用于距离测量的机动车辆超声换能器、相应的制造方法和用途 |
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| 申请号 | CN201580057979.9 | 申请日 | 2015-07-23 | 公开(公告)号 | CN107155354A | 公开(公告)日 | 2017-09-12 |
| 申请人 | 法雷奥电机设备公司; | 发明人 | N.马里耶; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种超 声换能器 (10)，该类型的超声换能器设置有 电连接器 (17)、至少一个超声换能器(15)和 电子 卡(13)，该电子卡用于控制所述换能器(4、15)，且布置在壳体内，并包括印刷 电路 板(14)，有源部件(11)和无源部件(12)安装在该印刷 电路板 上。根据本发明，有源部件包括完全嵌入在印刷电路板的 基板 中的集成有源部件(11)，且无源部件包括完全嵌入在基板中的集成无源部件(12)。根据另一特征，有源部件和无源部件包括表面安装的部件(7)，其仅布置在印刷电路板的一侧，且换能器安装在相对侧。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于距离测量的机动车辆超声换能器(1、10)，该类型的机动车辆超声换能器包括： |
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| 说明书全文 | 用于距离测量的机动车辆超声换能器、相应的制造方法和用途 技术领域[0001] 本发明涉及一种用于距离测量的机动车辆超声换能器和其制造方法。 [0002] 其还涉及该超声换能器在机动车辆中的用途。 背景技术[0003] 存在用于在机动车辆中使用的大量版本的超声换能器。 [0004] 这些应用例如具有通过测量至潜在障碍物的距离而辅助机动车辆的驾驶员进行停车操作的目的。为此目的，超声换能器包括超声膜，通过其超声信号被发射且继而被接收。该换能器与装备有必要电子器件的电子卡一起定位在壳体中，该壳体被例如设置在车辆的保险杠中。壳体具有用于电连接至车载电力网络和数据总线的耦合件。 [0007] 这导致巨大的高度，和对冲击的较小抗力。 [0008] 因此需要更平且更鲁棒的超声换能器，其可容易地集成在机动车辆中，且特别是保险杠中。 发明内容[0009] 本发明由此目的在于通过用于距离测量的机动车辆超声换能器满足该需求，该类型的用于距离测量的机动车辆超声换能器包括： [0010] -壳体，其设置有电连接器； [0011] -至少一个超声换能器； [0012] -电子卡，其用于控制布置在壳体内的该超声换能器，且包括印刷电路板，有源部件和无源部件安装在该印刷电路板上。 [0013] 根据本发明，有源部件包括完全嵌入在印刷电路板的基板中的集成有源部件，无源部件包括也完全嵌入在该基板中的集成无源部件，有源部件和无源部件包括表面安装的部件，所述表面安装的部件仅布置在印刷电路板的一侧上，且换能器安装在相反侧。 [0014] 根据本发明的另一个特征，集成有源部件和集成无源部件包括铜垫，其通过微孔连接至印刷电路板的铜迹线。 [0016] 在根据本发明的超声换能器中，该芯片是ASIC。 [0018] 根据另一方面，本发明涉及一种制造上述用于距离测量的机动车辆超声换能器的方法，其包括制造电子卡的一般步骤，该电子卡包括印刷电路板和电子部件。 [0019] 根据本发明的该一般步骤包括： [0020] -预处理电子部件的至少一个的预备步骤，所述电子部件随后形成嵌入在印刷电路板中的至少一个集成部件； [0021] -铜层上激光钻孔出参考标记的第一步骤，随后形成该印刷电路板的一部分； [0022] -用介电材料印刷至少一个所述铜层的第二步骤； [0023] -将集成部件布置在介电材料上的第三步骤； [0024] -堆叠和压制铜层和有机基板层的第四步骤，所述有机基板层包括至少一个凹部，以接收该集成部件； [0025] -激光钻孔的第五步骤； [0026] -机械钻孔的第六步骤； [0027] -清洁的第七步骤； [0028] -金属化的第八步骤，以形成孔和微孔，所述第八步骤包括成像的第一阶段、铜沉积的第二阶段、以及剥离和蚀刻的第三阶段； [0029] -自动检查的第九步骤； [0030] -处理所述有机基板的下游步骤。 [0031] 制造根据本发明的超声换能器的一般步骤此外包括第一附加步骤，所述第一附加步骤为将表面安装部件类型的电子部件的至少一个仅布置在印刷电路板的第一侧上。 [0032] 根据本发明，一般步骤此外包括第二附加步骤，所述第二附加步骤为将至少一个压电传感器固定至与第一侧相反的第二侧，且将该压电传感器通过柔性联接线联接至相应微孔。 [0033] 根据本发明的用于距离测量的机动车辆超声换能器有利地在系统中用以辅助停车或紧急制动。 [0034] 这些主要说明已经使得该机动车辆超声换能器提供的相比于现有技术的优势对本领域技术人员来说是明显的。 附图说明[0036] 图1示出现有技术已知的机动车辆超声换能器。 [0037] 图2示意性地示出根据本发明的机动车辆超声换能器。 [0038] 图3示出根据本发明的制造用于图2所示的超声换能器的电子卡的方法，特别地用于印刷电路板。 具体实施方式[0039] 本发明优选实施例涉及的超声换能器的类型在图1中示出。 [0040] 以传统方式，超声换能器1——意图装配在机动车辆保险杠中——包括保护超声换能器4的电连接器3和壳体2，在该例子中，超声换能器4是膜换能器。 [0041] 电子卡5——包括支撑表面安装部件(SMC)7的印刷电路板——控制膜换能器4，用于发射超声信号和在从几米半径内的潜在障碍物反射之后接收超声信号。 [0042] 此外，以传统的方式，该障碍物和超声换能器1之间的距离通过电子卡5基于这些信号被发送和返回的时间而被计算。 [0043] 在从现有技术中已知的该换能器1中，传统制造的印刷电路板6是双侧的，即，其具有被绝缘基板分开的两个铜层。 [0044] 无源SMC部件7(电阻、电容、电感...)和有源部件(特别地诸如ASIC(为英语“Application Specific Integrated Circuit”的首字母))安装在印刷电路板6的两个面上，且防止膜换能器4直接安装在印刷电路板6上。 [0045] 膜换能器4安装在支撑件8上的电子卡5中，通过贯穿销9连接至印刷电路板5。 [0046] 该标准组件具有的缺点是笨重且不是非常可靠，特别是当超声换能器1集成在车辆的保险杠中时，保险杠按照定义承受冲击。 [0047] 在示例地如图2所示的根据本发明的超声换能器10中，电子卡13的部件7的一些有源部件11和无源部件12嵌入在印刷电路板14中允许暴露与SMC部件7被安装的侧相对的侧，以便安装超声换能器，其在此是压电传感器15。 [0048] 以该方式，根据本发明的超声换能器10的壳体16和电连接器17形成紧凑的单元，其比传统超声换能器1平。 [0049] 该壳体16和该连接器17通过塑料注射模具以传统方式制造。 [0050] 根据本发明的超声换能器通过将电子卡13与壳体16组装而制造，该电子卡在图3所示的一般步骤期间形成。 [0051] 在预备步骤17中，意图嵌入在印刷电路板14的有机基板18中的电子部件11、12经历特定的处理。 [0052] 有源部件11集成在印刷电路板14中，其具有裸露的半导体芯片11(通常由硅制成)的形状。芯片11的特定处理在整个晶片上执行，以便制造铜重新分配层19，其将允许通过金属化微孔21实现与印刷电路板14的迹线20的互连。该处理在干净的空间中进行。 [0053] 考虑到在信号之间的必要绝缘距离以避免电迁移问题并允许添加铜区域重新分配层19被引导，所述铜区域有助于芯片11朝向基板18散热。 [0054] 在本发明的特定实施例中，仅一个ASIC类型的芯片被集成在有机基板18中，所述芯片满足超声换能器10的所有发射接收功能。 [0055] 关于意图嵌入在印刷电路板14的有机基板中的无源部件12(电阻、电容、电感...)，这些以相同方式设置有铜垫19。 [0056] 在激光钻孔的第一步骤22中，参考标记23在铜层24上制造，其将随后形成印刷电路板14的一部分。 [0057] 在第二步骤25中，这些铜层24印刷有介电材料26，以便将连接件19的区域之外的嵌入部件11、12绝缘。 [0058] 在第三步骤27中，意图嵌入的部件28布置在印刷的介电材料26上。包括将芯片11固定在铜层24上的操作也在干净的空间中执行。 [0059] 在第四步骤29中，铜层24和有机基板层18被堆叠，在该基板层中已经设置有凹部30，以接收嵌入的部件11、12。 [0060] 在第五步骤31中，与嵌入部件11、12的连接件19相对的介电材料26和铜层24被激光钻孔，以便剥离这些32，用于随后形成金属化微孔21。 [0061] 在第六步骤33中，孔34在铜层和基板18的层中被机械钻孔，用于随后形成金属化孔35。 [0062] 在第七步骤36中，在第五步骤31期间激光钻孔导致的杂质32被消除。 [0063] 在金属化的第八步骤37中，微孔21和孔35在成像的第一阶段38、铜沉积的第二阶段39、以及剥离和蚀刻的第三阶段40期间被制造。 [0064] 通过工业传感进行自动检查的第九步骤41允许检查印刷电路板14与参考模型的一致性。 [0065] 下游步骤42涉及有机基板18的处理和印刷电路板14的修整。 [0066] 在第一附加步骤(未示出)中，电子卡13装备有仅在印刷电路板14的第一侧上的表面安装的有源和无源部件7。 [0067] 该措施允许与第一侧相对的第二侧被暴露，以便在第二附加步骤中固定压电传感器15。 [0069] 将压电传感器15直接固定在印刷电路板14上与该“结合”技术使得可以将连接件的长度相较于与传统超声换能器1的支撑件8的组件缩短。 [0070] 以此方式，任何电磁干扰被限制，且EMC(电磁兼容性)行为被改善。 [0071] 电磁兼容性性能的改进还由嵌入卡的一些电子部件11、12(特别是ASIC11)导致，因为印刷电路板14的两个外铜层24用作屏蔽件。 [0074] 它们集成在印刷电路板14中允许针对这些侵袭保护最重要的有源部件11。 [0075] 不用说，本发明不仅限于单个上述优选实施例。 |
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