超声传感器制造技术

超声传感器(1)包括：元件存储壳体(4)，其包括至少一个壳体侧膜片(43a)，该壳体侧膜片是厚度方向沿着方向轴(DA)的振动板；和至少一个超声元件(50)，其容纳在元件存储壳体中并与壳体侧膜片间隔开。超声元件包括元件侧膜片(54)，该元件侧膜片(54)是具有沿方向轴的厚度方向的振动膜，并且由厚度方向沿着方向轴的半导体基板(51)的薄部提供。半导体基板设置为在壳体侧膜片与元件侧膜片之间提供至少一个封闭空间(SC)作为共振空间。半导体基板由元件存储壳体固定和支撑。

【技术实现步骤摘要】
超声传感器
本公开涉及一种超声传感器。
技术介绍
专利文献1中记载的超声传感器包括壳体和压电元件。壳体的形状类似于具有底部和侧壁的有底筒体。压电元件结合到壳体的底部。在具有上述结构的超声传感器中，容纳诸如压电元件的超声元件的壳体暴露于存在检测物体的外部空间。更具体地，例如，当安装在车辆中时，超声传感器以车载状态安装在诸如车辆保险杠的外面板构件中。因此，诸如卵石之类的硬质异物可能会与壳体碰撞。在现有的超声传感器的情况下，担心结合到壳体的超声元件可能出现裂纹或者超声元件会从壳体上脱落。特别地，当使用MEMS型元件时，将该元件结合到壳体的底部使得该元件易于损坏。在本文中，MEMS代表微机电系统。专利文献1：JP2011-350327A
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够例如令人满意地保护超声元件的结构。根据本专利技术的一方面，一种超声传感器，包括：元件存储壳体，该元件存储壳体包括至少一个壳体侧膜片，该壳体侧膜片是厚度方向沿着方向轴的振动板；至少一个容纳在元件存储壳体中并与壳体侧膜片间隔开的超声元件。超声元件包括元件侧膜片，该元件侧膜片是厚度方向沿方向轴的振动膜，并且由厚度方向沿方向轴的半导体基板的薄部提供。半导体基板被设置为在壳体侧膜片与元件侧膜片之间提供至少一个封闭空间作为共振空间。半导体基板由元件存储壳体固定和支撑。超声元件被存储在元件存储壳体的内部，并与元件存储壳体所具有的壳体侧膜片分开。因此，即使当诸如卵石之类的硬质异物与壳体侧膜片碰撞时，由碰撞产生的冲击也不会直接作用在超声元件上。因此，超声元件受到元件存储壳体令人满意的保护。超声元件所具有的元件侧膜片是由元件存储壳体固定支撑的半导体基板的薄部。作为共振空间的封闭空间介于元件侧膜片与壳体侧膜片之间。因此，由超声元件和壳体侧膜片之一引起的超声振动由于关联共振而传播到另一元件。因此，提高了在超声元件与壳体侧膜片之间超声振动的传播效率。根据上述结构，在令人满意地保护超声元件的同时，可以成功地实现在超声传感器的外部空间和超声元件之间的超声振动的传播。附图说明根据以下参考附图进行的详细描述，本专利技术的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：图1是包括根据一个实施例的超声传感器的车辆的外观的立体图。图2是将图1所示的超声传感器的周围放大表示的局部剖视图。图3是示出图2所示的超声传声器的概略结构的剖视图。图4是示出根据第二实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图5是示出根据第三实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图6是示出根据第四实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图7是示出根据第五实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图8是示出根据第六实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图9是示出根据第七实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图10是示出根据第八实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图11是示出根据第九实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图12是示出根据第十实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图13是示出根据第十一实施例的超声传声器的概略结构的截面图。图14是示出根据第十二实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图15是示出根据第十三实施例的超声传声器的概略结构的截面图。图16是示出根据第十四实施例的超声传声器的概略结构的截面图。图17是示出根据第十五实施例的超声传声器的概略结构的截面图。图18是表示根据第十六实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图19是示出根据第十七实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图20是示出根据第十八实施例的超声传声器的概略结构的截面图。图21是示出根据第十九实施例的超声传声器的概略结构的剖视图。图22是示出根据第二十实施例的超声传声器的概略结构的截面图。具体实施方式实施例下面将结合附图描述本专利技术的实施例。至于适用于一个实施例的各种修改，当将这些修改插入到关于该实施例的一系列说明之中时，有可能妨碍对实施例的理解。因此，这些修改将不会插入到与该实施例有关的一系列说明中，而将在后面进行整体描述。车载结构参照图1，在本实施例中，超声传感器1具有安装在车辆V中的车载间隙声纳的结构。具体地，当安装在车辆V中时，超声传感器1可以检测车辆V周围存在的物体。车辆V是所谓的四轮汽车，具有箱状的车身V1。车身V1包括车身面板V2、前保险杠V3和后保险杠V4，它们是构成外面板的车身部件。前保险杠V3设置在车身V1的前端。后保险杠V4设置在车身V1的后端。超声传感器1安装在前保险杠V3和后保险杠V4中，以便检测在车辆V之前或之后存在的物体。超声传感器1安装在车辆V的车身V1所包括的前保险杠V3和后保险杠V4中的状态，下文称之为“车载状态”。更具体地，在车载状态下，多个(例如四个)超声传感器1被安装在前保险杠V3中。安装在前保险杠V3中的多个超声传感器1在车辆宽度方向上位于不同的位置。同样，在后保险杠V4中安装有多个(例如四个)超声传感器1。前保险杠V3和后保险杠V4具有作为用于安装各个超声传感器1的通孔的安装孔V5。第一实施例图2示出了在车载状态下附接到前保险杠V3的多个超声传感器1中的一个。参照图2和图3，下面将描述根据第一实施例的超声传感器1的结构。参考图2，前保险杠V3包括保险杠外围V31和保险杠后部V32。保险杠外围V31是前保险杠V3的外表面，并且面对作为车辆V外部的空间的外部空间SD。保险杠后部V32是保险杠外围V31的后表面，并且面向作为车身即前保险杠V3内部的空间的车身内部空间SN。安装孔V5在保险杠外围V31和保险杠后部V32上开口，从而在厚度方向上穿透前保险杠V3。超声传感器1可以发送或接收超声波。具体而言，超声传感器1沿着方向轴DA将探测波(其为超声波)发送至外部空间SD。方向轴是从超声传感器1沿超声波的发送或接收方向延伸的虚拟直线，并且用作方向角的参考。方向轴可以称为方向中心轴或检测轴。超声传感器1从外部空间SD接收包括从周围存在的物体返回的探测波的反射波在内的接收波，并基于接收结果生成并输出检测信号。为简便起见，如图所示，定义了右手XYZ正交坐标系，以使Z轴与方向轴DA平行。此时，将平行于方向轴DA的方向称为“方向轴方向”。“方向轴方向上的远侧”是指探测波的发送方向一侧，相当于上侧，即同样在图2和图3中的Z轴正方向侧。相反，“方向轴方向上的近侧”对应于下侧，即，同样在图2和图3中的Z轴负方向侧。将某个结构元件在方向轴方向上的近侧的端部称为“近端”，将在方向轴方向上的远侧的端部称为“远端”。正交于方向轴方向的任意方向称为“平面方向/面内方向”。“平面方向”是与图2和图3中的XY平面平行的方向。在某些情况下，“平面方向”可以称为径向。“径向”是在以与方向轴DA正交的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声传感器(1)，包括：/n元件存储壳体(4)，其包括至少一个壳体侧膜片(43a)，所述壳体侧膜片是厚度方向沿着方向轴(DA)的振动板；和/n至少一个超声元件(50)，其容纳在所述元件存储壳体中并与所述壳体侧膜片隔开，其中：/n所述超声元件包括元件侧膜片(54)，所述元件侧膜片是厚度方向沿着所述方向轴的振动膜，并由厚度方向沿着所述方向轴的半导体基板(51)的薄部提供；/n所述半导体基板被设置为在所述壳体侧膜片与所述元件侧膜片之间提供至少一个封闭空间(SC)作为共振空间；以及/n所述半导体基板由所述元件存储壳体固定和支撑。/n

【技术特征摘要】
20190405 JP 2019-0729531.一种超声传感器(1)，包括：
元件存储壳体(4)，其包括至少一个壳体侧膜片(43a)，所述壳体侧膜片是厚度方向沿着方向轴(DA)的振动板；和
至少一个超声元件(50)，其容纳在所述元件存储壳体中并与所述壳体侧膜片隔开，其中：
所述超声元件包括元件侧膜片(54)，所述元件侧膜片是厚度方向沿着所述方向轴的振动膜，并由厚度方向沿着所述方向轴的半导体基板(51)的薄部提供；
所述半导体基板被设置为在所述壳体侧膜片与所述元件侧膜片之间提供至少一个封闭空间(SC)作为共振空间；以及
所述半导体基板由所述元件存储壳体固定和支撑。


2.根据权利要求1所述的超声传感器，其中：
所述超声元件的共振频率定义为第一共振频率；
所述封闭空间的共振频率定义为第二共振频率；
所述壳体侧膜片的共振频率定义为第三共振频率；以及
所述第一至第三共振频率彼此相等。


3.根据权利要求2所述的超声传感器，其中：
将所述第一共振频率与所述第二共振频率之差、所述第二共振频率与所述第三共振频率之差以及所述第一共振频率与所述第三共振频率之差中的最大差定义为Δfr；
将所述超声元件的共振带、所述封闭空间的共振带和所述壳体侧膜片的共振带中的最宽共振带的带宽定义为BW；以及
满足等式Δfr≤BW。


4.根据权利要求1所述的超声传感器，其中：
所述元件存储壳体包括：具有围绕所述方向轴的筒形状的侧板(41)；和不透液体地密封所述侧板的一端的外侧基板(43)；
所述壳体侧膜片由所述外侧基板的薄部提供，所述薄部设置在所述外侧基板的在与所述方向轴相交的平面方向上的中心处；以及
所述半导体基板由所述外侧基板的布置在所述壳体侧膜片的周边的壳体侧厚部(43b)固定和支撑。


5.根据权利要求4所述的超声传感器，还包括：
支撑基板(6)，其厚度方向沿着所述方向轴并且设置在所述外侧基板与所述半导体基板之间，其中：
所述支撑基板连接至所述外侧基板的所述壳体侧厚部，并且固定至所述元件存储壳体，
所述半导体基板连接至所述支撑基板，并且固定至所述支撑基板；
所述支撑基板具有连通孔(63)，所述连通孔是穿透所述支撑基板以与所述壳体侧膜片和所述支撑基板之间的间隙(G)连通的通孔；以及
所述间隙和所述连通孔提供所述封闭空间。


6.根据权利要求5所述的半导体传感器，其中：
所述半导体基板包括元件侧凹部(57)，所述元件侧凹部是凹面，所述凹面设置于在所述平面方向上与所述元件侧膜片对应的位置以由所述超声元件的元件侧厚部(56)围绕，所述元件侧厚部在所述平面方向上与所述元件侧膜片相邻；
所述半导体基板连接至所述支撑基板，并且所述元件侧凹部与所述连通孔相邻并连通；以及
作为所述元件侧凹部的内侧空间的元件侧中空部(58)、所述间隙和所述连通孔提供所述封闭空间。


7.根据权利要求4所述的超声传感器，其中：
所述半导体基板包括元件侧凹部(57)，所述元件侧凹部是凹面，所述凹面设置于在所述平面方向上与所述元件侧膜片对应的位置以由所述超声元件的元件侧厚部(56)围绕，所述元件侧厚部在所述平面方向上与所述元件侧膜片相邻；
所述半导体基板连接至所述外侧基板的所述壳体侧厚部，并且所述元件侧凹部与所述间隙相邻并连通；
所述半导体基板容纳在所述元件存储壳体内；以及
作为所述元件侧凹部的内侧空间的元件侧中空部(58)与所述间隙提供所述封闭空间。


8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：神谷达也，石井格，种村友贵，青木敬，加藤哲弥，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP