用于聲音放出的微孔膜層壓物的制作方法
【專利說明】
[00011 本申請在2014年10月14日作為PCT國際專利申請以唐納森公司（Donaldson Company，Inc.)(-家美國國家公司，所有國家指定的申請人）、以及美國公民Jacob Sanders(所有國家指定的發明人）的名義被提交，并且要求于2013年10月15日提交的美國 臨時專利申請號61/891，268的優先權，該臨時專利申請的內容通過引用結合在此。
技術領域
[0002] 在此所描述的技術總體上涉及一種微孔膜層壓物。更具體地，在此所描述的技術 總體上涉及一種用于聲音放出(acoustic venting)的微孔膜層壓物。
【背景技術】
[0003] 對于多種電子裝置，由于可能發生的水損害，暴露于水是值得關注的。為此原因， 許多公司正在過渡到防止水侵入的產品設計。這樣做的話，此類產品應該還保持用于裝置 中存在的麥克風和揚聲器的清晰音質。制造商想要用最小的IPx7評價對自己的產品進行評 級。這個等級指定了它們的產品可以承受被浸沒到深1米中持續1/2小時而不損壞。根據此 等級，1米深度是在該裝置的底部測量的，并且在該裝置的頂部水深是至少15cm。過濾器或 出口對于電子設備是所必需的，以允許壓力平衡，從而使換能器正常工作。
[0004] 聲音出口（acoustic vent)被用來保護揚聲器和麥克風免于水和粉塵。通常這些 出口包含膨體聚四氟乙烯(PTFE)膜。典型地，此類出口采取用膠帶固定到覆蓋換能器的電 子裝置殼體上的圓盤的形式。該PTFE膜防止水和/或粉塵到達麥克風或揚聲器，同時還允許 聲信號以最小的損耗穿過。
[0005] PTFE膜的使用是因為它們可以被制造成具有低基重和高柔性。這些特性允許它們 在被聲信號激發時容易地振動，并且傳送聲信號到另一側而不允許液體侵入。此外，PTFE膜 是可透氣的，從而允許由于溫度變化的壓差的平衡、以及由于冷凝的水分的排除。PTFE膜還 具有高粉塵效率并且可以承受高的水壓差而沒有任何液體水穿過。
[0006] 在電子裝置環境中，PTFE膜可能暴露于機械磨損、高的壓差和機械刺激。這些條件 通過產生孔或拉伸該膜直到它接觸到周圍表面而可能破壞該PTFE，因此損害其振動和傳送 聲音的能力。該PTFE膜在轉化為成品零件的過程中還可能難以加工。為此原因，在一般的非 聲音放出應用中經常將支撐層層壓到該PTFE膜上。該支撐層最常見地是聚合物織物。
[0007] 總體上應理解為支撐層層壓到PTFE膜上削弱了該膜傳輸聲信號的能力。一些人已 經認識到這種削弱效應可能太大而在現代聲學應用(特別是出口尺寸相對小的便攜式電子 應用）中是不可接受的。
[0008] 支撐層的層壓還可能阻止出口達到必要的防水等級。典型地聲音出口是聯接到膠 帶上，然后將該膠帶聯接到該電子裝置殼體上。通常該膠帶固定到該支撐層的頂表面上并 且不與PTFE進行密封接觸，這至少部分地是由于該支撐層的厚度。這樣，水可進入PTFE與該 粘合劑/支撐層之間的空間。
【發明內容】
[0009]在此所描述的技術總體上涉及一種用于聲音放出的微孔膜層壓物。在一個實施例 中，在此所披露的技術為具有0 · 05μπι與2μπι之間的平均孔徑的聚四氟乙烯(PTFE)膜、以及層 壓到該PTFE膜上以形成聲學膜層壓物的稀松布（scrim)層。該聲學膜層壓物具有在ΙΟμπι與 60μπι之間的厚度，并且該稀松布層限定了 0.20mm2與5.Omm2之間的平均稀松布開口。該聲學 膜層壓物與單獨的PTFE膜相比表現出在從300Hz至3000Hz頻率范圍內增加的平均插入損 耗，并且具有相對于單獨的PTFE膜的降低的總諧波失真。該聲學膜層壓物具有基本上等于 PTFE膜的水進入壓力。
[0010]在此披露的技術的一些實施例涉及一種制造聲音放出組件的方法。提供了一種具 有特定水進入壓力和5wii與90μπι之間的厚度的PTFE膜，并且將稀松布層層壓到該PTFE膜上 以形成在電子裝置外殼中使用的聲學層壓物。該聲學層壓物具有的水進入壓力等于單獨的 該PTFE膜的水進入壓力，并且該聲學層壓物的厚度是小于層壓之前該稀松布層和層壓之前 該PTFE膜的厚度之和的30%。通常，該聲學層壓物的厚度小于層壓之前該稀松布材料的厚 度。
[0011]在此披露的技術的又另一個方面涉及一種聲音出口。該聲音出口具有PTFE膜和層 壓到該PTFE膜的第一側上以形成聲學膜層壓物的稀松布層，該層壓物具有外周邊和約3psi 的最小水進入壓力。第一粘合劑在該層壓物膜的周邊區域中聯接到該PTFE膜的第一側和該 稀松布層上，使得建立了不透水密封，該密封防止了當浸沒在1米水中持續30分鐘時水在該 PTFE膜與該稀松布層之間穿過(IPx7等級）。第二粘合劑在該層壓物膜的周邊區域中聯接到 該PTFE膜的第二側以與該層壓物膜建立不透水密封。該第一粘合劑和第二粘合劑共同限定 該層壓物膜的未粘合區域，并且該聲學層壓物的總諧波失真(具有或沒有粘合劑)小于單獨 的該PTFE膜。
【附圖說明】
[0012]圖1描繪了本發明技術的示例實現方式的示意圖。
[0013] 圖2描繪了符合在此披露的技術的示例聲音放出組件的正視圖。
[0014] 圖3描繪了圖2的聲音放出組件的截面視圖。
[0015]圖4描繪了符合在此披露的技術的示例微孔膜層壓物的示意性正視圖。
[0016] 圖5描繪了符合圖4的微孔膜層壓物的示意性截面視圖。
[0017] 圖6是通過光學顯微鏡在層壓到PTFE膜上之前稀松布材料的照片。
[0018]圖7是通過光學顯微鏡的圖6的稀松布材料層壓到PTFE膜上之后稀松布層的照片。
[0019] 圖8描繪了符合在此披露的技術的膜相比僅PTFE膜的示例傳輸損耗測試結果。
[0020] 圖9是相比基重的平均傳輸損耗結果的曲線圖。
[0021] 圖10描繪了符合在此描述的實驗測試的測試帽的截面視圖。
[0022] 圖11是描繪了對于頻率響應的示例對照測試結果的圖。
[0023]圖12描繪了符合在此披露的技術的另一個示例聲音放出組件的正視圖。
[0024]圖13描繪了圖12的聲音放出組件的截面視圖。
[0025]圖14是相比所測試的放出組件(venting assembly)中使用的每個微孔膜基重的 平均插入損耗結果的曲線圖。
[0026] 圖15是在不同尺寸放出組件中PTFE膜和膜層壓物的插入損耗的圖。
[0027] 圖16是相比放出組件尺寸的平均插入損耗的曲線圖。
[0028]圖17是描繪了在300Hz至3500Hz頻率范圍內聲音放出組件的插入損耗的圖。
[0029] 圖18是對于各種各樣的放出組件的總諧波失真的圖。
[0030] 圖19是相比符合在此披露的技術的微孔膜層壓物的破裂強度的僅PTFE微孔膜的 破裂強度的圖。
[0031] 本發明技術可以結合附圖考慮以下本技術的各實施例的詳細說明被更完全地理 解和領會。
【具體實施方式】
[0032]在本發明技術的一些實施例中，該膜層壓物可以在300-5000HZ頻率范圍內呈現出 為其單獨膜的平均傳輸損耗至少兩倍的平均傳輸損耗。與具有支撐層的PTFE膜的常規理解 相反，然而，在此所披露的膜層壓物的一些實施例證實了當與其僅膜的對應物相比時的改 進的聲學性能。如在此進一步討論的，該膜層壓物的一些實施例證實了沒有顯著更壞或甚 至改進的聲學性能，如使用不同的度量測量，如Hl頻率響應/插入損耗測量以及諧波失真。 [0033]圖1描繪了本發明技術的示例實現方式的示意圖。電子組件10具有外殼50,該外殼 限定了至少一個開口 52，其中聲音放出組件30跨越每個開口 52密封地布置。聲音放出組件 30通常配置為防止顆粒、污染物、和水通過外殼50的開口 52進入，同時適應穿過的聲學壓力 波。聲音放出組件30的過濾效率一般對于以10.5ft/min行進的大于或等于0.3微米的粒徑 為不低于99 %。電子組件10具有至少IPx7的進入保護等級。在IPx7等級中的數字"7"表明當 外殼被浸在最高達1米的水中持續30分鐘時進入有害量的水應該是不可能的。根據此等級， 該1-米深度是在外殼的底部處測量的，并且在外殼頂部處的水深度為至少15cm。測試程序 在國際電工委員會(IEC)公布的并且被稱為國際標準IEC 60529的國際標準中進一步定義。 在IPx7等級中的數字"X"是指針對固體物質和粉塵的侵入提供的保護，并且當"X"被用來代 替一個數時保護水平未說明。
[0034] 圖2描繪了符合在圖1中描繪的實現方式的示例聲音放出組件的正視圖，并且圖3 描繪了在圖2中的聲音放出組件的截面視圖。聲音放出組件30大體上限定周邊區域32(下文 "周邊粘合區"），該區域配置成圍繞開口 52聯接到電子裝置外殼50(參見圖1)。聲音放出組 件30還限定內部區域34,將被稱為"內部未粘合區域，"該區域允許聲音傳輸通過膜層壓物 100和電子裝置外殼50的開口 52。在圖2和圖3中，該膜層壓物100延伸跨越周邊粘合區域32 和內部未粘合區域34。膜層壓物100具有第一層200和第二層300,其中該第二層300基本上 與該第一層200共同延伸。粘合劑層36被布置在周邊粘合區域32上，留下基本上不含粘合劑 的內部未粘合區域34。該粘合劑層36可以在該膜層壓物100的一側或兩側上。該粘合劑層36 可以是壓敏粘合劑層壓物，諸如膠帶。該粘合劑層36還可以是雙面粘合劑。
[0035] 在其中該膜層壓物的兩側上存在粘合劑層的一些實施例中，這些粘合劑層可以通 常從該膜層壓物的未粘合區域延伸到外周邊(在圖3中描繪的）。在至少一個其他實施例中， 一個粘合劑層可以具有與另一個粘合劑層不同的形狀，如通過限定接片，該接片延伸超過 該膜層壓物的周邊以及另一個粘合劑層(在此未描繪）。在替代實施例中，該膜層壓物具有 延伸超出這些粘合劑層外周邊的外周邊(在此未描繪）。
[0036] 圖1-3的聲音放出組件30可以包括額外的層和層組合，例如泡沫層、粘合劑層、和 墊片層，如總體上是在本領域中已知的。在至少一個實施例中，周邊粘合區域不是由粘合劑 層限定的而是，相反，通過將膜層壓物插入模制，熱焊接、或超聲波焊接到電子裝置殼體或 其他部件上限定的。
[0037] 盡管圖1-3將聲音放出組件30與未粘合區域34的整體形狀