(57)【要約】  本発明は、電気コネクタ（１７）が設けられるハウジング（１６）と、少なくとも１つの超音波振動子（１５）と、前記振動子を制御するための電子カード（１３）であって、前記ハウジングの内部に配設されるとともに、能動要素（１１）と受動要素（１２）とが搭載されたプリント回路板（１４）からなる電子カード（１３）と、を含むタイプの、距離計測用の自動車用超音波振動子（１０）に関する。本発明によれば、前記能動要素は、前記プリント回路板の基板に完全に埋設された一体化された能動要素（１１）を含み、前記受動要素は、前記基板に完全に埋設された一体化された受動要素（１２）を含む。他の特徴によれば、前記能動要素と前記受動要素は、前記プリント回路板の一側にのみ配設された表面実装要素（７）を含むとともに、前記振動子は他側に搭載されている。
2017538914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐  電気コネクタ（３、１７）が設けられるハウジング（２、１６）と、
‐  少なくとも１つの超音波振動子（４、１５）と、
‐  前記超音波振動子（４、１５）を制御するための電子カード（５、１３）であって、前記ハウジング（２、１６）の内部に配設されるとともに、能動要素（７、１１）と受動要素（７、１２）とが搭載されたプリント回路板（６、１４）からなる電子カード（５、１３）と、
を含むタイプの距離計測用の自動車用超音波振動子（１、１０）において、
前記能動要素（７、１１）は、前記プリント回路板（１４）の基板（１８）に完全に埋設された一体化された能動要素（１１）を含み、
前記受動要素（７、１２）は、前記基板に完全に埋設された一体化された受動要素（１２）を含み、
前記能動要素（７、１１）と前記受動要素（７、１２）は、前記プリント回路板（１４）の一側にのみ配設された表面実装要素（７）を含むとともに、前記振動子（１５）は他側に搭載されている、
ことを特徴とする距離計測用の自動車用超音波振動子。
【請求項２】
前記一体化された能動要素（１１）と前記一体化された受動要素（１２）は、マイクロビア（２１）によって前記プリント回路板（１４）の銅トラック（２０）に接続された銅パッド（１９）を含んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子（１０）。
【請求項３】
前記一体化された能動要素（１１）は、少なくとも１つのベアシリコンチップ（１１）を含んでいる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子（１０）。
【請求項４】
前記チップ（１１）はＡＳＩＣである、
ことを特徴とする請求項３に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子。
【請求項５】
前記超音波振動子（１５）は圧電センサ（１５）からなる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子（１０）。
【請求項６】
プリント回路板（６、１４）と電子要素（７、１１、１２）とを含む電子カード（５、１３）を作製する全体工程を含むタイプの、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子（１、１０）を製造する方法において、
前記全体工程は、
‐  前記電子要素（７、１１、１２）のうちの少なくとも１つを前処理し、次いで前記プリント回路板（１４）に埋設された少なくとも１つの一体化された要素（１１、１２、２８）を形成するための準備工程（１７）と、
‐  参照マーク（２３）を、その後前記プリント回路板（１４）の一部を形成する銅層（２４）に、レーザードリル加工するための第１工程（２２）と、
‐  前記銅層（２４）のうちの少なくとも１つに誘電材料（２６）を印刷するための第２工程（２５）と、
‐  前記一体化された要素（２８）を前記誘電材料（２６）上に配置する第３工程（２７）と、
‐  前記銅層（２４）と、前記一体化された要素（１１、１２、２８）を受容する少なくとも１つの凹部（３０）を含む有機基板層（１８）と、を積層してプレスするための第４工程（２９）と、
‐  レーザードリル加工のための第５工程（３１）と、
‐  機械的ドリル加工のための第６工程（３３）と、
‐  浄化のための第７工程（３６）と、
‐  ビア（３５）及びマイクロビア（２１）を形成するための金属被覆のための第８工程（３７）であって、撮像の第１段階（３８）と、銅付着の第２段階（３９）と、剥離及びエッチングの第３段階（４０）と、を含む第８工程と、
‐  自動検査のための第９工程（４１）と、
‐  前記有機基板を処理するための終了工程（４２）と、
を含んでいることを特徴とする、距離計測用の自動車用超音波振動子（１、１０）を製造する方法。
【請求項７】
前記全体工程は、更に、前記プリント回路板（１４）の第１側にのみ、表面実装要素タイプの前記電子要素（７）のうちの少なくとも１つを配設する第１追加工程を含んでいる、
ことを特徴とする、請求項６に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子（１０）を製造する方法。
【請求項８】
前記全体工程は、更に、少なくとも１つの圧電センサ（１５）を、前記第１側とは反対の側の第２側に取り付け、前記圧電センサ（１５）を可撓性連結ワイヤ（４３）によって対応する前記マイクロビア（２１）に連結する第２追加工程を含んでいる、
請求項７に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子（１０）を製造する方法。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の距離計測用の自動車用超音波振動子（１０）の、駐車操作又は非常ブレーキ操作を支援するシステムにおける使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離計測用の自動車用超音波振動子、及びその製造方法に関する。本発明は、また、当該超音波振動子の自動車における使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車において使用される多くのタイプの超音波振動子が存在する。
【０００３】
これらの適用例は、例えば、存在し得る障害物までの距離を計測することにより駐車操作中の自動車の運転者を支援する、という目的を有している。この目的のために、超音波振動子は、超音波信号が交互に発信され且つ受信される超音波膜を含んでいる。この振動子は、必要な電子機器を設けられた電子カードとともに、例えば車両のバンパーに配設されたハウジングに配置されている。ハウジングは、車載電源ネットワーク及びデータバスへの電気的接続のための連結器を有している。
【０００４】
このような超音波振動子は、特に、ヴァレオ・シャルター・ウント・ゼンゾーレン社の名義で出願された米国特許出願ＵＳ２００７０２７７６１５号に記載されている。
【０００５】
この振動子の電子カードの技術は、表面に能動要素及び受動要素を搭載したプリント回路板の技術である。プリント回路板の両面に要素が存在することにより、振動子をこれらの要素を覆う支持体に搭載する必要がある。
【０００６】
このため、高さが大きくなるとともに耐衝撃性が低くなる。
【０００７】
したがって、自動車、特にバンパーに容易に組み込まれ得る、より平坦でより頑丈な超音波振動子に対す需要が存在している。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、このような需要に対し、
‐  電気コネクタが設けられたハウジングと、
‐  少なくとも１つの超音波振動子と、
‐  前記超音波振動子を制御するための電子カードであって、前記ハウジングの内部に配設されるとともに、能動要素と受動要素とが搭載されたプリント回路板からなる電子カードと、
を含むタイプの距離計測用の自動車用超音波振動子を用いて応えることを目的とする。
【０００９】
本発明によれば、前記能動要素は、前記プリント回路板の基板に完全に埋設された一体化された能動要素を含み、前記受動要素は、前記基板に完全に埋設された一体化された受動要素を含み、前記能動要素と前記受動要素は、前記プリント回路板の一側にのみ配設された表面実装要素を含むとともに、前記振動子は他側に搭載されている。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、前記一体化された能動要素と前記一体化された受動要素は、マイクロビア（ｍｉｃｒｏｖｉａ）によって前記プリント回路板の銅トラックに接続された銅パッドを含んでいる。
【００１１】
本発明の更に他の特徴によれば、前記一体化された能動要素は、少なくとも１つのベアシリコンチップを含んでいる。
【００１２】
本発明の超音波振動子において、前記チップはＡＳＩＣである。
【００１３】
本発明の更に他の特徴によれば、超音波振動子において、超音波膜は圧電センサからなる。
【００１４】
他の態様によれば、本発明は、プリント回路板と電子要素とを含む電子カードを作製する全体工程を含む、上述の距離計測用の自動車用超音波振動子を製造する方法に関する。
【００１５】
本発明の前記全体工程は、
‐  前記電子要素のうちの少なくとも１つを前処理し、次いで前記プリント回路板に埋設された少なくとも１つの一体化された要素を形成するための準備工程と、
‐  参照マークを、その後前記プリント回路板の一部を形成する銅層にレーザードリル加工するための第１工程と、
‐  前記銅層のうちの少なくとも１つに誘電材料を印刷するための第２工程と、
‐  前記一体化された要素を前記誘電材料上に配置するための第３工程と、
‐  前記銅層と、前記一体化された要素を受容する少なくとも１つの凹部を含む有機基板層とを積層してプレスするための第４工程と、
‐  レーザードリル加工のための第５工程と、
‐  機械的ドリル加工のための第６工程と、
‐  浄化のための第７工程と、
‐  ビア（ｖｉａ）及びマイクロビアを形成するための金属被覆のための第８工程であって、撮像の第１段階と、銅付着の第２段階と、及び剥離及びエッチングの第３段階と、を含む第８工程と、
‐  自動検査のための第９工程と、
‐  前記有機基板を処理するための終了工程と、
を含んでいる。
【００１６】
本発明による超音波振動子を製造する前記全体工程は、更に、前記プリント回路板の第１側にのみ、表面実装要素タイプの前記電子要素のうちの少なくとも１つを配設する第１追加工程を含んでいる。
【００１７】
本発明によれば、前記全体工程は、更に、少なくとも１つの圧電センサを、前記第１側とは反対側の第２側に取り付け、また、前記圧電センサを可撓性接続配線によって対応する前記マイクロビアに連結する第２追加工程を含んでいる。
【００１８】
本発明による距離計測用の自動車用超音波振動子は、有利には、駐車操作又は非常ブレーキ操作を支援するシステムにおいて使用される。
【００１９】
これらいくつかの重要な特定により、従来技術と比較して、自動車用超音波振動子により提供される利点が当業者に明らかにされたであろう。
【００２０】
本発明の詳細な説明が以下に添付図面を参照してなされる。これらの図面は本説明を例示する以外の目的は有さず、本発明の範囲を制限するものでは全くないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術から公知の自動車の超音波振動子。
【図２】本発明による自動車の超音波振動子の概略図。
【図３】図２に示す超音波振動子用、特にプリント回路板用の電子カードを製造する本発明による方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の好適な実施形態による超音波振動子のタイプを図１に示す。
【００２３】
従来の態様において、自動車のバンパーに取り付けられることが意図されたこの超音波振動子１は、ハウジング２と、電気コネクタ３と、を含んでいる。電気コネクタ３は、本例では膜振動子である超音波振動子４を保護している。
【００２４】
表面実装要素（ＳＭＣ）７を支持するプリント回路板からなる電子カード５は、超音波信号を発し及び受信する膜振動子４を、半径数メートル内に存在し得る障害物からの反射後に制御する。
【００２５】
同じく従来の態様において、障害物と超音波振動子１との間の距離は、電子カード５によって、これらの信号が送信されてから戻って来るまでの時間に基づいて計算される。
【００２６】
従来技術から公知のこのような振動子１において、伝統的に製造されてきたプリント回路板６は両面タイプである。すなわち、プリント回路板６は、絶縁基板によって分離された２つの銅層を有している。
【００２７】
受動ＳＭＣ要素７（レジスタ、キャパシタ、インダクタ…）、及び、特にＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（特定用途向け集積回路）の頭字語）等の能動要素は、プリント回路板６の両面に取り付けられ、膜振動子４がプリント回路板６に直接搭載されることを防止している。
【００２８】
膜振動子４は、電子カード５において支持体８上に取り付けられるとともに、貫通ピン９によりプリント回路板５に接続されている。
【００２９】
特に、超音波振動子１がその名の通り衝撃を受ける車両のバンパーに組み込まれる場合、この標準的なアセンブリは、扱いにくく信頼性が低い、という欠点を有している。
【００３０】
図２に概略的に示す本発明による超音波振動子１０において、プリント回路板１４に電子カード１３の要素７のうちのいくつかの能動要素１１及び受動要素１２を埋設することにより、ＳＭＣ要素７が搭載されている側とは反対の側を、ここでは圧電センサ１５である超音波振動子を搭載するために、露出させることが可能となる。
【００３１】
このようにして、本発明による超音波振動子１０のハウジング１６と電気コネクタ１７とが、従来の超音波振動子１よりも平坦な、コンパクトなユニットを形成する。
【００３２】
このハウジング１６及びこのコネクタ１７は、従来の態様におけるプラスチック射出成形により作製される。
【００３３】
本発明による超音波振動子は、ハウジング１６に、図３に示す全体工程において形成される電子カード１３を組み付けることにより製作される。
【００３４】
準備工程１７において、プリント回路板１４の有機基板１８に埋設されることが意図された電子要素１１、１２に、特定の処理が施される。
【００３５】
能動要素１１は、はだかの半導体チップ１１（通常シリコンから形成される）の形でプリント回路板１４に組み込まれる。チップ１１への特定の処理は、銅の再配線層（Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）１９を製作するためにウエハ全体において実施され、これにより、プリント回路板１４のトラック（ｔｒａｃｋ）２０との相互連結が、金属被覆されたマイクロビア２１によって達成可能となる。この処理はクリーンルームにおいて実施される。
【００３６】
再配線層１９は、エレクトロマイグレーションの問題を回避すべく、且つ基板１８へのチップ１１の放熱を促進する銅領域の付加を可能とすべく、信号部間の必要な絶縁距離を考慮して定められる。
【００３７】
本発明の特定の実施形態において、超音波振動子１０の全ての送受信機能を果たすＡＳＩＣタイプの１つのチップ１１のみが、有機基板１８に組み込まれる。
【００３８】
プリント回路板１４の有機基板１８に埋設されることが意図された受動要素１２（レジスタ、キャパシタ、インダクタ）についても、同様に銅パッド１９が設けられる。
【００３９】
レーザードリル加工のための第１工程２２において、参照マーク２３が、その後プリント回路板１４の一部を形成する銅層２４に作製される。
【００４０】
第２工程２５において、接続領域１９の外側に埋設された要素１１、１２を絶縁するために、これらの銅層２４に誘電材料２６が印刷される。
【００４１】
第３工程２７において、埋設されることが意図された要素２８が、印刷された誘電材料２６上に配置される。チップ１１の銅層２４への取り付けからなる本工程もクリーンルームにおいて実施される。
【００４２】
第４工程２９において、銅層２４と、埋設された要素１１、１２を受容するように凹部３０が設けられた有機基板層１８とが積層される。
【００４３】
第５工程３１において、銅層２４と、埋設された要素１１、１２の連結ゾーン１９に対向する誘電材料２６とが、レーザードリル加工され、後の金属被覆されたマイクロビア２１の形成のためにこれら３２を剥離するようにする。
【００４４】
第６工程３３において、後の金属被覆されたビア３５の形成のために、孔３４が銅層及び基板層１８に機械的に穿孔される。
【００４５】
第７工程３６において、第５工程３１におけるレーザードリル加工により生じた不純物３２が除去される。
【００４６】
金属被覆のための第８工程３７において、マイクロビア２１及びビア３５が、撮像の第１段階３８と、銅の付着の第２段階３９と、剥離およびエッチングの第３段階４０とにおいて作製される。
【００４７】
工業的検出による自動検査の第９工程４１により、プリント回路板１４を検査すべき参考モデルに一致させることが可能となる。
【００４８】
終了工程４２は、有機基板１８の処理とプリント回路板１４の仕上げとを含む。
【００４９】
第１追加工程（図示せず）において、電子カード１３は、表面実装能動及び受動要素７を、プリント回路板１４の第１側のみにおいて設けられる。
【００５０】
これにより、第１側とは反対の側の第２側を、第２追加工程において圧電センサ１５が取り付けられるように露出させることができる。
【００５１】
この第２の追加工程において、圧電センサ１５は、対応するマイクロビア２１に溶接された可撓性連結ワイヤ４３によってＡＳＩＣ１１に連結される（「ボンディング」という名称で当業者に公知の技術）。
【００５２】
圧電センサ１５をプリント回路板１４に直接取り付けることと、この「ボンディング」技術とにより、従来の超音波振動子１の支持体８を有するアセンブリと比較して、連結部の長さを短くすることが可能となる。
【００５３】
このようにして、電磁干渉が制限されるとともに、ＥＭＣ（電磁両立性）動作が向上する。
【００５４】
電磁両立性能の向上は、カード、特にＡＳＩＣ１１の電子要素１１、１２を埋設したことにも起因している。なぜならば、プリント回路板１４の２つの外側銅層２４がシールドとして機能するからである。
【００５５】
組み込み要素２８が銅の金属被覆層により連結されており、電子カード１３は、全ての要素７が錫で溶接されている従来の電子カード５よりも、衝撃に対して頑丈である。実際に、錫を用いた溶接は、電子部品の信頼性という点において、最も重大な失敗である。
【００５６】
本発明による超音波振動子１０を、駐車操作や緊急ブレーキ操作を支援するシステムにおいて使用することを検討する場合、すなわち、超音波振動子１０が車両のバンパーに取り付けられる適用例において、当業者は、湿気や水しぶき、又は腐食要素（汚染物質）に関連する問題を解決せねばならない。
【００５７】
プリント回路板１４にこれらを組み込むことにより、最も重要な能動要素１１をこれらの作用から保護することが可能となる。
【００５８】
当然ながら、本発明は上述の好適な実施形態のみに制限されない。
【００５９】
特に、超音波振動子１５のタイプは、圧電センサ、例えば、ピエゾ抵抗型のセンサ、磁歪型のセンサ、容量型センサ、又はインパルス‐エコー型のセンサとは異なっていてもよく、また、回路基板はＡＳＩＣ１１から異なっていてもよい。例えば、回路基板は、マイクロコントローラと電源回路とからなっていてもよい。
【００６０】
本発明は、超音波振動子１０の特徴が以下の請求の範囲により定義される枠から逸脱しない限り、あらゆる可能なその他の実施例を包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2017538914.tif 000007
2017538914.tif 000008
2017538914.tif 000009
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