to a method for producing an ultrasonic sensor for a motor vehicle by providing a membrane for emitting and / or receiving an ultrasonic signal, providing a piezoelectric element for exciting the membrane and / or generating an electrical signal due to the received ultrasonic signal and connecting the piezoelectric element and the membrane by means of an adhesive. The present invention also relates to an apparatus for manufacturing an ultrasonic sensor for a motor vehicle.
Ultraschallsensoren sind bereits Stand der Technik. Sie werden in der Regel bei dem so genannten Parkhilfesystem eingesetzt, um den Fahrer beim Rangieren des Ultrasonic sensors are already state of the art. They are usually used in the so-called parking aid system to help the driver maneuver
Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Die Ultraschallsensoren messen dabei die Abstände zwischen dem Kraftfahrzeug einerseits und den in seiner Umgebung befindlichen Hindernissen andererseits. Mittels einer Membran wird ein Ultraschall ausgesendet, welcher dann an dem Hindernis in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektiert und wieder zum Ultraschallsensor gelangt, und zwar in Form eines Echos. Dieser Ultraschall wird mithilfe der Membran empfangen. Zum Aussenden des Ultraschalls wird die To support motor vehicle. The ultrasonic sensors measure the distances between the motor vehicle on the one hand and the obstacles located in its surroundings on the other hand. By means of a membrane, an ultrasound is emitted, which then reflects on the obstacle in the vicinity of the motor vehicle and returns to the ultrasound sensor, in the form of an echo. This ultrasound is received using the membrane. To send out the ultrasound is the
Membran mittels eines piezoelektrischen Elements (Piezoelement) angeregt. Und umgekehrt, wenn die Membran durch den empfangenen Ultraschall angeregt wird, erzeugt das ebenfalls angeregte Piezoelement ein elektrisches Signal, welches im Hinblick auf die Abstände ausgewertet werden kann. Die Abstandsmessung erfolgt in Abhängigkeit von der Laufzeit des ausgesendeten Ultraschalls. Membrane excited by a piezoelectric element (piezoelectric element). And vice versa, when the membrane is excited by the received ultrasound, the piezo element also stimulated generates an electrical signal which can be evaluated with regard to the distances. The distance measurement takes place as a function of the transit time of the emitted ultrasound.
Damit die Anregung der Membran besonders wirkungsvoll mithilfe des Piezoelements erfolgen und umgekehrt auch das elektrische Signal durch das Piezoelement besonders präzise erzeugt werden kann, wird das Piezoelement in der Regel mithilfe eines Thus, the excitation of the membrane can be particularly effective using the piezoelectric element and vice versa, the electrical signal can be generated very precisely by the piezoelectric element, the piezoelectric element is usually using a
Klebstoffs mit der Membran verbunden. Adhesive bonded to the membrane.
Hierzu beschreibt die DE 10 2009 019 667 A1 ein Verfahren zum Ankleben For this purpose DE 10 2009 019 667 A1 describes a method for adhering
piezokeramischer Bauelemente auf einen Trägerkörper, bei dem in einem ersten Schritt ein in einem Fertigungsautomaten transportierbares Klebeband hergestellt wird, das eine mit Klebeflächen bedruckte Grundfolie aufweist. Weiter wird das Klebeband mit einer Deckfolie versehen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird zur Zusammenfügung des piezokeramischen Bauelements mit der Klebefläche die Deckfolie entfernt und das piezokeramische Bauelement jeweils auf die Klebefläche aufgedrückt. Dadurch kann erreicht werden, dass die endgültige Festigkeit der Anordnung bereits durch ein einfaches Anpressen erreicht werden kann. Piezoceramic components on a carrier body, in which in a first step, a transportable in a production machine tape is produced, which has a printed with adhesive surfaces base film. Next, the tape is provided with a cover sheet. In a further method step, the cover film is removed for joining the piezoceramic component with the adhesive surface and the piezoceramic component is pressed in each case on the adhesive surface. It can thereby be achieved that the final strength of the arrangement can already be achieved by a simple pressing.
Ferner offenbart die DE 10 201 1 120 391 A1 einen Ultraschallsensor für ein Furthermore, DE 10 201 1 120 391 A1 discloses an ultrasonic sensor for a
Kraftfahrzeug, der eine Membran zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschall und ein Piezoelement, das mit der Membran mittels eines flüssigen Klebstoffs verbunden ist, aufweist. Der Klebstoff ist dabei ein kalt aushärtender anaerober Klebstoff, welcher bevorzugt unter Luftabschluss aushärtet. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass der Klebstoff zusätzlich ein unter UV-Strahlung aushärtender Klebstoff ist. Es kann also insgesamt ein dualhärtender Klebstoff eingesetzt werden, welcher sowohl alleine unter Luftabschluss als auch alleine unter UV-Strahlung aushärtet. Motor vehicle having a membrane for emitting and / or receiving ultrasound and a piezoelectric element which is connected to the membrane by means of a liquid adhesive. The adhesive is a cold curing anaerobic adhesive, which preferably hardens under exclusion of air. In this case, it can also be provided that the adhesive is additionally a UV-curing adhesive. So it can be used a total of a dual-curing adhesive, which cures both alone under exclusion of air as well as alone under UV radiation.
Darüber hinaus ist in der DE 10 2008 055 1 16 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers zum Einsatz in einem fluiden Medium beschrieben. Dabei wird mindestens ein piezoelektrisches Wandlerelement direkt oder indirekt mit mindestens einem Anpasskörper zur Begünstigung einer Schwingungskopplung zwischen dem piezoelektrischen Wandlerelement und dem fluiden Medium verbunden. Dabei können das piezoelektrische Wandlerelement und der Anpasskörper mittels einer Verklebung miteinander verbunden sein. Der Klebstoff kann beispielsweise ein UV-aushärtender Klebstoff sein, der optional unter Wärmeeinfluss vollständig ausgehärtet wird. In addition, a method for producing an ultrasonic transducer for use in a fluid medium is described in DE 10 2008 055 1 16 A1. In this case, at least one piezoelectric transducer element is connected directly or indirectly with at least one matching body to favor a vibration coupling between the piezoelectric transducer element and the fluid medium. In this case, the piezoelectric transducer element and the matching body can be connected to each other by means of a bond. The adhesive may be, for example, a UV-curing adhesive, which is optionally fully cured under the influence of heat.
Zudem ist aus der DE 10 2012 207 871 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines In addition, from DE 10 2012 207 871 A1 a method for producing a
Ultraschallwandlers zum Einsatz in einem fluiden Medium bekannt. Der Ultrasonic transducer for use in a fluid medium known. Of the
Ultraschallwandler weist ein Zwischenelement zwischen einem elektromechanischen Wandlerelement und einem Anpasskörper auf. Das Zwischenelement wird auf dem elektromechanischen Wandler unter Verwendung eines photochemisch aushärtenden Klebstoffs aufgeklebt. Das photochemische Aushärten kann zusätzlich durch eine thermische Einwirkung unterstützt werden, beispielsweise durch Infrarotstrahlung. Das Anregungslicht durchdringt das Zwischenelement dabei zumindest teilweise. Das Ultrasonic transducer has an intermediate element between an electromechanical transducer element and a matching body. The intermediate element is adhered to the electromechanical transducer using a photocuring adhesive. The photochemical curing can be additionally supported by a thermal action, for example by infrared radiation. The excitation light penetrates the intermediate element at least partially. The
Zwischenelement kann aus Glas oder Kristall gefertigt sein. Intermediate element can be made of glass or crystal.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein It is an object of the present invention to provide a solution, such as a
Ultraschallsensor oder eingangs genannten Art schneller und kostengünstiger gefertigt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Vorrichtung sowie durch einen Ultraschallsensor mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren. Ultrasonic sensor or the type mentioned can be made faster and cheaper. This object is achieved by a method, by a device and by an ultrasonic sensor having the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Membran zum Aussenden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines Piezoelements zum Anregen der Membran und/oder zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufgrund des empfangenen Ultraschallsignals. Ferner umfasst das Verfahren das Verbinden des Piezoelements und der Membran mittels eines An inventive method is used to produce an ultrasonic sensor for a motor vehicle. The method includes providing a membrane for emitting and / or receiving an ultrasonic signal. In addition, the method comprises providing a piezoelement for exciting the membrane and / or generating an electrical signal on the basis of the received ultrasound signal. Furthermore, the method comprises connecting the piezoelectric element and the membrane by means of a
Klebstoffs. Schließlich umfasst das Verfahren das Bereitstellen von Infrarotstrahlung mittels einer Infrarotstrahlungsquelle zum Aushärten des Klebstoffs. Adhesive. Finally, the method includes providing infrared radiation by means of an infrared radiation source for curing the adhesive.
Die Membran des Ultraschallsensors kann beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein. Die Membran kann insbesondere topfförmig ausgestaltet sein und einen Membranboden sowie eine Membranwandung aufweisen. Das Piezoelement kann insbesondere ein piezoelektrisches Material umfassen. Beispielsweise kann das Piezoelement eine piezoelektrische Keramik umfassen, auf der eine Metallisierung zur elektrischen The membrane of the ultrasonic sensor may be made of aluminum, for example. The membrane may in particular be designed pot-shaped and have a membrane bottom and a membrane wall. The piezoelectric element may in particular comprise a piezoelectric material. For example, the piezoelectric element may comprise a piezoelectric ceramic on which a metallization for electrical
Kontaktierung der piezoelektrischen Keramik aufgebracht ist. Das Piezoelement ist mittels des Klebstoffs mit der Membran stoffschlüssig verbunden. Zum Aussenden des Ultraschallsignals kann an das Piezoelement eine elektrische Spannung angelegt werden. Dies bewirkt, dass das Piezoelement und die mit dem Piezoelement mechanisch gekoppelte Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Zum Contacting the piezoelectric ceramic is applied. The piezoelectric element is adhesively bonded to the membrane by means of the adhesive. For emitting the ultrasonic signal, an electrical voltage can be applied to the piezoelectric element. This causes the piezoelectric element and the mechanically mechanically coupled to the piezoelectric element membrane to be excited to mechanical vibrations. To the
Empfangen des Ultraschallsignals kann die von dem Piezoelement erzeugte elektrische Spannung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen werden. Wenn das Ultraschallsignal auf die Membran auftrifft, wird insbesondere auch das Piezoelement zu mechanischen Schwingungen angeregt. Diese mechanischen Schwingungen führen dazu, dass an dem Piezoelement eine elektrische Spannung abgegriffen werden kann. Receiving the ultrasonic signal, the voltage generated by the piezoelectric element can be measured as a function of time. When the ultrasonic signal impinges on the membrane, in particular, the piezoelectric element is excited to mechanical vibrations. These mechanical vibrations cause an electrical voltage to be tapped at the piezoelectric element.
Vorliegend kann der Klebstoff in flüssiger Form auf eine Rückseite des Membranbodens auf einer Innenseite der Membran aufgebracht werden. Anschließend kann das In the present case, the adhesive can be applied in liquid form to a rear side of the membrane bottom on an inner side of the membrane. Then that can
Piezoelement auf dem Klebstoff angeordnet werden. Zum Aushärten des Klebstoffs wird Infrarotstrahlung mittels einer Infrarotstrahlungsquelle bereitgestellt. Die Infrarotstrahlung wird mittels der Infrarotlichtquelle beziehungsweise mittels eines Infrarotstrahlers insbesondere derart bereitgestellt, dass diese von außen auf den Membranboden beziehungsweise auf eine Frontseite des Membranbodens trifft. Durch die Infrarotstrahlung wird thermische Energie erzeugt, durch welche der Klebstoff Piezo element are arranged on the adhesive. To cure the adhesive, infrared radiation is provided by means of an infrared radiation source. The infrared radiation is provided in particular by means of the infrared light source or by means of an infrared radiator such that it impinges from outside on the membrane bottom or on a front side of the membrane base. By the Infrared radiation generates thermal energy through which the adhesive
ausgehärtet werden kann. Mittels der Infrarotlichtquelle kann die Energie kontaktlos durch die Infrarotstrahlung übertragen werden, wobei sich die Energie erst mit der Absorption in dem zu erwärmenden Klebstoff in Wärme umsetzt. Die Verwendung von Infrarotstrahlung zum Erzeugen von Wärme weist im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren, beispielsweise Verwendung von Durchlauföfen, den Vorteil auf, dass kürzere can be cured. By means of the infrared light source, the energy can be transferred without contact by the infrared radiation, wherein the energy is converted into heat only with the absorption in the adhesive to be heated. The use of infrared radiation to generate heat has the advantage over shorter manufacturing processes, for example using continuous furnaces
Prozesszeiten erreicht werden können. Dies ermöglicht es beispielsweise, dass der Klebstoff innerhalb einer Prozesszeit von wenigen Minuten ausgehärtet werden kann. Bei der Verwendung von Durchlauföfen werden üblicherweise Prozesszeiten von wenigen Stunden erreicht. Somit kann die Herstellung des Ultraschallsensors schneller und damit kostengünstiger erfolgen. Zudem bedarf es keines Zwischenelements, das beispielsweise aus Glas oder einem Kristall gebildet ist, um das Piezoelement mit der Membran zu verbinden. Die Verwendung von Infrarotstrahlung weist zudem den Vorteil auf, dass nur eine lokale Erwärmung erfolgt. Ferner kann die Infrarotstrahlung über kurze Entfernungen bereitgestellt werden und zudem kann eine genau Regelbarkeit ermöglicht werden. Die Infrarotstrahlung ist außerdem nicht gesundheitsschädlich. Darüber hinaus kann die Infrarotlichtquelle kostengünstig bereitgestellt werden. Process times can be achieved. This allows, for example, that the adhesive can be cured within a process time of a few minutes. When using furnaces usually process times of a few hours can be achieved. Thus, the production of the ultrasonic sensor can be done faster and thus cheaper. In addition, it requires no intermediate element, which is formed for example of glass or a crystal to connect the piezoelectric element with the membrane. The use of infrared radiation also has the advantage that only a local heating takes place. Furthermore, the infrared radiation can be provided over short distances and also a precise controllability can be made possible. The infrared radiation is also not harmful to health. In addition, the infrared light source can be provided inexpensively.
In einer Ausführungsform werden das Piezoelement und die Membran mittels eines dual härtenden Klebstoffs verbunden. Mit anderen Worten kann der Klebstoff mittels zweier unterschiedlicher Härtungsmechanismen ausgehärtet werden. Der Klebstoff kann beispielsweise ein Acrylat umfassen. Dies eignet sich insbesondere bei der Herstellung von Ultraschallsensoren, bei denen Bereiche des Klebstoffs vor einer Bestrahlung mittels einer Strahlungsquelle abgeschottet sind. In one embodiment, the piezoelectric element and the membrane are connected by means of a dual-curing adhesive. In other words, the adhesive can be cured by means of two different curing mechanisms. The adhesive may include, for example, an acrylate. This is particularly suitable in the production of ultrasonic sensors in which areas of the adhesive are sealed off from irradiation by means of a radiation source.
Bevorzugt wird der Klebstoff zusätzlich mit ultravioletter Strahlung mittels einer Lichtquelle bestrahlt. Als Lichtquelle kann hier beispielsweise eine entsprechende UV-Lichtquelle verwendet werden. Mit der Lichtquelle kann also Ultraviolettstrahlung auf zumindest einen vorbestimmten Bereich des Klebstoffs ausgestrahlt werden. Somit kann der Klebstoff zusätzlich zur Infrarotbestrahlung auch mit ultravioletter Strahlung bestrahlt werden und somit mittels unterschiedlicher Härtungsmechanismen ausgehärtet werden. Preferably, the adhesive is additionally irradiated with ultraviolet radiation by means of a light source. As a light source, for example, a corresponding UV light source can be used here. Thus, with the light source, ultraviolet radiation may be radiated to at least a predetermined area of the adhesive. Thus, in addition to infrared radiation, the adhesive can also be irradiated with ultraviolet radiation and thus cured by means of different curing mechanisms.
In einer Ausführungsform wird ein erster Bereich des Klebstoffs, welcher sich außerhalb eines Zwischenraums zwischen dem Piezoelement und der Membran befindet, mittels der ultravioletten Strahlung ausgehärtet. In dem Zwischenbereich zwischen der Membran und dem Piezoelement befindet sich der Bereich beziehungsweise Anteil des Klebstoffs, welcher von dem Piezoelement abgedeckt beziehungsweise abgeschattet ist. Ein von diesem Bereich verschiedener erster Bereich des Klebstoffs, welcher sich außerhalb des Zwischenbereichs beziehungsweise einem Randbereich befindet, kann mittels der ultravioletten Strahlung ausgehärtet werden. Somit kann dieser Randbereich In one embodiment, a first region of the adhesive, which is located outside a gap between the piezoelectric element and the membrane, cured by means of the ultraviolet radiation. In the intermediate region between the membrane and the piezoelectric element is the area or proportion of the adhesive which is covered or shaded by the piezoelectric element. One of This area of different first area of the adhesive, which is outside the intermediate area or an edge area, can be cured by means of the ultraviolet radiation. Thus, this border area
beziehungsweise Restring des Klebstoffs beispielsweise zunächst ausgehärtet werden. Somit kann eine Vorfixierung des Piezoelements an der Membran erreicht werden. or residual ring of the adhesive, for example, first cured. Thus, a prefixing of the piezoelectric element to the membrane can be achieved.
In einer Ausgestaltung wird ein zweiter Bereich des Klebstoffs, welcher sich in dem Zwischenraum zwischen dem Piezoelement und der Membran befindet, mittels der Infrarotstrahlung kontaktlos ausgehärtet. Der zweite Bereich beziehungsweise der zweite Anteil des Klebstoffs, der sich in dem Zwischenbereich befindet, ist durch das In one embodiment, a second region of the adhesive, which is located in the intermediate space between the piezoelectric element and the membrane, is cured without contact by means of the infrared radiation. The second region or the second portion of the adhesive, which is located in the intermediate region is through the
Piezoelement bedeckt beziehungsweise abgeschattet. Dieser zweite Bereich des Piezo element covered or shaded. This second area of the
Klebstoffs kann nun durch die Einwirkung der Infrarotstrahlung ausgehärtet werden. Das Aushärten des zweiten Bereichs des Klebstoffs mittels der Infrarotstrahlung erfolgt bevorzugt zeitlich nach dem Aushärten des ersten Bereichs des Klebstoffs mittels der ultravioletten Strahlung. Somit kann auch der Klebstoff in dem zweiten Bereich zuverlässig ausgehärtet werden. Adhesive can now be cured by the action of infrared radiation. The curing of the second region of the adhesive by means of the infrared radiation preferably takes place after the curing of the first region of the adhesive by means of the ultraviolet radiation. Thus, the adhesive in the second area can be cured reliably.
In einer Ausgestaltung sind die Membran und das Piezoelement, welche bereitgestellt werden, für die ultraviolette Strahlung undurchlässig. Dies bedeutet, dass der zweite Bereich des Klebstoffs nicht mittels der ultravioletten Strahlung ausgehärtet werden kann. So wird - wie bereits erläutert - die Infrarotstrahlung verwendet, mit der dieser zweite Bereich ausgehärtet werden kann. Somit kann eine zuverlässige Klebverbindung zwischen der Membran und dem Piezoelement bereitgestellt werden. In one embodiment, the membrane and the piezoelectric element that are provided are opaque to the ultraviolet radiation. This means that the second area of the adhesive can not be cured by means of the ultraviolet radiation. Thus, as already explained, the infrared radiation with which this second region can be cured is used. Thus, a reliable bond between the membrane and the piezoelectric element can be provided.
Bevorzugt wird die beim Aushärten des Klebstoffs mittels der Infrarotstrahlungsquelle bereitgestellte thermische Energie gesteuert. Mit einem entsprechenden The thermal energy provided by the infrared radiation source during curing of the adhesive is preferably controlled. With a corresponding
Strahlungssensor, insbesondere einem Pyrometer, kann die mit einer Radiation sensor, in particular a pyrometer, can with a
Infrarotstrahlungsquelle bereitgestellte Strahlungsenergie beziehungsweise thermische Energie erfasst werden. In Abhängigkeit von der erfassten thermischen Energie kann dann die mit der Infrarotstrahlungsquelle bereitgestellte Strahlungsleistung angepasst werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die mit der Infrarotstrahlungsquelle bereitgestellte Strahlung mittels eines entsprechenden Regelkreises geregelt wird. Somit kann garantiert werden, dass der Aushärtungsprozess des Klebstoffs zuverlässig erfolgt. Infrared radiation source provided radiation energy or thermal energy are detected. Depending on the detected thermal energy, the radiant power provided by the infrared radiation source can then be adjusted. It can also be provided that the radiation provided with the infrared radiation source is regulated by means of a corresponding control loop. Thus, it can be guaranteed that the curing process of the adhesive takes place reliably.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Abkühlzeit zumindest ein elektrisches Anschlusselement an das Piezoelement gelötet wird. Insbesondere können zwei elektrische Anschlusselemente an das Piezoelement gelötet werden. Durch diese elektrischen Anschlusselemente, die beispielsweise als Kabel ausgebildet sind, kann das Piezoelement mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden. Zudem kann über die elektrischen Anschlusselemente die von dem Piezoelement erzeugte elektrische Spannung abgegriffen werden. Dabei kann die vorbestimmte Abkühlzeit so gewählt werden, dass das Piezoelement nach Ablauf der vorbestimmten Abkühlzeit in etwa Raumtemperatur aufweist. Furthermore, it is advantageous if, after a predetermined cooling time at least one electrical connection element is soldered to the piezoelectric element. In particular, two electrical connection elements can be soldered to the piezoelectric element. By These electrical connection elements, which are formed for example as a cable, the piezoelectric element can be subjected to an electrical voltage. In addition, the electrical voltage generated by the piezoelectric element can be tapped off via the electrical connection elements. In this case, the predetermined cooling time can be selected so that the piezoelectric element after expiration of the predetermined cooling time has approximately room temperature.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Durchführen eines A device according to the invention serves to produce an ultrasonic sensor for a motor vehicle. The device according to the invention is for performing a
erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt. Die Vorrichtung kann insbesondere eine Infrarotlichtquelle umfassen. Die Vorrichtung kann mehrere Fertigungseinrichtungen umfassen. Bei einer Fertigungseinrichtung kann beispielsweise der Klebstoff auf die Membran aufgebracht werden und anschließend das Piezoelement auf den Klebstoff aufgebracht werden. In einer weiteren Fertigungseinrichtung kann der erste Bereich des Klebstoffs mittels der ultravioletten Strahlung bestrahlt werden. In einer weiteren designed according to the method. The device may in particular comprise an infrared light source. The device may include multiple manufacturing devices. In a manufacturing device, for example, the adhesive can be applied to the membrane and then the piezoelectric element are applied to the adhesive. In a further production device, the first region of the adhesive can be irradiated by means of the ultraviolet radiation. In another
Fertigungseinrichtung kann der zweite Bereich des Klebstoffs mittels der Manufacturing device, the second region of the adhesive by means of
Infrarotlichtquelle ausgehärtet werden. Hardened infrared light source.
Ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug ist gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren oder mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt. An inventive ultrasonic sensor for a motor vehicle is produced according to a method according to the invention or by means of a device according to the invention.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten The preferred embodiments presented with reference to the process according to the invention
Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie für den erfindungsgemäßen Ultraschallsensor. Embodiments and their advantages apply correspondingly to the device according to the invention and to the ultrasonic sensor according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, are not only in the respectively indicated combination but also in others
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Combinations or alone, without departing from the scope of the invention. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. There are also versions and feature combinations as disclosed therefore do not have all the characteristics of an originally formulated independent claim.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Membran und ein Piezoelement eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a schematic representation of a cross section through a membrane and a piezoelectric element of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 in schematischer Darstellung den Ultraschallsensor; und FIG. 2 is a schematic representation of the ultrasonic sensor; FIG. and
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Herstellen des Fig. 3 shows a schematic representation of an apparatus for producing the
Ultraschallsensors.  Ultrasonic sensor.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen In the figures, the same or functionally identical elements are the same
Bezugszeichen versehen. Provided with reference numerals.
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Ultraschallsensor 1 gezeigt, welcher eine Membran 2 sowie ein Piezoelement 3 aufweist, also ein piezoelektrisches Element. Die Membran 2 kann beispielsweise an einem Sockel 4 angeordnet sein, sodass sie durch den Sockel 4 getragen wird. Die Membran 2 ist aus Aluminium bereitgestellt und dient zum Aussenden von Ultraschallwellen. Sie kann auch zum Empfangen von reflektierten Ultraschallwellen dienen. Zum Aussenden der Ultraschallwellen wird die Membran 2 zu einer mechanischen Schwingung angeregt, nämlich mithilfe des Piezoelements 3. Dazu wird an dem Piezoelement 3 eine elektrische Spannung angelegt, aufgrund welcher das Piezoelement 3 und somit auch die damit verbundene Membran zu einer Schwingung angeregt werden. Beim Empfangen der Ultraschallwellen wiederum wird die Membran 2 durch diese Ultraschallwellen angeregt, sodass auch das Piezoelement 3 in mechanische Schwingung gerät und ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal kann dann hinsichtlich der Abstände ausgewertet werden, etwa mittels einer In Fig. 1, an ultrasonic sensor 1 is shown in a schematic representation, which has a membrane 2 and a piezoelectric element 3, that is, a piezoelectric element. The membrane 2 may, for example, be arranged on a base 4, so that it is supported by the base 4. The membrane 2 is made of aluminum and serves to emit ultrasonic waves. It can also serve to receive reflected ultrasonic waves. To emit the ultrasonic waves, the membrane 2 is excited to a mechanical vibration, namely by means of the piezoelectric element 3. For this purpose, an electrical voltage is applied to the piezoelectric element 3, due to which the piezoelectric element 3 and thus the associated membrane are excited to vibrate. When receiving the ultrasonic waves, in turn, the membrane 2 is excited by these ultrasonic waves, so that the piezoelectric element 3 comes into mechanical vibration and generates an electrical signal. This electrical signal can then be evaluated in terms of distances, such as by means of a
Recheneinrichtung. Das Piezoelement 3 ist an einer Rückseite 5 der Membran 2 anliegend angeordnet, und zwar unter Vermittlung eines Klebstoffs 6. Dies bedeutet, dass das Piezoelement 3 mittels des Klebstoffs 6 mit der Rückseite 5 der Membran 2 fest verbunden ist, sodass das Piezoelement 3 zusammen mit der Membran 2 schwingen kann. Computing device. The piezoelectric element 3 is arranged on a rear side 5 of the membrane 2 fittingly, namely mediated by an adhesive 6. This means that the piezoelectric element 3 is firmly connected by means of the adhesive 6 with the back 5 of the membrane 2, so that the piezoelectric element 3 together with the membrane 2 can swing.
Der Klebstoff 6 weist zwei unterschiedliche Bereiche auf. Ein erster Bereich 10 befindet sich außerhalb eines Zwischenraums zwischen der Membran 2 und dem Piezoelement 3. Der erste Bereich 10 des Klebstoffs 6, der nicht von dem Piezoelement 3 bedeckt ist, kann - wie nachfolgend näher erläutert - mittels ultravioletter Strahlung beziehungsweise UV-Strahlung ausgehärtet werden. Ein zweiter Bereich 1 1 des Klebstoffs 6 befindet sich in dem Zwischenraum zwischen der Membran 2 und dem Piezoelement 3. Dieser zweite Bereich 1 1 des Klebstoffs 6 ist also von dem Piezoelement abgedeckt. Der zweite Bereich 1 1 des Klebstoffs 6 kann - wie nachfolgend näher erläutert - mittels The adhesive 6 has two different areas. A first region 10 is located outside a gap between the membrane 2 and the piezoelectric element 3. The first region 10 of the adhesive 6, which is not covered by the piezoelectric element 3, can - as explained in more detail below - cured by means of ultraviolet radiation or UV radiation become. A second region 1 1 of the adhesive 6 is located in the intermediate space between the membrane 2 and the piezoelectric element 3. This second region 1 1 of the adhesive 6 is thus covered by the piezoelectric element. The second region 1 1 of the adhesive 6 can - as explained in more detail below - means
Infrarotstrahlung ausgehärtet werden. Cured infrared radiation.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Piezoelement 3 die Kreisform auf und ist in Form eines dünnen Plättchens ausgebildet. Das Piezoelement 3 ist also eine kreisförmige Scheibe, welche in ein Sensorgehäuse 7 eingesetzt werden kann, wie dies in Fig. 2 anhand von Pfeildarstellungen 8 schematisch dargestellt ist. Das Sensorgehäuse 7 ist beispielsweise aus Kunststoff gebildet. Es kann vorgesehen sein, dass das As is apparent from Fig. 2, the piezoelectric element 3 has the circular shape and is formed in the form of a thin plate. The piezoelectric element 3 is therefore a circular disc which can be inserted into a sensor housing 7, as shown schematically in FIG. 2 by means of arrow representations 8. The sensor housing 7 is formed for example of plastic. It can be provided that the
Sensorgehäuse 7 einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist. Es weist auch einen Sensor housing 7 is formed in one or more parts. It also has one
Anschlussbereich 9 auf, über welchen der Ultraschallsensor 1 mit der genannten Terminal area 9, via which the ultrasonic sensor 1 with said
Recheneinrichtung elektrisch gekoppelt werden kann, und zwar beispielsweise über einen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs. Computing device can be electrically coupled, for example via a communication bus of the motor vehicle.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 12 zum Herstellen des Ultraschallsensors 1 . Die Vorrichtung 12 kann mehrere hier nicht näher dargestellte Fertigungseinrichtungen aufweisen, in denen der Ultraschallsensor 1 nacheinander hergestellt wird. Dies ist vorliegend durch die Pfeile 14 verdeutlicht. Die Herstellung kann dabei beispielsweise manuell, teilautomatisiert oder vollautomatisiert erfolgen. Hierbei können die Ultraschallsensoren 1 einzeln oder mehrere der Ultraschallsensoren 1 in Paletten gleichzeitig oder nacheinander bearbeitet werden. FIG. 3 shows a schematic illustration of a device 12 for producing the ultrasound sensor 1. The device 12 may have a plurality of manufacturing devices, not shown here, in which the ultrasonic sensor 1 is produced in succession. This is illustrated in the present case by the arrows 14. The preparation can be done for example manually, semi-automatically or fully automated. Here, the ultrasonic sensors 1 individually or more of the ultrasonic sensors 1 in pallets can be processed simultaneously or sequentially.
Der obere Bereich von Fig. 3 beschreibt die Herstellung des Ultraschallsensors 1 an einer ersten Fertigungseinrichtung. Hierbei befindet sich der Ultraschallsensor 1 auf einer ersten Arbeitsfläche 13. Hierbei wird, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert, der Klebstoff 6 auf die Membran 2 aufgebracht und anschließend das Piezoelement 3 auf den Klebstoff 6 aufgebracht. The upper area of FIG. 3 describes the manufacture of the ultrasonic sensor 1 at a first production facility. In this case, the ultrasonic sensor 1 is located on a first working surface 13. Here, as already explained in connection with FIG. 2, the adhesive 6 is applied to the membrane 2 and then the piezoelectric element 3 is applied to the adhesive 6.
Im mittleren Bereich von Fig. 3 ist ein weiterer Herstellungsschritt an einer In the central region of Fig. 3 is a further manufacturing step at a
Fertigungseinrichtung dargestellt. Hierbei befindet sich der Ultraschallsensor 1 auf einer zweiten Arbeitsfläche 15. Hierbei wird der Ultraschallsensor mittels einer Lichtquelle 16 beziehungsweise einer UV-Lichtquelle mit UV-Strahlung bestrahlt. Insbesondere wird der erste Bereich 10 des Klebstoffs 6 mit der UV-Strahlung bestrahlt und damit ausgehärtet. Somit kann der Randbereich des Klebstoffs 6 ausgehärtet werden. Mit der Lichtquelle 16 kann eine Strahlung in einem Wellenlängenbereich an den Klebstoff 6, insbesondere an dessen Dicke und/oder an die Menge an Inhibitoren in dem Klebstoff 6 angepasst werden. Mit der Lichtquelle 16 kann eine Strahlungsintensität bereitgestellt werden, die der gewünschten Taktzeit, gemessen in Watt pro Quadratmetern, entspricht. Die Manufacturing device shown. In this case, the ultrasonic sensor 1 is located on a second working surface 15. In this case, the ultrasonic sensor is irradiated by means of a light source 16 or a UV light source with UV radiation. In particular, the first region 10 of the adhesive 6 is irradiated with the UV radiation and thus cured. Thus, the edge region of the adhesive 6 can be cured. With the light source 16, radiation in a wavelength range can be adapted to the adhesive 6, in particular to its thickness and / or to the amount of inhibitors in the adhesive 6. With the light source 16, a radiation intensity can be provided which corresponds to the desired cycle time, measured in watts per square meter. The
Aushärtung des Klebstoffs 6 beziehungsweise des ersten Bereichs 10 des Klebstoffs 6 kann über die Belichtungszeit eingestellt werden. Curing of the adhesive 6 or the first region 10 of the adhesive 6 can be adjusted over the exposure time.
Der untere Bereich von Fig. 3 beschreibt einen weiteren Schritt bei der Herstellung des Ultraschallsensors 1 mittels einer Fertigungseinrichtung. Hierbei ist der Ultraschallsensor 1 auf einer dritten Arbeitsfläche 16 angeordnet, die beispielsweise durch eine dünne Metallplatte gebildet sein kann. Ferner ist eine Infrarotstrahlungsquelle 18 vorgesehen, mittels welcher Infrarotstrahlung bereitgestellt werden kann. Diese The lower area of FIG. 3 describes a further step in the production of the ultrasonic sensor 1 by means of a production device. Here, the ultrasonic sensor 1 is arranged on a third work surface 16, which may be formed for example by a thin metal plate. Furthermore, an infrared radiation source 18 is provided, by means of which infrared radiation can be provided. These
Infrarotstrahlungsquelle 18 kann beispielsweise eine Leistung in einem Bereich zwischen 1 und 3 Kilowatt und eine maximale Leistungsdichte in einem Bereich zwischen 5 und 30 Watt pro Quadratzentimeter aufweisen, die aber in Abhängigkeit von den verwendeten Werkstoffen, dem Klebstoff 6 und den Wanddicken variieren kann. Somit kann ein spektrales Maximum in einem Bereich zwischen 500 und 1000 Nanometern liegen. Die Bestrahlungszeit, während der der Klebstoff 6 beziehungsweise der zweite Bereich 1 1 des Klebstoffs 6 mit Infrarotstrahlung bestrahlt wird, kann beispielsweise 1 Minute betragen. Die mit der Infrarotstrahlungsquelle 18 bereitgestellte Infrarotstrahlung kann mittels eines Pyrometers 19 überwacht werden. In Abhängigkeit von den Messsignalen des Pyrometers 19 kann die Strahlungsleistung, die mit der Infrarotstrahlungsquelle 18 bereitgestellt wird, gesteuert werden. For example, infrared radiation source 18 may have a power in a range between 1 and 3 kilowatts and a maximum power density in a range between 5 and 30 watts per square centimeter, but may vary depending on the materials used, adhesive 6, and wall thicknesses. Thus, a spectral maximum can be in a range between 500 and 1000 nanometers. The irradiation time during which the adhesive 6 or the second region 11 of the adhesive 6 is irradiated with infrared radiation may be, for example, 1 minute. The infrared radiation provided with the infrared radiation source 18 can be monitored by means of a pyrometer 19. Depending on the measurement signals of the pyrometer 19, the radiant power provided with the infrared radiation source 18 can be controlled.
Im Anschluss an die Bestrahlung mit der Infrarotstrahlungsquelle 18 kann der Following irradiation with the infrared radiation source 18, the
Ultraschallsensor 1 für eine vorbestimmte Abkühlzeit, die beispielsweise 20 Minuten beträgt, abgekühlt werden, sodass der Ultraschallsensor 1 im Wesentlichen Ultrasonic sensor 1 for a predetermined cooling time, which is, for example, 20 minutes, are cooled, so that the ultrasonic sensor 1 substantially
Raumtemperatur erreicht. Anschließend können dann elektrische Anschlusseinrichtungen an das Piezoelement 3 gelötet werden. Die Anschlusselemente können beispielsweise entsprechende Kabel sein. Zum Löten kann eine entsprechende Lötpaste verwendet werden. Room temperature reached. Then then electrical connection devices be soldered to the piezoelectric element 3. The connection elements can be, for example, corresponding cables. For soldering a corresponding solder paste can be used.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors (1 ) für ein Kraftfahrzeug durch1 . A method of manufacturing an ultrasonic sensor (1) for a motor vehicle
- Bereitstellen einer Membran (2) zum Aussenden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals, Providing a membrane (2) for emitting and / or receiving an ultrasonic signal,
- Bereitstellen eines Piezoelements (3) zum Anregen der Membran (2) und/oder zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufgrund des empfangenen  - Providing a piezoelectric element (3) for exciting the membrane (2) and / or for generating an electrical signal due to the received
Ultraschallsignals und  Ultrasonic signal and
- Verbinden des Piezoelements (3) und der Membran (5) mittels eines  - Connecting the piezoelectric element (3) and the membrane (5) by means of a
Klebstoffs (6),  Adhesive (6),
gekennzeichnet durch  marked by
- Bereitstellen von Infrarotstrahlung mittels einer Infrarotstrahlungsquelle (18) zum Aushärten des Klebstoffs (6).  - Providing infrared radiation by means of an infrared radiation source (18) for curing the adhesive (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Piezoelement (3) und die Membran (2) mittels eines dual härtenden Klebstoffs (6) verbunden werden.  the piezoelectric element (3) and the membrane (2) are connected by means of a dual-curing adhesive (6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Klebstoff (6) zusätzlich mit ultravioletter Strahlung mittels einer Lichtquelle (16) bestrahlt wird.  the adhesive (6) is additionally irradiated with ultraviolet radiation by means of a light source (16).
4. Verfahren nach Anspruch 3, 4. The method according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein erster Bereich (10) des Klebstoffs (6), welcher sich außerhalb eines  a first region (10) of the adhesive (6) which extends outside of
Zwischenraums zwischen dem Piezoelement (3) und der Membran (2) befindet, mittels der ultravioletten Strahlung ausgehärtet wird.  Interspace between the piezoelectric element (3) and the membrane (2) is cured by means of the ultraviolet radiation.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein zweiter Bereich (1 1 ) des Klebstoffs (6), welcher sich in dem Zwischenraum zwischen dem Piezoelement (3) und der Membran (2) befindet, mittels der Infrarotstrahlung ausgehärtet wird. a second region (1 1) of the adhesive (6) extending in the space between the piezoelectric element (3) and the membrane (2) is cured by means of infrared radiation.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Membran (2) und das Piezoelement (3), welche bereitgestellt werden, undurchlässig für die ultraviolette Strahlung sind.  the diaphragm (2) and the piezoelectric element (3) which are provided are impermeable to the ultraviolet radiation.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die beim Aushärten des Klebstoffs (6) mittels der Infrarotstrahlungsquelle (18) bereitgestellte thermische Energie gesteuert wird.  controlling the thermal energy provided upon curing of the adhesive (6) by means of the infrared radiation source (18).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
nach Ablauf einer vorbestimmten Abkühlzeit zumindest ein elektrisches  after expiration of a predetermined cooling time at least one electrical
Anschlusselement an das Piezoelement (3) gelötet werden.  Connection element to the piezoelectric element (3) are soldered.
9. Vorrichtung (12) zum Herstellen eines Ultraschallsensors (1 ) für ein Kraftfahrzeug, welche zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist, wobei die Vorrichtung (12) eine Infrarotlichtquelle (18) umfasst. 9. Device (12) for producing an ultrasonic sensor (1) for a motor vehicle, which is designed for carrying out a method according to one of the preceding claims, wherein the device (12) comprises an infrared light source (18).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018109319B4 (en) 2018-04-19 2022-09-22 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultrasonic sensor for a motor vehicle, motor vehicle and method for manufacturing an ultrasonic sensor
FR3130825A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-23 Valeo Vision Photocurable adhesive composition and associated assembly method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008149588A (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Ricoh Co Ltd Piezoelectric actuator, liquid discharge head and image formation device
US20100154560A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Roland Mueller Method for manufacturing an ultrasonic transducer
EP2246401A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-03 Valeo Schalter und Sensoren GmbH Method for sticking piezoceramic components and adhesive for performing the method
US20110141205A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Xerox Corporation Method of Removing Thermoset Polymer From Piezoelectric Transducers in a Print Head

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19538680C2 (en) * 1995-10-17 1998-10-08 Endress Hauser Gmbh Co Arrangement for monitoring a predetermined fill level of a liquid in a container
DE102011120391A1 (en) 2011-12-06 2013-06-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultrasonic sensor for a motor vehicle, motor vehicle and method for producing an ultrasonic sensor
DE102012207871A1 (en) 2012-05-11 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing e.g. distance meter in intake- and/ or exhaust system of combustion engine for flow rate measurement in gas, involves irradiating adhesive for curing with excitation light, which penetrates into intermediate element
DE102013211596A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Method for electrically contacting a piezoceramic

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008149588A (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Ricoh Co Ltd Piezoelectric actuator, liquid discharge head and image formation device
US20100154560A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Roland Mueller Method for manufacturing an ultrasonic transducer
EP2246401A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-03 Valeo Schalter und Sensoren GmbH Method for sticking piezoceramic components and adhesive for performing the method
US20110141205A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Xerox Corporation Method of Removing Thermoset Polymer From Piezoelectric Transducers in a Print Head

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