专利名称：压电陶瓷传感器及其外壳的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器领域，涉及一种压电陶瓷传感器以及其外壳。
背景技术：
压电陶瓷传感器是通过给传感器发射脉冲驱动电压，使传感器发出超声波，当超声波遇到障碍物时，反射波作用于传感器，通过电子线路计算传感器发射与接收的时间差与传播速度的乘积，就可以计算出障碍物与传感器之间的距离。压电陶瓷传感器体积小，适宜于多种场合使用。但是，正是由于压电陶瓷传感器的体积小，其组装和使用都不是一件容易的事情。其中，压电陶瓷晶片会在安装和使用过程中容易出现凹陷和断裂。现有技术中，公开号为CN201608893U的专利文献就公开了一种压电陶瓷传感器结构包括匹配层，压电陶瓷晶片，壳体，支撑限位台，导线和限位橡胶圈，PCB板。所述压电陶瓷传感器结构中压电陶瓷晶片的下方除了支撑限位台以外，无其他支撑物，而且，所述支撑限位台呈环形，在使用中极易造成压电陶瓷晶片中心的凹陷和断裂。由于压电陶瓷晶片通过限位橡胶圈固定安装在支撑限位台上，限位橡胶圈会减小匹配层与压电陶瓷晶片的接触面积，影响传感器的性能；同时由于限位橡胶圈具有伸缩性，因此压电陶瓷晶片所在的位置无法准确确定，导致匹配层的厚度难以准确调整，而影响传感器的性能。在所述压电陶瓷传感器结构中导线是电连接压电陶瓷晶片和PCB板的装置，在焊接和使用时由于线长的原因或者振动的原因都可能导致电连接失效，使得传感器失去基本工作能力。在所述压电陶瓷传感器中，压电陶瓷晶片一面和匹配层直接接触，另一面是空的腔体，这样极易造成该面接收到反射的超声波，影响到正常的信号采集
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种固定传感器晶片的装置，用于解决传感器晶片脱落的问题；提供一种装置用于解决传感器引线焊接和使用中断裂的问题；提供一种装置能够吸收非需要的超声波。。为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是—种压电陶瓷传感器外壳，包括塑料筒状壳体，所述塑料筒状壳体内壁设置有三个限位柱，由所述三个限位柱下端面确定的平面构成压电陶瓷晶片的安装面。优选地，所述安装面与外壳中轴线垂直。优选地，所述三个限位柱分别等间距设置在所述塑料筒状壳体内壁。一种压电陶瓷传感器，包括压电陶瓷晶片，将所述压电陶瓷晶片与外电路建立电连接的电连接结构，安装所述压电陶瓷晶片的塑料筒状壳体，所述塑料筒状壳体的内壁设置有三个限位柱，所述三个限位柱下端面确定的平面构成安装面，所述压电陶瓷晶片安装在所述安装面，在所述塑料筒状壳体前端设置有匹配层，所述匹配层与所述压电陶瓷晶片的上电极面紧密贴合在一起。[0011]优选地，所述电连接结构包括两根引线、两根插针和一后盖板，所述引线一端与所述压电陶瓷晶片建立电连接，所述引线另一端和所述插针建立电连接；所述插针固定在所述后盖板上，所述后盖板安装在塑料筒状壳体后端。优选地，所述引线为柔性电路板引线，所述柔性电路板引线包括基板胶片、两根铜箔导线；所述基板胶片主体为圆形平面；在所述柔性电路板引线正面设置有两根铜箔导线，两根铜箔导线设置在所述基板胶片主体的一条直径的两端，并延展到圆形平面以外，与压电陶瓷晶片电连接；所述铜箔导线在基板胶片主体上的一端有贯通所述基板胶片、铜箔导线的过孔；所述插针分别穿过所述柔性电路板引线上的过孔，并与所述铜箔导线建立电连接。优选地，在所述柔性电路板引线正面，所述铜箔导线上设置有围绕所述过孔周围的焊盘。优选地，所述柔性电路板引线安装在后盖板的下表面，在所述焊盘上设置焊接所述铜箔导线和插针的插针焊点。优选地，进一步包括吸波垫，所述吸波垫安装在所述塑料筒状壳体内，位于压电陶瓷晶片和后盖板之间。优选地，所述吸波垫为硅胶垫。 本实用新型的优点是通过三个限位柱和硅胶垫，传感器晶片即可固定在传感器内部，又不会因为固定的太紧，而由于振动而断裂，并且硅胶垫可以作为吸波材料，吸取传感器晶片朝向后部的振动波，以免后部的振动波对传感器采集回波受到影响。柔性电路板作为引线，使得焊接的时候引线有很大的柔韧度，不会因为振动而和插针断裂，导致传感器失效。设置三个限位柱使得传感器晶片与匹配层的接触面积加大，同时又能固定传感器晶片，由于限位柱确定的平面位置是固定的，并可以准确获得，因此可以准确控制匹配层的厚度。
为了更清楚地描述本实用新型所涉及的相关技术方案，下面将其涉及的附图予以简单说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为压电陶瓷传感器第一实施例以剖面图方式给出的分解图；图2为压电陶瓷传感器第一实施例以剖面图方式给出的装配好的结构图；图3为压电陶瓷传感器的塑料筒状壳体俯视图；图4为柔性电路板引线的仰视图，公开了其反面的结构；图5为柔性电路板引线的俯视图，公开了其正面的结构，即铜箔导线所在的面；图6为压电陶瓷传感器第二实施例以剖面图方式给出的分解图；图7为压电陶瓷传感器第二实施例以剖面图方式给出的装配好的结构图。附图标记说明I匹配层，21塑料筒状壳体(该塑料筒状壳体的中轴线和限位柱下端面确定平面垂直)，22塑料筒状壳体(该塑料筒状壳体的中轴线和限位柱下端面确定平面的夹角小于90度)；[0028]3限位柱，31限位柱下端面(该限位柱下端面为安装在塑料筒状壳体21的限位柱下端面)，32限位柱下端面(该限位柱下端面为安装在塑料筒状壳体22的限位柱下端面)；4压电陶瓷晶片，41第一电极面(即上电极面)，42第二电极面(即下电极面)，5焊占.6引线，60柔性电路板引线，61基板胶片，611柔性电路板引线的正面，612柔性电路板引线的反面，62铜箔导线，631焊盘(位于柔性电路板引线的正面，直接与铜箔引线构成整体),632焊盘(位于柔性电路板引线的反面)，64过孔；7插针，71插针焊点，8后盖板，81后盖板的第一面(即上表面)，82后盖板的第二面(即下表面)；9硅胶垫(该硅胶垫上表面和壳体中轴线垂直)，90硅胶垫(该硅胶垫上表面和壳体中轴线夹角不成90度),91娃胶垫第一表面(即娃胶垫9的上表面),92娃胶垫第二表面(即硅胶垫9的下表面)，93硅胶垫第一表面(即硅胶垫90的上表面)，94硅胶垫第二表面(SP娃胶垫90的下表面)。
具体实施方式
为了便于本领域的技术人员对本实用新型的进一步理解，并清楚地认识本申请所记载的技术方案，完整、充分地公开本实用新型的相关技术内容，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细的描述，显而易见地，所描述的具体实施方式
仅仅以列举方式给出了本实用新型的一部分实施例，用于帮助理解本实用新型及其核心思想。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，或在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，即使对各个部分的连接关系或结构进行了 改变，以及根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型保护的范围需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本实用新型实施例基于同一构思，具体内容可参见本实用新型法实施例中的叙述，此处不再赘述。本实用新型涉及的相关术语说明如下匹配层可实现压电陶瓷晶片的声阻抗和空气的声阻抗相匹配的一层介质。压电陶瓷晶片一种用于机械能和电能互换的器件，通常其两侧的平面通过烧结方式覆盖有银箔，构成其两个电极面，在该电极面上焊接与外电路连接的引线。柔性电路板，柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材构成基板胶片，并在基板胶片上覆盖铜箔制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。简称软板或FPC，具有配线密度高、重量轻、厚度薄(一般为几个微米到几十个微米)的特点。附图为了分辨细节，横向放置，图中的压电陶瓷传感器的左侧为前端，图的右侧为后端。本实用新型的基础技术方案如下本实用新型提供一种压电陶瓷传感器外壳，包括塑料筒状壳体，其特征在于，所述壳体内壁设置有三个限位柱，所述由三个限位柱下端面确定的平面构成压电陶瓷晶片的安装面。[0043]本实用新型还提供一种压电陶瓷传感器，包括，压电陶瓷晶片，将所述压电陶瓷晶片与外电路建立电连接的电连接结构，安装所述压电陶瓷晶片的塑料筒状壳体，其特征在于，所述塑料筒状壳体的壳体内壁设置有三个限位柱，所述三个限位柱下端面确定的平面构成安装面，所述压电陶瓷晶片安装在所述安装面，在所述压电陶瓷晶片的上电极面上方有浇凝在壳体内的匹配层，所述匹配层与所述压电陶瓷晶片的上电极面紧密贴合在一起。本实用新型的具体实现方式如下 在下述实施例中，塑料筒状壳体和传感器是两个部件，但是由于这两个部件是本实用新型解决技术问题具体实施时必须同时用到的，故将塑料筒状壳体实施例与传感器的实施例合并描述。由于已经清楚地进行了描述，故没有单独给出塑料筒状壳体实施例。在下述实施例中，吸波垫均采用的是硅胶垫，其他能够达到吸波效果的材料起到和硅胶垫一样的效果，因此不再冗述。实施例一参考图1 3所示在本实施例中，三个限位柱3的下端面31构成压电陶瓷晶片4的安装面，并且所述安装面和塑料筒状壳体21中轴线相互垂直。压电陶瓷晶片上电极面41和下电极表面42呈圆形薄片状，两面分别各自设有一个焊点5，上电极面41和下电极表面42半径略小于塑料筒状壳体21内壁半径。所述压电陶瓷晶片4的上电极面41和三个限位柱3下端面31构成的表面紧密贴合，下电极面42和硅胶垫9的上表面91紧密贴合，且所述压电陶瓷晶片4的上、下电极面41和42都是不通过任何粘接剂直接和三个限位柱3的下端面31和硅胶垫9的上表面91紧密贴合在一起。压电陶瓷晶片4被三个限位柱3和硅胶垫9固定在筒状壳体21内。后盖板8的下表面82上覆盖有引线6。后盖板8的上表面81直接和硅胶垫9的下表面92嵌套在一起，不使用任何粘接剂。引线6弯折，引向硅胶垫9和压电陶瓷晶片4的方向，且引线6弯折部分与塑料筒状壳体21的中轴线互相平行；引线6靠近压电陶瓷晶片4的一端分别焊接在压电陶瓷晶片4的两个焊点5上。插针7穿过后盖板8，并且通过插针焊点71与引线6焊接在一起，使得压电陶瓷晶片4和外电路构成了电连接。所述构成一体的压电陶瓷晶片4、硅胶垫9、后盖板8和引线6，一起嵌套在塑料筒状壳体21内，且所述塑料筒状壳体21的三个限位柱3的下端面31构成的安装面直接和压电陶瓷晶片的上电极面41贴合。匹配层I位于压电陶瓷晶片4的上电极面41以上的，塑料筒状壳体21以内的空间，且匹配层I和压电陶瓷晶片4的上电极面41紧密贴合在一起。由于有三个限位柱3，所以匹配层I的厚度可以方便调整。可调整的所述匹配层I的厚度有利于该匹配层I能够更好地使压电陶瓷晶片4的声阻抗和空气的声阻抗之间匹配，以利于超声波的发射和接收更精确。实施例二 参考图6和图7所示本实施例与实施例一的差异主要在三个限位柱的下表面32构成的平面和塑料筒状壳体22的中轴线的角度，以及硅胶垫90的形状，其他部分可以完全使用实施例一中的结构，在此不再冗述。三个限位柱3的下端面32构成压电陶瓷晶片4的安装面，并且所述安装面和塑料筒状壳体22的中轴线不是相互垂直的。塑料筒状壳体22在装匹配层I的压电陶瓷传感器前端表面的开口处所形成的平面平行于三个限位柱3下表面32构成的安装面。所述压电陶瓷晶片4的上电极面41和三个限位柱3的下端面32构成的表面紧密贴合，下电极面42和硅胶垫90的上表面93紧密贴合在一起。且所述压电陶瓷晶片4的两面都是不通过任何粘接剂直接和三个限位柱3的下端面32，以及硅胶垫90的上表面93紧密贴合在一起。匹配层I浇凝于压电陶瓷晶片4的上电极面31上，筒状壳体22以内的空间。由于有三个限位柱3，所以匹配层I的厚度可以方便调整。可调整的所述匹配层I的厚度有利于该匹配层I能够更好地使压电陶瓷晶片4的声阻抗和空气的声阻抗之间匹配，以利于超声波的发射和接收更精确。实施例三参考图4和图5所示本实施例与实施例一和实施例二的差异主要在由铜箔导线62，柔性电路板的基板胶片61的正反两面611和612，焊盘631和632，过孔64构成电连接结构，即柔性电路板引线60 ;其他部分可以完全使用实施例一和实施例二中的结构，在此不再冗述。柔性电路板的基板胶片61的正反面611和612上分别有焊盘631和632，且铜箔导线62和焊盘631和632有电连接。基板胶片61的反面612和后盖板8 (未在图中标明)的第二面82接触在一起，将柔性电路板的基板胶片61的正面611上的焊盘631和穿过过孔64的插针7 (未在图中标明)焊接在一起，形成插针焊点71 (未在图中标明)。也可以将柔性电路板的基板胶片61的正面611和后盖板8的第二面82接触在一起，将柔性电路板的基板胶片61的反面612的焊盘632和穿过过孔64的插针7 (未在图中标明)焊接在一起，形成插针焊点71 (未在图中标明)。上述两种装置，都可以使得外电路通过柔性电路板引线60，与压电陶瓷晶片4建立电连接。在上述实施例中，所述的匹配层I 一般采用浇凝方式形成，可以达到较好的性能指标，并且便于加工工艺的实现。以上对本实用新型实施例所提供的一种压电陶瓷传感器的构成，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的结构及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实 施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种压电陶瓷传感器外壳，包括塑料筒状壳体，其特征在于，所述塑料筒状壳体内壁设置有三个限位柱，由所述三个限位柱下端面确定的平面构成压电陶瓷晶片的安装面。
2.根据权利要求1所述外壳，其特征在于，所述安装面与外壳中轴线垂直。
3.根据权利要求1所述外壳，其特征在于，所述三个限位柱分别等间距设置在所述塑料筒状壳体内壁。
4.一种压电陶瓷传感器，包括压电陶瓷晶片，将所述压电陶瓷晶片与外电路建立电连接的电连接结构，安装所述压电陶瓷晶片的塑料筒状壳体，其特征在于，所述塑料筒状壳体的内壁设置有三个限位柱，所述三个限位柱下端面确定的平面构成安装面，所述压电陶瓷晶片安装在所述安装面，在所述塑料筒状壳体前端设置有匹配层，所述匹配层与所述压电陶瓷晶片的上电极面紧密贴合在一起。
5.根据权利要求4所述传感器，其特征在于，所述电连接结构包括两根引线、两根插针和一后盖板，所述引线一端与所述压电陶瓷晶片建立电连接，所述引线另一端和所述插针建立电连接；所述插针固定在所述后盖板上，所述后盖板安装在塑料筒状壳体后端。
6.根据权利要求5所述传感器，其特征在于，所述引线为柔性电路板引线，所述柔性电路板引线包括基板胶片、两根铜箔导线；所述基板胶片主体为圆形平面；在所述柔性电路板引线正面设置有两根铜箔导线，两根铜箔导线设置在所述基板胶片主体的一条直径的两端，并延展到圆形平面以外，与压电陶瓷晶片电连接；所述铜箔导线在基板胶片主体上的一端有贯通所述基板胶片、铜箔导线的过孔；所述插针分别穿过所述柔性电路板引线上的过孔，并与所述铜箔导线建立电连接。
7.根据权利要求6所述传感器，其特征在于，在所述柔性电路板引线正面，所述铜箔导线上设置有围绕所述过孔周围的焊盘。
8.根据权利要求7所述传感器，其特征在于所述柔性电路板引线安装在后盖板的下表面，在所述焊盘上设置焊接所述铜箔导线和插针的插针焊点。
9.根据权利要求f8任一项所述的传感器，其特征在于，进一步包括吸波垫，所述吸波垫安装在所述塑料筒状壳体内，位于压电陶瓷晶片和后盖板之间。
10.根据权利要求9所述传感器，其特征在于，所述吸波垫为硅胶垫。
专利摘要本实用新型公开了压电陶瓷传感器及其外壳，所述压电陶瓷传感器压电陶瓷晶片，将所述压电陶瓷晶片与外电路建立电连接的电连接结构，安装所述压电陶瓷晶片的塑料筒状壳体，所述塑料筒状壳体的内壁设置有三个限位柱，所述三个限位柱下端面确定的平面构成安装面，所述压电陶瓷晶片安装在所述安装面，在所述压电陶瓷晶片的上方设置有匹配层，所述匹配层与所述压电陶瓷晶片的上电极面紧密贴合在一起。本实用新型具有安装使用方便，能达到较好的性能指标。
文档编号H01L41/047GK202888247SQ20122034897
公开日2013年4月17日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者骆军 申请人:成都汇通西电电子有限公司