CN1883242A - 防护罩组件 - Google Patents

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Abstract

一种防护罩组件，所述组件包括具有穿孔的金属箔，以及在所述金属箔一个或多个表面上的处理物。所述处理物是疏水或疏油处理物，或者两者结合。所述防护罩组件在250－300Hz内的平均声阻率小于约11雷MKS，在250－300Hz内的平均声抗率量级小于约1雷MKS，瞬时进水压力值大于约11cm。所述金属箔的穿孔的平均最大孔径较好小于约数微米。所述防护罩组件还包括粘合剂安装系统，且优选的金属箔是镍。

Description

防护罩组件
相关申请
本申请是待审批的美国申请序列号No.10/686036的部分继续申请，上述申请的内容全文参考引用于此。
发明领域
本发明一般涉及一种为器件，尤其是电子器件提供保护的罩子。更具体地是，本发明涉及一种防护罩，它包括处理过的穿孔金属箔，该防护罩的声阻率和声抗率小，气流阻力小，EMI屏蔽效果好，占用空间有限，且具有防尘和防水的能力。
发明背景
大多数现代电子器件如对讲机和手机包括至少一个需要进行保护，使之免受外界污染(如液体或灰尘)的部件。声换能器如麦克风、电铃、话筒或蜂鸣器是需要这种保护的部件例子。声换能器是一种电部件，它将电信号转化成声音，反之亦然。声换能器很容易遭受物理损伤，因此它们通常安装在多孔的防护外壳中，多数孔位于声换能器的上方。这些孔使系统能在声损耗最小的条件下传递或接收声信号，同时防止大碎片进入外壳，损伤声换能器。但是，这些孔并不能保护声换能器，使之免于接触液体(例如，溢出液、雨水等)或灰尘以及其它颗粒。为了使声换能器不被污染，通常在声换能器和外壳之间使用防护罩，作为孔的额外阻挡物。因此，防护罩简单来说是一种用于防止不利的污染物(液体、颗粒或两者)进入敏感部件的器件。对于声学应用，要求所述防护罩组件能起到防污的作用，同时对该系统声损耗的综合影响最小。
在电子器件中的声换能器和其它部件也常常容易受外界EMI(电磁干扰)或ESD(静电放电)的影响。EMI会穿透未屏蔽电子器件的外壳，使之不正常。此外，ESD会对保护性差的电子器件中某些敏感部件产生永久的损伤。对EMI和ESD的屏蔽通常是通过合适的接地部件，和/或在这些敏感部件周围提供Faraday笼(或EMI屏蔽罩)来完成的。由于EMI屏蔽实际上是一种围绕所述部件的金属或者导电壳，它通常是阻隔的，或者当屏蔽声换能器时会衰减声信号。在这种情况下，在EMI屏蔽罩中形成大的孔可以降低声损耗(由此，使产生的衰减较小)，但是这也会降低EMI屏蔽罩的屏蔽效果，同时液体、灰尘和其它污染物会进入外壳，并接触所述敏感部件。因此，EMI和ESD的防护性能与防污性能通常是一对相互竞争的性能。因此，在工业上就要求防护罩组件能有效地阻隔，或者抑制EMI和ESD，同时声损耗低，并且能防止污染物进入电子器件的外壳。
许多电子部件如便携式计算机、数字投影仪等也会产生热量，要求进行散热。这一点对于将这些电子器件的内部温度保持较低来说很重要，这是因为电子部件的故障率通常随温度的升高而增大。许多电子器件使用风扇来提高经过电子部件的空气流速，由此来降温。这些系统通常要求外壳有洞或孔，以吸入冷空气，并排除热空气。洞较大则会降低气流阻力(由此，提高降温效果)，但是这也会增大不利的液体和灰尘进入器件外壳的几率，成为敏感部件的潜在威胁。
因此在工业上要求防护罩的气流阻力低，能有效阻隔或抑制EMI和ESD，并且声损耗低，能防止污染物进入器件的外壳。
幸运的是，气流阻力低的防护罩通常也会使系统的声损耗较小。系统的声损耗(通常记为分贝)基于构成所述系统的性能元件/部件，如外壳的孔径、声换能器和防护罩之间的空隙体积等。各元件对该系统综合声损耗的影响与其面积无关，它可以通过计算或试验单独确定，并称之为声阻抗率。
对于大多数声学系统，理想防护罩的声阻抗率要尽可能小。但在一些情况下，所述声学系统(去除防护罩)在特定频率下可以具有锐共振。在这种情况下，更高声阻抗率的防护罩能有效地降低系统共振，并最终拉平声谱，以改进音质。
声阻抗率可以雷(MKS)表示，它由两个术语组成：声阻率和声抗率。声阻率以在所述频谱内均一的方式影响声阻抗率，它与当空气颗粒流经防护罩中任意孔隙时的粘滞损失有关。这些粘滞损失来自于空气颗粒在孔隙壁上的摩擦和/或直的空气颗粒通路较少(即曲折的)。但是，声抗率则以更加取决于频率的方式影响声阻抗率，它与使用中防护罩的移动/振动有关。由于它与频率呈非均一的行为，因此反应性高的材料通常不能用作防护罩，除非所述应用要求高防护效果。
通常，防护罩(其它所有均相同)的孔径越大，则声阻率越低，气流阻力越低，且液体和颗粒的防护性越低。而且，防护罩越薄，则声阻率也越低。这是因为当防护罩变薄时与空气颗粒流经孔隙相关的粘滞损失越低。但是，具有很致密孔隙结构的无孔防护罩是通过防护罩的机械振动(即共振)来传递声音，这与空气颗粒物理通过孔隙相反。由于这种情况下需要振动来传递声音，因此要求防护罩具有高柔韧性，且其质量小、厚度较小。但是，这些薄、质量小的防护罩更加精致、不耐久，在制造以及之后安装到电子器件中的过程更加难以操作，因此实际上不能获得很低的阻抗。声阻率、声抗率、耐久度、可制造性以及防雾性常常是相互竞争的，这一事实使得难以研制同时满足声学、空气流动、液体和灰尘防护性要求的防护罩。由此产生了两大类防护罩：一种是可以提供高液体和灰尘防护性，但是气流阻力和声阻抗率(通常主要是声阻率)相对较高；另一种是提供气流阻力和声阻抗率低，但是液体和灰尘防护性低。
在当今应用中，在普通防护罩结构中使用几种不同的材料。许多现有技术的防护罩由形成织造或非织造图案的合成或天然纤维多孔材料构成。其它防护罩如微孔PTFE膜包括互连的结点和原纤网络结构。最后，对于很苛刻或危险的应用条件，一些防护罩由完全无孔的薄膜如聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯、Mylar等构成。
与上述科学原理相关的现有技术专利的概述如下：
美国专利No.4949386(名为“Speaker System”)讲述了一种防护罩，它部分包括由聚酯织造或非织造材料以及微孔PTFE膜形成的层压双层结构。所述微孔PTFE膜的疏水性能可以防止液体通过阻挡系统。但是，这种层压防护系统虽能防止液体进入电子器件，但是层压结构使得声阻抗率(主要是声阻率)过高，在对音质要求高的现代电子通信来说是不能接收的。
美国专利No.4987597(名为“Apparatus For Closing Openings Of A HearingAid Of An Ear Adapter For Hearing Aids”)讲述了微孔PTFE膜作为防护罩的应用。所述膜有效地限制液体通过所述膜，但是也导致声阻抗率高。此外，该专利没有具体讲述所述膜为达到低声阻抗率所要求的材料参数，虽然它提到了涉及孔隙率和透气性的参数。
美国专利No.5420570(名为“Manually Actuable Wrist Alarm Having A High-Intensity Sonic Alarm Signal”)讲述了无孔膜作为防护罩的应用。如上所述，虽然无孔膜能提供优良的液体防护性，但是这种无孔膜的声阻抗率(主要是声阻率)极高。这会产生极压抑和失真的声音。所述高声阻率源于普通无孔膜相对较大的质量和刚性。
美国专利No.4071040(名为“Water-Proof Air Pressure Equalizing Valve”)讲述了两个烧结不锈钢碟片之间薄微孔膜的放置。虽然这种结构能有效地用于军事领域中结实的电话机中，但是它并不能用于现代通信电子器件中，这是因为阻抗极高。所述两个不锈钢碟片在物理上约束了所述膜，限制了其振动的能力。此外，烧结的金属碟片相对较厚，较重；这对于轻型、便携式电子器件来说没有操作性。
为了克服‘386、‘597、‘570和‘040专利所述的缺点，美国专利No.5828012(名为“Protective Cover Assembly Having Enhanced AcousticalCharacteristics”)讲述了一种包括膜的防护罩，所述膜以环形图案粘结到多孔支撑层上。这种结构使得内部未粘结的区域被外部粘结的区域包围。在这种结构中，所述膜和支撑层不会单独随声能振动，由此使整个层压结构上的声阻率最小。这种结构虽然降低了层压物的阻抗，但是声阻率仍很高。
为了提高’012专利所述结构的简易性、耐用性和液体防护性，美国专利No.6512834(名为“Protective Acoustic Cover Assembly”)讲述了一种防护罩，它无需使用多孔支撑层。虽然该发明相比’012专利所述结构提供了改性的进水性能和声学性能，但是声阻仍支配着声阻抗。
虽然现有技术主要讨论了高反应性材料，但是大多数市售防护罩是阻抗的。这种阻抗材料的例子是聚酯织造材料，商品名为SAATIFILA COUSTEXTM(SaatiTech，Saati Group，Inc.的一个子公司)和非织造材料(来自FreudenbergNonwovens NA和W.L.Gore & Associates，Inc.)。如上所述，这些材料具有高声阻率，会受曲折颗粒通路和/或材料厚度增大的影响。这些物理材料性质使粘滞损失更高(与空气颗粒流经孔隙有关)。因为在许多应用中常常不需要高阻抗的材料，这种类型的材料可以制得声阻率低的材料，但是这通常是通过提高材料的孔径来完成的。这会导致液体和颗粒防护性降低。
由于消费领域要求在日益苛刻的环境中使用便携式电子器件，同时要求可靠性和音质要好，因此要求耐久性更好、防污性更高，所需声阻/声抗防护罩越少。此外，当电子器件变得更加便携、更小时，在外壳中的热量会增加，由此更加需要通风。因此，要求防护罩的声阻低、气流阻力低、没有可测量的声阻，并且水和颗粒的防护性高。所述防护罩也应耐用，具有足够的刚性，以方便地使用以及精确的安装。也强烈要求防护罩提供额外的性能和好处，如EMI屏蔽物的导电性、接地和ESD防护、耐高温和耐化学性、与夹物模压或热标定工艺兼容，简化安装到外壳上的工艺。
以上说明了电子器件及其它器件所用防护罩中存在的限制。因此，提供一种克服以上一种或多种限制的改进防护罩明显是有利的。因此，提供了一种合适的替换方案，下文更加全面的公开了其特征。
发明概述
本发明提供一种防护罩组件，它包括具有穿孔的金属箔，以及在所述金属箔一个或多个表面上的处理物。所述处理是对所述箔的表面进行改性，使之具有疏水性或疏油性，或者两者结合。所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声阻率小于约11雷MKS，在250-300Hz内的平均声抗率量级小于约1雷MKS，气流阻力(airflow resistance)小于约0.05mm H2O，瞬时进水压力(instantaneous water entry pressure)值大于约11cm。所述金属箔的穿孔的平均最大孔径较好小于约150微米，更好小于100微米。所述防护罩组件还包括粘合剂安装系统，且优选的金属箔是镍。所述金属箔的优选厚度小于约20微米。
在另一方面，本发明提供一种设备，它包括：
(a)电子部件；
(b)具有至少一个孔的外壳，所述外壳至少部分包围所述电子部件；和
(c)置于电子部件附近的防护罩组件，所述防护罩组件包括：
(i)具有穿孔的金属膜；和
(ii)在金属箔一个或多个表面上的处理物。
一方面，所述防护罩组件无需粘结剂(例如，通过夹物模压)集成到外壳上。
在另一方面，本发明提供一种保护置于具孔外壳中的电子部件的方法，它包括：
(a)提供一种防护罩组件，该组件包括：
(i)具有穿孔的金属膜；和
(ii)在金属箔一个或多个表面上的处理物。
(b)将防护罩组件安装到电子部件附近以使颗粒和液体不会进入电子部件。
附图简要说明
图1A是本发明示例实施方式中防护罩组件的平面图。
图1B是图1A所述防护罩组件的侧视图。
图2是本发明示例实施方式中手机外壳的外侧面视图。
图3是本发明示例实施方式中手机外壳的内侧面视图。
图4A是本发明示例实施方式中防护罩组件的平面图。
图4B是图4A所述防护罩组件的侧视图。
图5A是本发明示例实施方式中防护罩组件的平面图。
图5B是图5A所述防护罩组件的侧视图。
图6A是本发明示例实施方式中防护罩组件的平面图。
图6B是图6A所述防护罩组件的侧视图。
图7A是本发明示例实施方式中防护罩组件的平面图。
图7B是图7A所述防护罩组件的侧视图。
图8A是本发明示例实施方式中防护罩组件的平面图。
图8B是图8A所述防护罩组件的侧视图。
图9A是本发明示例实施方式中防护罩组件的平面图。
图9B是图9A所述防护罩组件的侧视图。
图10A是本发明示例实施方式中电子器件的截面图。
图10B是本发明示例实施方式中数字投影仪的透视图。
图10C是本发明示例实施方式中便携式计算机的透视图。
图11是用于测量声音传递损失的试验装置的示意图。
图12是用于测量瞬时进水压力的试验装置的示意图。
图13是显示本发明示例实施方式屏蔽效果的图。
发明详述
现在参考附图，其中类似的数字标号对应相同的部件；在一个实施方式中，本发明穿孔音罩组件的实施方式通常以各种结构和尺寸显示为遮盖普通电子器件如手机中的换能器。如可以理解的，本发明决不限于本文所述的实施方式，因为它们仅仅是说明性的，可以在不背离附带权利要求书范围的条件下进行修改。
图1a和1b显示了本发明优选实施方式中的一种防护罩组件14。防护罩组件14由具有穿孔21的金属箔20以及在金属箔一个或多个表面上的疏水或疏油处理物组成。防护罩组件14还可以包括安装装置，如图4a-10b所示。金属箔20可以由任何金属制得，包括但不限于：镍、铝、铜、银、铅、铂、铁、钢、铬或它们的合金。由于其高导电性、抗氧化能力、机械强度、耐高温性、通过连续电成形工艺制造的能力以及其它有利的工艺性能，优选如镍的金属。
金属箔应尽可能薄，同时仍能保持其物理坚固性以及在制造和安装中不会损坏的能力。对于要求低声阻抗和高防护性的应用来说，所述箔的厚度应约为5-200微米，最好是10-33微米。金属箔20中的穿孔21的最大孔径(即穿孔中的最大开放距离)范围为10-1000微米，较好小于150微米，更好小于100微米，最好约为50-100微米。穿孔21可以是任意形状，但是较好是圆形、椭圆或多边形。对于大多数的应用来说，穿孔21在金属箔20的表面上较好应尽可能一致和等距，并且开孔面积百分数(即，开孔面积除以样品总面积，以百分数表示)小于65％，最好是5-45％。对于要求更高阻抗以减少共振的应用来说，孔径和开孔面积百分数可以更小。
具有穿孔21的金属箔20可以通过任意已知的工艺制造，可以在制造箔之后单独制造穿孔21(如，通过机械冲孔、激光钻孔、光刻等)，或者在制造箔的过程中原位形成穿孔21(例如，通过拉伸或拉拽工艺、粉末烧结工艺、电成形工艺等)。对于制造具有穿孔21的金属箔20来说，优选的实施方式是电成形工艺，这是因为它本身能连续进行，这样就能连续地、成本经济地辊-辊加工金属箔20。电成形也具有能以各种形状在各种位置上高均一性和高速地形成大体积穿孔的优势。可以使用美国专利No.4844778和其它专利中所述的方法制造这种产品。
仍参考图1a和1b，金属箔20在一个或多个表面上具有疏水(即，防水)和/或疏油(即，防油)的处理物25，以提高其对液体如水、油或其它低表面张力的液体的抵抗力。例如，可以使用美国专利No.5116650、5286279、5342434、5376441和其它专利中所述的防水和防油处理物和方法。其它疏油处理物使用氟化聚合物涂层，如但不限于，如美国专利No.5385694和5460872中所述的间二氧杂环戊烯/TFE共聚物；全氟丙烯酸烷基酯类和全氟甲基丙烯酸烷基酯类，如美国专利No.5462586中所述的那些；以及氟代烯烃类和氟代硅氧烷类。若它是疏水处理物，它可以包括使用疏水二氧化硅纳米颗粒。或者处理物25是表面改性，如等离子体处理。本文所述处理物以及孔径、形状、开孔面积百分数以及金属膜的厚度决定了防护罩组件的最终性能。因此，这些特征可以根据应用要求而改变，优化最终性能(例如，声阻与液体防护性)。
本发明尤其有用的实施方式包括在需要强制空气冷却的电子器件中使用本发明的防护罩组件。图10a显示了一种电子器件100，它包括防护罩组件14、孔101、风扇103和其它关键电子部件104。防护罩组件14置于风扇103上方，确保充分的保护(免于灰尘、污物和一般流体的污染)，同时也提供冷却关键电子部件104必需的合理气流105(即，低气流阻力)。本领域技术人员应意识到可以不同方式排列各种部件，仍旧使用防护罩组件14来保护关键电子部件104。使用防护罩组件14(需要自然或强制空气来冷却电子部件)的器件的例子包括数字投影仪和便携式计算机，分别如图10b和10c所示，表示相同部件的数字标号如上所述。
图2显示了覆盖麦克风位置12和喇叭13a和报警器13b位置的具有小孔11的常规手机外壳10的外侧前视图。所述孔的数量、大小和形状很不同。孔的标号包括狭缝、椭圆、圆形或者其它形状的组合。
图3是显示相同麦克风位置12和喇叭和报警器位置13a和13b的外壳的内部后视图。此外，图3说明了防护罩组件14的安装位置，该组件安装在麦克风位置12和扬声器和报警器位置13a和13b中。
图4a和4b说明了具有安装到外壳10(未显示)上的装置的防护罩组件14。在该实施例中，显示粘合剂安装系统24粘结到具有穿孔21和处理物25(未显示)的金属箔20上。粘合剂安装系统24可以选自本领域熟知的许多已知材料，如热塑性、热固性、压敏或反应性固化类型，可以是液体或固体形式，选自(但不限于)丙烯酸类、聚酰胺类、聚丙烯酰胺类、聚酯类、聚烯烃、聚氨酯类、聚硅氧烷等。最优选压敏粘合剂安装系统24，这是因为它不需要加热或固化就能安装。粘合剂安装系统24可以通过丝网印刷、凹版印刷、喷涂、粉末涂覆或者本领域已知的其它方法直接施加到金属箔20上。粘合剂安装系统24可以一定图案连续地、使用单独点图案或者其它图案施加到金属箔20上，如图4a和4b所示的环状。对于很大的防护罩组件14，更方便的是使用广布的单独粘合线代替离散的粘合点。防护罩组件14是否需要额外的粘合点取决于要防护的器件面积的形状以及防护罩组件14的大小。因此，需要进行一些实验来确定最好的方法和额外粘合图案，优化防护组件14的声学性能。对给定防护罩组件来说，为了降低该系统的声阻抗和相关的声损耗，开孔的未粘合区域的面积或者具有开孔的面积应最大。此外，粘合剂安装系统24也可以包括载体(未显示)，如网或薄膜，以便于将粘合剂安装系统24施加到金属箔20上。
粘合剂安装系统20是一种将防护罩组件14安装到外壳10上的简单方便的装置。其它无需使用粘合剂就能将防护罩组件14安装到外壳上的装置包括本领域熟知的热叠、超声焊、压合、夹物模压等。
其它防护罩组件14的安装系统如图5a-9b所示。
图5a和5b说明了本发明防护罩组件14的可透过声音的“三明治结构”实施方式。“三明治结构”说明了防护罩组件14的构型，其中，具有穿孔21的金属箔20和处理物25通常夹在第一粘合剂支撑系统22和第二粘合剂支撑系统24之间。粘合剂支撑系统22和24较好粘合，形成金属箔20的内部未粘合区域，它被外部粘合区域包围。在金属箔20的未粘合区域中，两个粘合剂支撑系统22和24的组合在换能器和外壳10之间形成汇聚的声能，降低声损耗。
图6a和6b说明了“三明治结构”的防护罩组件14一个实施方式，如图5a和5b所示，其中，声学垫圈34粘合到第一粘合剂安装系统22上。在这一实施方式中，第一粘合剂安装系统22是双面粘合剂。声学垫圈34粘附到第一粘合剂安装系统22上，并在外壳10和声换能器或PCB(未显示)之间被挤压，形成密封，由此避免声音泄漏，如美国专利No.6512834所述。常规市售材料为本领域所知，适于用作声学垫圈34的材料。例如，可以使用软的弹性体材料或者发泡弹性体，如硅橡胶和硅橡胶泡沫材料。优选的声学垫圈34的材料是微孔PTFE材料，更好是具有互连结点和原纤的微结构的微孔ePTFE，如美国专利No.3953566、4187390和4110392所述，其内容参考引用于此。声学垫圈34的材料最好是微孔PTFE基质，可以填充部分弹性体材料。这些类型的垫圈出现薄的轮廓，同时也提供很低的压缩力。其它类型的声学垫圈34的材料可以包括镀上金属或者填充颗粒的聚合物，提供如一致性和导电性的特征。可以使用粘合金属箔20和粘合剂安装系统22和24的方法和材料，将声学垫圈34粘合到防护材料上。
图7a和7b说明了防护罩组件14的替换实施方式，其中，具有穿孔21和处理物25的金属箔20被夹物模压到塑料盖36中。可硫化的塑料(如硅氧烷或天然橡胶)和热塑性材料(如聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯类或者聚酰胺类)以及热塑性弹性体(如Santoprene或Hytrel)尤其适于作为塑料盖36的材料，虽然也可以使用许多其它塑料。大多数的这些塑料可以用在所谓的夹物模压、注模工艺中，其优势在于可以将金属箔20一步结合到塑料盖36上。这种工艺可以提供高粘合强度，同时对成本也有好处。金属箔20(由于耐高温)尤其适于这种夹物模压工艺，并且不会损坏金属箔。虽然金属箔20如所示可以模制到塑料盖36的中间，但是应理解金属箔也可以在其它位置，并且可以使用技术(即，金属箔20可以模制到盖36上任意垂直位置中的凹槽内)。
图8a、8b、9a和9b也是上述“三明治结构”，除了在粘合剂安装系统22和24中有补充的粘合点38，它分布在金属箔20上。如上所述，补充粘合点38为具有相对较大的内部未粘合区域的防护罩组件14提供支撑。虽然实施例所示补充粘合点38具有一定的几何构型，但是应理解补充粘合点可以是其它几何构型，这一点本领域技术人员是熟知的。
试验方法
(1)声阻抗率
使用ASTM E 1050-90(使用电子管、两个麦克风和数字频率分析系统来测量声学材料的阻抗和吸收的标准试验方法)所述的分析步骤和方法来测试和评价样品。但是，要求对ASTM方法进行修改以精确地评价防护罩组件14和其它竞争防护罩材料样品。在阅读以下说明并参考图11所述试验样品固定器的附图更加容易理解对ASTM方法的修改。
ASTM 1050-90的主要区别在于使用具有开放式末端而不是封闭式末端的试验样品固定器44。开放式末端测量用于精密地表示在普通电子器件中所用的声学系统，且当测量薄的多孔产品时更加精确。
开始时，将试验样品固定器44安装到没有样品66的阻抗管42上。将计算机70连接到函数发生器/分析器60(产生白噪音并驱动扬声器46)。来自扬声器46的声波68向下传播到阻抗管42。在试验样品固定器44的末端，一些声波68反射回来，麦克风50和52在样品正常放置的位置测量转移函数。从转移函数可以测量声阻抗率。然后将这种没有样品66的阻抗测量保存到计算机70中用于后处理。在完成试验时，将样品66置于试验样品固定器44上，再次进行阻抗试验。然后仅将样品的测量阻抗减去原始阻抗便得到样品66的声阻抗率。这是使用ASTM 1050-90所述的声阻抗率等式以及以下等式进行计算的：
Z样品-放射＝Z有样品-Z放射
这种测量步骤提供了一种精确简单的衡量标准，用于比较样品的声阻抗率。也可以在具体离散的频率或者频率范围内进行评价，确定材料内任意声阻抗-频率关系式。
此外，可将“复合”声阻抗率Z的“实”部提出得到声阻率Rs。或者将声阻抗的“虚”部提出得到声抗率Xs，它通常显示为量级(即，显示的值是正值)。对于本文所述防护罩组件14以及其它高度多孔的防护罩来说，声阻率Rs通常在声阻抗率中占据主导地位。对于无孔防护罩或者孔隙结构很致密的防护罩来说，声抗率Xs在声阻抗率中占据主导地位。尽管当测量高度多孔的防护罩时声抗率更加具有代表性，但是这两个要素都可用于确定声学性能。
(2)瞬时进水压力(I-WEP)
瞬时进水压力(I-WEP)提供了试验水进入多孔材料的方法。I-WEP是样品作为挡水层的防水性或防水能力的测量方法。当设计成防水电子器件时，这一点是要考虑和测量的重要性能。用于测量I-WEP性能的试验装置如图12所示。
开始时，将试验样品72置于压力盖74上方。然后将紧固网76固定并密封到压力盖74上，将样品固定在位。然后，压力盖74中的水压通过水柱78以2.5厘米/秒的恒速逐渐增大，直到水漏出。在漏出时的水压记录为I-WEP。
(3)平均最大孔径
使用具有微米级测量能力和背光的光学显微镜肉眼观察样品中的十个随机孔隙，测量并记录孔隙中最大开孔。然后将这10个值平均，得到平均最大孔径。
(4)气流阻力
使用8160型自动过滤测试仪(AFT，TSI制造)，并按照ASTM试验方法D726-58中所述的步骤确定样品的气流阻力。AFT是一种自动过滤器，它测量过滤器效率、渗透率与粒度的关系以及滤气介质的气流阻力。AFT通过测量试验样品两侧的压力降或压力差来确定气流阻力。在给定流速(25升/分钟)和面速度(5.34cm/s)下，以mm H2O记录结果。
(5)EMI屏蔽效果
按照ASTM D4935-99“测量平面材料电磁屏蔽效果的标准方法”测量样品的EMI屏蔽效果。
实施例1
疏水穿孔镍箔
提供Stork Veco B.V.制造的穿孔镍箔，它具有以下标称特性：厚度-0.0005英寸(12微米)，平均最大孔径-87微米，开孔面积百分数-45％。从材料上切下直径35mm的圆片。使用来自DuPont的Teflon AF氟聚合物制备处理物。所述处理物由0.15重量％的Teflon AF和99.85重量％的溶剂(3M的TF5070)组成。将足量的涂布溶液倒入培养皿中，用镊子将箔完全浸没在其中。之后，将处理后的箔悬挂在通风橱中约10分钟。按照上述试验方法测量声阻率和声抗率，并测量I-WEP和气流阻力。表1比较了这些试验的结果以及材料的厚度和平均最大孔径特性。
对比例1
用聚酯制造的疏水多孔织造防护罩
该实施例是以商品名SAATIFIL ACOUSTEXTM B010(SaatiTech，SaatiGroup，Inc.的一个子公司)购得的防护罩。该产品由聚酯织造材料组成。所述材料具有以下标称特性：厚度-105微米，平均最大孔径-120微米，开孔面积百分数-41％。从所述材料上切下直径35mm的圆片。如上所述测量声阻率和声抗率，以及I-WEP和气流阻力。表1比较了这些试验的结果以及材料的厚度和平均最大孔径特性。
对比例2
用聚酯制造的疏水多孔非织造防护罩
该实施例是以商品名GORETM PROTECTIVE COVER GAW101(W.L.Gore &Associates，Inc.制造)购得的防护罩。该产品由黑色的非织造纤维材料组成。所述材料具有以下标称特性：厚度-150微米，平均最大孔径-56微米。从所述材料上切下直径35mm的圆片。如上所述测量声阻率和声抗率，以及I-WEP和气流阻力。表1比较了这些试验的结果以及材料的厚度和平均最大孔径性质。
对比例3
微孔PTFE防护罩
该实施例是以商品名GORETM PROTECTIVE COVER GAW314(W.L.Gore& Associates，Inc.制造)购得的防护罩。该产品由黑色的ePTFE基材料组成。所述材料具有以下标称特性：厚度-11微米，平均最大孔径-0.45微米。从所述材料上切下直径35mm的圆片。如上所述测量声阻率和声抗率，以及I-WEP和气流阻力。表1比较了这些试验的结果以及材料的厚度和平均最大孔径性质。
表1
  在250-300Hz的平均声阻抗率(MKS雷)   平均瞬时进水压力 其它标称特性
实施例   声阻(量级)   声抗(量级)   I-WEP(cm)   气流阻力(mm H2O)   厚度(微米)   平均最大孔径(微米)
  实施例1   9   0   20   0.05   12   90
  对比例1   11   1   11   0.05   105   158
  对比例2   64   7   15   0.26   150   56
  对比例3   5   86   ＞300   160.5   20   0.45
表1
如表1所示，相比所有的对比例(没有包括可测量的阻抗)，本发明所述示例实施方式(如实施例1所述)具有改进的平均声阻抗。实施例1显示与对比例1相当的气流阻力，但是其最大孔径较小，由此提供更高的颗粒保护。实施例1在仍旧保持高进水保护(对例如数字投影仪或便携式计算机的大多数便携式器件应用来说足够)的同时提供了这些改进。若需要的话，实施例1所述的进水保护甚至还可以使用本文所述其它涂布处理来进一步提高。相比对比例，实施例1还具有导电性、与标准夹物模压工艺兼容的优势。此外，示例实施方式的另一优势是其EMI屏蔽效果，如图13所示，在0-4千兆赫下至少为50dB。

Claims (41)

1.一种防护罩组件，它包括：
(i)具有穿孔的金属膜，和
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；
其中，所述防护罩组件的气流阻力约为0.05mm H2O或更小。
2.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述防护罩组件的瞬时进水压力值大于约11cm。
3.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述防护罩组件的屏蔽效果在1GHz下大于约50分贝。
4.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述穿孔的平均最大孔径小于约150微米。
5.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述穿孔的平均最大孔径小于约100微米。
6.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述穿孔的平均最大孔径约为50-100微米。
7.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述处理物是疏水处理物。
8.如权利要求7所述的防护罩组件，其特征在于，所述疏水处理物包括二氧化硅颗粒。
9.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述处理物是疏油处理物。
10.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述防护罩组件的厚度小于12微米。
11.如权利要求1所述的防护罩组件，它还包括粘合剂安装系统。
12.如权利要求1所述的防护罩组件，其特征在于，所述金属箔是镍。
13.一种防护罩组件，它包括：
(i)具有穿孔的金属膜，和
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；
其中，所述防护罩组件的瞬时进水压力值大于约11cm；和
所述防护罩组件的气流阻力约为0.05mm H2O或更小；和
所述穿孔的平均最大孔径小于约150微米；和
所述金属箔是镍。
14.一种设备，它包括：
(a)电子部件换能器；
(b)具有至少一个孔的外壳，所述外壳至少部分包围所述电子部件；
(c)置于所述电子部件附近的防护罩组件，所述防护罩组件包括：
(i)具有穿孔的金属膜；
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；和
(iii)气流阻力约为0.05mm H2O或更小。
15.如权利要求14所述的孔，其特征在于，所述金属箔的穿孔的平均最大孔径小于约150微米；和
(i)所述金属箔一个或多个表面上的所述处理物是疏水或疏油处理物。
16.一种保护置于带孔外壳中的电子部件的方法，它包括如下步骤：
(a)提供一种防护罩组件，该防护罩组件包括：
(i)具有穿孔的金属膜；
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；和
(iii)气流阻力约为0.05mm H2O或更小；
(b)将所述防护罩组件安装到所述电子部件附近以使颗粒和液体不会进入所述电子部件。
17.一种防护罩组件，它包括：
(i)具有穿孔的金属膜；
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；
其中，所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声阻率小于约64雷MKS。
18.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声阻率小于约11雷MKS。
19.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声抗率量级小于约7雷MKS。
20.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声抗率量级小于约1雷MKS。
21.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述防护罩组件的瞬时进水压力值大于约11cm。
22.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述穿孔的平均最大孔径小于约150微米。
23.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述处理物是疏水处理物。
24.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述处理物是疏油处理物。
25.如权利要求17所述的防护罩组件，它还包括粘合剂安装系统。
26.如权利要求17所述的防护罩组件，其特征在于，所述金属箔是镍。
27.一种防护罩组件，它包括：
(i)具有穿孔的金属膜，和
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；
其中，所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声阻率小于约11雷MKS，在250-300Hz内平均声抗率量级小于约1雷MKS，瞬时进水压力值大于约11cm；和
所述穿孔的平均最大孔径小于约150微米；和
所述金属箔是镍。
28.一种设备，它包括：
(a)声换能器；
(b)具有至少一个孔的外壳，所述外壳至少部分包围所述声换能器；
(c)置于所述孔附近的在所述声换能器和所述外壳之间的防护罩组件，所述防护罩组件包括：
(i)具有穿孔的金属膜；和
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；
其中，所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声阻率小于约64雷MKS。
29.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述防护罩组件在250-300Hz内的平均声抗率量级小于约1雷MKS。
30.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述防护罩组件的瞬时进水压力值大于约11cm。
31.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述穿孔的平均最大孔径小于约150微米。
32.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述处理物是疏水处理物。
33.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述处理物是疏油处理物。
34.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述防护罩组件还包括粘合剂安装系统。
35.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述金属箔是镍。
36.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述防护罩组件无需任何粘合剂集成到所述外壳上。
37.一种设备，它包括：
(a)声换能器；
(b)具有至少一个孔的外壳，所述外壳至少部分包围所述声换能器；
(c)置于所述孔附近的在所述声换能器和所述外壳之间的防护罩组件，所述防护罩组件包括：
(i)具有穿孔的金属膜，所述穿孔的平均最大孔径小于约150微米；和
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的疏水或疏油处理物；
(iii)在250-300Hz内的平均声阻率小于约11雷MKS；
(iv)在250-300Hz内的平均声抗率量级小于约1雷MKS；和
(v)瞬时进水压力值大于约11cm。
38.一种保护置于具孔外壳中的声换能器的方法，它包括如下步骤：
(a)提供一种置于所述孔附近的在所述声换能器和所述外壳之间的防护罩组件，所述防护罩组件包括：
(i)具有穿孔的金属膜；和
(ii)在所述金属箔一个或多个表面上的处理物；
(c)将防护罩组件安装到所述孔附近以使颗粒和液体不会进入所述声换能器。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述金属箔是镍。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述孔的平均最大孔径小于约150微米。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述防护罩组件的瞬时进水压力值大于约11cm。
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