用于声音放出的微孔膜层压物 |
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| 申请号 | CN201480056489.2 | 申请日 | 2014-10-14 | 公开(公告)号 | CN105682914A | 公开(公告)日 | 2016-06-15 |
| 申请人 | 唐纳森公司; | 发明人 | J·桑德斯; | ||||
| 摘要 | 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在0.05μm与2μm之间的平均孔径的聚四氟乙烯(PTFE)膜以及层压到所述PTFE膜上的稀松布层以形成声学膜层压物。所述声学膜层压物具有在10μm与60μm之间的厚度，并且所述稀松布层限定在0.20mm2与5.0mm2之间的平均稀松布开口。所述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。所述声学膜层压物具有基本上等于PTFE膜的 水 进入压 力 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种声学膜层压物，包括： |
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| 说明书全文 | 用于声音放出的微孔膜层压物[0001] 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.)(一家美国国家公司，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0.05μm与2μm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10μm与60μm之间的厚度，并且该稀松布层限定了0.20mm2与5.0mm2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5μm与90μm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H1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的整体形状描绘为圆形，本领域的技术人员将理解，该声音放出组件，其周边粘合区域和其内部未粘合区域都可以互换地具有符合在此所披露的技术的多种形状。例如，该声音放出组件和/或其未粘合区域可以具有卵形形状或矩形形状。在至少一个实施例中，该声音放出组件可以限定两个或更多个未粘合区域。 [0038] 如在此所用，术语层压是指由至少两个材料层构成的结构、和/或用来产生由至少两个材料层构成的结构的工艺。在多个实施例中，该微孔膜层压物的一个层是PTFE膜，并且该微孔膜层压物的另一个层是热塑性织造纤维稀松布。 [0039] 图4-5的示意图提供了符合在此披露的技术的微孔膜层压物100的更详细的视图，其中图4是膜层压物100的一部分的正视图并且图5是图4的微孔膜层压物100的截面视图。微孔膜层压物100总体上是联接到有待在声音放出组件(例如在图1中描绘的)中使用的稀松布层300上的微孔膜层200。在一些实施例中，微孔膜层200被直接联接到稀松布层300上，其中术语“直接联接”被定义为没有介于中间的底物而连接在一起。稀松布层300通过压延、加热层压、超声层压、粘合剂层压、和类似操作直接联接到微孔膜层200上。如以上提及的，微孔膜层200可以是PTFE膜并且稀松布层300可以是热塑性织造纤维稀松布。稀松布层300和微孔膜层200在低于微孔膜层200的熔点并且高于或等于稀松布层300的熔点的温度下被压在一起。 [0040] 微孔膜层200和稀松布层300在足以使该稀松布层300朝向该微孔膜层200展平的压力、温度、和速度下被压在一起。在一些实施例中，稀松布层300的材料的至少一部分在接触区域熔融进入微孔膜层200的孔中。通常，微孔膜层压物100具有的厚度t是层压前该稀松布材料和该微孔膜材料的总厚度之和的一部分。在多个实施例中，微孔膜层压物100的厚度t是小于该未层压稀松布材料和微孔膜材料的合并厚度的50％。在一些实施例中，微孔膜层压物100的厚度t是小于该未层压稀松布材料和微孔膜材料的合并厚度的30％。在至少一个实施例中，微孔膜层压物100的厚度t是小于该未层压稀松布材料和微孔膜材料的合并厚度的20％。通常，微孔膜层压物100可以具有在5μm与90μm之间的厚度t。在多个实施例中，微孔膜层压物100可以具有在10μm与60μm之间的厚度t。在一个具体的实施例中，其中微孔膜材料层压之前具有20.32μm的厚度并且稀松布材料层压之前具有177.8μm的厚度，产生自该微孔膜材料以及该稀松布材料的层压的微孔膜层压物具有38.1μm的厚度，或层压之前该微孔膜材料和该稀松布材料厚度之和的19.2％。 [0041] 应了解，可以使用多种多样的与层压相关联的温度和压力设置来实现稀松布层300的充分展平。在一个具体的实施例中，将PTFE膜以及稀松布层用轧辊层压并在从4ft/min至12ft/min的轧辊速度下经受约550°F的温度和在60与100psi之间的压力。 [0042] 在符合图4和5的多个实施例中，微孔膜层200是PTFE，尽管在其他实施例中，可以使用不同的具有约2μm或更小的直径的孔的材料。在一个实施例中，微孔膜层200具有从约10μm至约100μm的厚度。在其中PTFE用作微孔膜层200的实施例中，该PTFE具有在0.05μm与 2.0μm之间的平均孔径。在多个实施例中，该PTFE具有大于按体积计10％的孔隙率。在一些实施例中，该PTFE具有大于按体积计50％的孔隙率。在一些实施例中，该PTFE的颜色是黑色的，并且优选可以是符合在2013年3月15日提交的共有的、共同未决的美国专利申请13/ 839,046中描述的技术的复合材料，将该申请通过引用结合。 [0043] 在大多数实施例中，稀松布层300，以及因此用于形成该稀松布层300的稀松布材料，通常是由以格式框架组织的织造纤维构建的层，该格式框架限定了多个离散的稀松布开口310。该格式结构可以具有各种各样的构型，如在图4中描绘的网格构型，尽管还考虑了其他构造。 [0044] 在层压之前，该稀松布材料的格式框架总体上具有范围从约0.002英寸到约0.01英寸的格宽度w，通常不大于约0.008英寸，并且在至少一个实施例中为约0.006英寸。术语“宽度”当用于表征该格式框架时是指邻接稀松布开口之间的平均距离，如在图4和5中反映的。在一些实施例中，多个纤维相邻地延伸以形成该稀松布材料的格式框架。在此类实施例中，那些纤维的合并直径可以近似于格式框架的宽度w，尽管如何紧地织造这类纤维还将有助于该格式框架的实际宽度。 [0045] 这种稀松布材料可以由多种热塑性的材料构建，这些热塑性材料可以被层压到该微孔膜上。当在此披露的微孔膜层压物100针对声学应用时，用于稀松布层300的稀松布材料可以基于适合用于声学应用的特性(如降低的声信号削弱的可能性)选择。出于商业和生产目的，非声学特性也可以被考虑。例如，可以被考虑的非声学特性是层压到PTFE膜上的容易性。 [0046] 关于可能与声学性能相关的示例特性，该稀松布材料的相对更低的基重通常预期为导致更小的运动质量，当该材料通过声信号被激发时。在另一个实例中，可能希望的是该稀松布材料具有高柔性和/或弹性从而更小地抵抗穿过该材料的声音压力波。该稀松布材料的厚度、百分比开口面积，以及稀松布开口尺寸可以类似地与确定稀松布材料将是否适应声音压力波相关。例如，稀松布材料的相对高的百分比开口面积和相对大的稀松布开口可以表明对PTFE膜的最小影响，出于声学传输的目的。在一些实施例中，稀松布材料可以具有在30％与60％之间的百分比开口面积，其中该百分比开口面积描述了相对于该稀松布材料的全部面积的稀松布开口的面积。 [0047] 该稀松布材料的一些特性可能表明根据一种度量标准的更差的声学性能，但是根据另一种度量标准的更好的声学性能。例如，相对高的基重可以表明使用该稀松布材料将导致减小的声音传输，但是相对高的基重还可以表明使用该稀松布材料将导致降低的谐波失真，这将在以下更加详细的描述。 [0048] 在多个实施例，该稀松布材料是由聚酯构建的。聚酯纤维可以具有相对小的直径并且可以热层压到PTFE上。聚酯也是相对柔性的织物。来自基地位于特拉华州米德尔敦的德星公司(Delstar,Inc.,based in Middletown,Delaware)的高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯纯材料也同样满足上述标准的一些。这些材料具有相对低的基重、离散的开口面积，是非2 常柔性的，并且也容易加热层压。通常该稀松布材料具有的基重是小于约100g/m 。更具体地，该稀松布材料具有的基重可以是小于约70g/m2。在一些实施例中，该稀松布具有的基重是小于约40g/m2。在一个实施例中，该稀松布材料具有约27g/m2的基重。稀松布材料的稀松布开口可以具有在0.20mm2与5.0mm2之间的平均面积。在一个具体的实施例中，这些稀松布开口平均小于3mm2。 [0049] 稀松布层300的格式结构以及，因此该稀松布材料，通常被配置为使得稀松布开口310跨越膜层压物100相对一致地分布并且具有相对一致的尺寸。该稀松布层300的格式结构被配置为使得声音放出组件的内部未粘合区域(如图1-2中描绘的要素34)各自限定多个稀松布开口310，以确保跨越这些组件的性能一致性。例如，在具有测量为2.9mm跨度(across)的未粘合区域的声音放出组件中，如果稀松布开口310测量为3.0mm跨度，可能出现跨越这些出口组件(vent assembly)的性能不一致性，因为一些组件将具有穿过该内部未粘合区域铺设的纤维，并且一些组件将不具有。在至少一个实施例中，该内部未粘合区域将具有比该稀松布材料的各稀松布开口的平均面积大至少2.5倍的面积以确保跨越多个放出组件的相对一致的声学性能。 [0050] 另一方面，该稀松布材料的稀松布开口总体上配置为足够大使得将该稀松布层层压到该微孔膜层上不会导致相对于该单独的微孔膜的水进入压力的微孔膜层压物的水进入压力的显著增加。无显著的水进入压力增加可以是该膜层压物的最大孔径是实质上类似于该单独的微孔膜层的最大孔径的指示。在多个实施例中，该微孔膜层压物的水进入压力是大于3psi。在一些实施例中，该微孔膜层压物的水进入压力是大于4psi。 [0051] 这种稀松布材料的稀松布开口总体上是足够大的使得在层压到微孔膜上之后，可密封地接合该稀松布层300的粘合剂层压物还可以同样密封地接合该微孔膜层200，而不是仅接合该稀松布层300。在符合本披露的多个实施例中，粘合剂层压物与该稀松布层300和微孔膜层200形成不透水密封，该密封是等于或大于IPx7，如在此所定义的。在符合本披露的多个实施例中，粘合剂层压物与该稀松布层300和微孔膜层200形成不透水密封，该密封防止了当浸没在1米水中持续30分钟时水从它们之间穿过。通过“浸没在1米水中”，意思是该1-米深度是在包括该粘合剂层压物的装置的底部测量的，并且在该装置顶部处水深度是至少15cm。 [0052] 通常，该稀松布层300和该膜层的层压可以增强该稀松布层300的纤维形态，从而产生具有改进的纤维间粘附的纤维基质。图6和7是通过光学显微镜的具有由三种织造纤维限定的格式框架的示例稀松布层在层压之前和之后的照片。在多个实施例中，该微孔膜以及该稀松布层的层压使得该稀松布层的纤维展平并将它们熔融在一起。在此类实施例中，该稀松布开口310的平均尺寸在将该稀松布层300层压至该微孔膜层200上之后降低，并且该格式框架的宽度w在将该稀松布层300层压到微孔膜层200上之后增加。这样，该稀松布层300的百分比开口面积相比层压之前稀松布材料的百分比开口面积减小。在多个实施例中，该稀松布层300在层压之后具有的稀松布开口比在层压之前该稀松布材料中的开口小至少 5％。在至少一个实施例中，层压后该稀松布层300限定的稀松布开口310比层压之前由稀松布材料所限定的稀松布开口小8％并且甚至小12％。在至少一个实施例中，形成该稀松布层 300的材料中至少一些被移动到它们之间的接触点处的微孔膜层200的孔中。 [0053] 在此披露的技术可以用于具有宽范围的尺寸和形状的声音出口组件中。在一些实2 2 施例中，在出口组件中的微孔层压物的内部未粘合区域可以具有范围从1mm至1000mm的面积。在一个具体实施例中，该出口组件具有约20.2mm2的内部未粘合区域。 [0054] 进行各种类型的微孔膜层压物的测试以通过传输损耗测试来预测声学传输性能。还进行频率响应/插入损耗测试以确定组装的放出组件的实际声学传输性能。传输损耗测试已经典型地在本领域中用来预测声学传输性能，但是如在此将证实的，对于小型的、不是标准尺寸的和/或不是由仅PTFE膜或织物制成的最终零件，传输损耗测试可能具有较小的预测价值。 膜层压物的传输损耗 [0055] 该传输损耗测试被设计为测量标准尺寸的材料的平片材的声阻抗，并且典型地用于预测声音出口组件的声学传输。在多个微孔膜上进行传输损耗测试，其中一些与在此披露的技术一致地构建。使用ASTM E2611-09建立的测试指南与37mm管中安装的37mm直径的膜样品。图8展示了用于PTFE膜和两个符合在此所披露的技术的膜层压物在500Hz到5000Hz频率范围内的图形传输损耗数据。样品5是PTFE膜层压物，其中支撑稀松布层是具有三线的超轻、斜织的聚酯支撑稀松布，如由Dodenhoff工业纺织品公司(Dodenhoff Industrial Textiles)(基地位于俄亥俄州韦斯特莱克(based in Westlake,OH)供应的20薄纱(Tulle)(如先前所讨论的在图6和7中描绘的稀松布)。样品G是PTFE膜层压物，其中该支撑稀松布是具有相对密织的高密度聚乙烯(HDPE)以及乙烯乙酸乙烯酯(EVA)，诸如来自德星技术公司(DelStar Technologies)(基地位于特拉华州米德尔敦(based in Middletown,Delaware))的X540NAT-E/E 如在图8中可见的，所测试材料的响应是不规则的，含有在不同频率和频率范围的尖峰和凸起。尖峰或凸起表明该出口耐受在特定频率左右的振动。在这一频率范围内，PTFE示出了比其他两种层压物更好的性能。 [0056] 以下表1展示了对于每个测试的材料样品和该样品的基重的传输损耗数据，包括为了清楚起见从图8曲线图省略的样品。膜#0是对照，该膜是声等级的仅PTFE的膜。图9是描绘了材料的基重与平均传输损耗之间的关系的曲线图。图9证实了随着介质基重的增加，传输损耗也增加。表1 [0057] 传输损耗测试通常是用来预测呈产品形式的声音出口的声学传输，这些声音出口可能远小于用于传输损耗所测试的样品膜。虽然传输损耗测试的结果确实反映了出口材料的一些一般倾向，但是排除在数据中的凸起和尖峰以预测当转化成非常小的零件时样品可能如何表现。材料小片不具有与大的材料样品相同的动态声学响应；相反，其响应远远不那么复杂。单独使用传输损耗测试，人们不能预期PTFE层压物的声学性能与仅PTFE结构的一致。如下所述的频率响应和插入损耗测试可以用于更精确地确定在产品构型中的声音出口的实际声学性能。H1频率响应和插入损耗说明 [0058] 总体上，频率响应是系统或装置响应于刺激的输出频谱的定量量度。它是与输入相比作为频率的函数输出的幅值和相位的量度。在声音出口的上下文中，频率响应函数(FRF)是跨越特定声学范围的每个频率下已穿过声音出口的声波的幅值和相位相比这些声波在它们穿过该声音出口之前的量度。 [0059] 不同于以上所讨论的传输损耗，该频率响应和插入损耗是与该声音出口(在其使用配置中)相关联的量度，这在该声音出口是远小于可以在传输损耗测试中测试的标准尺寸时可能是特别有用的。此外，频率响应和插入损耗测试可以确定符合可以如何使用该声音出口的量度。作为实例，声音出口可以作为麦克风出口测试以便确定在麦克风应用中的性能，并且该声音出口可以作为扬声器出口测试以便确定在扬声器应用中的性能。麦克风出口测试 [0060] 在用于感兴趣的声音出口的H1频率响应函数的实验测试的一个实例中，通过声学测试腔室内部的扬声器产生随机声信号如白噪声。将两个麦克风安装在该腔室中以测量声信号，一个参比麦克风和一个输出麦克风。这些麦克风各自具有安装在该麦克风的有效面积上方的帽，并且该输出麦克风的帽具有安装在该帽上的该感兴趣的声音出口。安装在该参比麦克风上方的帽没有声音出口。这样，通过该参比麦克风接收的声信号(不穿过任何声音出口)理解为相当于在穿过该感兴趣的声音出口之前的声信号，并且相应地被处理软件指定为输入数据，或参比数据。通过该输出麦克风接收的声信号(穿过该感兴趣的声音出口)被指定为输出数据。然后将来自这两个麦克风的声信号通过该软件进行比较以产生跨越该频谱的H1 FRF。 [0061] 图10描绘了安装在第一麦克风810上方的示例测试帽800的截面视图。将O形环布置在由帽800限定的开口822内，这在该帽800与该第一麦克风810之间产生了密封。虽然未在当前的图中描绘，在帽800的后壁824的轴向中心中机加工开口以匹配进行测试的出口的尺寸和形状，其中类似于将如何在由电子装置壳体限定的开口上方安装该出口来安装该出口，如以上关于图1-3所述的。总体上，该机加工的开口将匹配该感兴趣的声音出口的未粘合的内部区域部分的尺寸和形状，如以上相对于图1-3描述的，并且与第二麦克风相关联的第二测试帽将具有基本上相同的在其内机加工的开口。 [0062] 与上述实验设置一致，可以使用的一个分析系统是Brüel & Sound & Vibration Measurement A/S(位于丹麦的 )的脉冲(PULSE)分析仪平台。扬声器由该脉冲分析仪平台软件驱动以产生白噪声。Brüel & 类型2670麦克风可以与脉冲分析仪平台一起使用以进行此测试。该脉冲分析仪平台软件记录麦克风数据持续5秒并且对跨越频率范围的结果进行平均。将来自参比麦克风的声学数据与来自该输出麦克风的声学数据通过该脉冲分析仪平台软件使用H1 FRF(频率响应函数)计算方法进行比较，该方法提供跨越频率范围的每隔一段距离以分贝(dB)计的输出值。对于以分贝计的声音出口的频率响应越低，穿过该出口的声音传输越好。 [0063] H1 FRF计算主要证实归因于声音出口的声信号损耗。然而，一小部分的声信号损耗是由于这两个麦克风之间的设备缺陷、它们的定位、以及由扬声器产生的声场。这样，可能希望的是还进行对照测试以产生H1 FRF对照曲线。此类FRF对照测试具有与上述关于测试感兴趣的声音出口类似的测试设置，除了与参比麦克风和输出麦克风相关联的每个帽没有声音出口。H1 FRF计算结果被归因于测试设置的缺陷。这样，在完美测试中，H1 FRF将跨越频谱产生0dB。图11描绘了与使用上述测试设备的示例对照测试相关联的结果。 [0064] 为了计算插入损耗，对照H1 FRF结果通过以下方程调节测试H1 FRF计算结果：IL(f)＝H1出口(f)-H1对照(f)， 其中IL(f)是插入损耗；H1出口(f)是用于感兴趣的声音出口的H1 FRF；并且H1对照(f)是用于上述对照装置的H1 FRF。 [0065] 本领域技术人员应了解使用完美的、或接近完美的实验装置，该插入损耗将是与用于感兴趣的声音出口的H1FRF数字上相当的，或接近相当的。但是在实践中，设备品质可能变化并且因此常见的是当确定部件对声信号的影响时使用插入损耗。在这个具体的测试程序中，该插入损耗是具有和没有覆盖该输出信号麦克风的声音出口的麦克风之间的FRF比较。 [0066] 如将了解的，插入损耗结果可能实质上是复杂的。当尝试比较以相同的方式测试的两种不同材料的结果时，可以有用的是计算在感兴趣的具体频率范围内以dB计的平均插入损耗。这被称为平均插入损耗。用于这种计算的方程在下面给出：其中IL(f)是在给定的频率f下该插入损耗函数的值，并且频率范围是从500Hz到 5000Hz。当在可替代的频率范围内的平均插入损耗是所希望的时，计算在该频率范围内的积分并且然后除以在这个范围内的最大频率与最小频率之间的差，如本领域技术人员将了解的。 麦克风出口组件的插入损耗测试–膜比较 [0067] 对具有不同微孔膜的多个麦克风出口组件测试插入损耗，包括与在此披露的技术一致地构建的一些麦克风放出组件。在麦克风放出组件中测试的微孔膜是与以上讨论的经受传输损耗测试的那些一致的。 [0068] 这些出口组件与在图12-13中描绘的示例出口组件一致地构建，其中图13是图12中描绘的部件的截面视图。每个出口组件400具有：PTFE膜或膜层压物410，其具有椭圆形状(具有10.58mm的长度、5.9mm的宽度)；以及周边粘合区域420，该粘合区域具有围绕内部未粘合区域460的1.5mm的宽度。将该周边粘合区域420粘合到在膜410一侧上的泡沫层压物单面粘合剂430上以及在该膜410的另一相反侧上的聚酯膜双面粘合剂440上。该聚酯膜双面粘合剂440是压敏粘合剂。作为制造的结果，在多个实施例中，聚酯膜双面粘合剂440的以其他方式暴露的外粘合剂表面442可以联接到用于使用时自其移出的连续离型衬层上。此类连续离型衬层可以还被联接到多个基本相同的出口组件上。在替代的实施例中，该泡沫层压物是双面粘合剂，其中该泡沫层压物双面粘合剂的以其他方式暴露的粘合剂表面被联接到离型衬层上。 [0069] 两个测试帽(如以上关于图10描述的)机加工为限定匹配出口组件400的内部未粘合内部区域460的尺寸和形状的开口。压敏双面粘合剂440联接至围绕该机加工的开口的测试帽之一使得该内部未粘合区域460与该机加工的开口对齐。 [0070] 出口组件400根据上述频率响应/插入损耗测试方法进行测试。下表2示出了基重与在500–5000Hz频率范围内的平均插入损耗之间的比较，这在图14中描绘的图中绘出。如通过图14所证实的，在声学膜/膜层压物的基重与其插入损耗之间似乎存在弱的相关性，从而表明基重并非必然是声音出口的实际声学性能的强预示物(predictor)。表2 麦克风出口组件的插入损耗测试–尺寸比较 [0071] 用于插入损耗测试的出口组件的尺寸对性能有显著效果。对具有仅PTFE膜和PTFE膜层压物(具有聚酯稀松布)的麦克风出口组件进行测试来比较内部未粘合的区域的尺寸对声学传输的影响。与“5”相关联的数据是与以上讨论的样品5一致的，并且与膜“0”相关联的数据是也在以上讨论的对照声学等级的仅PTFE膜。图形结果在图15中描绘，并且与该内部未粘合区域尺寸的尺寸相比的平均插入损耗的结果报告在以下表3中，其也绘制于图16中。如所证实的，随着未粘合区域尺寸减小，材料的插入损耗大大增加。表3不同尺寸的SBF的平均插入损耗数据 [0072] 如所证实的，在麦克风出口中的微孔层压物的声学传输取决于一组复杂的特征并且不表现出与基重的高相关性，如与传输损耗测试相比，传输损耗测试似乎与基重强烈相关。由于传输损耗测试是在标准尺寸下进行的，外推这些传输损耗数据来预测小得多的出口组件的声学传输。虽然以上讨论的传输损耗数据证实传输损耗测试可以准确预测仅PTFE的相对声学传输，但是它不能准确预测具有支撑稀松布的微孔膜层压物的声学传输。扬声器出口测试 [0073] 如上所述，频率响应和插入损耗可以反映与将如何使用声音出口一致的性能。虽然上述实验设置和结果是与覆盖麦克风的声音出口具体相关的，也对覆盖扬声器的声音出口进行测试。使覆盖扬声器的声音出口经受与覆盖麦克风的声音出口不同的条件。例如，覆盖扬声器的声音出口可能经受比覆盖麦克风的声音出口高得多的能量。这样，频率响应和插入损耗测量预期为取决于如何使用该声音出口是不同的。 [0074] 如在以上所描述的麦克风出口频率响应和插入损耗测试中，使用一些类似的设备，但是测试设置被改变。在扬声器出口测试中，声音出口定位为紧邻该扬声器。用于测试麦克风出口的6英寸扬声器替换为小扬声器，该小扬声器的尺寸对应于在个人电子装置(如手机)中的小扬声器的尺寸，以使测试设置与会如何使用扬声器出口一致。扬声器上方布置有具有匹配该扬声器的尺寸的机加工的开口的扬声器板。在该测试中，该扬声器和在该扬声器板中的机加工的开口具有约7.5mm长和约3mm宽的卵形形状。 [0075] 作为扬声器出口测试的每个声音出口与上述(并且描绘在图12中)的实施例一致，并且定位在该扬声器板中开口上方，类似于如何将声音出口定位在测试帽的上方，如上所述。这样，该声音出口定位为远离该扬声器大约1.0mm。在该测试设置中，使用了单个麦克风，该麦克风被定位为直接面向该扬声器，距离约1.0cm。该扬声器和麦克风分别安装在声学测试腔室内的刚性支撑结构上。 [0076] 应注意的是收集的测量值可能高度地取决于特定的设备和所使用的设置。这样，出于本文件的目的，扬声器出口插入损耗通过在此说明的测试方案确定。为了如在此所描述的测试，使用Knowles 2403 260 00041(4.8×10×2.2mm)扬声器。所使用的麦克风是Brüel & 型号2238-B麦克风和声级计。所使用的分析系统是Artalabs(位于克罗地亚(Croatia)的 )的音频实时分析(ARTA)软件并且进行的测试是FR2测试。该扬 声器由ARTA软件驱动以产生白噪声，并且音量被设置为使得麦克风记录来自没有扬声器出口的扬声器的89dB(A)平均值。ARTA软件记录麦克风数据并且对跨越频率范围的结果进行平均。 [0077] 类似于如以上对于麦克风出口测试所描述的收集并处理数据，除了为了完成该测试，使用提供给该扬声器的相同量的功率收集数据两次：一次没有定位在该扬声器板中的声音出口，被指定为输入数据，或参比数据，并且一次具有布置在该扬声器板中的感兴趣的声音出口，被指定为输出数据。将这些输入数据和输出数据进行比较以产生跨越频谱的频率响应。由于这些输入数据和输出数据在不同运行中收集并且声音出口的频率响应是输入数据与输出数据的对比，不需要H1 FRF对照曲线(参见以上所描述的麦克风出口测试)用于解释在该测试设置中的缺陷。这样，在这个测试中扬声器出口的插入损耗是等于扬声器出口的频率响应。 [0078] 图17描绘了用于具有符合在此披露的技术的层压物的扬声器出口(相比传统的膜层压物和仅PTFE膜)在频率范围300Hz到3000Hz内的平均插入损耗测试结果。这些出口组件与在图12-13中描绘的和以上所描述的示例出口组件一致地构建。“传统层压物1”是层压到PTFE膜上的非织造的聚对苯二甲酸乙二酯层(PET)凹版(gravure)。“传统的层压物2”是热层压到PTFE膜上的非织造的PET层。“基础PTFE”是白色微孔PTFE膜，并且“黑色PTFE”是与在共同未决的美国专利申请13/839,046(以上讨论的)中披露的技术一致地加工的黑色PTFE膜。“声学层压物”是符合在此披露的技术的微孔膜层压物，其中稀松布层是20薄纱稀松布(先前所述)，该稀松布被热层压并且压制到基础PTFE膜层中。“黑色声学层压物”是符合在此披露的技术的微孔膜层压物，其中稀松布层是20薄纱稀松布，该稀松布被热层压并且压制到符合该“黑色PTFE”的黑色PTFE膜层中。 [0079] 图17证实了具有在此所披露的微孔膜层压物的扬声器出口的改进的声学传输(相比传统的层压物)，以及在此披露的微孔膜层压物与仅PTFE膜相比稍微降低的声学传输。下面表4描绘了针对每个膜跨越300-3000Hz频率范围的平均插入损耗，如图17所描绘的。表4 [0080] 符合在此披露的技术的一些微孔膜层压物是特别适合用于在扬声器出口组件中使用的，尽管微孔膜层压物的一些其他实施例特别适合用于麦克风出口组件中使用。具有符合在此披露的技术的微孔膜层压物的声音放出组件总体上表现出与仅结合该微孔膜本身的声音放出组件相比的增加的平均插入损耗。在一些实施例中，具有微孔膜的声音放出组件的平均插入损耗可以是具有仅PTFE膜的放出组件的平均插入损耗的至少两倍。在许多实现方式中，然而，当与其他改进平衡时增加的插入损耗是可容许。例如，符合在此披露的技术的放出组件具有超越仅PTFE放出组件的许多优点，如降低的谐波失真、以及改进的处理和强度。 [0081] 图18描绘了对于符合在此披露的技术的黑色声学膜层压物(以上讨论的)与仅PTFE膜和传统层压物(热层压到PTFE膜上的非织造的PET)相比的总谐波失真。图18证实了相比仅PTFE-膜这些声学膜层压物的降低的总谐波失真。类似于扬声器出口插入损耗测量，如上所述，总谐波失真是依赖于所使用的特定测试设置。这样，出于本披露的目的，总谐波失真由在此所指定的测试方案定义。 [0082] 如上所述，使用Artalabs(位于克罗地亚的 )的STEPS软件使用符合扬声器出口插入损耗测试的测试设置和部件确定总谐波失真。总谐波失真数据通过整个频率范围的一次步进一个频率收集。总的谐波失真通过比较所有谐波频率(2nd,3rd,4th…)总功率相对于基频的功率来计算，即总谐波失真＝(P2+P3+P4…P∞)/P1。扬声器的总谐波失真在该出口不作为参比的情况下进行测量。该扬声器音量被设置为使得麦克风在1000Hz下记录来自没有扬声器出口的扬声器的80dB。 [0083] 图19是仅PTFE膜破裂强度相比两个微孔膜层压物(其中之一符合在此披露的技术)的破裂强度的曲线图。与TAPPI T403标准一致地确定该破裂强度。每个膜层压物用薄纱20稀松布制造，如上所述，该稀松布被层压到PTFE膜上。两个层压物通过在550°F穿过轧辊层压，但符合本发明技术的“重粘合(heavy bond)”层压物以4ft/min速度穿过该轧辊并且压制为与PTFE表面是几乎齐平的。另一方面，“轻粘合(light bond)”层压物以15英尺/分钟以较小压力穿过该轧辊，这样使得该稀松布仅仅是表面粘合到PTFE膜上而不是展平的。如图19中证实的，符合在此披露的技术的微孔膜层压物证实了相比仅PTFE膜的更大的强度，并且比轻粘合的层压物更小的强度。 [0084] 还应注意的是，如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，短语“配置”描述了被构建或配置为执行特定任务或采用特定构型的系统、器件或其他结构。短语“配置”可以与其他类似的短语例如“安排”“安排和配置”、“构建和安排”、“构建”、“制造和安排”等互换使用。 [0085] 本说明书中所有的出版物和专利申请都表明了本发明所属领域的普通技术人员的水平。所有的出版物和专利申请通过引用结合在此，其程度如同明确且单独地通过引用指出每一个单独的出版物或专利申请。 |
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