用于距離測量的機動車輛超聲換能器、相應的制造方法和用途與流程

本發明涉及一種用于距離測量的機動車輛超聲換能器和其制造方法。

其還涉及該超聲換能器在機動車輛中的用途。

背景技術：

存在用于在機動車輛中使用的大量版本的超聲換能器。

這些應用例如具有通過測量至潛在障礙物的距離而輔助機動車輛的駕駛員進行停車操作的目的。為此目的，超聲換能器包括超聲膜，通過其超聲信號被發射且繼而被接收。該換能器與裝備有必要電子器件的電子卡一起定位在殼體中，該殼體被例如設置在車輛的保險杠中。殼體具有用于電連接至車載電力網絡和數據總線的耦合件。

這樣的超聲換能器特別地在valeoschalterundsensoren公司名下的美國專利申請us20070277615中描述。

該換能器的電子卡的技術是有源和無源部件安裝在表面上的印刷電路板的技術。由于部件在印刷電路板的兩個面上的存在，換能器必須在部件上安裝在支撐件上。

這導致巨大的高度，和對沖擊的較小抗力。

因此需要更平且更魯棒的超聲換能器，其可容易地集成在機動車輛中，且特別是保險杠中。

技術實現要素：

本發明由此目的在于通過用于距離測量的機動車輛超聲換能器滿足該需求，該類型的用于距離測量的機動車輛超聲換能器包括：

-殼體，其設置有電連接器；

-至少一個超聲換能器；

-電子卡，其用于控制布置在殼體內的該超聲換能器，且包括印刷電路板，有源部件和無源部件安裝在該印刷電路板上。

根據本發明，有源部件包括完全嵌入在印刷電路板的基板中的集成有源部件，無源部件包括也完全嵌入在該基板中的集成無源部件，有源部件和無源部件包括表面安裝的部件，所述表面安裝的部件僅布置在印刷電路板的一側上，且換能器安裝在相反側。

根據本發明的另一個特征，集成有源部件和集成無源部件包括銅墊，其通過微孔連接至印刷電路板的銅跡線。

根據本發明的又一特征，集成有源部件包括至少一個裸露硅芯片。

在根據本發明的超聲換能器中，該芯片是asic。

根據本發明的又一特征，在超聲換能器中，超聲膜包括壓電傳感器。

根據另一方面，本發明涉及一種制造上述用于距離測量的機動車輛超聲換能器的方法，其包括制造電子卡的一般步驟，該電子卡包括印刷電路板和電子部件。

根據本發明的該一般步驟包括：

-預處理電子部件的至少一個的預備步驟，所述電子部件隨后形成嵌入在印刷電路板中的至少一個集成部件；

-銅層上激光鉆孔出參考標記的第一步驟，隨后形成該印刷電路板的一部分；

-用介電材料印刷至少一個所述銅層的第二步驟；

-將集成部件布置在介電材料上的第三步驟；

-堆疊和壓制銅層和有機基板層的第四步驟，所述有機基板層包括至少一個凹部，以接收該集成部件；

-激光鉆孔的第五步驟；

-機械鉆孔的第六步驟；

-清潔的第七步驟；

-金屬化的第八步驟，以形成孔和微孔，所述第八步驟包括成像的第一階段、銅沉積的第二階段、以及剝離和蝕刻的第三階段；

-自動檢查的第九步驟；

-處理所述有機基板的下游步驟。

制造根據本發明的超聲換能器的一般步驟此外包括第一附加步驟，所述第一附加步驟為將表面安裝部件類型的電子部件的至少一個僅布置在印刷電路板的第一側上。

根據本發明，一般步驟此外包括第二附加步驟，所述第二附加步驟為將至少一個壓電傳感器固定至與第一側相反的第二側，且將該壓電傳感器通過柔性聯接線聯接至相應微孔。

根據本發明的用于距離測量的機動車輛超聲換能器有利地在系統中用以輔助停車或緊急制動。

這些主要說明已經使得該機動車輛超聲換能器提供的相比于現有技術的優勢對本領域技術人員來說是明顯的。

本發明的詳細說明在以下的說明書中結合附圖給出。應注意到，這些圖的目的僅是示出說明書的文本，它們并不以任何方式構成對本發明范圍的限制。

附圖說明

圖1示出現有技術已知的機動車輛超聲換能器。

圖2示意性地示出根據本發明的機動車輛超聲換能器。

圖3示出根據本發明的制造用于圖2所示的超聲換能器的電子卡的方法，特別地用于印刷電路板。

具體實施方式

本發明優選實施例涉及的超聲換能器的類型在圖1中示出。

以傳統方式，超聲換能器1——意圖裝配在機動車輛保險杠中——包括保護超聲換能器4的電連接器3和殼體2，在該例子中，超聲換能器4是膜換能器。

電子卡5——包括支撐表面安裝部件(smc)7的印刷電路板——控制膜換能器4，用于發射超聲信號和在從幾米半徑內的潛在障礙物反射之后接收超聲信號。

此外，以傳統的方式，該障礙物和超聲換能器1之間的距離通過電子卡5基于這些信號被發送和返回的時間而被計算。

在從現有技術中已知的該換能器1中，傳統制造的印刷電路板6是雙側的，即，其具有被絕緣基板分開的兩個銅層。

無源smc部件7(電阻、電容、電感...)和有源部件(特別地諸如asic(為英語“applicationspecificintegratedcircuit”的首字母))安裝在印刷電路板6的兩個面上，且防止膜換能器4直接安裝在印刷電路板6上。

膜換能器4安裝在支撐件8上的電子卡5中，通過貫穿銷9連接至印刷電路板5。

該標準組件具有的缺點是笨重且不是非常可靠，特別是當超聲換能器1集成在車輛的保險杠中時，保險杠按照定義承受沖擊。

在示例地如圖2所示的根據本發明的超聲換能器10中，電子卡13的部件7的一些有源部件11和無源部件12嵌入在印刷電路板14中允許暴露與smc部件7被安裝的側相對的側，以便安裝超聲換能器，其在此是壓電傳感器15。

以該方式，根據本發明的超聲換能器10的殼體16和電連接器17形成緊湊的單元，其比傳統超聲換能器1平。

該殼體16和該連接器17通過塑料注射模具以傳統方式制造。

根據本發明的超聲換能器通過將電子卡13與殼體16組裝而制造，該電子卡在圖3所示的一般步驟期間形成。

在預備步驟17中，意圖嵌入在印刷電路板14的有機基板18中的電子部件11、12經歷特定的處理。

有源部件11集成在印刷電路板14中，其具有裸露的半導體芯片11(通常由硅制成)的形狀。芯片11的特定處理在整個晶片上執行，以便制造銅重新分配層19，其將允許通過金屬化微孔21實現與印刷電路板14的跡線20的互連。該處理在干凈的空間中進行。

考慮到在信號之間的必要絕緣距離以避免電遷移問題并允許添加銅區域重新分配層19被引導，所述銅區域有助于芯片11朝向基板18散熱。

在本發明的特定實施例中，僅一個asic類型的芯片被集成在有機基板18中，所述芯片滿足超聲換能器10的所有發射接收功能。

關于意圖嵌入在印刷電路板14的有機基板中的無源部件12(電阻、電容、電感...)，這些以相同方式設置有銅墊19。

在激光鉆孔的第一步驟22中，參考標記23在銅層24上制造，其將隨后形成印刷電路板14的一部分。

在第二步驟25中，這些銅層24印刷有介電材料26，以便將連接件19的區域之外的嵌入部件11、12絕緣。

在第三步驟27中，意圖嵌入的部件28布置在印刷的介電材料26上。包括將芯片11固定在銅層24上的操作也在干凈的空間中執行。

在第四步驟29中，銅層24和有機基板層18被堆疊，在該基板層中已經設置有凹部30，以接收嵌入的部件11、12。

在第五步驟31中，與嵌入部件11、12的連接件19相對的介電材料26和銅層24被激光鉆孔，以便剝離這些32，用于隨后形成金屬化微孔21。

在第六步驟33中，孔34在銅層和基板18的層中被機械鉆孔，用于隨后形成金屬化孔35。

在第七步驟36中，在第五步驟31期間激光鉆孔導致的雜質32被消除。

在金屬化的第八步驟37中，微孔21和孔35在成像的第一階段38、銅沉積的第二階段39、以及剝離和蝕刻的第三階段40期間被制造。

通過工業傳感進行自動檢查的第九步驟41允許檢查印刷電路板14與參考模型的一致性。

下游步驟42涉及有機基板18的處理和印刷電路板14的修整。

在第一附加步驟(未示出)中，電子卡13裝備有僅在印刷電路板14的第一側上的表面安裝的有源和無源部件7。

該措施允許與第一側相對的第二側被暴露，以便在第二附加步驟中固定壓電傳感器15。

在該第二附加步驟期間，壓電傳感器15通過被焊接到相應微孔21上的柔性連接線43聯接至asic11(本領域的技術人員已知該技術為“結合(bonding)”)。

將壓電傳感器15直接固定在印刷電路板14上與該“結合”技術使得可以將連接件的長度相較于與傳統超聲換能器1的支撐件8的組件縮短。

以此方式，任何電磁干擾被限制，且emc(電磁兼容性)行為被改善。

電磁兼容性性能的改進還由嵌入卡的一些電子部件11、12(特別是asic11)導致，因為印刷電路板14的兩個外銅層24用作屏蔽件。

集成部件28通過銅金屬化被聯接，電子卡13比其中所有部件7通過錫焊接的傳統電子卡5對沖擊更具魯棒性。實際上，關于電子器件可靠性，用錫焊接是最重大的失敗。

考慮根據本發明的超聲換能器10在系統中使用以輔助停車或緊急制動，即，在超聲換能器10裝配在車輛保險杠中的應用中，本領域的技術人員必須解決與潮濕和水噴射或腐蝕元件(污染物)相關的問題。

它們集成在印刷電路板14中允許針對這些侵襲保護最重要的有源部件11。

不用說，本發明不僅限于單個上述優選實施例。

特別地，超聲換能器15的類型可與壓電傳感器不同，例如，壓阻、磁致伸縮、電容或脈沖回波類型的傳感器，且電路板可與asic11不同，例如其可包括微控制器和功率電路。

本發明由此涵蓋所有可行的替換實施方式，只要該超聲換能器10的特征沒有離開所附權利要求所限定的框架。