一种超声换能器及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202311233113.1 | 申请日 | 2023-09-22 | 公开(公告)号 | CN117123459A | 公开(公告)日 | 2023-11-28 |
| 申请人 | 中电科芯片技术(集团)有限公司; | 发明人 | 王登攀; 杨靖; 王飞; 曾祥豹; 王露; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于超 声换能器 领域，具体涉及一种超声换能器及其制备方法；包括：压电陶瓷片的负 电极 通过粘接剂粘接在金属壳体的底部；压电陶瓷片采用翻边电极的方式，将负电极通过翻边引到与正电极同侧，第一 导线 和第二导线的一端分别对应连接处于同侧的负电极和正电极；所述 基板 设置在金属壳体上部，基板上开设有两个导线通孔，第一导线和第二导线的另一端穿过导线通孔并采用填充胶密封进行直接引出，或者通过正、负连接柱进行间接引出； 密封胶 涂覆在基板上方，对基板进行密封；本发明减小了因高低温环境下压电陶瓷片负极与金属壳体之间 接触 状态的变化对电连接性能的影响，提高了器件的 温度 稳定性 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超声换能器，其特征在于，包括：压电陶瓷片(1)、负电极(2)、粘接剂(3)、正电极(4)、第一导线(5)、基板(6)、金属壳体(9)、吸声结构(10)、密封胶(11)和第二导线(17)；所述压电陶瓷片(1)的负电极(2)通过粘接剂(3)粘接在金属壳体(9)的底部；压电陶瓷片采用翻边电极的方式，将负电极(2)通过翻边引到与正电极(4)同侧，第一导线(5)和第二导线(17)的一端分别对应连接处于同侧的负电极(2)和正电极(4)；所述基板(6)设置在金属壳体(9)上部，基板(6)上开设有两个导线通孔，第一导线(5)和第二导线(17)的另一端通过导线通孔引出；密封胶(11)涂覆在基板(6)上方，对基板进行密封。 |
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| 说明书全文 | 一种超声换能器及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于超声换能器领域，具体涉及一种超声换能器及其制备方法。 背景技术[0002] 目前商用的超声传感器性能方面能够满足大部分的应用需求，但商用器件工作温度范围通常难以满足一些特殊的应用环境，尤其是高温或低温超过其工作温度上下限时，会影响其性能，甚至会出现电学开路等情况，尤其是采用导电胶等方式实现电连接时，更容易因温度变化而出现上述情况。 [0003] 倒车雷达上常用的超声换能器多采用铝壳，铝壳的特点是容易加工，且成本较低；同样尺寸下，谐振频率较低；铝壳的缺点之一是不容易焊线，而壳体又通常直接与压电陶瓷片的负极相连，连接所用的胶黏剂不导电，仅通过压电陶瓷片负极和铝壳上的微小凸起实现电连接，这种连接方式使压电陶瓷片和铝壳之间的电阻一致性难以保证，且为了保证电连接，铝壳粘接面通常不做任何表面处理，因此，难以保证粘接效果为最佳。此外，随着环境温度的变化，由于压电陶瓷片、铝壳和粘接剂的热膨胀系数不同，压电陶瓷片负极与铝壳之间的接触会发生变化，导致其电连接的电阻发生显著变化，从而导致超声换能器的性能产生较大的温漂；因此，亟需一种新设计以提高超声传感器的温度稳定性。 发明内容[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种超声换能器及其制备方法，该超声换能器包括：压电陶瓷片1、负电极2、粘接剂3、正电极4、第一导线5、基板6、金属壳体9、吸声结构10、密封胶11和第二导线17；所述压电陶瓷片1的负电极2通过粘接剂3粘接在金属壳体9的底部；压电陶瓷片采用翻边电极的方式，将负电极2通过翻边引到与正电极4同侧，第一导线5和第二导线17的一端分别对应连接处于同侧的负电极2和正电极4；所述基板6设置在金属壳体9上部，基板6上开设有两个导线通孔，第一导线5和第二导线17的另一端通过导线通孔引出；密封胶11涂覆在基板6上方，对基板进行密封。 [0005] 优选的，第一导线5和第二导线17的另一端通过导线通孔引出时，将第一导线5和第二导线17的另一端穿过导线通孔并采用填充胶20密封进行直接引出，或者通过正、负连接柱进行间接引出。 [0006] 进一步的，第一导线5和第二导线17的另一端通过正、负连接柱进行间接引出指的是：将正、负连接柱分别通过金属底座13焊接在两个导线通孔中，将第一导线5和第二导线17的另一端分别焊接在负、正连接柱底部，添加第三导线16和第四导线19分别焊接在负、正连接柱顶部；采用导电层12连接负连接柱7和金属壳体9，并采用导电胶14固定导电层12。 [0007] 优选的，所述金属壳体9内表面的上部设置有突起，基板6安置在突起上并采用固定胶15将基板6固定在突起上。 [0008] 进一步的，所述固定胶15为常温快速固化的AB胶。 [0009] 优选的，基板6上还设置有通气孔，以保证器件内外的气压平衡。 [0010] 优选的，所述基板6为PCB板。 [0012] 一种超声换能器制备方法，包括： [0013] S1：将两根导线的一端分别焊接到压电陶瓷片进行翻边电极后的正电极和负电极上； [0014] S2：采用粘接胶将压电陶瓷片的负极与带有凸起的金属壳体底部粘连； [0015] S3：向金属壳体填充吸声结构； [0016] S4：在基板上加工三个通孔，其中两个用于正负极导线的引出，一个用于内外气压导通； [0017] S5：将正负极导线从基板的两个通孔中穿出，通孔处用填充胶固定； [0018] S6：将基板装入壳体中，并由金属壳体内部的突起支撑，形成稳定的支撑状态； [0019] S7：在基板边缘与金属壳体之间选择多个均匀分布的点，添加固定胶固定基板； [0020] S8：采用密封胶对基板进行密封。 [0021] 本发明的有益效果为：本发明设计的超声换能器采用了一种高可靠电学连接方式，即利用翻边电极使负极导线与压电陶瓷片的负极直接用焊接的方式实现电连接，而压电陶瓷片的负极与金属壳体之间用粘接剂实现力学刚性连接，减小了因高低温环境下压电陶瓷片负极与金属壳体之间接触状态的变化对电连接性能的影响，提高了器件的温度稳定性；为了提高屏蔽性，另外提出了一种负电极与外壳连接的结构，可降低外界电磁干扰。附图说明 [0022] 图1为本发明中超声换能器结构示意图； [0023] 图2为本发明中基板上位置示意图； [0024] 图3为本发明另一优选实施例的超声换能器结构示意图； [0025] 图4为本发明中另一优选实施例的基板位置示意图； [0026] 图中：1、压电陶瓷片；2、负电极；3、粘接剂；4、正电极；5、第一导线；6、基板；7、负连接柱；8、焊点；9、金属壳体；10、吸声结构；11、密封胶；12、导电层；13、金属底座；14、导电胶；15、固定胶；16、第三导线；17、第二导线；18、正连接柱；19、第四导线；20、填充胶。 具体实施方式[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 本发明提出了一种超声换能器及其制备方法，如图1、图2所示，所述超声换能器包括以下内容：压电陶瓷片1、负电极2、粘接剂3、正电极4、第一导线5、基板6和第二导线17；所述压电陶瓷片1的负电极2通过粘接剂3粘接在金属壳体9的底部；压电陶瓷片采用翻边电极的方式，将负电极2通过翻边引到与正电极4同侧，第一导线5和第二导线17的一端分别对应连接处于同侧的负电极2和正电极4；所述基板6设置在金属壳体9上部，基板6上开设有两个导线通孔，第一导线5和第二导线17的另一端通过导线通孔引出；密封胶11涂覆在基板6上方，对基板进行密封。 [0029] 第一导线5和第二导线17的另一端通过导线通孔引出时，可采用直接引出：将第一导线5和第二导线17的另一端穿过导线通孔并采用填充胶20对导线通孔进行密封。 [0030] 优选的，所述金属壳体9内表面的上部设置有突起，基板6安置在突起上并采用固定胶15将基板6固定在突起上。优选的，固定胶15为常温快速固化的AB胶。 [0031] 优选的，基板6上还设置有通气孔，以保证器件内外的气压平衡。 [0032] 优选的，基板6为PCB板。 [0033] 优先的，粘接剂3为流动性好的环氧胶，密封胶11为低硬度、固化收缩比小的灌封胶，填充胶20为高强度快速固化的AB胶。 [0034] 如图3、图4所示，在本发明的一些优选实施例中，若需超声换能器实现屏蔽，则需要将压电陶瓷片的负极与金属外壳连接；为现实压电陶瓷片的负极与金属外壳连接，第一导线5和第二导线17的另一端通过导线通孔引出时，通过正、负连接柱进行间接引出；具体的：超声换能器基板6上的两个导线通孔中通过通过金属底座13焊接两个连接柱(负连接柱7、正连接柱18)，焊点为8，金属底座用于固定连接柱；第一导线5和第二导线17的另一端分别焊接在对应连接柱底部，添加第三导线16和第四导线19分别焊接在对应连接柱顶部；采用导电层12连接负连接柱7和金属壳体9，并采用导电胶14固定导电层12。 [0035] 本发明还提出一种超声换能器制备方法，用于制备上述超声换能器，其制备过程包括： [0036] S1：将两根导线的一端分别焊接到压电陶瓷片进行翻边电极后的正电极和负电极上； [0037] S2：采用粘接胶将压电陶瓷片的负极与带有凸起的金属壳体底部粘连； [0038] S3：向金属壳体填充吸声结构； [0039] S4：在基板上加工三个通孔，其中两个用于正负极导线的引出，一个用于内外气压导通； [0040] S5：将正负极导线从基板的两个通孔中穿出，通孔处用填充胶固定； [0041] S6：将基板装入壳体中，并由金属壳体内部的突起支撑，形成稳定的支撑状态； [0042] S7：在基板边缘与金属壳体之间选择多个均匀分布的点，添加固定胶固定基板； [0044] 在一些优选实施例中，制备实现屏蔽的超声换能器的过程包括： [0045] S1：将两根导线的一端分别焊接到压电陶瓷片进行翻边电极后的正电极和负电极上； [0046] S2：采用粘接胶将压电陶瓷片的负极与带有凸起的金属壳体底部粘连； [0047] S3：向金属壳体填充吸声结构； [0048] S4：在基板上加工三个通孔，其中两个分别焊接正、负连接柱，一个用于内外气压导通； [0049] S5：将两根细导线另一端分别焊接到对应的连接柱上； [0050] S6：将基板装入壳体中，并由金属壳体内部的突起支撑，形成稳定的支撑状态； [0051] S7：使用导电层连接负连接柱和金属壳体，在导电层与壳体之间用导电胶实现电连接；优选的，导电层为铜电极； [0052] S8：在基板边缘与金属壳体之间的非导电层位置选择多个均匀分布的点，采用固定胶进行固定； [0053] S9：将两根粗导线分别焊接到两个连接柱顶部； [0054] S10：用密封胶对基板进行密封。 [0055] 综上所述，本发明设计的超声换能器采用了一种高可靠电学连接方式，即利用翻边电极使负极导线与压电陶瓷片的负极直接用焊接的方式实现电连接，而压电陶瓷片的负极与金属壳体之间用粘接剂实现力学刚性连接，减小了因高低温环境下压电陶瓷片负极与金属壳体之间接触状态的变化对电连接性能的影响，提高了器件的温度稳定性；为了提高屏蔽性，另外提出了一种负电极与外壳连接的结构，可降低外界电磁干扰。 [0056] 以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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