WO2017097496A1 - Schallwandleranordnung mit zwei parallel angeordneten stegen und verfahren zur herstellung einer schallwandleranordnung mit zwei parallel angeordneten stegen - Google Patents

Schallwandleranordnung mit zwei parallel angeordneten stegen und verfahren zur herstellung einer schallwandleranordnung mit zwei parallel angeordneten stegen Download PDF

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WO2017097496A1
WO2017097496A1 PCT/EP2016/076078 EP2016076078W WO2017097496A1 WO 2017097496 A1 WO2017097496 A1 WO 2017097496A1 EP 2016076078 W EP2016076078 W EP 2016076078W WO 2017097496 A1 WO2017097496 A1 WO 2017097496A1
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layer
sound transducer
transducer assembly
electrode
perforated plate
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PCT/EP2016/076078
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Inventor
Bernd SCHEUFELE
Andre Gerlach
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings

Definitions

  • the invention relates to a sound transducer assembly according to the preamble of claim 1 and a method for producing such
  • Document DE 39 20 872 A1 discloses a method for the production of ultrasound layer transducers in which the piezoceramic and thermoplastic plastic material of the layer converter are connected to one another by heat bonding. To generate the heat necessary for bonding, heat loss is produced in the piezoceramic by applying electrical signals.
  • Document DE 10 2004 047 814 A1 describes a focusing micromachined ultrasound transducer array which can be used as a focusing clinically usable ultrasound probe. Lateral side by side trained transducer cells are partially wired together electrically to achieve the desired focus of the ultrasonic conversion.
  • the sound transducer arrangement comprises a perforated plate carrier with a plurality of through openings, a plurality of piezo elements and a terminating layer.
  • Each piezoelectric element has a first electrode and a second electrode. The first electrode faces the second electrode. Within a passage opening, a piezoelectric element is arranged in each case.
  • Finishing layer is disposed above the perforated plate carrier and the piezoelectric elements, wherein the second electrodes of the piezoelectric elements with the
  • the perforated plate carrier has at least two webs arranged laterally spaced apart between two through-openings.
  • the terminating layer has first connecting regions with the webs which adjoin the through-opening directly.
  • the end layer in each case has a second connection region with the web which follows the web directly adjacent to the through-opening.
  • the first connection region comprises a weld seam or an adhesive layer.
  • the second connection layer comprises a weld seam or adhesive layer.
  • finishing layer is integrally formed.
  • the cover layer has two slots each, which are arranged symmetrically to a piezoelectric element spaced, wherein the slot ends are connected to the first connection areas.
  • the slots are rectangular.
  • the advantage here is that square piezo elements can be used.
  • the slots are designed arcuate.
  • the method according to the invention for producing a sound transducer arrangement having a plurality of through openings and at least two parallel webs, a plurality of piezoelements and a terminating layer which has a plurality of slots comprises connecting second electrodes of the piezoelements to the terminal layer. Furthermore, the method comprises contacting first electrodes of the piezoelements by wire bonding, the first electrodes being arranged opposite the second electrodes. Furthermore, the method comprises connecting the slot ends of the terminating layer with the webs of the perforated plate carrier, which adjoin directly to the through openings, in particular by means of welds and the partial filling of the through openings with a damping material.
  • the advantage here is that the sound transducer assembly is sealed.
  • FIG. 1 shows a sound transducer arrangement according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of a first embodiment of
  • Figure 3 is a plan view of a second embodiment of
  • Figure 4 shows a process for the preparation of the inventive
  • FIG. 1 shows a sectional view in the xz-plane of FIG
  • the sound transducer arrangement 100 shows by way of example three sound transducer elements or bending transducer elements 115, which are arranged parallel to each other at a distance from each other.
  • a bending transducer element 115 in this case comprises a piezoelement 104, a membrane 114 which uses a
  • Finishing layer 103 is formed, a perforated plate support 101 and
  • the perforated plate carrier 101 comprises several
  • Duchgangsö réelleen 111 has an upper side and a lower side, which are arranged opposite one another. On the top are
  • Webs 102 arranged, which are arranged parallel to each other. These webs 102 have a minimum distance from each other, wherein the minimum distance corresponds to the size of the passage opening 111. This means that the webs 102 directly adjoin the passage openings 111.
  • the piezo elements 104 are disposed within the through holes 111, each of them
  • Through hole 111 each receives a piezoelectric element 104, which is introduced from the top into the through hole 111 and flush with the top.
  • the piezo elements 104 have smaller dimensions than the through openings 111.
  • the cap layer 103 has slots spaced parallel to each other and connected by the first connection regions 108. This means that in rectangular slots, the membrane is rectangular. In arcuate slots, the membrane is designed wave-shaped.
  • Each piezo element 104 has a first electrode 105 and a second one
  • Electrode 106 The first electrode 105 is connected by means of a wire connection 112, for example, to an amplifier circuit and functions as
  • the second electrode 106 is electrically conductively connected by means of an adhesive layer 107 to the terminating layer 103.
  • the termination layer 103 is connected to an electrical ground, for example the amplifier circuit ground. That is, the second electrode 105 is grounded, thereby performing EMC shielding.
  • the piezo elements 104 can be electrically conductively connected via two wire connections to the electrical ground and the amplifier circuit.
  • the second electrode 106 is contacted over the edge of the piezoelectric element 104, so that on the side of the first electrode 105 there are two separate electrode regions, which can be contacted separately from one another.
  • the piezoelements 104 can be connected to the terminating layer 103 with an electrically nonconductive adhesive layer.
  • Each bending transducer element 115 has a first connection region 108, which adjusts or ensures the edge clamping of the bending transducer element 115 or the membrane 114.
  • the term first connection region 108 is understood to mean the regions in which a mechanical connection takes place between the end layer 103 and the webs 102 of the perforated plate carrier 101, which adjoins the through-opening 111 directly.
  • the first connection portions 103 are spaced parallel to the
  • further webs 117 are arranged laterally spaced apart, ie at least one further web 117. This means that further webs 117 extend parallel to the webs 102.
  • the webs 102 and the other webs 117 are formed by recesses 116 in the top of
  • the recesses 116 have a distance of 0.1 mm - 1 mm to the welds of the first connecting portions 108.
  • the lateral distance between the webs 102 and the other webs is 0.1 mm - 2 mm.
  • the depth of the recesses 116 comprises at least 0.1 mm.
  • second connection regions 109 are arranged laterally spaced apart. The distance is formed by the recess 116 between the webs 102 and 117.
  • Connection regions 109 are arranged on the further webs 117 and also comprise weld seams.
  • connection regions 109 are arranged on the further webs 117 and also comprise weld seams.
  • Connection regions 109 other connection areas may be present, which also have welds.
  • the number of connecting regions corresponds to the number of webs that run parallel to the through holes 111.
  • a plurality of webs 117 and a plurality of recesses 116 are arranged laterally next to each other around the through-openings 111 alternately. This serves for improved decoupling between two sound transducer elements.
  • the recesses 102 may be filled, for example, with a silicone-containing damping material.
  • the piezoelectric elements 104 have a thickness of 100 ⁇ - 750 ⁇ , of 150 ⁇ - 500 ⁇ .
  • the perforated plate carrier 101 has a thickness of 0.5 mm - 15 mm, preferably 1 mm - 10 mm.
  • FIG. 2 shows a plan view of the first embodiment of the terminating layer 203.
  • three bending transducer elements are shown, which are arranged parallel or in a line to each other.
  • the plan view is the rectangular
  • Finishing layer 203 which covers the three piezoelectric elements 204. Furthermore, the first connection region 208, which is the edge stress of the respective bending transducer sets and the second connection region 209, which serves as a decoupling between the bending transducers represented. Slots 213 are arranged at right angles to the first connection regions 208. The slots 213 are mechanically connected to the first connection areas. That is, the slots 213 and the first connection portions 208 form the diaphragm of the respective flexural transducer element.
  • the piezoelectric elements are designed rectangular or square.
  • FIG. 3 shows a plan view of the second embodiment of the terminating layer 303.
  • FIG. 3 shows a plan view of the second embodiment of the terminating layer 303.
  • the slots are arcuate designed and the piezo elements 304 are round
  • FIG. 4 shows the method for producing a sound transducer arrangement, which has a perforated plate carrier with a plurality of through openings, at least two parallel webs, a plurality of piezo elements and a terminating layer.
  • the method 400 starts with a step 410, in which second electrodes of the piezo elements are connected to the terminating layer.
  • first electrodes of the piezoelectric elements are electrically connected or contacted by wire bonding. In this case, the first electrode is opposite to the second electrode.
  • the slot ends of the end layer and the webs immediately adjacent to the through openings are connected by means of first connection regions, for example with welds.
  • the passage openings are at least partially with a
  • Filling material is filled, especially from the side, by the
  • a plastic film is adhered to the topcoat.
  • the sound transducer assembly 100 is used in motor vehicles, moving or stationary machines, such as robots, driverless transport systems,
  • the acoustic transducer assembly 100 can be used in e-bikes, electric wheelchairs, and assistive devices to assist physically disabled persons.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

Schallwandleranordnung (100) umfassend einen Lochplattenträger (101) mit mehreren Durchgangsöffnungen (111), mehrere Piezoelemente (104), wobei jedes Piezoelement (104) eine erste Elektrode (105) und eine zweite Elektrode (106) aufweist, die erste Elektrode (105) der zweiten Elektrode (106) gegenüberliegt und jeweils ein Piezoelement (104) innerhalb einer Durchgangsöffnung (111) angeordnet ist und eine Abschlussschicht (103), wobei die Abschlussschicht (103) oberhalb des Lochplattenträgers (101) und der Piezoelemente (104) angeordnet ist, wobei die zweiten Elektroden (106) der Piezoelemente (104) mit der Abschlussschicht (103) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Loch plattenträger (101) lateral zwischen zwei Durchgangsöffnungen (111) mindestens zwei parallel zueinander beabstandet angeordnete Stege (102, 117) aufweist und die Abschlussschicht (103) jeweils mit den Stegen (102), die unmittelbar an die Durchgangsöffnung (111) angrenzen, erste Verbindungsbereiche (108) auf.

Description

Beschreibung
Schallwandleranordnung mit zwei parallel angeordneten Stegen und Verfahren zur Herstellung einer Schallwandleranordnung mit zwei parallel angeordneten Stegen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schallwandleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Schallwandleranordnung.
Das Dokument DE 39 20 872 AI offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Ultraschall-Schichtwandlern, bei denen die Piezokeramik und thermoplastisches Kunststoffmaterial des Schichtwandlers durch Heißverkleben miteinander verbunden werden. Zur Erzeugung der für das Verkleben notwendigen Wärme wird in der Piezokeramik Verlustwärme durch Anlegen elektrischer Signale produziert.
In der Schrift DE 10 2004 047 814 AI wird ein fokussierendes mikrobearbeitetes Ultraschalltransducerarray beschrieben, das als fokussierende klinisch verwendbare Ultraschallsonde verwendet werden kann. Lateral nebeneinander ausgebildete Wandlerzellen werden bereichsweise elektrisch miteinander verdrahtet, um die angestrebte Fokussierung der Ultraschallwandlung zu erreichen.
Nachteilig ist hierbei, dass die einzelnen Ultraschallwandler äußeren Einflüssen, sowohl mechanischer als auch elektrischer Art, ausgesetzt sind. Offenbarung der Erfindung
Die Schallwandleranordnung umfasst einen Lochplattenträger mit mehreren Durchgangsöffnungen, mehrere Piezoelemente und eine Abschlussschicht. Jedes Piezoelement weist dabei eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf. Die erste Elektrode liegt der zweiten Elektrode gegenüber. Innerhalb einer Durchgangsöffnung ist jeweils ein Piezoelement angeordnet. Die
Abschlussschicht ist oberhalb des Lochplattenträgers und der Piezoelemente angeordnet, wobei die zweiten Elektroden der Piezoelemente mit der
Abschlussschicht elektrisch leitend verbunden sind. Erfindungsgemäß weist der Lochplattenträger lateral zwischen zwei Durchgangsöffnungen mindestens zwei parallel zueinander beabstandet angeordnete Stege auf. Die Abschlussschicht weist jeweils mit den Stegen, die unmittelbar an die Durchgangsöffnung angrenzen, erste Verbindungsbereiche auf.
Der Vorteil ist hierbei, dass aufeinanderfolgende Biegewandler voneinander entkoppelt sind.
In einer Weiterbildung weist die Abschlusssschicht jeweils mit dem Steg, der auf den unmittelbar an die Durchgangsöffnung angrenzenden Steg folgt, einen zweiten Verbindungsbereich auf.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Entkopplung zwischen den einzelnen
Biegewandlern effizienter ist.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der erste Verbindungsbereich eine Schweißnaht oder eine Klebeschicht.
In einer Weiterbildung umfasst die zweite Verbindungsschicht eine Schweißnaht oder Klebeschicht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Abschlussschicht einstückig ausgebildet.
Der Vorteil ist hierbei, dass der Verbund von Biegewandlerelementen komplett vor äußeren Einflüssen geschützt wird. In einer Weiterbildung weist die Abschlussschicht jeweils zwei Schlitze auf, die symmetrisch zu einem Piezoelement beabstandet angeordnet sind, wobei die Schlitzenden mit den ersten Verbindungsbereichen verbunden sind.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Schlitze rechteckförmig.
Der Vorteil ist hierbei, dass eckige Piezoelemente verwendet werden können.
In einer Weiterbildung sind die Schlitze bogenförmig ausgestaltet.
Vorteilhaft ist hierbei, dass runde Piezoelemente verwendet werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schallwandleranordnung mit mehreren Durchgangsöffnungen und mindestens zwei parallelen Stegen, mehreren Piezoelementen und einer Abschlussschicht, die mehrere Schlitze aufweist, umfasst das Verbinden von zweiten Elektroden der Piezoelemente mit der Anschlussschicht. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Kontaktieren von ersten Elektroden der Piezoelemente mittels Drahtbonden, wobei die ersten Elektroden den zweiten Elektroden gegenüberliegend angeordnet sind. Weiterhin umfasst das Verfahren das Verbinden der Schlitzenden der Abschlussschicht mit den Stegen des Lochplattenträgers, die unmittelbar an die Durchgangsöffnungen angrenzen, insbesondere mittels Schweißnähten und das teilweise Verfüllen der Durchgangsöffnungen mit einem Dämpfungsmaterial.
In einer weiteren Ausgestaltung wird eine Kunststofffolie auf die
Abschlussschicht geklebt.
Der Vorteil ist hierbei, dass die Schallwandleranordnung abgedichtet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter
Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Schallwandleranordnung,
Figur 2 eine Draufsicht auf eine erste Ausgestaltung der
Abschlussschicht,
Figur 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausgestaltung der
Abschlussschicht und
Figur 4 ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Schallwandleranordnung.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung in der xz-Ebene einer
Schallwandleranordnung 100. Die Schallwandleranordnung 100 zeigt beispielhaft drei Schallwandlerelemente bzw. Biegewandlerelemente 115, die parallel zueinander beabstandet angeordnet sind. Ein Biegewandlerelement 115 umfasst dabei ein Piezoelement 104, eine Membran 114 die mit Hilfe einer
Abschlussschicht 103 gebildet wird, einen Lochplattenträger 101 und
Dämpfungsmaterial. Der Lochplattenträger 101 umfasst mehrere
Duchgangsöffnungen 111 bzw. Löcher und weist eine Oberseite und eine Unterseite auf, die gegenüberliegend angeordnet sind. Auf der Oberseite sind
Stege 102 angeordnet, die parallel zueinander angeordnet sind. Diese Stege 102 weisen einen Mindestabstand zueinander auf, wobei der Mindestabstand der Größe der Durchgangsöffnung 111 entspricht. Das bedeutet die Stege 102 grenzen unmittelbar an die Durchgangsöffnungen 111 an. Die Piezoelemente 104 sind innerhalb der Durchgangsöffnungen 111 angeordnet, wobei jede
Durchgangsöffnung 111 jeweils ein Piezoelement 104 aufnimmt, das von der Oberseite in die Durchgangsöffnung 111 eingebracht ist bzw. mit der Oberseite bündig abschließt. Die Piezoelemente 104 weisen kleinere Abmessungen auf als die Durchgangsöffnungen 111. Die Abschlussschicht 103 weist Schlitze auf, die parallel beabstandet zueinander angeordnet sind und durch die ersten Verbindungsbereiche 108 verbunden werden. Das bedeutet, bei rechteckigen Schlitzen ist die Membran rechteckig. Bei bogenförmigen Schlitzen ist die Membran wellenförmig ausgestaltet.
Jedes Piezoelement 104 weist eine erste Elektrode 105 und eine zweite
Elektrode 106 auf. Die erste Elektrode 105 ist mittels einer Drahtverbindung 112 beispielsweise mit einer Verstärkerschaltung verbunden und fungiert als
Signalleitung bzw. Signalkontakt. Die zweite Elektrode 106 ist mittels einer Klebeschicht 107 mit der Abschlussschicht 103 elektrisch leitend verbunden. Die Abschlussschicht 103 ist mit einer elektrischen Masse, beispielsweise der Verstärkerschaltungmasse, verbunden. Das bedeutet die zweite Elektrode 105 ist geerdet, wodurch eine EMV-Schirmung erfolgt.
Alternativ können die Piezoelemente 104 über zwei Drahtverbindungen mit der elektrischen Masse und der Verstärkerschaltung elektrisch leitend verbunden werden. Dazu wird die zweite Elektrode 106 über den Rand des Piezoelements 104 umkontaktiert, sodass sich auf der Seite der ersten Elektrode 105 zwei voneinander getrennte Elektrodenbereiche befinden, die getrennt voneinander kontaktierbar sind. Die Piezoelemente 104 können hierbei mit einer elektrisch nicht leitfähigen Klebeschicht mit der Abschlussschicht 103 verbunden werden.
Jedes Biegewandlerelement 115 weist einen ersten Verbindungsbereich 108 auf, der die Randeinspannung des Biegewandlerelements 115 bzw. der Membran 114 einstellt bzw. sicherstellt. Unter dem Begriff erster Verbindungsbereich 108 werden dabei die Bereiche verstanden, in denen eine mechanische Verbindung zwischen der Abschlussschicht 103 und den Stegen 102 des Lochplattenträgers 101 erfolgt, der unmittelbar an die Durchgangsöffnung 111 angrenzt . Die ersten Verbindungsbereiche 103 sind dabei parallel beabstandet zu den
Durchgangsöffnungen 111 angeordnet. Das bedeutet der laterale Abstand der ersten Verbindungsbereiche 108 zueinander ist größer als die Abmaße der Durchgangsöffnung 111.
In einem lateralen Abstand zu den Stegen 102 sind lateral beabstandet weitere Stege 117 angeordnet, d. h. mindestens ein weiterer Steg 117. Das bedeutet, die weiteren Stege 117 verlaufen parallel zu den Stegen 102. Die Stege 102 und die weiteren Stege 117 sind durch Aussparungen 116 in der Oberseite des
Lochplattenträgers 101 getrennt. Die Aussparungen 116 weisen einen Abstand von 0,1 mm - 1 mm zu den Schweißnähten der ersten Verbindungsbereiche 108 auf. Der laterale Abstand zwischen den Stegen 102 und den weiteren Stegen beträgt 0,1 mm - 2 mm. Die Tiefe der Aussparungen 116 umfasst mindestens 0,1 mm. Durch die Aussparungen 116 werden lokal schwingungsfähige Bereiche der Abschlussschicht 103 erzeugt, sodass die Membranen 114
Schwingungsenergie aufnehmen und dissipieren können.
Neben den ersten Verbindungsbereichen 108 sind lateral beabstandet zweite Verbindungsbereiche 109 angeordnet. Der Abstand wird durch die Aussparung 116 zwischen den Stegen 102 und 117 gebildet. Die zweiten
Verbindungsbereiche 109 sind auf den weiteren Stegen 117 angeordnet und umfassen ebenfalls Schweißnähte. Optional können um die zweiten
Verbindungsbereiche 109 weitere Verbindungsbereiche vorhanden sein, die ebenfalls Schweißnähte aufweisen. Die Anzahl der Verbindungsbereiche entspricht dabei der Anzahl der Stege, die parallel zu den Durchgangsöffnungen 111 verlaufen. Mit anderen Worten es sind um die Durchgangsöffnungen 111 abwechselnd mehrere Stege 117 und mehrere Aussparungen 116 lateral nebeneinander angeordnet. Dies dient zu einer verbesserten Entkopplung zwischen zwei Schallwandlerelementen.
Optional können die Aussparungen 102 beispielsweise mit einem silikonhaltigen Dämpfungsmaterial verfüllt sein.
Die Piezoelemente 104 weisen eine Dicke von 100 μηι - 750 μηι auf, von 150 μηι - 500 μηι. Der Lochplattenträger 101 weist eine Dicke von 0,5 mm - 15 mm auf, vorzugsweise von 1 mm - 10 mm.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die erste Ausführung der Abschlussschicht 203. Es sind beispielhaft drei Biegewandlerelemente gezeigt, die parallel bzw. in einer Linie zueinander angeordnet sind. In der Draufsicht ist die rechteckige
Abschlussschicht 203 gezeigt, die die drei Piezoelemente 204 überdeckt. Des Weiteren sind der erste Verbindungsbereich 208, der die Randspannung des jeweiligen Biegewandlers einstellt und der zweite Verbindungsbereich 209, der als Entkopplung zwischen den Biegewandlern dient, dargestellt. Rechtwinklig zu den ersten Verbindungsbereichen 208 sind Schlitze 213 angeordnet. Dabei sind die Schlitze 213 mit den ersten Verbindungsbereichen mechanisch verbunden. Das bedeutet die Schlitze 213 und die ersten Verbindungsbereiche 208 formen die Membran des jeweiligen Biegewandlerelements. Die Piezoelemente sind rechteckig oder quadratisch ausgestaltet.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die zweite Ausführung der Abschlussschicht 303. Merkmale der Figur 3, die die gleichen Merkmale wie in Figur 2 darstellen, weisen identische hintere Stellen der Bezugszeichen wie Figur 2 auf. In Figur 3 sind die Schlitze bogenförmig ausgestaltet und die Piezoelemente 304 sind rund
Figur 4 zeigt das Verfahren zur Herstellung einer Schallwandleranordnung, die einen Lochplattenträger mit mehreren Durchgangsöffnungen mindestens zwei parallelen Stegen, mehreren Piezoelementen und einer Abschlussschicht aufweist. Das Verfahren 400 startet mit einem Schritt 410, in dem zweite Elektroden der Piezoelemente mit der Abschlussschicht verbunden werden. In einem folgenden Schritt 420 werden erste Elektroden der Piezoelemente mittels Drahtbonden elektrisch verbunden bzw. kontaktiert. Dabei liegt die erste Elektrode der zweiten Elektrode gegenüber. In einem folgenden Schritt 430 werden die Schlitzenden der Abschlussschicht und die Stege, die unmittelbar an die Durchgangsöffnungen angrenzen, mittels ersten Verbindungsbereichen verbunden, beispielsweise mit Schweißnähten. In einem folgenden Schritt 440 werden die Durchgangsöffnungen mindestens teilweise mit einem
Dämpfungsmaterial verfüllt, insbesondere von der Seite, die von der
Abschlussschicht abgewandt angeordnet ist, d. h. der Rückseite des
Lochplattenträgers.
In einem Ausführungsbeispiel wird eine Kunststofffolie auf die Abschlussschicht geklebt.
Die Schallwandleranordnung 100 findet in Kraftfahrzeugen, bewegten oder stehenden Maschinen, wie Robotern, fahrerlose Transportsysteme,
Logistiksystemen in Lagern, Staubsaugern, Rasenmähern Anwendung. Des Weiteren kann die Schallwandleranordnung 100 in E-Bikes, elektrischen Rollstühlen und in Hilfsmitteln zur Unterstützung körperlich eingeschränker Personen eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Schallwandleranordnung (100) umfassend
• einen Lochplattenträger (101) mit mehreren Durchgangsöffnungen (111), · mehrere Piezoelemente (104), wobei jedes Piezoelement (104) eine erste
Elektrode (105) und eine zweite Elektrode (106) aufweist, die erste Elektrode (105) der zweiten Elektrode (106) gegenüberliegt und jeweils ein Piezoelement (104) innerhalb einer Durchgangsöffnung (111) angeordnet ist und
· eine Abschlussschicht (103), wobei die Abschlussschicht (103) oberhalb des Lochplattenträgers (101) und der Piezoelemente (104) angeordnet ist, wobei die zweiten Elektroden (106) der Piezoelemente (104) mit der Abschlussschicht (103) elektrisch leitend verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Lochplattenträger (101) lateral zwischen zwei Durchgangsöffnungen
(111) mindestens zwei parallel zueinander beabstandet angeordnete Stege (102, 117) aufweist und die Abschlussschicht (103) jeweils mit den Stegen (102), die unmittelbar an die Durchgangsöffnung (111) angrenzen, erste Verbindungsbereiche (108) auf.
2. Schallwandleranordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussschicht (103) jeweils mit dem Steg (117), der auf den unmittelbar an die Durchgangsöffnung angrenzenden Steg (102) folgt, einen zweiten Verbindungsbereich (109) aufweist.
3. Schallwandleranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsbereich (108) eine Schweißnaht oder eine Klebeschicht umfasst.
4. Schallwandleranordnung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verbindungsbereich (109) eine Schweißnaht oder Klebeschicht umfasst.
5. Schallwandleranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussschicht (103) einstückig ausgebildet ist.
6. Schallwandleranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussschicht (103) jeweils zwei Schlitze (213, 313) aufweist, die symmetrisch zu einem Piezoelement (104) beabstandet angeordnet sind, wobei die Schlitzenden mit dem ersten Verbindungsbereich (108) verbunden sind.
7. Schallwandleranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (213, 313) rechteckförmig sind.
8. Schallwandleranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (213, 313) bogenförmig ausgestaltet sind.
9. Verfahren (300) zur Herstellung einer Schallwandleranordnung umfassend einen Lochplattenträger mit mehreren Durchgangsöffnungen und mindestens zwei parallelen Stegen, mehrere Piezoelemente und eine Abschlussschicht, die Schlitze aufweist, mit den Schritten:
• Verbinden (310) von zweiten Elektroden der Piezoelemente mit der Abschlussschicht,
• Kontaktieren (320) von ersten Elektroden der Piezoelemente mittels Drahtbonden, wobei die ersten Elektroden den zweiten Elektroden gegenüberliegend angeordnet sind,
• Verbinden (330) der Schlitzenden der Abschlussschicht und der Stege des Lochplattenträgers, die unmittelbar an die Durchgangsöffnungen angrenzen, mittels einer Schweißnaht und
• Teilweises Verfüllen (340) der Durchgangsöffnungen mit einem
Dämpfungsmaterial.
10. Verfahren (300) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststofffolie auf die Abschlussschicht geklebt wird.
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