CN113748687A - 转换元件构件、具有该转换元件构件的转换元件模块以及电子设备 - Google Patents

转换元件构件、具有该转换元件构件的转换元件模块以及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请的转换元件构件具有转换元件和防水膜，该转换元件具有能够作为透气口和/或透声口发挥功能的开口，转换元件具有形成有所述开口的外表面，防水膜以堵塞上述开口的方式，且利用具有从与外表面垂直的方向看时包围上述开口的形状的接合部接合于元件的外表面，膜的被规定为从上述方向看时由接合部包围的部分的非接合部具有在从上述方向看时与上述外表面重叠的区域，膜与上述外表面在该区域中的分离距离D1为0.01～Xmm。X为在基于JIS Z1707的穿刺强度试验的规定而实施的针对防水膜的压入试验中，膜的回弹力达到最大时的测量触头的压入量。本申请提供能够提高电子设备的防水性且在施加了水压的情况下也能够抑制电子设备特性降低的技术。

Description

转换元件构件、具有该转换元件构件的转换元件模块以及电 子设备
技术领域
本发明涉及一种转换元件构件，其包括具有能够作为透气口和/或透声口发挥功能的开口的转换元件和防止水侵入的防水膜。另外，本发明涉及具有上述转换元件构件的转换元件模块和电子设备。
背景技术
有时在电子设备的壳体设有外部流通口，该外部流通口是能够供声音、气体通过的开口。例如，以智能手表为代表的可穿戴装置、智能手机、移动电话以及照相机等电子设备具有语音功能，在其壳体设有能够供声音通过的外部流通口。另外，该电子设备在壳体的内部具有语音转换部，该语音转换部具有麦克风和扬声器等声音转换元件。声音转换元件是用于转换电信号和声音的元件，在其外表面具有作为透声口发挥功能的开口。语音转换部以能够使声音在语音转换部与外部之间经由外部流通口进行传递的方式收纳在壳体内。另外，具有压力传感器等气体传感器的电子设备具有设有能够供气体通过的外部流通口的壳体，该电子设备在壳体的内部具有特性转换部，该特性转换部具有用于转换气体的特性和电信号的特性转换元件。上述特性转换元件在其外表面具有作为透气口发挥功能的开口。特性转换部以能够使气体在特性转换部与外部之间经由外部流通口流通的方式收纳于壳体内。另一方面，必须防止水向通常具有电路的语音转换部、特性转换部侵入。因此，以往用于防止水侵入的防水膜以堵塞外部流通口的方式安装于壳体。
在专利文献1中公开了能够作为防水膜使用的聚四氟乙烯(以下记载为“PTFE”)多孔膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10－165787号公报
发明内容
发明要解决的问题
关于电子设备所要求的防水性，以往在应对电子设备意外落入可容易拾取设备的较浅的水中等暂时性防水性方面是很充分的，但是，现在很多情况还要求高等级的防水性，例如，在数米深的水中使用一定时间或者反复使用电子设备之后还能够按照通常情况下的特性使用以语音功能为代表的设备功能。另外，对于具备语音功能的电子设备而言，不仅是防水性很重要，确保透声特性也很重要。然而，关于防水膜，防水性和透声性处于此消彼长的关系，在保持透声性不变的情况下提高防水膜的防水性并不容易。在专利文献1中未考虑这些方面。
本发明的目的在于提供一种能够提高电子设备的防水性并且在施加了水压的情况下也能够抑制电子设备性能降低的技术。
用于解决问题的方案
本发明提供一种转换元件构件，该转换元件构件具有转换元件和防水膜，该转换元件具有能够作为透气口和/或透声口发挥功能的开口，
所述转换元件具有形成有所述开口的外表面，
所述防水膜以堵塞所述开口的方式，且利用具有从与所述外表面垂直的方向看时包围所述开口的形状的接合部接合于所述转换元件的所述外表面，
所述防水膜的被规定为从与所述外表面垂直的方向看时由所述接合部包围的部分的非接合部具有在从该方向看时与所述外表面重叠的区域，
所述防水膜与所述外表面在所述区域中的分离距离D1为0.01mm以上且Xmm以下，
其中，X为在基于日本工业标准(JIS)Z1707：1997所规定的穿刺强度试验的规定来实施测量触头相对于所述防水膜的压入试验时，所述防水膜因所述测量触头的压入而产生的回弹力达到最大时的所述测量触头的压入量。
在其他的方面，本发明提供一种转换元件模块，
该转换元件模块具有上述本发明的转换元件构件以及安装有所述转换元件构件的电路基板。
在另一其他方面中，本发明提供一种电子设备，
该电子设备具有：
壳体，在该壳体设有能够供气体和/或声音通过的外部流通口；以及
上述本发明的转换元件构件，其被收纳于所述壳体，
所述转换元件构件以利用所述防水膜阻碍水从所述壳体的外部经由所述外部流通口向所述开口侵入的方式被收纳于所述壳体内。
发明的效果
根据本发明，能够提高电子设备的防水性，并且在施加了水压的情况下，也能够抑制电子设备性能的降低。
附图说明
图1A是示意地表示本发明的转换元件构件的一例的俯视图。
图1B是表示图1A所示的转换元件构件的B－B剖面的剖视图。
图2是表示能够通过压入试验评价的、测量触头相对于防水膜的压入量与防水膜因测量触头的压入而产生的回弹力的关系的一例的图。
图3A是表示本发明的转换元件构件的一例中的转换元件的开口和防水膜的附近的剖视图。
图3B是表示本发明的转换元件构件的一例中的转换元件的开口和防水膜的附近的剖视图。
图4是表示本发明的转换元件构件所具有的微机电系统(以下记载为“MEMS”)麦克风的一例的剖视图。
图5是表示本发明的转换元件构件所具有的MEMS麦克风的一例的剖视图。
图6A是表示将本发明的转换元件构件收纳于电子设备的壳体中的状态的一例的剖视图。
图6B是表示将本发明的转换元件构件收纳于电子设备的壳体中的状态的一例的剖视图。
图7是表示基于现有的技术思想将转换元件和防水膜收纳于电子设备的壳体的状态的剖视图。
图8是示意地表示本发明的转换元件构件的一例中的转换元件的开口和防水膜的附近的剖视图。
图9是示意地表示本发明的转换元件构件的一例中的转换元件的开口和防水膜的附近的剖视图。
图10A是表示本发明的转换元件模块的一例的立体图。
图10B是表示本发明的转换元件模块的一例的俯视图。
图11是表示本发明的电子设备的一例的俯视图。
图12是用于说明在实施例中实施的、针对防水膜的压入试验的图。
图13是用于说明在实施例中实施的、针对转换元件构件的透声特性的评价方法的图。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的实施方式。本发明并不限于以下的实施方式。
[转换元件构件]
在图1A和图1B中示出本发明的转换元件构件的一例。在图1B中示出图1A所示的B－B剖面。在图1A中示出从转换元件2的配置防水膜3的面的一侧观察到的转换元件构件1。
转换元件构件1具有转换元件2和防水膜3。图1A和图1B的转换元件构件1所具有的转换元件2是作为转换声音和电信号的声音转换元件(声音转换器)的一种的MEMS麦克风2A。MEMS麦克风2A具有基板21，该基板21具有能够供声音通过的开口(透声口)22。基板21的形成有开口22的表面在未配置防水膜3的状态下暴露于外部。换言之，转换元件2具有形成有开口22的外表面23。在本说明书中，转换元件2的外表面23是指在未配置防水膜3的状态下暴露于外部的表面。防水膜3以堵塞开口22的方式相对于转换元件2的外表面23接合，更具体而言，以堵塞外表面23上的开口22的方式相对于转换元件2的外表面23接合。另外，防水膜3利用该防水膜3的接合部41接合于外表面23，该接合部41具有在从与外表面23垂直的方向看时包围开口22的形状。在转换元件构件1中，防水膜3的非接合部31被规定为从与外表面23垂直的方向看时由接合部41包围的部分，该非接合部31具有在从该垂直的方向看时与外表面23重叠的区域32。换言之，防水膜3的非接合部31的局部在从与外表面23垂直的方向看时，位于开口22与接合部41之间。另外，防水膜3与外表面23在区域32中的分离距离D1为0.01mm以上且Xmm以下。其中，X为在基于JIS Z1707：1997所规定的穿刺强度试验的规定来实施测量触头相对于防水膜3的压入试验时，防水膜3因测量触头的压入而产生的回弹力达到最大时的测量触头对该防水膜3的压入量。X相当于在弹性变形的范围内防水膜3能够变形的最大变形量。
当相对于转换元件构件1的防水膜3向转换元件2的方向施加水压时，防水膜3在非接合部31处向开口22的方向变形。然而，在转换元件构件1中，防水膜3与外表面23在区域32中的分离距离D1的上限被限制在Xmm以下。因而，在施加于防水膜3的水压较大的情况下，或者相对于防水膜3持续地施加水压的情况下，通过已变形的防水膜3与外表面23接触，从而防水膜3的变形不会达到塑性变形，而是被限制在弹性变形的范围内。在转换元件2为声音转换元件的情况下，要求防水膜3允许声音透过并且防止水侵入。另外，在该情况下，防水膜3的主要供声音透过的部分为非接合部31。当防水膜3的非接合部31在解除水压作用之后还与外表面23接触时，防水膜3的透声性降低，从而转换元件构件1的透声特性降低。另外，在解除水压作用之后还残留于防水膜3的变形(永久变形)使防水膜3的透声性降低，由此转换元件构件1的透声特性降低。在转换元件构件1中，将由水压引起的防水膜3的变形限制在弹性变形的范围内，从而能够缓和防水膜3的永久变形的程度，另外，即使在通过施加水压而使防水膜3的非接合部31与外表面23接触的情况下，也能够在解除水压作用之后防止该接触继续。
JIS Z1707：1997规定了针对食品包装用塑料薄膜的穿刺强度试验，可按照该规定实施压入试验，在该压入试验中，评价将棒状的针(测量触头)以一定速度相对于作为评价对象的防水膜3从其一个表面压入时在防水膜产生的回弹力和测量触头相对于防水膜3的压入量。在上述压入试验中，防水膜3随着测量触头的压入而变形，在测量触头的压入量较小而防水膜3的变形停留在弹性变形的范围内的阶段中，防水膜3所产生的回弹力随着压入量的增加而增加。而且，当测量触头的压入量进一步增加而防水膜3的变形达到塑性变形时，防水膜3所产生的回弹力降低(参照图2。在图2中示出了测量触头相对于防水膜3的压入量和防水膜3因测量触头的压入而产生的回弹力的关系的一例)。因此，上述回弹力最大时的测量触头的压入量X相当于防水膜3在弹性变形的范围内能够变形的最大变形量。其中，使用的测量触头设为直径0.8mm的圆柱状，该测量触头的向防水膜3压入的一方的端部为半径0.35mm的半球状。另外，测量触头相对于防水膜3的压入速度设为10mm/分钟，在25±5℃的氛围下实施评价。此外，由于不用求出相对于防水膜3的穿刺强度，因此，在上述压入试验中，可以不必将测量触头持续压入至贯通防水膜3，而是在求出上述回弹力最大时的测量触头的压入量X的阶段中停止测量触头的压入。另外，在上述压入试验中，由于穿刺强度的值本身不是评价对象，因此，不必对5个以上的试验片实施试验，例如可以通过对一个试验片实施试验来求出压入量X。当然，也能够对多个试验片实施试验，将针对各试验片得到的上述回弹力最大时的压入量的平均值设为压入量X。
另外，在转换元件构件1中，分离距离D1的下限规定为0.01mm以上，由此，能够防止未施加水压的状态下的防水膜3的非接合部31的振动因与外表面23的接触而被妨碍。防止非接合部31的振动被妨碍有助于作为转换元件构件1的良好的透声特性。
近年来，以智能手表等可穿戴装置为代表，具备语音功能的电子设备进一步小型化，为了应对电子设备的小型化，不得不使防水膜小面积化。根据本发明的发明人们的研究，在缩小防水膜3的作为主要供声音透过的部分的非接合部(透声部)31的面积的情况下，转换元件2的开口22与防水膜3之间的距离越小，越能够抑制因该面积的缩小导致的转换元件构件1的透声特性的降低，能够确保良好的透声特性。从该观点来看，分离距离D1可以是2mm以下，也可以是1.5mm以下、1mm以下、小于1mm、进而是0.9mm以下。另外，分离距离D1也可以是从上述Xmm和2mm中选择的任意较小的值以下，也可以是从上述Xmm和1.5mm中选择的任意较小的值以下、从上述Xmm和1mm中选择的任意较小的值以下、进而是从上述Xmm和0.9mm中选择的任意较小的值以下。另外，为了更可靠地抑制特性的降低，分离距离D1也可以是压入量X的0.9倍以下、0.8倍以下、0.7倍以下、进而是0.6倍以下。
在图1A和图1B所示的例中，防水膜3的形状在从与防水膜3的主面垂直的方向看时为圆。不过，防水膜3的形状只要能够堵塞转换元件2的开口22，能够利用具有从与外表面23垂直的方向看时包围开口22的形状的接合部41来与外表面23接合，且非接合部31具有在从上述方向看时与外表面23重叠的区域32，则不限于该例。防水膜3的形状也可以是在从与防水膜3的主面垂直的方向看时为圆形(含大致圆形)、椭圆形(含大致椭圆形)、包含长方形和正方形在内的多边形以及不规则形状。也可以将多边形的角设为圆角。
在图1A和图1B所示的例中，防水膜3的接合部41的形状为从与防水膜3的主面垂直的方向看时与该膜3的周缘部对应的形状，更具体而言为环状。不过，接合部41的形状只要是能够使防水膜3以堵塞开口22的方式与外表面23接合并且是从与外表面23垂直的方向看时包围开口22的形状，则不限于该例。
在图1A和图1B所示的例中，防水膜3利用粘合部4与外表面23接合。粘合部4通常具有从与防水膜3的主面垂直的方向看时与接合部41相同的形状。粘合部4也可以是例如由粘合剂和/或粘接剂构成的粘合层，也可以是双面粘合带。在粘合部4为双面粘合带的情况下，能够更可靠地使防水膜3与外表面23接合，能够进一步提高转换元件构件1的防水性。此外，防水膜3相对于外表面23的接合方法并不限于上述例，防水膜3也可以利用例如热熔接、超声波熔接等熔接与外表面23接合。
构成粘合部4的双面粘合带能够使用公知的双面粘合带。双面粘合带的基材例如是树脂的薄膜、无纺布或泡沫。能够用于基材的树脂不受限定，例如是聚酯(PET等)、聚烯烃(聚乙烯等)、聚酰亚胺。双面粘合带的粘合剂层能够使用丙烯酸类粘合剂、有机硅类粘合剂等各种粘合剂。从能够提高相对于防水膜3和/或外表面23的接合力这一点来看，优选将丙烯酸类粘合剂用于粘合剂层。双面粘合带也可以是热粘接带。双面粘合带也可以是不具有基材的、无基材的双面粘合带。
在图1A和图1B所示的例中，防水膜3经由粘合部4接合于外表面23。在该情况下，能够利用粘合部4的厚度来控制分离距离D1。此外，在粘合部4为双面粘合带的情况下，能够更可靠地控制分离距离D1。但是，控制分离距离D1的方法并不限于该例。例如，如图3A所示，防水膜3也可以隔着间隔物42与外表面23接合。在该情况下，能够利用间隔物42的厚度来控制分离距离D1。间隔物42也可以具有在从与防水膜3的主面垂直的方向看时与接合部41相同的形状。外表面23和间隔物42的接合、以及间隔物42和防水膜3的接合能够利用粘合部4或熔接等。在图3A所示的例中，间隔物42和外表面23利用粘合部4接合。另外，也可以是，如图3B所示，设为具有从外表面23突出的凸部43的基板21，防水膜3在该凸部43处与外表面23接合。在该情况下，能够利用凸部43的高度来控制分离距离D1。凸部43也可以具有在从与防水膜3的主面垂直的方向看时与接合部41相同的形状。凸部43和防水膜3的接合能够利用粘合部4或熔接等。此外，也可以任意组合上述的各方法。
在图1A和图1B所示的例中，区域32的形状为从与外表面23垂直的方向看时由接合部41和开口22包围的形状，更具体而言，为接合部41与开口22之间的间隙的形状即环状。不过，区域32的形状并不限于该例。另外，在图1A和图1B所示的例中，从与外表面23垂直的方向看时的区域32中的、接合部41与开口22之间的距离D2大于分离距离D1。距离D2也可以是分离距离D1的1.2倍以上、1.4倍以上、1.5倍以上、1.7倍以上、1.9倍以上、进而是2倍以上。另外，距离D2例如是0.5mm以上，也可以是1.0mm以上、1.5mm以上、2.0mm以上、2.5mm以上、进而是3.0mm以上。在这些情况下，对于因水压而变形的防水膜3的上述变形的限制更为可靠。此外，距离D2能够被规定为，在使从开口22的中心起与外表面23平行地延伸的假想的直线以该中心为轴线沿着外表面23旋转时，该假想的直线中的经过区域32的部分的平均长度(从与外表面23垂直的方向看时的平均长度)。另外，平均长度能够被规定为，该假想的直线中的经过区域32的部分的最大长度和最小长度的总计的1/2。在图1A和图1B所示的例中，能够将环状的区域32的外径和内径之差的1/2设为距离D2。此外，上述最小长度也可以是分离距离D1的1.2倍以上、1.4倍以上、1.5倍以上、1.7倍以上、1.9倍以上、进而是2倍以上。另外，上述最小长度也可以是0.5mm以上、1.0mm以上、1.5mm以上、2.0mm以上、2.5mm以上、进而是3.0mm以上。
防水膜3的被规定为从与外表面23垂直的方向看时由接合部41包围的部分的非接合部31的面积例如是19.6mm2以下，也可以是12.6mm2以下、7.1mm2以下、4.9mm2以下、3.1mm2以下、进而是1.8mm2以下。此外，在从与外表面23垂直的方向看时非接合部31的形状为圆的情况下，上述面积分别与圆的直径为5mm、4mm、3mm、2.5mm、2mm以及1.5mm的非接合部31的面积对应。
在图1A和图1B所示的例中，防水膜3的非接合部31与包含外表面23的平面之间的最大距离与分离距离D1相等。该方式例如能够通过使未进行设置凸部和/或凹部等的加工的平板状的防水膜3在不施加松弛等变形的情况下与外表面23接合来实现。但是，防水膜3的非接合部31与包含外表面23的平面之间的最大距离也可以不与分离距离D1相等。该最大距离也可以独立于分离距离D1，例如是2mm以下，也可以是1.5mm以下、1mm以下、小于1mm、进而是0.9mm以下。另外，该最大距离也可以独立于分离距离D1，为从上述Xmm和2mm中选择的任意较小的值以下，也可以是从上述Xmm和1.5mm中选择的任意较小的值以下、从上述Xmm和1mm中选择的任意较小的值以下、进而是从上述Xmm和0.9mm中选择的任意较小的值以下。
防水膜3是允许声音透过并且防止水侵入的膜。能够将公知的各种防水膜用于防水膜3。也可以对防水膜3进行拒油处理或拒液处理。
防水膜3例如由聚酯(PET等)、聚碳酸酯、聚乙烯、聚酰亚胺、PTFE、聚氨酯、有机硅等树脂构成。但是，构成防水膜3的树脂并不限于上述例。作为防水膜3的材料，优选PTFE。由PTFE构成的膜(PTFE膜)的质量和强度的平衡良好。能够从防水膜3中去除弹性膜。在防水膜3为弹性膜的情况下，也可以是橡胶硬度大于80(上限例如为100)的橡胶状弹性膜。在本说明书中，橡胶硬度是指由JIS K6253：2006规定的、由A型硬度计评价的硬度。
防水膜3也可以是多孔膜。PTFE膜也可以是使含PTFE颗粒的糊剂挤出物或流延膜延伸而形成的多孔膜(PTFE多孔膜)。PTFE膜也可以进行焙烧。
在假定安装有转换元件构件1的电子设备暴露于更高的水压的情况下，防水膜3优选为微多孔膜或无孔膜。微多孔膜和无孔膜能具有较高的耐水压，并且因水压导致的变形的程度较小。微多孔膜也可以是由PTFE构成的PTFE微多孔膜。无孔膜也可以是由PTFE构成的PTFE无孔膜。
在本说明书中，微多孔膜是指通过基于日本工业标准(以下记载为“JIS”)L1096：2010所规定的透气性测量B法(Gurley形法)求出的空气透过度(Gurley透气度)表示的厚度方向上的透气度为10秒/100mL以上且1万秒/100mL以下的膜。微多孔膜的Gurley透气度的下限也可以是20秒/100mL以上，也可以是30秒/100mL以上、40秒/100mL以上、50秒/100mL以上、进而是70秒/100mL以上。微多孔膜的Gurley透气度的上限也可以是5000秒/100mL以下、1000秒/100mL以下、进而是300秒/100mL以下。在本说明书中，无孔膜是指由上述Gurley透气度表示的厚度方向的透气度超过1万秒/100mL的膜。多孔膜的厚度方向的透气度通常由上述Gurley透气度表示，小于10秒/100mL。
此外，即使在防水膜3的尺寸不满足Gurley形法的试验片的尺寸(约50mm×50mm)的情况下，通过使用测量治具，也能够进行Gurley透气度的评价。测量治具的一例为在中央设有贯通孔(具有直径1mm或2mm的圆形的剖面)的、厚度2mm且直径47mm的聚碳酸酯制圆板。使用该测量治具的Gurley透气度的测量能够如以下这样实施。
以覆盖测量治具的贯通孔的开口的方式，在测量治具的一个面固定作为评价对象的防水膜。以如下方式进行固定：在Gurley透气度的测量中，仅在开口和作为评价对象的防水膜的有效试验部(从与固定的防水膜的主面垂直的方向看时与开口重叠的部分)中通过空气，且固定部分不会阻碍空气在防水膜的有效试验部中通过。在防水膜的固定中能够利用在中心部被冲裁出具有与开口的形状一致的形状的透气口的双面粘合带。双面粘合带以透气口的周部与开口的周部一致的方式配置于测量治具与防水膜之间即可。接下来，将固定有防水膜的测量治具以使防水膜的固定面处于测量时的空气流的下游侧的方式设置于Gurley形透气性试验机，测量100mL的空气通过防水膜的时间t1。接下来，利用式t＝{(t1)×(防水膜的有效试验部的面积[mm2])/642[mm2]}，将测量出的时间t1换算成JIS L1096：2010的透气性测量B法(Gurley形法)所规定的、每642[mm2]有效试验面积的值t，能够将得到的换算值t设为防水膜的Gurley透气度。在使用上述圆板作为测量治具的情况下，防水膜的有效试验部的面积为贯通孔的剖面的面积。此外，确认了：对满足上述试验片的尺寸的防水膜不使用测量治具地测量出的Gurley透气度与将该防水膜小片化之后使用测量治具测量出的Gurley透气度非常一致，即，测量治具的使用对Gurley透气度的测量值没有实质影响。
当因在水中进行的电子设备的使用或安装等导致壳体的温度下降时，有时在壳体的内部产生结露。能够通过减少滞留于壳体的内部的水蒸气的量来防止结露的产生。在防水膜3为无孔膜、例如为PTFE无孔膜的情况下，能够阻止水蒸气经由防水膜3向壳体的内部侵入。因此，通过选择无孔膜作为防水膜3，能够减少滞留于壳体的内部的水蒸气的量，能够防止在壳体的内部产生结露。
另一方面，即使没有水蒸气经由防水膜3向壳体的内部侵入，有时也无法避免在壳体的内部滞留水蒸气。例如，有时由聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)或聚碳酸酯(PC)等具有吸湿性的树脂构成壳体。对于由具有吸湿性的树脂构成的壳体，存在壳体自身吸收的外部的水蒸气由于来自壳体内的热源的热而向壳体的内部放出并就这样滞留的倾向。在该情况下，为了防止壳体的内部产生结露，优选的是，选择能够将滞留于壳体的内部的水蒸气向外部放出的防水膜3。可选择的防水膜3的一个例子为微多孔膜，例如PTFE微多孔膜。当防水膜3为微多孔膜时，能够达成较高的防水性，还能够利用防水膜3的适度的透气性将滞留的水蒸气向外部排出，能够防止壳体的内部产生结露。
作为PTFE微多孔膜的防水膜3的平均孔径例如是0.01μm～1μm。作为PTFE微多孔膜的防水膜3的气孔率例如是5％～50％。PTFE膜的平均孔径能够基于ASTM(美国试验材料协会)F316-86进行测量。PTFE膜的气孔率能够通过将该膜的质量、厚度、面积(主面的面积)以及真密度代入下述的式来算出。此外，PTFE的真密度为2.18g/cm3。
气孔率(％)＝{1－(质量[g]/(厚度[cm]×面积[cm2]×真密度[2.18g/cm3]))}×100
防水膜3的厚度例如是1μm～50μm，也可以是3μm～30μm、进而是5μm～20μm。在厚度处于这些范围的情况下，能够平衡性良好地提高防水膜3的防水性和透声特性等特性。
防水膜3的面密度例如是1g/m2～30g/m2，也可以是1g/m2～25g/m2。面密度能够通过防水膜3的质量除以面积(主面的面积)来算出。
防水膜3的防水性能够通过耐水压(极限耐水压)评价。防水膜3的耐水压例如是15kPa以上。作为多孔膜的防水膜3的耐水压可以是30kPa以上、40kPa以上、50kPa以上、进而是100kPa以上。作为多孔膜的防水膜3的耐水压的上限例如是300kPa以下。作为微多孔膜的防水膜3的耐水压可以是100kPa以上、200kPa以上、300kPa以上、进而是400kPa以上。作为微多孔膜的防水膜3的耐水压的上限例如是2500kPa以下。作为无孔膜的防水膜3的耐水压可以是400kPa以上、700kPa以上、1100kPa以上、进而是1500kPa以上。作为无孔膜的防水膜3的耐水压的上限不受限定，例如是2500kPa以下。能够使用测量治具，基于JIS L1092：2009的耐水度试验A法(低水压法)或B法(高水压法)，如以下那样测量防水膜3的耐水压。
测量治具的一例是在中央设有直径1mm的贯通孔(具有圆形的剖面)的、直径47mm的金属制或树脂制的圆板。金属例如是不锈钢。树脂例如是聚碳酸酯。该圆板具有不会因测量耐水压时施加的水压而变形的厚度。使用该测量治具的耐水压的测量能够如下这样实施。
以覆盖测量治具的贯通孔的开口的方式，在测量治具的一个面固定作为评价对象的防水膜。以在耐水压的测量中防止水从膜的固定部分漏出的方式进行固定。在防水膜的固定中能够利用在中心部被冲裁出具有与开口的形状一致的形状的通水口的双面粘合带。双面粘合带以通水口的周部与开口的周部一致的方式配置于测量治具与防水膜之间即可。接下来，将固定有防水膜的测量治具以使防水膜的与固定面相反的一侧的面成为测量时的水压施加面的方式设置于试验装置，基于JIS L1092：2009的耐水度试验A法(低水压法)或B法(高水压法)来测量耐水压。其中，基于水从防水膜的膜面的一处流出时的水压测量耐水压。能够将测量出的耐水压设为防水膜的耐水压。试验装置能够使用如下的装置：具有与JIS L1092：2009所例示的耐水度试验装置相同的结构并且具有能够设置上述测量治具的试验片安装构造的装置。
在图1A和图1B所示的例中，防水膜3为单层的膜。防水膜3也可以是两个以上的膜的层叠体。防水膜3也可以是两个以上的PTFE膜的层叠体。
防水膜3也可以是着色的膜。防水膜3也可以着色为例如灰色或黑色。灰色或黑色的防水膜3例如能够通过在构成膜的材料中混合灰色或黑色的着色剂而形成。黑色的着色剂例如是炭黑。此外，能够利用JIS Z8721：1993所规定的“非彩色的亮度NV”来表示，将处于1～4的范围的颜色规定为“黑色”，将处于5～8的范围内的颜色规定为“灰色”。
在图1A和图1B所示的例中，转换元件构件1所具有的转换元件2为声音转换元件，更具体而言为麦克风。不过，转换元件构件1所具有的声音转换元件并不限于麦克风。该声音转换元件也可以是扬声器。不过，根据本发明的发明人们的研究，在该声音转换元件为麦克风的情况下，与该声音转换元件为扬声器的情况相比，防水膜3的永久变形所导致的透声特性的降低、以及缩小防水膜3的非接合部31的面积时的透声特性的降低较为显著。因而，在该声音转换元件为麦克风的情况下，本发明的效果尤其有利。此外，在声音转换元件为具有麦克风和扬声器双方的功能的元件的情况下，认为该元件为麦克风。
图1A和图1B所示的例的声音转换元件为MEMS。不过，声音转换元件并不限于该例，也可以是驻极体电容麦克风(ECM)等除MEMS以外的各种元件。
在图4中示出MEMS麦克风2A的一例。图4的MEMS麦克风2A具有基板21和与基板21的一个面的周缘部接合的盖24。基板21为例如由硅(Si)或化合物半导体等构成的半导体基板。盖24由例如金属、树脂、或它们的复合材料构成。在基板21的外表面形成有作为透声口的开口22。在基板21与盖24之间的空间26中的开口22的附近配置有隔膜25，该隔膜25将经由开口22传递来的声音转换为机械振动。隔膜25由例如树脂构成。隔膜25由从基板21的上述一个面朝向空间26延伸的一对支柱29A、29B支承。在支柱29A、29B的内部形成有将隔膜25的机械振动转换为电信号的半导体电路。因声音的传递而产生于隔膜25的机械振动向支柱29A、29B传递，并转换为电信号，转换成的电信号经由包含连接器27A、前置放大器28、贯通电极27B以及端子27C的电路径，向MEMS麦克风2A的外部输出。
图4所示的MEMS麦克风2A为开口22和端子27C形成于该元件的同一面(在图4的例中为基板21的外表面23)的、被称作所谓的“下音孔型”的元件。MEMS麦克风2A也可以是开口22和端子27C分别配置于该元件的一个面和与该面相反的一侧的另一个面的、被称作所谓的“上音孔型”的元件。在图5中示出作为上音孔型的MEMS麦克风2B的一例。在图5的MEMS麦克风2B中，开口22形成于盖24，而不是形成于基板21，除此以外，具有与图4的MEMS麦克风2A相同的结构。在图5的MEMS麦克风2B中，盖24的向外部暴露的暴露面为上述的外表面23。
MEMS麦克风2A、2B能够通过包括半导体加工技术、薄膜形成技术等在内的公知的MEMS技术而形成。
转换元件构件1所具有的声音转换元件的结构并不限于上述例。声音转换元件只要具有形成有开口22的外表面23，则能够具有任意的结构。另外，声音转换元件能够使用公知的元件。
在图1A和图1B所示的例中，从与外表面23垂直的方向看到的开口22的开口的形状为圆。不过，开口22的开口的形状并不限于该例，也可以是在从与外表面23垂直的方向看时为圆形(含大致圆形)、椭圆形(含大致椭圆形)、包含正方形和长方形在内的多边形以及不规则形状。
从与外表面23垂直的方向看时的开口22的面积例如是12.6mm2以下，也可以是7.1mm2以下、4.9mm2以下、3.1mm2以下、进而是1.8mm2以下。此外，在从与外表面23垂直的方向看时开口22的形状为圆形的情况下，上述面积分别对应于圆的直径为4mm、3mm、2.5mm、2mm以及1.5mm的开口22的面积。在开口22的面积较小的情况下，例如，能够抑制防水膜3在水压的作用下向开口22压入的程度，因此，本发明的效果更可靠。
从与外表面23垂直的方向看时的开口22的面积通常比防水膜3的非接合部31的面积小。
具有声音转换元件作为转换元件2的转换元件构件1具有良好的透声特性。在转换元件构件1中，相对于频率1kHz的声音而言的、防水膜3的插入损失(以下将“防水膜3的插入损失”简记为“插入损失”)例如是4.0dB以下，也可以是3.0dB以下、2.5dB以下、2.0dB以下、1.5dB以下、进而是1.0dB以下。另外，相对于频率10kHz的声音而言的插入损失例如是4.0dB以下，也可以是3.0dB以下、2.5dB以下、2.0dB以下、1.5dB以下、进而是1.0dB以下。此时，防水膜3典型地为多孔膜。能够通过将转换元件构件1所具有的声音转换元件用作评价用的麦克风或扬声器来评价插入损失。
具有声音转换元件作为转换元件2的转换元件构件1在被施加了水压之后也具有良好的透声特性。在转换元件构件1中，在水压为60kPa或80kPa且水压施加时间为20分钟的水压保持试验后，相对于频率1kHz的声音而言的插入损失例如是4.0dB以下，也可以是3.0dB以下、2.5dB以下、2.0dB以下、1.5dB以下、进而是1.0dB以下。另外，在水压为60kPa或80kPa且水压施加时间为20分钟的水压保持试验后，相对于频率10kHz的声音而言的插入损失例如是4.0dB以下，也可以是3.0dB以下、2.5dB以下、2.0dB以下、1.5dB以下、进而是1.0dB以下。此时，防水膜3典型地为多孔膜。
水压保持试验是以一定的时间(水压施加时间)对转换元件构件1施加一定的水压的试验。水压保持试验能够使用用于测量防水膜3的耐水压的上述测量治具和耐水度试验装置来实施。更具体而言，将代替单独的防水膜3而固定有作为评价对象的转换元件构件1的测量治具以使与固定有转换元件构件1的面相反的一侧的面作为水压施加面的方式设置于试验装置，以一定的时间对转换元件构件1施加一定的水压即可。其中，测量治具的贯通孔的剖面的形状和面积设为与从与转换元件构件1的外表面23垂直的方向看时的防水膜3的非接合部31的形状和面积相同。另外，转换元件构件1相对于测量治具的固定以防水膜3的非接合部31在测量治具的贯通孔中暴露的方式、且从与外表面23垂直的方向看时测量治具的贯通孔的整体与非接合部31的整体重叠的方式实施。试验时的水压从防水膜3的那侧施加于转换元件构件1。
关于具有声音转换元件作为转换元件2的转换元件构件1，能够通过根据水压保持试验前后的插入损失求出的透声特性降低度(插入损失变化量)来评价因水压引起的透声特性的降低程度。插入损失变化量与水压保持试验后的插入损失(例如相对于1kHz的声音而言的插入损失)L2减去水压保持试验前的插入损失(例如相对于1kHz的声音而言的插入损失)L1得到的值L2－L1对应。
水压保持试验(水压为60kPa或80kPa，水压施加时间为20分钟)前后的插入损失的变化量(基于1kHz下的插入损失进行计算)例如是2.0dB以下，也可以是1.5dB以下、1.3dB以下、1.2dB以下、1.1dB以下、进而是1.0dB以下。另外，水压保持试验(水压为60kPa或80kPa，水压施加时间为20分钟)前后的插入损失的变化量(基于10kHz下的插入损失进行计算)例如是5.0dB以下，也可以是4.5dB以下、4.0dB以下、3.5dB以下、3.0dB以下、2.5dB以下、2.0dB以下、1.5dB以下、进而是1.0dB以下。
具有声音转换元件作为转换元件2的转换元件构件1在缩小了防水膜3的非接合部31的面积时也具有良好的透声特性。此外，通常情况下，非接合部31的面积越小，插入损失越大。转换元件构件1在防水膜3的非接合部31的面积为19.6mm2、12.6mm2、7.1mm2、4.9mm2、3.1mm2或1.8mm2时，能够示出处于上述范围的插入损失和/或插入损失变化量。另外，防水膜3的非接合部31的面积为19.6mm2以上、12.6mm2以上、7.1mm2以上、4.9mm2以上、3.1mm2以上或1.8mm2以上的转换元件构件1能够示出处于上述范围内的插入损失和/或插入损失变化量。
在转换元件构件1不具有提高转换元件构件1的耐水压的结构的情况下，转换元件构件1的耐水压通常与防水膜3的耐水压相同。此外，转换元件构件1的耐水压能够按照测量防水膜3的耐水压的上述方法进行测量。其中，将代替单独的防水膜3而固定有作为评价对象的转换元件构件1的测量治具以使转换元件构件1的与固定面相反的一侧的面作为水压施加面的方式设置于试验装置。另外，转换元件构件1相对于测量治具的固定以防水膜3的非接合部31在测量治具的贯通孔中暴露的方式实施。测量时的水压从防水膜3的那侧施加于转换元件构件1。
转换元件构件1能够被收纳在具有壳体的电子设备的壳体中使用，在该壳体中收纳有例如进行电信号和声音的转换的语音转换部，并且在该壳体设有在语音转换部与外部之间传递声音的外部流通口。在图6A和图6B中示出转换元件构件1相对于该电子设备的壳体的收纳状态的一例。在图6A和图6B所示的例中，转换元件构件1以声音能够经由转换元件构件1的开口22和壳体53的外部流通口54在壳体53的外部与转换元件2之间传递、且利用防水膜3阻碍水从壳体53的外部经由外部流通口向开口22侵入的方式，收纳于壳体53的内部。更具体而言，转换元件构件1如以下所示收纳于壳体53的内部。
转换元件构件1固定于电路基板51。在电路基板51设有作为透声口的流通口52，在粘合部4和防水膜3插入到流通口52的内部的状态下，转换元件构件1固定于电路基板51。在图6A和图6B所示的例中，能够在固定于电路基板51的状态下，经由开口22、防水膜3以及电路基板51的流通口52传递声音。另外，在图6A和图6B所示的例中，在从与电路基板51的主面垂直的方向看时，开口22和外部流通口54的形状及面积相同，并且开口22与外部流通口54重叠。也可以是，开口22的整体与外部流通口54的整体重叠。在从与电路基板51的主面垂直的方向看时，流通口52的面积比开口22和外部流通口54的面积都大，开口22及外部流通口54与流通口52重叠。另外，在防水膜3的与转换元件2侧相反的一侧的面设有密封件5。利用密封件5防止水等异物从电路基板51与壳体53之间的间隙向壳体53的内部侵入。密封件5与壳体53的内表面接触。在图6A所示的例中，在从与防水膜3的主面垂直的方向看时，密封件5具有防水膜3的周缘部的形状。另外，在该例中，在从与防水膜3的主面垂直的方向看时，密封件5的形状和面积与接合部41及粘合部4都相同。另一方面，在图6B所示的例中，在从与防水膜3的主面垂直的方向看时，密封件5具有包围外部流通口54的形状，密封件5的内周与外部流通口54的周缘一致。另外，在该例中，在从与防水膜3的主面垂直的方向看时，密封件5的面积比接合部41和粘合部4都大。在电路基板51的固定转换元件构件1的固定面设有能够与转换元件构件1的端子27C电连接的端子，能够在固定于电路基板51的状态下，在转换元件构件1与电路基板51之间经由双方的端子进行电信号收发。电路基板51的结构只要能够在与转换元件构件1之间进行电信号的收发，则不受限定。另外，转换元件构件1相对于电路基板51的固定(安装)方法并不限于图6A和图6B所示的方法。
安装有转换元件构件1的电路基板51以能够经由开口22、流通口52以及外部流通口54在转换元件构件1与壳体53的外部之间传递声音、且利用防水膜3阻碍水从壳体53的外部经由外部流通口54向开口22侵入的方式，收纳于壳体53的内部。
非接合部的面积越小，越容易确保防水膜的防水性。因此，以往通常采取图7所示的形态。在图7所示的形态中，粘合部104的形状具有在从与防水膜103的主面垂直的方向看时包围开口22的形状，粘合部104的内周与开口22的形状一致。另外，密封件105的形状具有在从与电路基板51的主面垂直的方向看时包围外部流通口54的形状，密封件105的内周与外部流通口54的周缘一致。在图7所示的状态中，防水膜103上不存在相当于上述区域32的区域。在图7所示的状态中，通过使防水膜103的非接合部的形状与开口22和外部流通口54的形状一致，能够谋求该部分的面积缩小所带来的防水膜103单体的防水性的提高。另外，在图7所示的形态中，通常将防水膜103作为与粘合部104和密封件105层叠的层叠体来处理，并且将防水膜103作为该层叠体配置于基板21与壳体53之间。此时，在能够覆盖开口22和外部流通口54的范围内尽量减小防水膜103的面积，提高操作时的层叠体的刚性，由此，能够抑制配置时防水膜103意外的应变、变形，谋求提高防水膜3单体的防水性和特性。另外，从防水性的观点来看，也将电路基板51的开口52设为能够收纳上述层叠体的最小限度的面积。
密封件5能够具有在粘合部4的说明中所述的结构。但是，密封件5既可以具有粘合性，也可以不具有粘合性。密封件5例如也可以由泡沫等树脂弹性体构成，在该情况下，例如在图6A和图6B所示的例中，将粘合部4、防水膜3以及密封件5的总计厚度设定为比电路基板51的厚度(流通口52的深度)大，由此能够以在厚度方向上压缩了密封件5的状态将转换元件构件1固定于电路基板51，能够提高密封件5的密封特性。此外，也能够以除了图6A和图6B所示的例子以外的方式实现以在厚度方向上压缩了密封件5的状态将转换元件构件1固定于电路基板51。
对于电子设备的具有声音转换元件的转换元件构件1相对于壳体53收纳的收纳状态，只要能够经由开口22和外部流通口54在壳体53的外部与转换元件2之间传递声音、并且利用防水膜3防止水向壳体53和转换元件2的内部侵入，则不限于图6A和图6B所示的例子。另外，转换元件构件1只要能够实现上述声音的传递和防止水的侵入，则能够使用任意的构件收纳于壳体53的内部。
本发明的转换元件构件也可以是在防水膜3的与转换元件2侧相反的一侧的面配置有密封件5的状态，也能够在该状态下流通。在图8中示出配置有密封件5的转换元件构件1的一例。在图8中示出该例的防水膜3和开口22的附近部分。另外，还可以配置有用于保护密封件5和防水膜3的非接合部31的分隔件6，也能够在该状态下使该转换元件构件1流通。在图9中示出配置有密封件5和分隔件6的转换元件构件1的一例。在图9中示出该例的防水膜3和开口22的附近部分。分隔件6能够使用由纸、树脂、金属或它们的复合材料构成的公知的分隔件、例如用于粘合带的分隔件。分隔件6也可以在与密封件5接触的面具有粘合性。在使用转换元件构件1时，将分隔件6剥离。
只要能够得到本发明的效果，则转换元件构件1能够具有除了上述以外的任意的构件。
转换元件构件1能够形成为，以堵塞开口22的方式，且利用具有从与外表面23垂直的方向看时包围开口22的形状的接合部41，相对于转换元件2的形成有开口22的外表面23配置和接合防水膜3。其中，以防水膜3的非接合部31具有从上述方向看时与外表面23重叠的区域32的方式配置和接合防水膜3。
[转换元件模块]
转换元件构件1能够以安装于电路基板51的状态与电路基板51一起流通和使用，换言之，能够作为具有转换元件构件1和安装转换元件构件1的电路基板51的转换元件模块7流通和使用。
转换元件模块7所具有的转换元件构件1是本发明的转换元件构件，例如是上述说明的各例所示的转换元件构件1。不过，转换元件模块7所具有的转换元件构件1只要是本发明的转换元件构件，则不限于上述说明的各例所示的转换元件构件。
转换元件模块7所具有的电路基板51只要能够在与安装于电路基板51上的转换元件构件1之间进行电信号的收发，则不受限定。电路基板51既可以是形成有对来自转换元件构件1的电信号和/或发向转换元件构件1的电信号、典型地是从转换元件构件1所具有的转换元件2输出的电信号和/或向转换元件2输入的电信号进行收发的最低限度的电路的电路基板，也可以是还具有能够执行针对该电信号的各种处理的各种电路和/或元件等的电路基板。在图10A和图10B中示出转换元件模块7的一例。图10B是从电路基板51的与安装有转换元件构件1的面相反的一侧的面观察图10A所示的转换元件模块7得到的俯视图。如图10B所示，能够在电路基板51的该相反侧的面上确认流通口52。图10A中，附图标记57为端子，附图标记58为电阻元件、二极管元件等元件。
在图6A和图6B中示出转换元件构件1相对于电路基板51安装的例子。如图6A和图6B所示，电路基板51具有能够在与转换元件2的开口22之间传递声音的流通口52，转换元件构件1可以在防水膜3插入到流通口52的内部的状态下固定于电路基板51。不过，转换元件构件1相对于电路基板51安装的方式并不限于上述例。
[电子设备]
在图11中示出使用了转换元件构件1的电子设备的一例。图11所示的电子设备为智能手机60。在智能手机60的壳体53的内部配置有进行电信号和声音的转换的语音转换部。语音转换部具有转换元件2，该转换元件2为具有扬声器和/或麦克风的功能的声音转换元件。转换元件2也可以是麦克风。在壳体53设有作为外部流通口的开口54A和开口54B。
智能手机60的语音转换部具有转换元件2来作为转换元件构件1和/或转换元件模块7。在智能手机60中，转换元件构件1和/或转换元件模块7以能够在转换元件2的开口22与壳体53的外部之间经由壳体53的外部流通口54传递声音、且利用防水膜3阻碍水从该外部经由外部流通口54向开口22侵入的方式，收纳于壳体53的内部。此外，在图6A和图6B中示出转换元件构件1或转换元件模块7收纳于壳体53的内部的状态的例子。
在防水膜3在厚度方向上具有透气性的情况下，转换元件2例如也可以是转换气体的特性和电信号的特性转换元件。特性转换元件具有作为传递气体(使气体流通)的透气口发挥功能的开口22。气体的特性例如是压力、流量、特定的气体种类(O2等)的浓度。不过，气体的特性并不限于上述例子。具有特性转换元件作为转换元件2的转换元件构件1能够应用于例如作为压力传感器、流量传感器、O2浓度传感器等这样的传感器设备的电子设备。不过，该转换元件构件1的用途并不限于上述例子。
在转换元件2为特性转换元件的情况下，要求防水膜3允许气体透过且防止水侵入。在该情况下，防水膜3也可以是多孔膜。另外，在该情况下，防水膜3的主要使气体透过的部分为非接合部31。
在相对于具有特性转换元件作为转换元件2的转换元件构件1的防水膜3向元件的方向施加水压的情况下，在施加于防水膜3的水压较大时，或者在相对于防水膜3持续施加水压时，防水膜3的变形不会达到塑性变形而是被限制在弹性变形的范围内。另外，解除水压作用后仍残留于防水膜3的永久变形会降低转换元件构件1的透气特性，例如，产生透气的不均，或者产生与作为转换元件构件1而设计的透气特性之间的偏差。例如在电子设备为压力传感器等传感器设备的情况下，透气的不均以及与所设计的透气特性之间的偏差有可能对该设备的性能产生负面影响。在该转换元件构件1中，防水膜3因水压导致的变形被限制在弹性变形的范围内，从而能够抑制上述因水压的施加导致的透气的不均、与设计的透气特性之间的偏差等。
具有特性转换元件作为转换元件2的转换元件构件1例如以能够在电子设备的壳体53与转换元件2的开口(透气口)22之间经由壳体53的外部流通口54传递气体(使气体流通)、且利用防水膜3阻碍水从该外部经由外部流通口54向开口22侵入的方式，收纳于壳体53内。此外，收纳该转换元件构件1的电子设备也可以不具有语音转换部。另外，收纳该转换元件构件1的电子设备也可以是具有语音转换部的智能手机等电子设备，在该情况下，该转换元件构件1能够以防止水经由不与语音转换部对应的外部流通口54侵入的方式收纳于壳体53的内部。不与语音转换部对应的外部流通口54例如为，在电子设备的设计上不希望声音通过的透气口(在物理上声音可通过也不要紧)，更具体的例子为压力测量口、流量测量口、浓度测量口。
本发明的转换元件构件1所具有的转换元件2只要具有作为透气口和/或透声口发挥功能的开口，则不限于上述说明的声音转换元件和特性转换元件。
具有转换元件构件1和/或转换元件模块7的电子设备为例如智能手表和手环等可穿戴装置、包括运动照相机和防盗照相机的各种照相机、移动电话和智能手机等通信设备、虚拟现实(VR)设备、增强现实(AR)设备、传感器设备等。不过，电子设备并不限于上述例子。
[实施例]
以下，通过实施例进一步具体地说明本发明。本发明并不限于以下的实施例。
(防水膜的准备)
作为防水膜，准备了以下的5种防水膜A～E。
[防水膜A]
相对于100质量份的PTFE细粉末(大金工业株式会社制，Polyflon F-104)均匀地混合20质量份的液状润滑剂(n-十二烷，日本能源株式会社制)，压缩于缸体之后，利用柱塞式挤出机挤出，得到沿长度方向延伸的片状成形体。使该片状成形体以含有液状润滑剂的状态经过金属制轧制辊之间，轧制成0.2mm的厚度。然后，将片状成形体加热至150℃，由此去除液状润滑剂，对片状成形体进行干燥。然后，将片状成形体在300℃下沿长度方向延伸2.5倍，在200℃下沿宽度方向延伸20倍，然后，在PTFE的熔点以上的温度即400℃下进行焙烧，得到膜厚15μm、平均孔径0.32μm的PTFE多孔膜即防水膜A。
[防水膜B]
将与制作防水膜A时同样地得到的厚度0.2mm的片状成形体(液状润滑剂被去除之前)在25℃下沿宽度方向伸长4.5倍。接下来，将伸长后的片状成形体加热至150℃，由此去除液状润滑剂，并进行干燥。然后，将片状成形体在300℃下沿长度方向延伸2.0倍，在100℃下沿宽度方向延伸20倍，然后，在PTFE的熔点以上的温度即400℃下进行焙烧，得到膜厚6μm、平均孔径0.48μm的PTFE多孔膜即防水膜B。
[防水膜C]
将去除了液状润滑剂的片状成形体沿长度方向延伸的温度设为380℃、延伸倍率设为4.5倍、沿宽度方向延伸的温度设为330℃、延伸倍率设为10倍，并且在沿宽度方向延伸之后没有实施焙烧，除此以外，与防水膜A同样地处理而得到膜厚25μm、平均孔径0.88μm的PTFE多孔膜即防水膜C。
[防水膜D]
准备有机硅橡胶片(厚度40μm，硬度65，无孔膜，黑色)作为防水膜D。
[防水膜E]
准备聚氨酯片(厚度10μm，硬度95，无孔膜，白色)作为防水膜E。
(防水膜A～E的特性评价)
对于上述制成的防水膜A～E，评价了以下的特性。
[厚度方向上的透气性(Gurley透气度)]
通过基于JIS L1096：2010所规定的透气性测量B法(Gurley形法)的上述的方法，以空气透过度(Gurley透气度)来评价防水膜的厚度方向上的透气性。评价的结果为，防水膜A、防水膜B以及防水膜C的Gurley透气度分别为1.0秒/100mL、2.0秒/100mL以及0.2秒/100mL。防水膜D和防水膜E的Gurley透气度均大于1万秒/100mL。
[压入试验中的压入量X的评价]
通过实施上述的压入试验来评价防水膜的压入量X。更具体而言，如下这样评价压入量X(参照图12)。首先，作为压入试验的试验机，准备能够将测量触头相对于膜状的试验片的表面以一定的速度压入的精密万能试验机(岛津制作所制，AG-5kNXPlus HS)。接下来，将作为评价对象的防水膜切割成直径为5.8mm的圆形而得到试验片81。接下来，相对于试验片81的一个主面粘贴双面粘合带82(外径5.8mm、内径2.0mm的环状，厚度200μm，日东电工制No.57120B)，并且相对于试验片81的另一个主面依次粘贴双面粘合带83(外径5.8mm、内径2.0mm的环状，厚度30μm，日东电工制No.5603)和PET片84(外径5.8mm、内径2.0mm的环状，厚度0.1mm，东丽制lumirror)，得到层叠体85。双面粘合带82、双面粘合带83以及PET片84以各构件的外周彼此一致、且各构件的外周与试验片81的周缘一致的方式，借助双面粘合带82、83的粘合剂层而粘贴在一起。接下来，相对于设有与表面垂直地延伸的直径2.0mm的贯通孔的聚碳酸酯板86的该表面，借助双面粘合带82的粘合剂层载置层叠体85并固定。以从与试验片81的主面垂直的方向看时双面粘合带82的内周与聚碳酸酯板86的贯通孔的周缘一致的方式实施层叠体85的固定。接下来，实施如下的压入试验：将聚碳酸酯板86和层叠体85以使聚碳酸酯板86处于下方的方式固定于试验机，将针(测量触头)87相对于试验片81以一定的速度从上方压入。以在压入试验中针87能够经过双面粘合带83和PET片84的贯通孔向铅垂下方相对于试验片81压入的方式实施聚碳酸酯板86和层叠体85相对于试验机的固定。针87使用圆柱状(直径0.8mm)的针，该针的向试验片81压入的一方的端部为半径0.35mm的半球状，针87相对于试验片81的压入速度设为10mm/分钟。另外，在温度25±5℃且相对湿度60±10％的气氛中实施评价，并且针对一个防水膜，对从不同的位置切出的5个试验片81分别实施压入试验，将针对各试验片得到的、试验片因测量触头的压入而产生的回弹力最大时的压入量的平均值设为压入量X。另外，得到了作为评价对象的各防水膜的上述回弹力的最大值，作为针对上述5个试验片得到的值的平均值。在以下的表1中示出评价结果。
[表1]
压入量X(mm) 回弹力的最大值(N)
防水膜A 0.72 0.36
防水膜B 0.68 0.28
防水膜C 0.78 0.53
防水膜D 1.30 0.37
防水膜E 1.71 0.83
(转换元件构件的特性评价)
[分离距离D1和透声特性(插入损失)的关系]
使用上述制成的防水膜A、B、D、E和另外准备的MEMS麦克风(Knowles制，SPU0410LR5H)，评价分离距离D1和透声特性(插入损失)的关系。具体的评价方法如下。
首先，将防水膜切割为直径5.8mm的圆形。接下来，相对于切出的防水膜的一个主面粘贴双面粘合带A(外径5.8mm、内径2.0mm的环状，厚度200μm，日东电工制No.57120B)，并且相对于另一个主面粘贴多组双面粘合带B(外径5.8mm、内径2.0mm的环状，厚度30μm，日东电工制No.5603)和PET片(外径5.8mm、内径2.0mm的环状，厚度0.1mm，东丽制lumirror)的层叠体，得到评价用的样本。双面粘合带A、双面粘合带B以及PET片的粘贴以各构件的外周彼此一致、且各构件的外周和防水膜的周缘一致的方式，借助双面粘合带A、B的粘合剂层来实施。另外，层叠体的粘贴以双面粘合带B和防水膜接触的方式实施。PET片和双面粘合带B的层叠体作为粘合部4和调整分离距离D1的间隔物42来使用。在使用3组层叠体的情况下，与MEMS麦克风组合时的分离距离D1为0.4mm，即，分离距离D1为防水膜A、B的压入量X以下。在使用8组层叠体的情况下，与MEMS麦克风组合时的分离距离D1为1.0mm，即，分离距离D1超过防水膜A、B的压入量X。因而，根据上述样本，能够准备在与MEMS麦克风组合时具有0.4mm的分离距离D1的实施例1、2和具有1.0mm的分离距离D1的比较例1、2。根据需要改变PET片的厚度，同样地准备了实施例3、4和比较例3、4。在以下的表2中示出各实施例和比较例中的防水膜、压入量X以及分离距离D1的组合。
[表2]
Figure BDA0003318281490000271
接下来，准备用于插入损失的评价的评价治具93(参照图13)。评价治具93为在上表面设有透声口(直径为2mm的圆形)97的树脂制的箱子。在评价治具93内收纳有填充材料94和扬声器(Star精密公司制，SCG-16A)95。扬声器95处于被填充材料94包围的状态。其中，在填充材料94设有从其上表面至扬声器95的、直径2mm的圆柱状的透声路96，从扬声器95输出的声音能够经由透声路96和透声口97向评价治具93的外部输出。填充材料94由发泡树脂构成，以防止从扬声器95输出的声音从除了透声路96和透声口97以外的部分向评价治具93的外部传递为目的而被收纳于评价治具93中。接下来，将在中央形成有直径2mm的圆形的贯通孔98的聚碳酸酯制的间隔物92固定在准备好的评价治具93的上表面。间隔物92的固定以如下的方式实施：在从与间隔物92的表面垂直的方向看时，透声口97的中心和贯通孔98的中心一致。另外，在间隔物92的固定中使用了粘接剂。
接下来，将上述制成的各样本91借助双面粘合带A的未与防水膜接合的粘合剂层接合于间隔物92。以转换元件构件91覆盖贯通孔98并且在从与防水膜的主面垂直的方向看时贯通孔98的中心和防水膜的中心一致的方式实施样本91相对于间隔物92的接合。接下来，在样本91上载置MEMS麦克风99，再在MEMS麦克风99上载置质量340g的重物100。使用重物100的目的在于，通过使样本91和MEMS麦克风99紧贴，能够评价与作为该两者接合而成的转换元件构件的透声特性同等的透声特性。另外，通过设为能够在不使样本91和MEMS麦克风99接合的情况下评价透声特性，由此能够在评价时反复使用MEMS麦克风99。MEMS麦克风99的载置如下那样实施：MEMS麦克风99的形成有透声口的外表面与样本91的PET片接触，且在从与防水膜的主面垂直的方向看时，防水膜的中心和该透声口的中心一致。准备的MEMS麦克风99为下音孔型，透声口的形状在从与上述外表面垂直的方向看时为直径1.0mm的圆。另外，MEMS麦克风99的形成有透声口的外表面在以透声口为中心至少约7mm见方的区域中是平坦的。在载置有MEMS麦克风99的状态下，从与上述外表面垂直的方向看时与该外表面重叠的环状的区域(外径2.0mm且内径1.0mm)形成于防水膜的非接合部。另外，扬声器95中的声音的输出面与MEMS麦克风99的透声口之间的距离约为21mm。
接下来，将MEMS麦克风99和扬声器95连接于声学评价装置(B&K制，Multi-analyzer System 3560-B-030)。接下来，作为评价方式，选择SSR(Solid State Response)模式(试验信号20Hz～20kHz，sweep up)，执行针对透声膜和MEMS麦克风的上述组合的、透声膜的插入损失的评价。能够根据从声学评价装置输入到扬声器95的试验信号和由MEMS麦克风99接收到的信号自动地求出插入损失。此外，在评价插入损失时，预先求出从样本91中去除防水膜的情况下的插入损失的值(空白值)。上述组合的插入损失相当于具有防水膜的情况下的测量值减去该空白值得到的值。能够判断出，插入损失越小，透声特性越优异。
在以下的表3中示出评价结果。此外，表3中的“－”意为未测量。
[表3]
Figure BDA0003318281490000291
如表3所示，分离距离D1越小，相对于频率1kHz的声音而言的插入损失的值越低，即，透声特性越良好。此外，插入损失取得负值的意思为，典型地通过防水膜相对于该频率的声音进行共振，由此，与从扬声器单元产生的评价用的原音相比，该频率下的音压上升。因此，在评价分离距离D1和透声特性的关系时，在插入损失取得负值的情况下，不论该值如何，都能够判断为“在该分离距离D1的情况下，透声特性良好”。
[水压保持试验前后的透声特性(插入损失)的变化]
接下来，在对制成的各样本91实施了水压保持试验之后，通过在“分离距离D1和透声特性(插入损失)的关系”的说明中所述的方法，评价与MEMS麦克风的组合在水压保持试验后的插入损失。水压保持试验如下那样实施。
在评价了水压保持试验前的透声特性之后，将样本91连同间隔物92从评价治具93拆下。接下来，在样本91的与间隔物92侧相反的一侧的面配置聚碳酸酯制的支承板，该聚碳酸酯制的支承板在中央具有模仿MEMS麦克风99的透声口的圆形的贯通孔(直径1.0mm)，利用多个夹具均匀地夹持间隔物92和支承板的外周，由此以将样本91夹在间隔物92和支承板之间的状态将两者固定起来。支承板以从与防水膜的主面垂直的方向看时防水膜的中心和支承板的贯通孔的中心一致的方式配置。接下来，将间隔物92、样本91以及支承板的层叠体设置于上述的耐水度试验装置，实施以一定的时间将一定的水压施加于防水膜的水压保持试验。水压从间隔物92的那侧施加。对防水膜A施加的水压为60kPa，水压施加时间为20分钟。对防水膜B、D、E施加的水压为80kPa，水压施加时间为20分钟。
在以下的表4中示出评价结果和水压保持试验后的插入损失L2减去水压保持试验前的插入损失L1得到的值即透声特性降低度(插入损失变化量)。此外，表4中的“－”表示未测量。
[表4]
Figure BDA0003318281490000301
如表4所示，与分离距离D1超过防水膜的压入量X的比较例相比，在分离距离D1为防水膜的压入量X以下的实施例中，水压保持试验前后的透声特性降低度得到大幅改善，抑制了插入损失因水压保持试验而增大的程度。另外，对插入损失增大程度的抑制对于频率10kHz的高音域的声音尤其显著。此外，比较例3的插入损失变化量比实施例3小，但在水压保持试验之前的阶段，比较例3已经处于具有非常大的插入损失的状态(尤其是频率10kHz)。
产业上的可利用性
本发明的技术能够应用于智能手表等可穿戴装置、各种照相机、移动电话及智能手机等通信设备、以及传感器设备这样的各种电子设备。

Claims (16)

1.一种转换元件构件，其中，
该转换元件构件具有转换元件和防水膜，该转换元件具有能够作为透气口和/或透声口发挥功能的开口，
所述转换元件具有形成有所述开口的外表面，
所述防水膜以堵塞所述开口的方式，且利用具有从与所述外表面垂直的方向看时包围所述开口的形状的接合部接合于所述转换元件的所述外表面，
所述防水膜的被规定为从与所述外表面垂直的方向看时由所述接合部包围的部分的非接合部具有在从该方向看时与所述外表面重叠的区域，
所述防水膜与所述外表面在所述区域中的分离距离D1为0.01mm以上且Xmm以下，
其中，X为在基于JIS Z1707：1997所规定的穿刺强度试验的规定来实施测量触头相对于所述防水膜的压入试验时，所述防水膜因所述测量触头的压入而产生的回弹力达到最大时的所述测量触头的压入量。
2.根据权利要求1所述的转换元件构件，其中，
所述分离距离D1为从所述Xmm和2mm中选择的任意较小的值以下。
3.根据权利要求1或2所述的转换元件构件，其中，
所述分离距离D1为所述Xmm的0.6倍以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的转换元件构件，其中，
从与所述外表面垂直的方向看时的所述区域中的所述接合部与所述开口之间的距离D2大于所述分离距离D1。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的转换元件构件，其中，
从与所述外表面垂直的方向看时的所述区域中的所述接合部与所述开口之间的距离D2为0.5mm以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的转换元件构件，其中，
从与所述外表面垂直的方向看时的所述转换元件的所述开口的面积为1.8mm2以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的转换元件构件，其中，
所述防水膜包含聚四氟乙烯膜。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的转换元件构件，其中，
所述转换元件为微机电系统(MEMS)。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的转换元件构件，其中，
所述转换元件为声音转换元件。
10.根据权利要求9所述的转换元件构件，其中，
在水压为60kPa或80kPa且水压施加时间为20分钟的水压保持试验之后，相对于频率1kHz的声音而言的、所述防水膜的插入损失为3.0dB以下。
11.根据权利要求9或10所述的转换元件构件，其中，
在水压为60kPa或80kPa且水压施加时间为20分钟的水压保持试验之后，相对于频率10kHz的声音而言的、所述防水膜的插入损失为3.0dB以下。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的转换元件构件，其中，
在水压为60kPa或80kPa且水压施加时间为20分钟的水压保持试验前后，相对于频率1kHz的声音而言的、所述防水膜的插入损失的变化量为2.0dB以下。
13.一种转换元件模块，其中，
该转换元件模块具有权利要求1～12中任一项所述的转换元件构件以及安装有所述转换元件构件的电路基板。
14.根据权利要求11所述的转换元件模块，其中，
所述电路基板具有能够在与所述转换元件的所述开口之间传递声音和/或气体的流通口，
所述转换元件构件以所述防水膜插入到所述流通口的内部的状态固定于所述电路基板。
15.一种电子设备，其中，
该电子设备具有：
壳体，在该壳体设有能够供气体和/或声音通过的外部流通口；以及
权利要求1～12中的任一项所述的转换元件构件，其被收纳于所述壳体，
所述转换元件构件以利用所述防水膜阻碍水从所述壳体的外部经由所述外部流通口向所述开口侵入的方式被收纳于所述壳体内。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，
所述电子设备具有转换电信号和声音的语音转换部，
所述语音转换部具有所述转换元件构件，所述转换元件构件具有声音转换元件作为所述转换元件，
所述转换元件构件以声音能够在所述外部与所述开口之间经由所述外部流通口传递的方式被收纳于所述壳体内。
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