防水透气膜及其制造方法以及微型扬声器与流程

本发明属于微型扬声器领域，更具体涉及一种防水透气膜及其制造方法，以及具有该防水透气膜的微型扬声器。

背景技术：

现有的智能手机，平板电脑和可通话的手表等许多设备都有防水要求。为了达到更好的防水效果，最好的办法就是把设备做成全封闭。随着无线充电和无线耳机的广泛应用，智能手机，平板电脑和可通话的手表等设备上的孔越来越少，留下的孔只剩下用于声压输入的麦克风孔和用于声压输出的扬声器孔。这是因为为了让声音更好的传输，声音传播的路径就不能完全封闭。而如何保证不完全封闭的声音传播的路径能够有效的防水就是一个需要解决的问题。

目前的技术是使用防水透气膜做防水封闭。现一般使用的防水透气膜都是有机材料，在膜上有许多微米级别的小孔，声音能够顺利的通过这些小孔而水由于张力的原因无法通过这些小孔，从而实现在声音传播路径上的防水功能。但是由于工艺的原因，要把膜上的孔做到足够小，这层膜就得做的很薄。有机材质本身也比较软，非常容易损坏，安装过程中被手触摸到就会损坏，实际应用中还需要设计特别的保护。其次，由于膜的强度不足，能够承受的水压，也就是防水的深度是有上限的。

目前的技术是把一层防水透气膜贴在一片金属片上，金属片上有大孔，孔间的金属结构作为加强筋加强有机膜的抗压能力。但是有机膜本身的抗压能力有限，即使有金属结构加强也很难满足现在越来越多的新产品提出的越来越高的防水要求。

因此，有必要提出一种改进的技术方案来克服上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种防水透气膜及其制造方法，以及具有该防水透气膜的微型扬声器，本发明中的防水透气膜可以保证通气通声质量，也可以具有足够的膜厚度，从而可以保证防水透气膜的强度。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种防水透气膜，其包括：膜片，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；多个第一层孔，所述第一层孔自所述膜片的第一表面延伸进入所述膜片内；多个第二层孔，所述第二层孔自所述膜片的第二表面延伸进入所述膜片内；每个第二层孔与至少一个第一层孔相对，且第二层孔与其相对的第一层孔相通以形成贯穿所述膜片的通孔。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种防水透气膜的制造方法，其包括：提供膜片，所述膜片具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；自所述膜片的第一表面向所述膜片内打孔，以在所述膜片的第一表面侧形成多个第一层孔；自所述膜片的第二表面向所述膜片内打孔，以在所述膜片的第二表面侧形成多个第二层孔，其中，每个第二层孔与至少一个第一层孔相对，且第二层孔与其相对的第一层孔相通以形成贯穿所述膜片的通孔。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种微型扬声器，其包括壳体、位于所述壳体内的马达组件，以及连接在所述壳体的内侧壁上的振板。所述振板和本发明中提供的上述防水透气膜集成在一张膜上。

与现有技术相比，本发明采用双面打孔的方式制得贯穿膜片的通孔。这样，本发明中的防水透气膜不仅可以保证通气通声质量，还可以具有足够的膜厚度，以便可以保证防水透气膜的强度，从而可以提高其防水深度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为膜片被直接打孔后的部分纵向剖面示意图；

图2为膜片经各向异性腐蚀工艺打孔后的纵向剖面示意图；

图3为本发明在一个实施中的防水透气膜的制造方法的流程图；

图4为在一个实施例中采用本发明图3所示的制造方法制得的防水透气膜的部分纵向剖面示意图；

图5为在另一个实施例中采用本发明图3所示的制造方法制得的防水透气膜的部分纵向剖面示意图；

图6为采用本发明图3所示的防水透气膜的制造方法制得的不同形状的双面错位孔的俯视图；

图7示意出了一种增材缩孔工艺；

图8为加压吹液态材料缩孔工艺的示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

本发明中指的“孔”的形状可以是各种截面形状，比如圆形、方形、矩形等，孔径是指孔的截面的最大宽度或最小宽度，而不一定是圆形孔的直径，比如孔的截面为正方形，那么该孔的孔径可以是指正方形的对角线长度或一条边的长度，孔的直径中的直径一词也不意味着孔的截面一定是圆形，此时的直径是一个广义概念，可以指孔的截面的最大宽度或最小宽度，比如长方形孔的直径可以指长方形孔的对角线或短边的长度。

在防水透气膜中，单位面积有效通孔面积指的是：在膜(或膜片)上每个通孔的直径可能会变化，每个通孔的最小直径处面积为孔有效通孔面积，在单位面积的膜上，所有通孔的孔有效通孔面积的总和为单位面积有效通孔面积(以下简称为有效面积)。显然，要提高单位面积有效通孔面积，一方面是要把孔做的尽量孔径变化小，一方面是要提高孔的密度。

该防水透气膜的一大制造难点就是，一方面为了提高膜的防水特性，膜上的孔的直径要求要尽量小，另一方面为了保证膜的强度，膜需要有一定的厚度。这样膜上通孔的深度与直径的比值(简称为深径比)会比较高，从而会带来加工上的难度。可以根据应用的要求来选择制造工艺。

一类方法是在准备好的膜片110上直接打孔(或单面打孔)，以形成许多微米级的通孔120，如图1所示，其为膜片被直接打孔后的部分纵向剖面示意图。打孔的工艺有机械加工，电火花加工，激光加工，3d是(3dimensions，三维)打印，化学刻蚀，离子刻蚀，光刻等。使用机械加工和电火花的方式打孔，最小孔径在10微米左右，孔径比较大，膜能承受的水压不太高，深径比比较高的话打穿有难度，而且机械加工对膜的机械强度要求比较高，孔不可能做的太密。激光加工打孔，由于光斑尺寸的限制，一般能做的最小孔径也是10微米左右，深径比比较高的话打穿有难度，用超快激光(纳秒，皮秒，飞秒激光)加工效果比较好，但是大量的孔一个个的加工成本比较高。3d打印由于是增材制造，高深径比的问题比较容易解决，但是现有3d打印的精度最小也在10微米，这就意味着要制作10微米以下孔径的深孔比较困难。使用化学刻蚀方法，制作小孔径的孔是有可能的，但是孔的大小与通孔的深度有关系，各向同性腐蚀很难做出高深径比的通孔，孔径变化也比较大。各向异性腐蚀的话，现有材料中几乎没有腐蚀角接近直角的材料，这意味着通孔只能是有一定角度的锥形，只能满足有效面积要求不高的应用，如图2所示，其为膜片经各向异性腐蚀工艺打孔后的纵向剖面示意图，其中，膜片210上形成的通孔220的锥角固定。离子刻蚀和直接光刻的孔的尺寸可以控制的比较好，但是深径比比较高的话加工也比较有难度，而且加工成本比较高，直接光刻的话光刻后的光刻胶本身作为结构材料性能不能满足比较高要求的需求，一般要结合后续倒模工艺。

为了克服上述在膜片上直接打孔的不足，本发明提供了一种改进的防水透气膜的制造方法。如图3所示，其为本发明在一个实施中的防水透气膜的制造方法的流程图；如图4所示，其为在一个实施例中，采用本发明图3所示的制造方法制得的防水透气膜的部分纵向剖面示意图；如图5所示，其为在另一个实施例中，采用本发明图3所示的制造方法制得的防水透气膜的部分纵向剖面示意图。

以下结合图4和图5具体介绍图3所示的防水透气膜的制造方法。

步骤310，提供膜片410、510，所述膜片410、510具有第一表面412、512和与所述第一表面412、512相对的第二表面414、514。

步骤320，自所述膜片410、510的第一表面412、512向所述膜片410、510内打孔，以在所述膜片410、510的第一表面412、512侧延伸形成多个第一层孔422、522。其中，所述第一层孔422、522自所述膜片410、510的第一表面412、512延伸进入所述膜片410、510内。

步骤330，自所述膜片410、510的第二表面414、514向所述膜片410、510内打孔，以在所述膜片410、510的第二表面414、514侧形成多个第二层孔424、524。其中，所述第二层孔424、524自所述膜片410、510的第二表面414、514延伸进入所述膜片410、510内。

其中，每个第二层孔424、524与至少一个第一层孔422、522相对，且第二层孔424、524与其相对的第一层孔422、522相通以形成贯穿所述膜片410、510的通孔420、520。

在图4所示的实施例中，一个第二层孔424与一个第一层孔422相对，第二层孔424与其相对的第一层孔422错位设置，且第二层孔424与其相对的第一层孔422错位相通，其中，第二层孔424和相对的第一层孔422的交接部分的截面面积小于第二层孔424和第一层孔422的截面面积。由于采用双面打孔的方式制得贯穿膜片410的通孔420，因此，可以克服孔深径比高带来的加工困难，而且打孔时也可以使用错位的方法来减小通孔420的最小孔径(或有效孔径)。第一层孔和第二层孔的孔径通常均可以小于等于50微米，优选的可以小于等于20微米，同时第一层孔和第二层孔的深径比可以在1-15之间，优选的，可以在3-15之间，比如8或10，从而提高膜的防水功能。

在图5所示的实施例中，一个第二层孔524与三个第一层孔522相对，其中，第一层孔522打的小以保证通孔520的有效孔径小；第二层孔524打的大，与三个第一层孔522相通，在同样深径比下孔可以打的更深，保证膜可以做的更厚，强度更好。在其他实施例中，一个第二层孔524可以与2、4或更多个第一层孔522相对且相通。在一个优选的实施例中，本发明中的膜片410、510为单层膜。

在一个实施例中，本发明中形成所述第一层孔422、522和第二层孔424、524的打孔工艺可以为机械加工，电火花加工，激光加工，3d打印，化学刻蚀，离子刻蚀和或光刻。在另一个实施例中，本发明中的膜片410、510的材料可以是金属，非金属，有机物或由多重材料复合而成。

需要说明的是：本发明中打孔得到的第一层孔422、522和第二层孔424、524的形状可以是圆形，也可以是方形等其他形状；双面打孔时，所述第一层孔422、522和第二层孔424、524可以是相同形状，也可以是不同形状；利用相同形状或不同形状的第一层孔422、522和第二层孔424、524错位，得到设计中的有效孔径；错位打孔时，膜片的一面的孔(例如，第二表面的第二层孔)可以错位与一个另一面的孔(例如，第一表面的第一层孔)相通，也可以错位与多个另一面的孔相通，更方便加工。

请参考图6所示，其为采用本发明图3所示的防水透气膜的制造方法制得的不同形状的双面错位孔(或通孔)的俯视图。如图6(a)所示，在膜片的上表面(其可以称为第一表面)侧形成圆形上层孔(其可以称为第一层孔)，在膜片的下表面(其可以称为第二表面)侧形成圆形下层孔(其可以称为第二层孔)，圆形上层孔和圆形下层孔错位相通。如图6(b)所示，在膜片的上表面侧形成方形上层孔，在膜片的下表面侧形成方形下层孔，方形上层孔和方形下层孔错位相通。如图6(c)所示，在膜片的上表面侧形成方形上层孔，在膜片的下表面侧形成圆形下层孔，方形上层孔和圆形下层孔错位相通。如图6(d)所示，在膜片的上表面侧形成4个方形上层孔，在膜片的下表面侧形成对应的一个圆形下层孔，4个方形上层孔均与1个圆形下层孔错位相通。

综上所述，本发明采用双面打孔方法制得贯穿膜片的通孔，以克服孔深径比高带来的加工困难；且设计第一层孔与对应的第二层孔错位相通，来减小通孔的有效孔径，以制得微米级的通孔。这样，本发明通过双面打孔方法制得的防水透气膜，其单位面积有效通孔面积比较高保证通气通声质量，其膜厚度足够保证膜的强度，从而提高防水深度。此外本发明还可根据不同的应用场景设计膜厚度，孔径大小和深度等指标，选择合适的加工方式。

进一步的，在一个实施例中，本发明中的防水透气膜还包括形成有大孔(或透孔)的支撑架(未图示)，形成有所述第一层孔422、522和第二层孔424、524的膜片410、510贴附于所述支撑架上，大孔间的结构作为加强筋加强膜片410、510的抗压能力。其中，所述支撑架为金属片或高强度高分子材料。如果本发明中的防水透气膜的抗压强度足够高，防水性能会更好，而且膜强度高的话可以直接使用，不需要或降低金属支架(或支撑架)的支撑要求，安装操作也更加方便。

更进一步的，由于本发明采用双面打孔方法制得的新型防水透气膜比传统的防水透气膜更结实，耐用，不易损坏，可承受更高水压，因此，本发明中的防水透气膜可以用于麦克风和扬声器里。由于扬声器发声振板就是一块膜，这样扬声器发声振板和防水透气膜可以集成在一张膜上，降低器件成本。在一个实施例中，微型扬声器包括壳体、位于所述壳体内的马达组件，以及连接在所述壳体的内侧壁上的振板，所述振板和本发明中的防水透气膜集成在一张膜上。

在膜片上形成通孔后，还可以采用缩孔工艺进行缩孔处理来进一步的降低有效孔径，以弥补加工工艺限制，孔尺寸比较难做小的缺陷。

图7示意出了一种增材缩孔工艺，比如电镀，电铸，化学沉积，气相沉积等方式，可以在膜片710的表面缓慢积累物质730，并有封闭通孔720的倾向，通过控制物质积累的速度和积累的时间可以达到在膜的表面上缩小孔的尺寸的目的。

图8为加压吹液态材料缩孔工艺示意图。如图8，在膜片810的表面用喷涂、涂覆旋转液态或半液态基材830，液体张力有封闭通孔820的倾向。在膜片810的一面加气压或者其他流体加压，就会吹开这层液态基材830，适当控制压力，固化液态基材后也能得到缩小孔的尺寸的效果。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。