用于声音放出的微孔膜层压物的制作方法
【专利说明】
[00011 本申请在2014年10月14日作为PCT国际专利申请以唐纳森公司（Donaldson Company，Inc.)(-家美国国家公司，所有国家指定的申请人）、以及美国公民Jacob Sanders(所有国家指定的发明人）的名义被提交，并且要求于2013年10月15日提交的美国 临时专利申请号61/891，268的优先权，该临时专利申请的内容通过引用结合在此。
技术领域
[0002] 在此所描述的技术总体上涉及一种微孔膜层压物。更具体地，在此所描述的技术 总体上涉及一种用于声音放出(acoustic venting)的微孔膜层压物。
【背景技术】
[0003] 对于多种电子装置，由于可能发生的水损害，暴露于水是值得关注的。为此原因， 许多公司正在过渡到防止水侵入的产品设计。这样做的话，此类产品应该还保持用于装置 中存在的麦克风和扬声器的清晰音质。制造商想要用最小的IPx7评价对自己的产品进行评 级。这个等级指定了它们的产品可以承受被浸没到深1米中持续1/2小时而不损坏。根据此 等级，1米深度是在该装置的底部测量的，并且在该装置的顶部水深是至少15cm。过滤器或 出口对于电子设备是所必需的，以允许压力平衡，从而使换能器正常工作。
[0004] 声音出口（acoustic vent)被用来保护扬声器和麦克风免于水和粉尘。通常这些 出口包含膨体聚四氟乙烯(PTFE)膜。典型地，此类出口采取用胶带固定到覆盖换能器的电 子装置壳体上的圆盘的形式。该PTFE膜防止水和/或粉尘到达麦克风或扬声器，同时还允许 声信号以最小的损耗穿过。
[0005] PTFE膜的使用是因为它们可以被制造成具有低基重和高柔性。这些特性允许它们 在被声信号激发时容易地振动，并且传送声信号到另一侧而不允许液体侵入。此外，PTFE膜 是可透气的，从而允许由于温度变化的压差的平衡、以及由于冷凝的水分的排除。PTFE膜还 具有高粉尘效率并且可以承受高的水压差而没有任何液体水穿过。
[0006] 在电子装置环境中，PTFE膜可能暴露于机械磨损、高的压差和机械刺激。这些条件 通过产生孔或拉伸该膜直到它接触到周围表面而可能破坏该PTFE，因此损害其振动和传送 声音的能力。该PTFE膜在转化为成品零件的过程中还可能难以加工。为此原因，在一般的非 声音放出应用中经常将支撑层层压到该PTFE膜上。该支撑层最常见地是聚合物织物。
[0007] 总体上应理解为支撑层层压到PTFE膜上削弱了该膜传输声信号的能力。一些人已 经认识到这种削弱效应可能太大而在现代声学应用(特别是出口尺寸相对小的便携式电子 应用）中是不可接受的。
[0008] 支撑层的层压还可能阻止出口达到必要的防水等级。典型地声音出口是联接到胶 带上，然后将该胶带联接到该电子装置壳体上。通常该胶带固定到该支撑层的顶表面上并 且不与PTFE进行密封接触，这至少部分地是由于该支撑层的厚度。这样，水可进入PTFE与该 粘合剂/支撑层之间的空间。
【发明内容】
[0009]在此所描述的技术总体上涉及一种用于声音放出的微孔膜层压物。在一个实施例 中，在此所披露的技术为具有0 · 05μπι与2μπι之间的平均孔径的聚四氟乙烯(PTFE)膜、以及层 压到该PTFE膜上以形成声学膜层压物的稀松布（scrim)层。该声学膜层压物具有在ΙΟμπι与 60μπι之间的厚度，并且该稀松布层限定了 0.20mm2与5.Omm2之间的平均稀松布开口。该声学 膜层压物与单独的PTFE膜相比表现出在从300Hz至3000Hz频率范围内增加的平均插入损 耗，并且具有相对于单独的PTFE膜的降低的总谐波失真。该声学膜层压物具有基本上等于 PTFE膜的水进入压力。
[0010]在此披露的技术的一些实施例涉及一种制造声音放出组件的方法。提供了一种具 有特定水进入压力和5wii与90μπι之间的厚度的PTFE膜，并且将稀松布层层压到该PTFE膜上 以形成在电子装置外壳中使用的声学层压物。该声学层压物具有的水进入压力等于单独的 该PTFE膜的水进入压力，并且该声学层压物的厚度是小于层压之前该稀松布层和层压之前 该PTFE膜的厚度之和的30%。通常，该声学层压物的厚度小于层压之前该稀松布材料的厚 度。
[0011]在此披露的技术的又另一个方面涉及一种声音出口。该声音出口具有PTFE膜和层 压到该PTFE膜的第一侧上以形成声学膜层压物的稀松布层，该层压物具有外周边和约3psi 的最小水进入压力。第一粘合剂在该层压物膜的周边区域中联接到该PTFE膜的第一侧和该 稀松布层上，使得建立了不透水密封，该密封防止了当浸没在1米水中持续30分钟时水在该 PTFE膜与该稀松布层之间穿过(IPx7等级）。第二粘合剂在该层压物膜的周边区域中联接到 该PTFE膜的第二侧以与该层压物膜建立不透水密封。该第一粘合剂和第二粘合剂共同限定 该层压物膜的未粘合区域，并且该声学层压物的总谐波失真(具有或没有粘合剂)小于单独 的该PTFE膜。
【附图说明】
[0012]图1描绘了本发明技术的示例实现方式的示意图。
[0013] 图2描绘了符合在此披露的技术的示例声音放出组件的正视图。
[0014] 图3描绘了图2的声音放出组件的截面视图。
[0015]图4描绘了符合在此披露的技术的示例微孔膜层压物的示意性正视图。
[0016] 图5描绘了符合图4的微孔膜层压物的示意性截面视图。
[0017] 图6是通过光学显微镜在层压到PTFE膜上之前稀松布材料的照片。
[0018]图7是通过光学显微镜的图6的稀松布材料层压到PTFE膜上之后稀松布层的照片。
[0019] 图8描绘了符合在此披露的技术的膜相比仅PTFE膜的示例传输损耗测试结果。
[0020] 图9是相比基重的平均传输损耗结果的曲线图。
[0021] 图10描绘了符合在此描述的实验测试的测试帽的截面视图。
[0022] 图11是描绘了对于频率响应的示例对照测试结果的图。
[0023]图12描绘了符合在此披露的技术的另一个示例声音放出组件的正视图。
[0024]图13描绘了图12的声音放出组件的截面视图。
[0025]图14是相比所测试的放出组件(venting assembly)中使用的每个微孔膜基重的 平均插入损耗结果的曲线图。
[0026] 图15是在不同尺寸放出组件中PTFE膜和膜层压物的插入损耗的图。
[0027] 图16是相比放出组件尺寸的平均插入损耗的曲线图。
[0028]图17是描绘了在300Hz至3500Hz频率范围内声音放出组件的插入损耗的图。
[0029] 图18是对于各种各样的放出组件的总谐波失真的图。
[0030] 图19是相比符合在此披露的技术的微孔膜层压物的破裂强度的仅PTFE微孔膜的 破裂强度的图。
[0031] 本发明技术可以结合附图考虑以下本技术的各实施例的详细说明被更完全地理 解和领会。
【具体实施方式】
[0032]在本发明技术的一些实施例中，该膜层压物可以在300-5000HZ频率范围内呈现出 为其单独膜的平均传输损耗至少两倍的平均传输损耗。与具有支撑层的PTFE膜的常规理解 相反，然而，在此所披露的膜层压物的一些实施例证实了当与其仅膜的对应物相比时的改 进的声学性能。如在此进一步讨论的，该膜层压物的一些实施例证实了没有显著更坏或甚 至改进的声学性能，如使用不同的度量测量，如Hl频率响应/插入损耗测量以及谐波失真。 [0033]图1描绘了本发明技术的示例实现方式的示意图。电子组件10具有外壳50,该外壳 限定了至少一个开口 52，其中声音放出组件30跨越每个开口 52密封地布置。声音放出组件 30通常配置为防止颗粒、污染物、和水通过外壳50的开口 52进入，同时适应穿过的声学压力 波。声音放出组件30的过滤效率一般对于以10.5ft/min行进的大于或等于0.3微米的粒径 为不低于99 %。电子组件10具有至少IPx7的进入保护等级。在IPx7等级中的数字"7"表明当 外壳被浸在最高达1米的水中持续30分钟时进入有害量的水应该是不可能的。根据此等级， 该1-米深度是在外壳的底部处测量的，并且在外壳顶部处的水深度为至少15cm。测试程序 在国际电工委员会(IEC)公布的并且被称为国际标准IEC 60529的国际标准中进一步定义。 在IPx7等级中的数字"X"是指针对固体物质和粉尘的侵入提供的保护，并且当"X"被用来代 替一个数时保护水平未说明。
[0034] 图2描绘了符合在图1中描绘的实现方式的示例声音放出组件的正视图，并且图3 描绘了在图2中的声音放出组件的截面视图。声音放出组件30大体上限定周边区域32(下文 "周边粘合区"），该区域配置成围绕开口 52联接到电子装置外壳50(参见图1)。声音放出组 件30还限定内部区域34,将被称为"内部未粘合区域，"该区域允许声音传输通过膜层压物 100和电子装置外壳50的开口 52。在图2和图3中，该膜层压物100延伸跨越周边粘合区域32 和内部未粘合区域34。膜层压物100具有第一层200和第二层300,其中该第二层300基本上 与该第一层200共同延伸。粘合剂层36被布置在周边粘合区域32上，留下基本上不含粘合剂 的内部未粘合区域34。该粘合剂层36可以在该膜层压物100的一侧或两侧上。该粘合剂层36 可以是压敏粘合剂层压物，诸如胶带。该粘合剂层36还可以是双面粘合剂。
[0035] 在其中该膜层压物的两侧上存在粘合剂层的一些实施例中，这些粘合剂层可以通 常从该膜层压物的未粘合区域延伸到外周边(在图3中描绘的）。在至少一个其他实施例中， 一个粘合剂层可以具有与另一个粘合剂层不同的形状，如通过限定接片，该接片延伸超过 该膜层压物的周边以及另一个粘合剂层(在此未描绘）。在替代实施例中，该膜层压物具有 延伸超出这些粘合剂层外周边的外周边(在此未描绘）。
[0036] 图1-3的声音放出组件30可以包括额外的层和层组合，例如泡沫层、粘合剂层、和 垫片层，如总体上是在本领域中已知的。在至少一个实施例中，周边粘合区域不是由粘合剂 层限定的而是，相反，通过将膜层压物插入模制，热焊接、或超声波焊接到电子装置壳体或 其他部件上限定的。
[0037] 尽管图1-3将声音放出组件30与未粘合区域34的整体形状