DE112016007219T5

DE112016007219T5 - Anordnung zum Schützen einer akustischen Vorrichtung

Info

Publication number: DE112016007219T5
Application number: DE112016007219.8T
Authority: DE
Inventors: Anton Killer; Joona Markus Riihimaeki; Xishou A. Li
Original assignee: W L Gore & Ass Shenzhen Co Ltd; WL Gore and Associates Technologies Shenzhen Co Ltd; WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: W L Gore & Ass Shenzhen Co Ltd; WL Gore and Associates Technologies Shenzhen Co Ltd; WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2019-06-06
Also published as: JP6875506B2; CN108605174B; JP2019530331A; US20190246192A1; CN108605174A; KR102512182B1; KR20190098739A; US10897662B2; WO2018049600A1

Abstract

Die Anordnung (1) zum Schutz einer akustischen Vorrichtung umfasst eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) (3) und ein erstes und zweites polymeres Substrat (2, 4), die auf gegenüberliegenden Seiten (5, 6) der Membran (3) angeordnet sind. Das erste Substrat (2) ist für Laserlicht einer vorbestimmten Wellenlänge durchlässig, und die Membran (3) ist mit dem ersten und dem zweiten Substrat (2, 4) durch erste und zweite Laserschweißverbindungen (9, 10) an dem ersten verbunden Seite (5) der Membran (3) bzw. der zweiten Seite (6) der Membran (3), die in einem einzigen Laserübertragungsschweißschritt durch das erste Polymersubstrat (2) in Richtung auf das zweite Polymersubstrat (4). Die erste Seite (5) der Membran (3) kann für das Laserlicht mindestens teilweise absorbierend sein und die zweite Seite (6) kann für das Laserlicht mindestens teilweise durchlässig sein. Dies kann durch einen Farbverlauf von Schwarz nach Weiß von der ersten Seite (5) zur zweiten Seite (6) erreicht werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schützen einer akustischen Vorrichtung, insbesondere einschließlich einer ePTFE-Membran, und ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung. Die Anordnung kann als akustische Lüftung bezeichnet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektronische Geräte wie Mobiltelefone oder Wearables können akustische Geräte, im Allgemeinen Wandler, wie Mikrofone, Lautsprecher usw. umfassen. Um eine Schallübertragung zu ermöglichen, weist ein Gehäuse des elektronischen Geräts Öffnungen auf, die sich über dem akustischen Gerät befinden. Verunreinigungen können jedoch in das Gehäuse eindringen und die akustische Leistung beeinträchtigen. Zum Schutz des akustischen Geräts werden akustische Schutzabdeckungen über den Öffnungen angebracht, um den Schallkopf vor Beschädigung durch Staub und Wassereinbruch zu schützen. Typischerweise wird eine Anordnung zum Schutz der akustischen Vorrichtung verwendet, die eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) umfasst, die porös und wasserundurchlässig sein kann, um die akustische Vorrichtung vor Staub, Flüssigkeiten und anderen Verunreinigungen zu schützen, während negative Einflüsse auf die Waffe minimiert werden akustische Eigenschaften.
Bei bekannten akustischen Abdeckungsanordnungen wird eine ePTFE-Membran zwischen zwei Trägerschichten, beispielsweise Polymersubstraten, angeordnet und durch einen Klebstoff an den Substraten befestigt. Wenn die Baugruppe in der elektronischen Vorrichtung montiert wird, führt dies jedoch zu einer Verschlechterung der akustischen Leistung. Genauer gesagt verdrängt das Zusammendrücken der Anordnung den Klebstoff, wodurch die Membran gespannt werden kann, was zu einem Anstieg des Schallübertragungsverlusts führt. Dies tritt auch auf, wenn relativ steife Klebstoffe verwendet werden. Bekannte Herstellungsverfahren sind auch nicht in der Lage, akustische Abdeckungen mit einem Außendurchmesser von weniger als 2,5 mm unter Beibehaltung der akustischen Leistung herzustellen.
Abgesehen davon ist es bekannt, Polymerschichten durch Laser-Transmissionsschweißen zu verbinden. Das Laser-Transmissionsschweißen ist jedoch für mehr als zwei Schichten schwierig, da das Laserlicht auf der Oberfläche der ersten absorbierenden Schicht in Wärme umgewandelt wird und keine über die erste absorbierende Schicht angeordneten weiteren Schichten erreicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Schützen einer akustischen Vorrichtung, insbesondere mit einer ePTFE-Membran, bereitzustellen, die leicht herzustellen ist und verbesserte akustische Eigenschaften sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung bereitstellt.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Anordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den davon abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zum Schutz einer akustischen Vorrichtung bereitgestellt, die eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE), ein erstes Polymersubstrat und ein zweites Polymersubstrat umfasst.
Die ePTFE-Membran hat eine erste Seite und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite, wobei das erste Polymersubstrat auf der ersten Seite der Membran angeordnet ist und das zweite Polymersubstrat auf der zweiten Seite der Membran gegenüber dem ersten Polymersubstrat angeordnet ist . Das erste Substrat ist für Laserlicht einer vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig durchlässig, und die Membran ist mit dem ersten und dem zweiten Substrat durch erste und zweite Laserschweißverbindungen auf der ersten Seite der Membran und der zweiten Seite verbunden die Membran jeweils.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Laserschweißverbindung, die aus einem Laserübertragungsschweißprozess resultieren, kongruent. Kongruent bedeutet, dass die erste und die zweite Laserschweißverbindung auf der ersten bzw. der zweiten Seite der Membran im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind und im Wesentlichen in Größe und Form identisch sind. Dies wird insbesondere durch einen einzigen Laserschweißschritt verursacht, bei dem sowohl die erste Laserschweißverbindung als auch die zweite Laserschweißverbindung gleichzeitig erzeugt werden, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Vorzugsweise ist eine Laserschweißrichtung, d. H. Eine Richtung des Laserstrahls, die auf die Baugruppe auftrifft, senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Baugruppe, insbesondere zu einer Ebene, in der sich die Schichtverbindung der Membran und des ersten und des zweiten Substrats erstreckt. Die erste und die zweite Laserschweißverbindung werden auch als „kongruent“ betrachtet, wenn sie in Größe und Form nicht exakt identisch sind, z. wenn eine der Laserschweißverbindungen breiter als die andere Laserschweißverbindung ist, z. aufgrund von Temperaturunterschieden während des Laserschweißprozesses, solange die erste und zweite Laserschweißverbindung dem gleichen Pfad oder Pfad folgen, der vom Laserstrahl während des Laserschweißprozesses gezogen wird.
Es versteht sich, dass die erste und die zweite Laserschweißverbindung eine einzige Laserschweißverbindung bilden können, wenn sie sich innerhalb der Dicke der Membran treffen. Dies kann von der Dicke der Membran und möglicherweise der Porosität der Membran abhängen. In dieser Ausführungsform und der folgenden Ausführungsform kann die Membran eine Dicke von weniger als etwa 20 & µm, vorzugsweise weniger als 10 µm, stärker bevorzugt µm haben.
Die Polymersubstrate erstrecken sich nur über einen Teil der jeweiligen Seiten der ePTFE-Membran, die einander gegenüberliegen. Mit anderen Worten weisen das erste und das zweite Polymersubstrat jeweils mindestens eine Öffnung auf, wobei die mindestens eine Öffnung in dem ersten Polymersubstrat mit der mindestens einen Öffnung in dem zweiten Polymersubstrat ausgerichtet ist und sich die Membran über die Öffnung erstreckt. Die mindestens eine Öffnung bildet einen „aktiven Bereich“ der ePTFE-Membran, d. H. Den Bereich der Membran, der freigelegt ist und eine Schallübertragung von und zu der akustischen Vorrichtung ermöglicht, während die akustische Vorrichtung durch die Membran geschützt ist. Die Öffnung kann einen Durchmesser von etwa 1 mm haben. Der Außendurchmesser der gesamten Anordnung kann im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 2,5 mm liegen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist entweder die erste Seite oder die zweite Seite der Membran für das Laserlicht mindestens teilweise absorbierend und die jeweils andere der ersten und zweiten Seite der Membran für das Laserlicht mindestens teilweise durchlässig. Diese Konfiguration kann auch in Kombination mit der vorgenannten Ausführungsform vorteilhaft sein, bei der die erste und die zweite Laserschweißverbindung deckungsgleich sind. Es kann weiter vorteilhaft sein, insbesondere in Kombination mit der Konfiguration, bei der die erste und die zweite Seite der Membranen unterschiedliche Absorptionseigenschaften (oder Transmissionseigenschaften) aufweisen, wenn das zweite Polymersubstrat für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge absorbiert. Durch Vorsehen unterschiedlicher Absorptionseigenschaften auf der ersten und zweiten Seite der Membran wird eine teilweise Durchlässigkeit in der Membran erzeugt. Dies bewirkt, dass durch das Laserlicht sowohl auf der ersten Seite der Membran als auch auf der zweiten Seite der Membran Wärme erzeugt werden kann.
Auf diese Weise können die erste und die zweite Laserschweißverbindung gleichzeitig in einem einzigen Laserübertragungsschweißschritt hergestellt werden.
Vorzugsweise ist die eine der ersten und der zweiten Seite der Membran, die zumindest teilweise für das Laserlicht absorbiert, im Wesentlichen nicht transparent, vorzugsweise schwarz. Im Allgemeinen kann die erste Seite der Membran eine erste Farbe haben und die zweite Seite der Membran kann eine zweite Farbe haben, die sich von der ersten Farbe unterscheidet. Zum Beispiel kann die erste Seite der Membran schwarz sein und die zweite Seite der Membran kann weiß oder grau sein oder umgekehrt, abhängig davon, welche der Seiten der Membran für das Laserlicht stärker absorbierend sein soll. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen der ersten Seite der Membran und der zweiten Seite der Membran ein Farbgradient vorhanden ist, d. H. Ein allmählicher Wechsel von der ersten Farbe zur zweiten Farbe, z. von schwarz bis weiß oder von schwarz bis grau. Die unterschiedlichen ersten und zweiten Farben, insbesondere der Farbgradient, können zu einer Membran führen, die eine teilweise Durchlässigkeit für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge im Bereich von etwa 5 bis etwa 15, vorzugsweise etwa 7 bis etwa 12 aufweist.
Die gefärbte Membran, insbesondere die erste und zweite Farbe, wie oben erwähnt, kann in jeder bekannten Technik hergestellt werden. Beispielsweise kann die Farbe während der Membranherstellung selbst oder anschließend in einem Imprägnier- oder Beschichtungsprozess in die Membran eingearbeitet werden. Insbesondere kann die Farbe der ersten Seite der Membran und / oder die Farbe der zweiten Seite der Membran in die poröse Struktur der Membran integriert sein oder an einer jeweiligen Oberfläche der Membran innerhalb eines Trägers angebracht sein Wie eine Beschichtung. Die Farbe kann eine schwarze Tinte sein, z. B. schwarze Rußpartikel. Der oben erwähnte Farbgradient kann durch die Farbe oder Beschichtung erzeugt werden, die die poröse Struktur der ePTFE-Membran von einer Seite durchdringt.
Wie erwähnt, kann die Membran eine Beschichtung aufweisen, die auf die erste Seite und/oder die zweite Seite der Membran aufgebracht ist. Vorzugsweise ist die Beschichtung eine oleophobe Beschichtung und zeigt eine schwarze Farbe, z. durch die Zugabe von schwarzen Kohlenstoffteilchen. Die Beschichtung kann auch hydrophobe Eigenschaften haben. Insbesondere kann die Beschichtung auf eine der ersten und zweiten Seiten der Membran aufgebracht sein, die zumindest teilweise für das Laserlicht absorbieren. Wie oben erwähnt, kann die Beschichtung in die poröse Struktur der Membran eindringen und ist daher nicht von der Membran lösbar. Die Membran zusammen mit der Beschichtung kann somit als „monolithisch“ betrachtet werden.
In einer anderen Ausführungsform können die erste Seite der ePTFE-Membran und die zweite Seite der ePTFE-Membran im Wesentlichen die gleichen Transmissions- (oder Absorptions-) Eigenschaften in Bezug auf das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge aufweisen. Insbesondere kann die Membran für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise durchlässig sein oder kann für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise absorbieren. Die Membran kann für das Laserlicht im Wesentlichen absorbierend sein, z. durch Bereitstellen einer schwarzen Farbe.
Insbesondere in den Ausführungsformen, in denen die Membran für das Laserlicht im Wesentlichen absorbierend ist, kann die Membran eine Dicke aufweisen, die eine ausreichende Wärmemenge zulässt, die durch den Laserschweißprozess verursacht wird und erforderlich ist, um die erste und die zweite Laserschweißverbindung durchzulassen Membran während des Laserschweißprozesses. Durch Bereitstellen einer solchen Membran, die ausreichend dünn ist, ist es möglich, die erste und die zweite Laserschweißverbindung in einem einzigen Laserübertragungsschweißschritt zu schaffen, falls die Membran im Wesentlichen gleichförmige Transmissionseigenschaften für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge aufweist. Die Membran kann eine Dicke von etwa 10 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm, besonders bevorzugt 5 µm aufweisen.
Wie bereits oben erwähnt, absorbiert das zweite Polymersubstrat vorzugsweise das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge. Somit kann in einer speziellen Ausführungsform das erste Polymersubstrat transparent sein, während das zweite Polymersubstrat schwarz sein kann. Das zweite Polymersubstrat ist die „untere“ Schicht während des Laserschweißprozesses, d. H. Das zweite Polymersubstrat ist auf der dem Laserstrahl abgewandten Seite der Membran angeordnet. Das bedeutet, dass das zweite Substrat die letzte Schicht ist, die die Laserenergie während des Laser-Transmissionsschweißens aufnehmen kann. In einigen Ausführungsformen kann das zweite Polymersubstrat jedoch für das Laserlicht durchlässig oder zumindest teilweise durchlässig sein, insbesondere in Ausführungsformen, bei denen die Membran mindestens einen Teil oder im Wesentlichen die gesamte Laserenergie absorbiert. Es versteht sich, dass ein Fachmann verstehen wird, dass mindestens eine der Schichten für das Laserlicht absorbierend sein wird, um den Laser-Transmissionsschweißprozess ausführen zu können.
Vorzugsweise hat mindestens eines von dem ersten Polymersubstrat und / oder dem zweiten Polymersubstrat eine Dicke von etwa 100 µm, vorzugsweise weniger als 100 µm, wie beispielsweise 10 µm. Das erste und das zweite Polymersubstrat können gleich dick oder unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann die Dicke des ersten Substrats das Doppelte der Dicke des zweiten Substrats sein. Mindestens eines der ersten und zweiten polymeren Substrate wie beide kann Polycarbonat (PC) umfassen oder daraus hergestellt sein. Andere geeignete Polymermaterialien, wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), können verwendet werden. Das erste und das zweite Polymersubstrat können die gleichen Materialeigenschaften aufweisen, wie z. B. den Schmelzpunkt oder verschiedene Eigenschaften. Beispielsweise kann eines der ersten und zweiten Substrate, insbesondere dasjenige, das während des Laserschweißprozesses möglicherweise weniger Wärme ausgesetzt ist, einen niedrigeren Schmelzpunkt als das andere der polymeren Substrate haben.
In einer anderen Ausführungsform kann die Membran transparent sein und transparente laserabsorbierende Additive aufweisen, insbesondere im Gegensatz zu Ausführungsformen, bei denen die Membran eine schwarze Farbe aufweist. Das heißt, in Anbetracht aller oben beschriebenen Ausführungsformen kann die schwarze Farbe durch andere absorbierende Mittel ersetzt werden, die im sichtbaren Licht transparent erscheinen.
In jeder der vorgenannten Ausführungsformen ist die Membran vorzugsweise wasserdicht. Insbesondere kann die Membran einen Wassereintrittsdruck (WEP) von mindestens 1 PSI, vorzugsweise mindestens 20 PSI aufweisen. Dies verbessert den Schutz für ein akustisches Gerät in einem elektronischen Gerät. Wie oben erwähnt, ist die Anordnung insbesondere eine akustische Lüftungsöffnung zum Schutz einer Öffnung zum Durchlassen von Schall. Die Anordnung hat vorzugsweise einen Schallverlust von weniger als 5 dB bei 1.000 Hz, bevorzugter weniger als 1,5 dB bei 1.000 Hz. Dieser akustische Verlust wird vorzugsweise unter einer Druckkraft von 10 N erreicht, die die Kraft ist, mit der die Baugruppe in einem Gehäuse eines elektronischen Geräts montiert wird. Im Gegensatz zu bekannten Anordnungen, bei denen Klebstoff anstelle von Laserschweißen verwendet wird, ist der akustische Verlust im Wesentlichen unabhängig von der Kompressionskraft.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung zum Schutz einer akustischen Vorrichtung bereitgestellt, insbesondere zum Herstellen einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens einer Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite, Bereitstellen eines ersten Polymersubstrats und Bereitstellen eines zweiten Polymersubstrats. Die Membran und das erste und das zweite Substrat können in Form von Bändern oder Streifen bereitgestellt werden, die von jeweiligen Trägerwalzen abgerollt werden. Das erste Polymersubstrat ist für Laserlicht einer vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig durchlässig.
Wie oben beschrieben, ist das erste Polymersubstrat nur auf einem Teil der ersten Seite der Membran vorgesehen, und das zweite Polymersubstrat ist nur auf einem Teil der zweiten Seite der Membran gegenüber dem ersten Polymersubstrat vorgesehen, um freiliegende Bereiche zu erzeugen die Membran Dies kann erreicht werden, indem Löcher, z. durch Stanzen, Laserschneiden oder Stanzen in das erste und zweite Substrat, bevor das erste und das zweite Substrat mit der Membran verbunden werden.
Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Verbindens der Membran mit dem ersten und dem zweiten polymeren Substrat durch Laser-Transmissionsschweißen. Dies erfolgt durch Aufbringen eines Laserstrahls mit einer vorbestimmten Wellenlänge durch das erste Polymersubstrat in Richtung des zweiten Polymersubstrats, wodurch erste und zweite Laserschweißverbindungen auf der ersten Seite der Membran mit dem ersten Polymersubstrat und auf der zweiten Seite davon hergestellt werden die Membran mit dem zweiten Polymersubstrat. Die vorbestimmte Wellenlänge kann im Bereich von etwa 960 nm bis etwa 1064 nm liegen. Die Schichten können durch einen einzigen Laserschweißpfad wie einen Ring- oder Wendelpfad oder durch mehr als einen Laserschweißpfad wie zwei oder mehr Ringe, Linien usw., z. konzentrische Ringe, vorzugsweise konzentrisch mit der Öffnung in den polymeren Substraten, d. h. dem freiliegenden Bereich der ePTFE-Membran.
Nach dem Verbinden der ePTFE-Membran mit der ersten Polymerschicht und der zweiten Polymerschicht kann der resultierende Streifen oder das Band, das die drei Schichten umfasst, in Stücke geschnitten werden, oder es können separate akustische Öffnungen aus dem Streifen oder Band erzeugt werden, abhängig von der gewünschten äußeren Form die akustische Entlüftung, z durch Stanzen, Laserschneiden oder Stanzen. Die fertigen akustischen Öffnungen können dann gesammelt und verpackt werden, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Anlegens eines Vakuums von der zweiten Seite während des Verbindungsschritts umfassen. Durch Anlegen eines Vakuums an dem zweiten Polymersubstrat wird die Membran in die Öffnung oder Öffnungen des zweiten Substrats gezogen, wodurch ein „Membransatz“ entsteht, d. H. Eine überschüssige Materialmenge der Membran, z. 0.1 mm bis 0,2 mm Durchbiegung in Abhängigkeit von der Dicke des zweiten polymeren Substrats. Während des Herstellungsverfahrens wird eine Vakuumträgerplatte zum Tragen der Schichten, z. eine Platte mit einem Loch oder einem luftdurchlässigen Material (z. B. Sintermetall) kann verwendet werden. Andere Verfahren zum Erzeugen eines Membransatzes können zusätzlich oder alternativ verwendet werden, beispielsweise das Anlegen eines Vakuums von der ersten Seite, wodurch ein Überdruck von einer der ersten und zweiten Seite erzeugt wird, z. durch Aufblasen von Luft auf die Membran oder durch mechanische Mittel. Die Erzeugung einer übermäßigen Materialmenge kann dazu beitragen, eine Überspannung der Membran zu vermeiden, um die akustische Leistung zu verbessern.
Wie oben beschrieben, ist es besonders vorteilhaft, wenn entweder die erste Seite oder die zweite Seite der Membran das Laserlicht mindestens teilweise absorbiert und die jeweils andere der ersten und der zweiten Seite das Laserlicht zumindest teilweise durchlässt, so dass die erste und zweite Laserschweißverbindungen werden gleichzeitig erstellt. Die ePTFE-Membran und das erste und das zweite Polymersubstrat können wie oben beschrieben konfiguriert sein. Insbesondere können die erste und die zweite Seite der Membran unterschiedliche Farben aufweisen, wie z. B. Schwarz und Weiß oder Schwarz und Grau mit einem Farbverlauf wie oben beschrieben.
Alternativ können, wie auch oben beschrieben, die erste Seite der Membran und die zweite Seite der Membran im Wesentlichen die gleichen Übertragungseigenschaften in Bezug auf das Laserlicht aufweisen, dh die Membran kann das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise durchlassen. oder kann das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise absorbieren. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Membran eine Dicke aufweist, die es erlaubt, eine ausreichende Menge an Wärme, die durch den Laserübertragungsschweißprozess verursacht wird und die zum Erzeugen der ersten und zweiten Laserschweißverbindung erforderlich ist, während des Laserübertragungsschweißprozesses durch die Membran zu leiten oben erklärt.
Durch Bereitstellen einer Anordnung zum Schutz einer akustischen Vorrichtung (auch als akustische Lüftung oder akustische Schutzabdeckung bezeichnet), wie sie oben beschrieben wurde, die insbesondere durch ein Verfahren wie oben beschrieben hergestellt wird, können vorteilhafte Wirkungen erzielt werden. Während der Herstellung der Baugruppe ist nur ein einziger Laserschweißschritt erforderlich, um eine sichere Verbindung zwischen der ePTFE-Membran und dem ersten und dem zweiten Polymersubstrat herzustellen. Die Baugruppe ist einfach zu handhaben, da es keinen Klebstoff gibt, der beim Einbau der Schalldüse in ein Gehäuse eines elektronischen Geräts komprimiert werden könnte. Der „aktive Bereich“, d. H. Der Bereich der freiliegenden Membran, der die Schallübertragung ermöglicht, kann maximiert werden, während eine minimale Teilegröße, z. der Innendurchmesser einer Öffnung in dem ersten und dem zweiten Substrat kann mindestens 1 mm betragen, während der Gesamtaußendurchmesser weniger als 2,5 mm betragen kann, z. 2 mm. Die maximale Gesamtdicke kann weniger als 0,25 mm betragen, z. 0.21 mm, wobei jedes der ersten und zweiten Substrate eine Dicke von 100 µm und die Membran eine Dicke von 10 µm haben. Im Allgemeinen kann die Membran eine Dicke von weniger als etwa 20 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm, stärker bevorzugt 5 µm haben. Es ist möglich, eine Lösung zu entwerfen, die die anwendungsspezifischen Anforderungen des Kunden erfüllt, wie z. B. Größe, Form usw. des Bauteils, während die akustischen Eigenschaften optimiert werden können.
Figurenliste
Die vorstehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Zur Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Der Umfang der Offenbarung ist jedoch nicht auf die in den Zeichnungen offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt. In den Zeichnungen:

1A bis 1C zeigen verschiedene Ansichten einer Anordnung zum Schutz einer akustischen Vorrichtung.
2A bis 2E zeigen allgemeine Schritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Anordnung zum Schützen einer akustischen Vorrichtung, die in einem der in den 1 - 3 dargestellten Verfahren anwendbar ist. 3A bis 6C.
3A bis 3C zeigen verschiedene Stufen eines Verfahrens zum Herstellen einer Anordnung zum Schützen einer akustischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
4A bis 4C zeigen verschiedene Stufen eines Verfahrens zum Herstellen einer Anordnung zum Schutz einer akustischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
5A bis 5C zeigen verschiedene Stufen eines Verfahrens zum Herstellen einer Anordnung zum Schützen einer akustischen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
6A bis 6C zeigen verschiedene Stufen eines Verfahrens zum Herstellen einer Anordnung zum Schutz einer akustischen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
7 zeigt eine Variante eines der in den 1 bis 3 gezeigten Verfahren. 3A bis 6C.
8 zeigt eine andere Ausführungsform einer akustischen Entlüftung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf die 1A 1 bis 1C ist eine allgemeine Ausführungsform einer Anordnung 1 zum Schutz einer akustischen Vorrichtung dargestellt.
Die Anordnung 1 kann als akustische Abdeckung, akustische Schutzabdeckung oder akustische Lüftung bezeichnet werden.
1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer akustischen Lüftungsöffnung. 1B zeigt eine Draufsicht und 1C zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 1B. Es versteht sich, dass die Zeichnungen nur schematisch und nicht maßstabsgetreu sind, insbesondere die Querschnittsansichten. Die Baugruppe 1 ist so konfiguriert, dass sie ein akustisches Gerät in einem elektronischen Gerät schützt, beispielsweise ein Mikrofon oder einen Lautsprecher in einem Mobiltelefon (nicht gezeigt). Es versteht sich, dass verschiedene Anwendungen für andere Wandler in anderen elektronischen Geräten in Betracht gezogen werden können. Die Anordnung 1 ist als kreisförmig dargestellt und weist eine kreisförmige Öffnung 7 auf, die von einer ePTFE-Membran 3 bedeckt ist. Die Anordnung 1 hat einen Außendurchmesser D, der ungefähr 2 mm betragen kann, und die Öffnung 7 hat einen Innendurchmesser d, der ungefähr 1 mm betragen kann. Die Membran 3 wird von einem oberen oder ersten Polymersubstrat 2 auf einer oberen Oberfläche oder ersten Seite 5 der Membran 3 und einem unteren oder zweiten Polymersubstrat 4 auf einer unteren Oberfläche oder zweiten Seite 6 der Membran 3 getragen. Die polymeren Substrate 2, 4, die als Trägerschichten bezeichnet werden können, können aus Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) bestehen.
Somit umfasst die Anordnung 1 eine Verbindung aus drei Schichten 2, 3, 4, nämlich der Membran 3, die zwischen dem ersten und dem zweiten Polymersubstrat 2, 4 angeordnet ist.
Es versteht sich, dass jede andere Größe und Form als kreisförmig, wie beispielsweise rechteckig, quadratisch, oval, polygonal usw., abhängig von der Anwendung gewählt werden kann. Es versteht sich ferner, dass jede andere Größe, Anzahl und Form der Öffnung 7 gewählt werden kann. Insbesondere können die Größe und Form der Öffnung 7 der Außenabmessung der Anordnung 1 entsprechen, oder die Formen der Anordnung 1 und der Öffnung 7 können unterschiedlich sein, z. In einer rechteckigen Anordnung 1 kann eine kreisförmige Öffnung 7 vorgesehen sein. Es können mehr als eine Öffnung vorgesehen sein, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Öffnungen. Zum Beispiel kann die Öffnung 7 durch Brücken unterteilt sein, die die ePTFE-Membran 3 zusätzlich unterstützen. Es können auch andere geeignete Polymermaterialien für das erste und das zweite Substrat 2, 4 in Betracht gezogen werden.
Unterschiedliche Ausführungsformen werden insbesondere unter Bezugnahme auf ihr Herstellungsverfahren beschrieben. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und es versteht sich, dass wesentliche Teile der Herstellungsverfahren ähnlich oder identisch sein können. Insbesondere Bezug nehmend auf die 2 In einem ersten Schritt von A bis 2E werden das erste und das zweite Polymersubstrat 2, 4 und die ePTFE-Membran 3 als Bänder oder Streifen bereitgestellt, die von den jeweiligen Trägerwalzen 22, 23, 24 abgerollt und wie gezeigt dem Herstellungsprozess zugeführt werden in 2A. Wie in 2B gezeigt, werden vor dem Verbinden der Membran 3 mit dem ersten und dem zweiten Polymersubstrat 2, 4 Löcher 17 und 27 in dem ersten Substrat 2 bzw. dem zweiten Substrat 4 erzeugt, z. durch Stanzen, Laserschneiden oder Stanzen. Jeweilige Löcher 17, 27 in den ersten und zweiten Substraten 2, 4 werden so ausgerichtet, dass sie die Öffnung 7 in der akustischen Lüftungsöffnung 1 bilden, wie in der Querschnittsansicht von 2C gezeigt ist. Die Löcher 17, 27 können in regelmäßigen Abständen entlang der Länge der Streifen oder Bänder angeordnet sein und können einen Durchmesser von 1 mm haben.
Die Schichten 2, 3, 4 werden dann durch Laser-Transmissionsschweißen verbunden, wie in 2 gezeigt. 2C und wird anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert. Nachdem die Schichten 2, 3, 4 verbunden worden sind, werden die fertigen akustischen Öffnungen 1 von dem Streifen oder Band getrennt, z. durch Stanzen, Laserschneiden oder Stanzen, wie in den 1 bis 3 gezeigt. 2D und 2E.
Wie oben erwähnt, wird die ePTFE-Membran 3 mit dem ersten und dem zweiten Polymersubstrat 2, 4 durch Laserschweißen, insbesondere Laser-Transmissionsschweißen, verbunden. Das heißt, das erste Polymersubstrat 2 ist im Wesentlichen durchlässig für Laserlicht einer vorbestimmten Wellenlänge, die im Bereich von etwa 960 nm bis etwa 1064 nm liegen kann. Mindestens eine der Membran 3 und des zweiten Polymersubstrats 4 absorbiert das Laserlicht zumindest teilweise, um die Laserenergie in Wärme umzuwandeln. Dies schmilzt den Oberflächenbereich zwischen der Membran 3 und dem ersten Polymersubstrat 2 und der Membran 3 bzw. dem zweiten Polymersubstrat 4. Auf diese Weise werden eine erste Laserschweißverbindung 9 und eine zweite Laserschweißverbindung 10 geschaffen.
Bei jedem der Herstellungsverfahren kann ein Verbindungsdruck auf den Schichtstapel 2, 3, 4 ausgeübt werden. Dies kann z.B. durch eine Druckplatte 11, die auf das erste Polymersubstrat 2 in Richtung auf das zweite Polymersubstrat 4 gedrückt wird (siehe 3B, 4B, 5B und 6B). Der Stapel von Schichten 2, 3, 4 kann von einer Trägerplatte 12 getragen werden, z. eine Metallplatte, die Stifte aufweisen kann. Die Druckplatte 11 ist für das Laserlicht durchlässig. Als Druckplatte 11 kann beispielsweise eine Glasplatte vorgesehen sein. Während des Laserschweißprozesses schmelzen die Polymersubstrate 2, 4 und verbinden sich mit der Membran 3. Nach dem Abkühlen werden dauerhafte Verbindungen 9, 10 erzeugt.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, sind die erste und die zweite Laserschweißverbindung 9, 10 im Wesentlichen deckungsgleich, da sie in einem einzigen Laserschweißschritt erzeugt werden. Während die Laserschweißverbindungen 9, 10 in den 1 bis 3 schematisch dargestellt sind, 3A bis 6C, insbesondere in den Figen. Wie in 3C, 4C, 5C und 6C gezeigt, können sie jede geeignete Konfiguration haben, wie beispielsweise einen oder mehrere Ringe, einen spiralförmigen Pfad, einen oder mehrere lineare Pfade usw. Der Laserfleck kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 0,6 mm haben.
Bezugnehmend auf die 3A bis 6C, insbesondere In 3B, 4B, 5B und 6B ist der Laserübertragungsschweißprozess schematisch gezeigt. Ein Laserstrahl ist durch den Pfeil L angedeutet. Obwohl zwei Laserstrahlen L gezeigt werden können, ist es offensichtlich, dass nur ein einzelner Laserstrahl verwendet werden kann, der entlang eines Schweißpfads bewegt wird. Die Laserschweißrichtung ist im Allgemeinen senkrecht zur Anordnung 1 angegeben. Es sind jedoch auch schräge Laserschweißrichtungen denkbar. Die Intensität des Laserstrahls wird schematisch durch die Breite des dargestellten Pfeils angezeigt. Die Breite des Pfeils entspricht nicht der Breite des Laserstrahls oder dem Durchmesser des Laserspots. Der Laserstrahl erzeugt Wärme, um die Laserschweißverbindungen 9, 10 zu erzeugen. Wärmeeinflussgebiete H sind im Allgemeinen als eingekreiste Gebiete angegeben.
Nun Bezug nehmend auf die 3A 3 bis 3C ist eine Anordnung 1 gezeigt, bei der die ePTFE-Membran 3 einen Farbgradienten von Schwarz nach Weiß oder von Schwarz nach Grau aufweist. Wie durch die unterschiedliche Schattierung in den Querschnittsansichten angedeutet, ist die Membran 3 an ihrer ersten Seite 5 schwarz und an ihrer zweiten Seite 6 in dieser Ausführungsform weiß oder grau. Die schwarze Farbe kann durch schwarze Rußpartikel erzeugt werden. Der Farbverlauf wird dabei durch eine Beschichtung 8 erzeugt, die von der ersten Seite 5 in Richtung der zweiten Seite 6 in die Membran 3 eindringt. Die Beschichtung 8 kann eine oleophobe Beschichtung sein. Der Laserstrahl L durchdringt das erste Polymersubstrat 2 und die gesamte Dicke der Membran 3. Die Laserenergie wird von der ersten Seite 5 nur teilweise absorbiert, so dass ein Teil der Laserenergie an der zweiten Seite 6 absorbiert wird. Das zweite Substrat 4 ist in dieser Ausführungsform für das Laserlicht absorbierend, z. Schwarz, was durch die dichtere Schattierung angezeigt wird. Laserschweißverbindungen 9, 10 können zwischen der Membran 3 und dem ersten Substrat 2 bzw. der Membran 3 und dem zweiten Substrat 4 erzeugt werden.
Da bei dieser Ausführungsform die erste Seite der Membran 3 mehr Energie absorbiert, nur z. 7% der Laserenergie können durch die Membran 3 treten. Die Aufteilung der absorbierten Laserenergie innerhalb der Membran 3 kann durch die Art des Gradienten gesteuert werden.
Eine ähnliche Ausführungsform, bei der die ePTFE-Membran einen Farbgradienten zeigt, ist in den 1 bis 3 gezeigt. 4A bis 4C. Verglichen mit der Ausführungsform der 3 Bis 3C ist der Farbgradient umgekehrt, d. H. Die erste Seite 5 der Membran 3 ist grau, während die zweite Oberfläche 6 der Membran 3 schwarz ist. Wie in der vorherigen Ausführungsform wird der Farbgradient durch eine Beschichtung 8 erzeugt, die in die poröse Struktur der ePTFE-Membran 3 eindringt. Da die erste Seite 5 im Vergleich zu der dunkleren zweiten Seite 6 heller ist, absorbiert die erste Seite 5 der Membran 3 bei dieser Ausführungsform im Vergleich zur vorherigen Ausführungsform weniger Energie. Die Menge an absorbierter Energie reicht jedoch aus, um die erste Laserschweißverbindung 9 zu erzeugen. Der Laserstrahl L durchdringt die Membran 3 weiter und wird an der Grenzfläche zum zweiten Polymersubstrat 4 absorbiert, um die zweite Laserschweißverbindung 10 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Membran 3 für etwa 10 bis 12 der gesamten Laserenergie durchlässig sein.
Nun Bezug nehmend auf die 5A 5B bis 5B ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die ePTFE-Membran 3 keinen Farbgradienten aufweist, jedoch für das Laserlicht durchlässig ist, z. die Membran 3 kann weiß sein. Im Wesentlichen wird die gesamte Laserenergie von dem zweiten Polymersubstrat 4 absorbiert, das in dieser Ausführungsform schwarz ist. Die Membran 3 ist jedoch dünn genug, um zuzulassen, dass die Wärme durch die Membran 3 in Richtung des ersten Polymersubstrats 2 strömt, wie durch den Wärmeeinflussbereich H angezeigt wird. Obwohl im Wesentlichen die gesamte Laserenergie auf der zweiten Seite 6 absorbiert wird Membran 3, Laserschweißverbindungen 9, 10 auf beiden Seiten der Membran 3 können gleichzeitig erzeugt werden. Dies kann durch eine optionale Isolierschicht 13 auf der Oberseite der Anordnung 1, d. H. Auf der Seite des ersten Polymersubstrats 2, verbessert werden, die verhindert, dass sich die Wärme ableitet, jedoch durch die Schichtverbindung verteilt wird.
Nun Bezug nehmend auf die 6A 6C ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Im Gegensatz zu der vorherigen Ausführungsform der 5A bis 5C ist die Membran 3 schwarz, so dass sie im Wesentlichen die gesamte Laserenergie absorbiert. Insbesondere wird die Laserenergie an der ersten Seite 5 der Membran 3 absorbiert. Das zweite Polymersubstrat 4 ist für die Laserenergie durchlässig, z. weiß oder transparent. In dieser Ausführungsform kann das zweite Polymersubstrat 4 jedoch alternativ für das Laserlicht absorbieren, z. schwarz. Wie bei der vorherigen Ausführungsform ist die Membran 3 ausreichend dünn, so dass die Wärme auf beiden Seiten 5, 6 der Membran 3 durch die Membran 3 abgeleitet wird, um gleichzeitig die Laserschweißverbindungen 9, 10 zu erzeugen. Eine Isolierschicht 13 kann optional unter der Schichtverbindung vorgesehen sein, d. H. Auf der Seite des zweiten Polymersubstrats 4, um die Wärmeansammlung auf der zweiten Seite 6 der Membran 3 zu fördern.
In 7 ist eine Vakuumstützplatte 14 zum Stützen der Schichten 2, 3, 4 dargestellt. Es versteht sich, dass die Vakuumstützplatte 14 anstelle der Stützplatte 12 bei jedem der zuvor genannten Herstellungsverfahren verwendet werden kann. Die Vakuumstützplatte 14 ist vorgesehen, um eine überschüssige Materialmenge der Membran 3 in der Öffnung 7 zu erzeugen, indem die Membran 3 in die Öffnung des zweiten Polymersubstrats 4 gezogen wird. Die Vakuumstützplatte 14 kann ein Loch 15 oder ein luftdurchlässiges Material (z. B. Sintermetall) aufweisen, das die Erzeugung eines Unterdrucks auf der Membran 3 ermöglicht. In dieser Ausführungsform sind das erste und das zweite Polymersubstrat 2, 4 im Wesentlichen durchlässig für das Laserlicht, während die Membran einen Farbgradienten von einer Lichtfarbe (z. B. Weiß oder Grau) auf der ersten Seite 5 der Membran 3 zu einem Dunkelheit zeigt Farbe (zB schwarz) auf der zweiten Seite 6 der Membran 3. Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht diese Konfiguration die gleichzeitige Erzeugung der ersten und der zweiten Laserschweißverbindung 9, 10 in einem einzigen Laserschweißschritt.
BEISPIEL
Gemäß der oben beschriebenen Lehre wird im Folgenden ein spezielles Beispiel beschrieben. Das Beispiel ist ähnlich zu der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform. 3A bis 3C. Die Testmembran war eine expandierte PTFE-Membran (weiße Farbe), die gemäß den Lehren von US 3 953 566 hergestellt wurde. Die Membran kann auch gemäß US 7,306,729 oder US 5,814,405 hergestellt werden.
Membraneigenschaften für die Testmembran:

Objekt	Typ	Referenz WO	Masse [g/m²]	Dicke [µm]	Luftstrom [Gurley-sek]
Testmembran	Traditionelle Membran ohne Prisma	5324644	3,97	9	2,2

Die Membran wurde nach im Stand der Technik bekannten Verfahren oleophob gemacht, beispielsweise wie aus US-Pat. Nr. 5,116,650, 5,462,586, 5,286,279 und 5,342,434 . Der Beschichtungslösung wurde Rußpigment zugesetzt, und die Beschichtung wurde auf die erste Seite der Membran aufgetragen, gefolgt von herkömmlichen Trocknungsverfahren, um restliches Lösungsmittel zu entfernen. Die resultierende Membran hatte auf der ersten Seite eine schwarze Farbe und auf der zweiten Seite eine andere Farbe als Schwarz (grau). Die akustische Lüftungsöffnung wurde dann durch Laserschweißen wie oben beschrieben hergestellt, insbesondere mit Bezug auf die 1 bis 3. 3A bis 3C. Testproben wurden mit Membransatz erstellt, wie unter Bezugnahme auf 7 erläutert, oder ohne Membransatz.
Das erste Polymersubstrat ist transparentes Polypropylen mit einer Dicke von 0,2 mm. Das zweite Polymersubstrat ist schwarzes Polypropylen mit einer Dicke von 0,1 mm. Das Laserschweißen wurde bei 1025 nm mit einer Punktgröße von 0,6 mm, einer Leistung von 27 W und einer Geschwindigkeit von 1 000 mm / s durchgeführt. Es wurden fünf Schleifen des Laserschweißens durchgeführt. 8 zeigt die geometrische Gestaltung der akustischen Lüftungsöffnung. Die in 8 angegebenen Abmessungen sind in Millimetern (mm) angegeben.
Die akustische Schutzhülle wurde auf akustische Leistung getestet. Das Ergebnis war, dass der akustische Übertragungsverlust durchweg unter 1,5 dB lag und über einen weiten Bereich von Kompressionskräften unter 1,5 dB blieb. Die Kompressionskraft ist die Kraft, mit der die akustische Schutzabdeckung in einem Gehäuse eines elektronischen Geräts montiert ist. Zum Testen wurde die Akustikabdeckung in einer Testvorrichtung montiert, wie nachstehend näher erläutert wird.

Musterherstellungstechnologie Kompressionskraft (N) Akustischer Verlust bei 1.000 Hz (ΔdB)

Laserschweißen (mit Membransatz) 0 1,29

5 1,23

10 1,24

20 1,31

Musterherstellungstechnologie Kompressionskraft (N) Akustischer Verlust bei 1.000 Hz (ΔdB)

Laserschweißen (ohne Membransatz) 0 1,33

5 1,27

10 1,27

20 1,32
Vergleichsbeispiel
In einem Vergleichsbeispiel wurde eine akustische Schutzabdeckung mit ähnlichen Abmessungen wie oben beschrieben verwendet, die akustische Schutzabdeckung wurde jedoch unter Verwendung von Haftklebstoffen (PSA) anstelle von Laserschweißen hergestellt.
Die Membran mit einer Dicke von 5 µm wurde zwischen zwei Haftklebemassen (jeweils 100 µm dick) gehalten.
Wie in der folgenden Tabelle zu sehen ist, ist der akustische Verlust über einen weiten Bereich der Kompressionskraft sehr variabel und übersteigt 1,5 dB.

Musterherstellungstechnologie Kompressionskraft (N) Akustischer Verlust bei 1.000 Hz (ΔdB)

PSA 0 1,88

5 3,93

10 5,01

20 7,16
TESTMETHODE
Das folgende Verfahren wurde verwendet, um akustische Abdeckproben zu testen.
Der Test wurde in einem Testaufbau für die Messung der akustischen Reaktion durchgeführt.
Eine Probe wurde mit Hilfe eines Klebstoffs über eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von 1 mm auf einer Probenhalterplatte angeordnet.
Die Probe wurde in einer schalltoten Testbox vom Typ B & K 4232 in einem Abstand von 6,5 cm von einem internen Treiber oder Lautsprecher angeordnet.
Das Mikrofon wird mit der schalltoten Testplatte mittels einer Grundplatte stationär gehalten.
Eine Kompressionsplatte ist beweglich an Schienen befestigt, um die Platte in Kontakt mit der Belüftung zu bringen, die auf dem Probenhalter angeordnet ist. Eine konstante Druckkraft wird mittels einer Feder und eines Gewindeausstellers auf die Druckplatte ausgeübt. Die Kraft während des Tests wird mit einer Kraftmessdose FC2231-0000-0010-L gemessen, die von TE Connectivity Instruments erhältlich ist und sich zwischen der Druckplatte und der Feder befindet. Der Lautsprecher wurde angeregt, um einen äußeren Stimulus bei 1 Pa Schalldruck (94 dB SPL) über dem Frequenzbereich von 100 Hz bis 11,8 kHz zu erzeugen.
Die akustische Reaktion wurde mit einem MEMS-Messmikrofon von Knowles SPA2410LR5H unter den folgenden Bedingungen gemessen: (a) bei offener Blende, (b) bei plattierter Blende mit einer akustischen Schutzabdeckung. Der Unterschied in der Reaktion wurde in dB (bei einer bestimmten Frequenz) als akustischer Verlust aufgrund der Schutzabdeckung angegeben (siehe Tabellen oben).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3953566 [0046]
US 7306729 [0046]
US 5814405 [0046]
US 5116650 [0047]
US 5462586 [0047]
US 5286279 [0047]
US 5342434 [0047]

Claims

Anordnung (1) zum Schutz einer akustischen Vorrichtung, umfassend: eine Membran (3) aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) mit einer ersten Seite (5) und einer der ersten Seite (5) gegenüberliegenden zweiten Seite, ein erstes Polymer Substrat (2), das nur auf einem Teil der ersten Seite (5) der Membran (3) angeordnet ist, und ein zweites Polymersubstrat (4), das nur auf einem Teil der zweiten Seite (6) der Membran (3) gegenüber dem ersten Polymersubstrat (4) angeordnet ist, wobei das erste Substrat (2) für Laserlicht einer vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, wobei die Membran (3) mit dem ersten und dem zweiten Substrat (2, 4) verbunden ist durch erste und zweite Laserschweißverbindungen (9, 10) auf jeweils der ersten Seite (5) der Membran (3) und auf der zweiten Seite (6) der Membran (3).
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Laserschweißverbindung (9, 10) das Ergebnis eines Laserübertragungsschweißprozesses sind, wobei die erste und die zweite Laserschweißverbindung (9, 10) miteinander kongruent sind.
Anordnung (1) zum Schutz einer akustischen Vorrichtung, umfassend: eine Membran (3) aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) mit einer ersten Seite (5) und einer der ersten Seite (5) gegenüberliegenden zweiten Seite, ein erstes Polymer Substrat (2), das nur auf einem Teil der ersten Seite (5) der Membran (3) angeordnet ist, und ein zweites Polymersubstrat (4), das nur auf einem Teil der zweiten Seite (6) der Membran (3) gegenüber dem ersten Polymersubstrat (2) angeordnet ist, wobei das erste Substrat (2) für Laserlicht einer vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, wobei die Membran (3) mit dem ersten und dem zweiten Substrat (2, 4) verbunden ist durch erste und zweite Laserschweißverbindungen (9, 10) auf jeweils der ersten Seite (5) der Membran (3) und der zweiten Seite (6) der Membran (3), wobei die erste Seite (5) oder die zweite Seite (6) von der Membran (3) für das Laserlicht mindestens teilweise absorbierend und die jeweils andere der ersten und der zweiten Seite (5, 6) ist für das Laserlicht mindestens teilweise durchlässig ist.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei das zweite Polymersubstrat (4) für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge absorbierend ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei entweder die erste Seite (5) oder die zweite Seite (6) der Membran (3) zumindest teilweise für das Laserlicht absorbierend ist und die jeweils andere der ersten und der zweiten Seite (5, 6) zumindest teilweise durchlässig für das Laserlicht ist, wobei das zweite Polymersubstrat (4) vorzugsweise für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge absorbierend ist.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die eine der ersten und der zweiten Seite (5, 6) der Membran (3), die zumindest teilweise für das Laserlicht absorbierend ist, im Wesentlichen nicht transparent ist, vorzugsweise schwarz.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Seite (5) der Membran (3) eine erste Farbe hat und die zweite Seite (6) der Membran (5) eine zweite Farbe hat, die sich von der ersten Farbe unterscheidet
Anordnung nach Anspruch 7, wobei die erste Seite (5) der Membran (3) schwarz ist und die zweite Seite (6) der Membran weiß oder grau ist.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Farbgradient zwischen der ersten Seite (5) der Membran (3) und der zweiten Seite (6) der Membran (3) vorhanden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei mindestens eine der Farben der ersten Seite (5) der Membran (3) und der Farbe der zweiten Seite (6) der Membran (3) integriert ist in eine poröse Struktur der Membran (3) oder an einer jeweiligen Oberfläche der Membran (3) innerhalb eines Trägers wie einer Beschichtung befestigt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Membran (3) eine Beschichtung (8) aufweist, die auf mindestens einer der ersten Seite (5) und der zweiten Seite (6) der Membran (3) aufgebracht ist, wobei die Beschichtung (8) vorzugsweise eine schwarze Farbe besitzt.
Anordnung nach Anspruch 11, wobei die Beschichtung (8) auf die eine der ersten und der zweiten Seite (5, 6) der Membran (3) aufgebracht ist, die zumindest teilweise für das Laserlicht absorbiert.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Seite (5) der Membran (3) und die zweite Seite (6) der Membran (3) im Wesentlichen die gleichen Übertragungseigenschaften in Bezug auf das Laserlicht aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 13, wobei die Membran (3) für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, oder wobei die Membran (3) das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise absorbiert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die Membran (3) eine Dicke aufweist, die eine ausreichende Wärmemenge, die durch den Laserschweißprozess verursacht wird und zur Erzeugung der ersten und der zweiten Laserschweißverbindung (9, 10) erforderlich ist durch die Membran (3) während des Laserschweißprozesses hindurchzulassen, wobei die Membran (3) vorzugsweise eine Dicke von etwa 10 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm, besonders bevorzugt 5 µm aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das zweite Polymersubstrat (4) für das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge absorbierend ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der mindestens eines des ersten Polymersubstrats (2) und des zweiten Polymersubstrats (4) eine Dicke von etwa 100 µm, vorzugsweise weniger als 100 µm aufweist.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei mindestens eines des ersten Polymersubstrats (2) und des zweiten Polymersubstrats (4) Polycarbonat oder Polypropylen umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Membran (3) transparent ist und transparente laserabsorbierende Additive aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Membran (3) wasserfest ist, wobei die Membran (3) vorzugsweise einen Wassereintrittsdruck (WEP) von mindestens 1 PSI aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Anordnung (1) eine akustische Lüftungsöffnung zum Schützen einer Öffnung zum Durchlassen von Schall ist, wobei die Anordnung (1) vorzugsweise einen Schallverlust von weniger als 5 dB bei 1000 Hz aufweist Bevorzugter weniger als 1,5 dB bei 1.000 Hz.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (1) zum Schutz einer akustischen Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen einer Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) (3) mit einer ersten Seite (5) und einer zweiten Seite (6) gegenüberliegend erste Seite (5), - Bereitstellen eines ersten Polymersubstrats (2) nur auf einem Teil der ersten Seite (5) der Membran (3), wobei das erste Polymersubstrat (2) für Laserlicht von einer vorbestimmter Wellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, und - Bereitstellen eines zweiten Polymersubstrats (4) auf nur einem Teil der zweiten Seite (6) der Membran (3) gegenüber dem ersten Polymersubstrat (2), - Verbinden der Membran (3) mit der ersten und zweite Polymersubstrate (2, 4) durch Laser-Transmissionsschweißen durch Aufbringen eines Laserstrahls der vorbestimmten Wellenlänge durch das erste Polymersubstrat (2) auf das zweite Polymersubstrat (4), wodurch jeweils auf der ersten Seite (5) der Membran (3) mit dem ersten Polymersubstrat (2) und auf der zweiten Seite (6) der Membran (3) mit dem zweiten Polymersubstrat (4)erste und zweite Laserschweißverbindungen (9, 10) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei entweder die erste Seite (5) oder die zweite Seite (6) der Membran (3) das Laserlicht zumindest teilweise absorbiert und die jeweils andere der ersten und zweiten Seite (5, 6). das Laserlicht zumindest teilweise durchlässt, so dass die erste und die zweite Laserschweißverbindung (9, 10) gleichzeitig erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die eine der ersten und der zweiten Seite (5, 6) der Membran (3), die das Laserlicht zumindest teilweise absorbiert, im Wesentlichen nicht transparent ist, vorzugsweise schwarz.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die erste Seite (5) der Membran (3) eine erste Farbe hat und die zweite Seite der Membran (3) eine zweite Farbe hat, die sich von der ersten Farbe unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die erste Seite (5) der Membran (3) schwarz ist und die zweite Seite der Membran (3) weiß oder grau ist.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei ein Farbgradient zwischen der ersten Seite (5) der Membran (3) und der zweiten Seite (6) der Membran (3) vorhanden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei mindestens eine der Farben der ersten Seite (5) der Membran (3) und der Farbe der zweiten Seite (6) der Membran (3) in eine poröse Struktur der Membran (3) integriert ist oder ist an einer jeweiligen Oberfläche der Membran (3) innerhalb eines Trägers wie einer Beschichtung befestigt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, bei dem die Membran (3) eine Beschichtung (8) aufweist, die zumindest auf eine der Seiten (5) und der zweiten Seite (6) der Membran (3) aufgebracht ist, wobei die Beschichtung (8) vorzugsweise eine schwarze Farbe besitzt.
Anordnung nach Anspruch 29, wobei die Beschichtung (8) auf die eine der ersten und der zweiten Seite (5, 6) der Membran (3) aufgebracht ist, die das Laserlicht zumindest teilweise absorbiert.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die erste Seite (5) der Membran (3) und die zweite Seite (6) der Membran (3) im Wesentlichen die gleichen Übertragungseigenschaften in Bezug auf das Laserlicht haben.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Membran (3) das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise durchlässt, oder wobei die Membran (3) das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge zumindest teilweise absorbiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 32, wobei die Membran (3) eine Dicke aufweist, die den Durchtritt einer ausreichenden Wärmemenge durch die Membran (3) zulässt, die durch den Laserübertragungsschweißprozess verursacht wird und zum Erzeugen der ersten und zweiten Laserschweißverbindung (9, 10) erforderlich ist, während des Laser-Transmissionsschweißprozesses, wobei die Membran (3) vorzugsweise eine Dicke von etwa 10 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm, bevorzugter 5 µm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 33, wobei das zweite Polymersubstrat (4) das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge absorbiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 34, wobei die vorbestimmte Wellenlänge im Bereich von etwa 960 nm bis etwa 1064 nm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 35, ferner umfassend den Schritt des Anlegens eines Vakuums von der zweiten Seite (6) der Membran (3) während des Verbindungsschritts.