DE112017008048B4 - Schutzabdeckungsbaugruppe mit verbesserter z-festigkeit und elektronisches gerät - Google Patents

Abstract

Eine Schutzabdeckungsbaugruppe (100), aufweisend eine poröse expandierte Membran (106) mit einer Mehrzahl an Poren (108), einer ersten Oberfläche (112) und einer zweiten Oberfläche (114) gegenüber der ersten Oberfläche (112); wobei die poröse expandierte Membran (106) einen aktiven Bereich (104) und einen verbundenen Bereich (102) aufweist, wobei der verbundene Bereich (102) ein Klebstoffmaterial (110) aufweist, das eine Brücke (116) ausbildet, die sich durch die Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich (102) von der ersten Oberfläche (112) bis zu der zweiten Oberfläche (114) erstreckt, wobei benachbart zu der porösen expandierten Membran (106) keine Stützschicht vorliegt.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schutzabdeckungsbaugruppen. Insbesondere, aber nicht einschränkend, beschreibt das Folgende eine Schutzabdeckungsbaugruppe enthaltend eine poröse expandierte Membran mit Klebstoffpenetration, wie beispielsweise eine Klebstoffbrücke, um die Z-Festigkeit zu verbessern.
• HINTERGRUND
• Moderne elektronische Geräte, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Radios, Fernseher, Computer, Tablets, Kameras, Spielzeug, unbemannte Fahrzeuge, Mobiltelefone und andere mikroelektromechanische Systeme (MEMS), enthalten interne Wandler, zum Beispiel Mikrofone, Klingeln, Lautsprecher, Summer, Sensoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope und dergleichen, die über Öffnungen mit der äußeren Umgebung kommunizieren. Öffnungen, die sich in der Nähe dieser Wandler befinden, ermöglichen die Übertragung oder den Empfang von Schall, schaffen aber auch einen Eintrittspunkt für Flüssigkeit, Schmutz und Partikel, die Schäden an dem elektronischen Gerät verursachen können. Schutzabdeckungsbaugruppen wurden entwickelt, um die interne Elektronik, einschließlich der Wandler, vor Schäden durch das Eindringen von Flüssigkeiten, Schmutz und Partikeln durch die Öffnungen zu schützen.
• Zuvor bestanden Schutzhüllen aus einem porösen Gewebematerial, das ausschließlich zur Verringerung des Luftströmungswiderstands des Materials konstruiert wurde, wobei eine größere effektive Porengröße, die zu dickeren Materialien führte, das Mittel zum Erreichen der hohen Luftströmungsparameter war. Hier ist das Ausmaß der Schalldämpfung des Materials umgekehrt proportional zur Größe von dessen Poren, d. h. die Schalldämpfung nimmt mit zunehmender Porengröße ab. Aber die Größe der Poren beeinflusst die Wasserbeständigkeit des Materials entgegengesetzt. Materialien mit extrem kleinen oder keinen Poren sind sehr wasserbeständig. Um Wasserbeständigkeit zu erzielen, gibt es eine hohe Schalldämpfung, d. h. größer als 3 dB, was zu einer schlechten Schallqualität führt.
• Membranen, wie zum Beispiel expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE), wurden auch als Schutzabdeckungen verwendet. Eine Schutzabdeckung kann den Schall auf zwei Arten übertragen: Erstens mittels Durchlass von Schallwellen, was als resistive Schutzabdeckung bezeichnet wird; zweitens mittels Vibration, um Schallwellen zu erzeugen, was als vibroakustische oder reaktive Schutzabdeckung bezeichnet wird. Die Erhöhung der Elastizität einer Membran in einer Akustikschutzbaugruppe gegen Wassereintritt kann wiederum die Leistungsfähigkeit der Baugruppe, Schall richtig zu übertragen, mindern. Darüber hinaus mangelt es Membranen häufig an mechanischer Festigkeit, und sie bedürfen einer Erhöhung der Dicke, oder sie werden mit einer Trägerschicht, typischerweise einem Gewebe oder Stoff, verwendet, um die mechanische Festigkeit zu verbessern. Zur Erzielung einer besseren Klangleistung ist die Erhöhung der Dicke und eine Trägerschicht nicht wünschenswert.
• Als Schutzhüllen wurde eine unverlierbare Konstruktion verwendet, die eine Membran zwischen zwei klebenden Trägersystemen bindet. Das US-Patent Nr. US 6 512 834 B1 offenbart eine schalldurchlässige Abdeckungsbaugruppe, die Wandlervorrichtungen, wie Mikrophone, Lautsprecher, Summer, Klingeln und dergleichen vor der Umgebung schützt. Die Abdeckungsbaugruppe hat eine mikroporöse Schutzmembran, die im äußeren Bereich nahe den Kanten zwischen zwei klebenden Trägersystemen gefangen ist. Ein innerer ungebundener Bereich, der von dem verbundenen äußeren Bereich umgeben ist, ist vorgesehen, so dass sich die Schutzmembran als Reaktion auf akustische Druckwellen verschieben oder bewegen kann.
• Die US-Publikation Nr. US 2014 / 0 138 181 A1 offenbart eine schallübertragende Membran, die Klangdurchlass ermöglicht und das Passieren von Fremdstoffen verhindert, wobei die schallübertragende Membran ein Trägerelement und eine Harz-poröse Membran-Schichtung auf dem Trägerelement einschließt und Polytetrafluorethylen als einen Hauptbestandteil enthält. Das Trägerelement ist ein ungewebter Stoff, der ein Elastomer enthält.
• Die US-Publikation Nr. US 2016/0 376 144 A1 offenbart eine Schutzabdeckung für ein mikroelektromechanisches System für einen Ultraschallwandler mit einer niedrigen Masse/Fläche von weniger als 3 gsm.
• Das US-Patent Nr. US 5 828 012 A offenbart eine Abdeckungsbaugruppe mit einer Schutzmembranschicht und einer Trägermaterialschicht, die zumindest im äußeren Bereich nahe ihren Kanten selektiv miteinander verbunden sind. Ein innerer ungebundener Bereich, der von dem verbundenen äußeren Bereich umgeben ist, ist vorgesehen, so dass die Schutzmembran und die poröse Trägerschicht als Reaktion auf die durch sie hindurchtretende akustische Energie unabhängig voneinander vibrieren oder sich bewegen können. Eine Ausführungsform der Baugruppe umfasst mindestens eine Schalldichtung, die an einer oder beiden Schichten angebracht ist, um die unabhängige Bewegung der Schichten nicht zu behindern.
• Das US-Patent US 4 949 386 A offenbart eine wasserdichte Boden-Audio-Lautsprechervorrichtung mit einem Lautsprechergehäuse mit einer zylindrischen Seitenwandung, einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende. Ein hohles zylindrisches Innengehäuse hat ein Paar offener Enden und ist mit seinen Wandungen in einem Abstand zu den Wandungen des Lautsprechergehäuses an dem Lautsprechergehäuse angebracht, um einen Durchgang zwischen den Wandungen des Innengehäuses und den Wandungen des Lautsprechergehäuses zu bilden. In dem hohlen Innengehäuse ist ein Lautsprecher angebracht, der einem offenen Ende von diesem zugewandt ist, um akustische Energie aus dem offenen Ende des Lautsprechergehäuses herauszuleiten und die sich nach hinten ausbreitende Welle des Lautsprechers durch das hohle Innengehäuse und durch den Durchgang zwischen dem Innengehäuse und dem Lautsprechergehäuse an das offene Ende des Lautsprechergehäuses zu leiten. Eine starre gewölbte Stützabdeckung erstreckt sich über die Öffnung des Lautsprechergehäuses und eine Filtermembranabdeckung bedeckt das offene Ende des Lautsprechergehäuses, um das Innere des Lautsprechergehäuses zu schützen. Ringflansche an beiden Enden des Lautsprechergehäuses helfen, das Lautsprechergehäuse in der Erde und eine spezielle Filtermembran aus laminiertem Polyester und einer Polytetrafluorethylenfolie abzustützen, durch die die akustische Energie hindurchtreten kann, während das Eindringen von Flüssigkeiten und anderen Materialien in das Lautsprechergehäuse blockiert wird.
• Bei Schutzabdeckungsbaugruppen besteht ein anhaltendes Problem der Verbesserung der Klangqualität. Das Vorstehende veranschaulicht Einschränkungen, von denen bekannt ist, dass sie in gegenwärtigen Schutzabdeckungsbaugruppen für elektronische Geräte existieren. Somit ist offensichtlich, dass es vorteilhaft wäre, um eine verbesserte Schutzabdeckungsanordnung bereitzustellen, die darauf gerichtet ist, eine oder mehrere der oben dargelegten Einschränkungen zu überwinden.
• Aus der DE 600 21 079 T2 ist eine akustische Schutzabdeckung für einen Wandler bekannt, der in einem elektronischem Gerät verwendet wird, wobei die akustische Schutzabdeckung eine mikroporöse Schutzmembran umfasst, welche um ihren Rand herum durch mindestens ein haftendes Stützsystem gestützt wird, so dass mindestens ein Teil der Membran frei ist, um sich in Reaktion auf akustische Energie frei zu bewegen. Dabei ist die Flächenausdehnung des haftenden Stützsystems auf den Bereich der durch das Stützsystem gestützten, mikroporösen Membran begrenzt.
• Aus der DE 692 12 323 T2 ist ein Körperschutzmaterial bekannt, das aus laminiertem, luftundurchlässigem Schaugummi besteht, welches für orthopädische Stützen und Naßanzüge geeignet ist. Das Körperschutzmaterial umfasst ein Laminat aus einer äußeren Schicht aus luftundurchlässigem Schuagummi und einer inneren Schicht aus porösem, verstrecktem Polytetrafluorethylen. Die innere Schicht ist auf die äußere Schaugummischicht unter Verwendung eines Klebstoffs, wie Silikon, auflaminiert.
• In der DE 694 30 254 T2 sind dünne Klebe-Verbundfilme beschrieben, welche aus gefüllten oder ungefüllten Polymer-Substraten hergestellt sind. Die Polymersubstrate sind mit einem Klebstoff oder einer Füllstoff/Klebstoff-Mischung volgesogen, so dass der Film stark dielektrische Eigenschaften besitzt und für die Unterbringung zwischen zwei leitenden Ebenen zur Fertigung eines Kondensators verwendet wird.
• Aus der DE 696 05 068 T2 sind dünne Folien-Verbundmaterialien bekannt, welche aus polymeren Substraten gebildet und mit einem Füllstoff-Klebegemisch getränkt sind. In der Verbundmaterial-Folie sind vereinigt ein duroplastisches oder thermoplastisches Klebemittel-Harz und ein teilchenförmiger Füllstoff als eine Paste vereinigt und in die Hohlräume eines porösen Polymers infundiert. Das poröse Polymersubstrat hat ein Anfangs-Hohlraumvolumen von mindestens 30% und förder die Paste in den Holräumen, wobei es eine flexible Verstärkung schafft, um Brüchigkeit des Gesamtverbundmaterials und Absetzten der Teilchen zu verhindern.
• In der US 5 744 241 A ist eine Trennbeschichtung zur Verwendung auf einer Vielzahl von Oberflächen, wie z. B. Druckerwalzen und -bänder beschrieben. Die Beschichtung der vorliegenden Erfindung ist eine dünne Haut aus expandiertem Polytetrafluorethylen, die eine poröse Oberfläche aufweist, die an einem Substrat befestigt ist, und eine undurchlässige Oberfläche, die als Kontaktfläche freiliegt. Diese Verwendung von zwei Oberflächen auf einer einzigen dünnen Beschichtung sorgt sowohl für eine hervorragende Bindung an Trägermaterialien, wie z. B. eine Silikonelastomerschicht, als auch für eine hohe Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegen chemische Angriffe.
• Aus der US 2014 / 0 048 351 A1 ist eine akustische Schutzabdeckung bekannt, welche eine poröse Membran und eine akustische Dichtung umfasst. Die poröse Membran ist in einem peripheren Bereich mit der akustischen Dichtung verbunden, während die Membran in einem zentralen Bereich unverbunden ist. Die akustische Dichtung umfasst einen Verbundwerkstoff aus einer porösen Polytetrafluorethylen (PTFE)-Polymermatrix aus polymeren Knoten, die durch Fibrillen miteinander verbunden sind, und elastischen, expandierbaren Mikrokugeln, die in die Matrix eingebettet sind.
• In der JP 5 508 668 B2 ist ein Wärmeträgerversorgungssystem zum Zuführen eines temperaturgesteuerten Wärmeträgers beschrieben, wobei das Wärmeträgerversorgungssystem eine erste Verteilervorrichtung zum Teilen des von der Wärmelast zurückgegebenen Wärmeträgers umfasst. Zudem umfasst das Wärmeträgerversorgungssystem eine zweite Verteilervorrichtung und eine dritte Verteilervorrichtung zum Verbinden der Wärmeträger, deren Temperaturen durch die Temperaturregelungsabschnitte geregelt werden, und eine Versorgungsleitung zum Zuführen des durch die zweite Verteilervorrichtung und die dritte Verteilervorrichtung verbundenen Wärmeträgers zu der Wärmelast.
• Die US 2016 / 0 236 440 A1 beschreibt eine Entlüftungsvorrichtung. Die Entlüftungsvorrichtung umfasst ein Substrat, z. B. ein Metallsubstrat oder ein Spezialkunststoffsubstrat, mit einer Öffnung darin und einer Fluorpolymermembran, z. B. ePTFE, die über der Öffnung angeordnet und unter Verwendung eines thermoplastischen Materials thermisch mit dem Substrat verbunden ist. Dadurch kann die Fluorpolymermembran ohne Verwendung einer Klebstoffschicht direkt mit dem Substrat verbunden werden.
• Aus der US 9 452 384 B2 ist ein Laminat zur Abtrennung von saurem Gas bekannt, umfassend einen Verbundfilm, der aus einem porösen Träger, der durch Laminieren eines porösen Films und eines Hilfstragfilms gebildet wird, und einem die Abtrennung von saurem Gas erleichternden Transportfilm, der auf der Seite des porösen Films des porösen Trägers angeordnet ist, gebildet ist; ein Permeationsgaskanalelement, das so laminiert ist, dass es dem Hilfstragfilm des porösen Trägers zugewandt ist, und in das saures Gas eindringt und durch den die Abtrennung von saurem Gas erleichternden Transportfilm hindurchgeht; und eine Filmschutzeinheit, in der ein Klebstoff in den porösen Film mit einer Imprägnierungsrate von 10% oder mehr in der Laminierungsrichtung des porösen Trägers imprägniert wird und die Imprägnierungsrate des Klebstoffs in dem Hilfsträgerfilm kleiner ist als die Imprägnierungsrate des Klebstoffs in dem porösen Film.
• Aus der WO 2017 / 004 331 A1 ist ein akustisch reaktiver Verbundstoff bekannt, welcher eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) enthält, die aus einer stark fibrillierten ePTFE-Mikrostruktur mit einem vollständig in die ePTFE-Membran imprägnierten Elastomer besteht. Der Verbundstoff weist einen akustischen Verlust von weniger als 7 dB bei 1 kHz und einen Wassereintrittsdruck (WEP) von mindestens 20 PSI auf. Ein schichtweiser Aufbau zum Schutz einer akustischen Vorrichtung enthält einen akustisch reaktiven Verbundstoff und eine Klebeschicht, die so angeordnet ist, dass sie einen akustischen Hohlraum bildet. Eine akustische Vorrichtung enthält einen akustisch reaktiven Verbundstoff oder eine geschichtete Anordnung wie oben beschrieben, wobei der akustisch reaktive Verbundstoff oder die geschichtete Anordnung so angeordnet ist, dass sie einen akustischen Hohlraum in der Nähe eines Wandlers der akustischen Vorrichtung überspannt.
• Die WO 2018 / 075 910 A1 beschreibt eine akustische Schutzabdeckung, welche ein eingezogenes Membranmaterial enthält, das einen durch eine Öffnung in einem Gehäuse definierten akustischen Pfad durchquert. Das eingezogene Membranmaterial weist eine Fibrillenstruktur auf, die durch serpentinenförmige Fibrillen gekennzeichnet ist
• Aus der DE 21 2015 000 302 U1 ist eine Eine Nahtverbindungsstruktur bekannt, welche mindestens eine erste Verbundschicht und eine zweite Verbundschicht sowie einen Nahtbereich umfasst, der mindestens eine Naht umfasst, die die erste und zweite Verbundschicht verbindet. Zudem umfasst die Nahtverbindungsstruktur mindestens eine Schutzschicht, die die mindestens eine Naht abdeckt, und ein Klebematerial, das eine flüssigkeitsdichte Abdichtung im Nahtbereich erzeugt und das die mindestens eine Schutzschicht mit dem Nahtbereich verbindet. Die erste und die zweite Verbundschicht umfassen jeweils mindestens eine poröse Membranschicht mit Poren und mit einer ersten Seite und eine mit der mindestens einen porösen Membranschicht gegenüber der ersten Seite verbundene Sperrschicht, die eine Barriere für das Klebematerial darstellt, wobei zumindest in einem Teil des Nahtbereichs die Poren der jeweiligen porösen Membranschichten zwischen der ersten Seite und der jeweiligen Sperrschicht vollständig mit dem Klebstoff gefüllt sind.
• In der WO 2011 / 140 494 A1 ist ein kontaminationsbeständiges, luftdurchlässiges Gewebelaminat offenbart, das eine Textilschicht umfasst, die durch diskontinuierliche Befestigungen an einer asymmetrischen porösen Membran angebracht ist, die mindestens zwei poröse Bereiche oder Schichten über die Dicke der Membran umfasst.
• KURZE ZUSAMMENFASSUNG EINIGER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Schutzabdeckungsbaugruppe für ein elektronisches Gerät offenbart. In einer Ausführungsform wird eine Schutzabdeckungsbaugruppe aufweisend eine poröse expandierte Membran mit einer Mehrzahl an Poren, einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche offenbart, wobei die poröse expandierte Membran einen aktiven Bereich und einen verbundenen Bereich aufweist, wobei der verbundene Bereich ein Klebstoffmaterial aufweist, das eine Brücke ausbildet, die sich durch die Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstreckt. Das Klebstoffmaterial kann ein zähflüssiges Material, umfassend eine Acrylverbindung, Polyamid, Polyacrylamid, Polyester, Polyolefin, Polyurethan, oder Polysilikon, sein. In einer Ausführungsform weisen zumindest 10% der Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich ein Klebstoffmaterial auf, bevorzugt weisen zumindest 70% der Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich ein Klebstoffmaterial auf. Demgegenüber weisen weniger als 1% der Mehrzahl an Poren im aktiven Bereich das Klebstoffmaterial auf. In einer Ausführungsform weist das Klebstoffmaterial ein tan delta von mehr als oder gleich 0,4 bei 10^-2 rad/s auf. Das Klebstoffmaterial kann in der Membran sein und erstreckt sich nicht über die Ebene der ersten Oberfläche und/ oder der zweiten Oberfläche. Der Abstand zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche beträgt weniger als oder ist gleich 20 Mikrometer.
• In einer Ausführungsform kann die Z-Festigkeit des expandierten Fluorpolymers oder einer expandierten Polyolefinmembran verbessert werden. Die Membran kann ein Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als gleich 3 g/m², bevorzugt von weniger als oder gleich 1 g/m² aufweisen. In einer Ausführungsform bleibt die Mehrzahl an Poren offen, um es dem Klebstoff zu ermöglichen, in die Poren zu fließen, wenn die poröse expandierte Membran komprimiert wird. Wenn der Klebstoff verwendet wird, weist der verbundene Bereich eine erste Ablösungsfestigkeit auf, die größer ist als eine zweite Ablösungsfestigkeit des aktiven Bereichs. In einer Ausführungsform ist eine erste Ablösungsfestigkeit des verbundenen Bereichs größer als oder gleich 1 × 10⁸ Pa, bevorzugt größer als 3×10⁸ Pa.
• In einer anderen Ausführungsform ist ein Gehäuse offenbart mit einer darin befindlichen Öffnung, einem akustischen Wandler, der in dem Gehäuse nah an der Öffnung angeordnet ist, und einer Schutzabdeckungsbaugruppe, aufweisend eine poröse expandierte Membran mit einer Mehrzahl an Poren, einer erste Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, wobei die poröse expandierte Membran einen aktiven Bereich und einen verbundenen Bereich aufweist, wobei der verbundene Bereich ein Klebstoffmaterial aufweist, das eine Brücke ausbildet, die sich durch die Mehrzahl an Poren in den verbundenen Bereich von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstreckt. Die erste Ablösungsfestigkeit des verbundenen Bereichs kann größer sein als eine erste Ablösungsfestigkeit des aktiven Bereichs. In einer Ausführungsform kann die erste Ablösungsfestigkeit des verbundenen Bereichs größer sein als oder gleich 1×10⁸ Pa, bevorzugt größer als 3×10⁸ Pa. Die poröse expandierte Membran, z. B. expandiertes Fluorpolymer oder ein expandiertes Polyolefin, weist ein Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m², bevorzugt weniger als oder gleich 1 g/m² auf.
• In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine Schutzabdeckungsbaugruppe aufweisend eine poröse expandierte Membran mit einer Mehrzahl an Poren offenbart, wobei die poröse expandierte Membran einen aktiven Bereich und einen verbundenen Bereich umfasst, wobei zumindest 10%, bevorzugt zumindest 70% der Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich ein Klebstoffmaterial aufweisen. In einer Ausführungsform, umfassen weniger als 1% der Mehrzahl an Poren in dem aktiven Bereich das Klebstoffmaterial. Das Klebstoffmaterial kann ein zähflüssiges Material, umfassend eine Acrylverbindung, Polyamid, Polyacrylamid, Polyester, Polyolefin, Polyurethan, oder Polysilikon, sein. In einer Ausführungsform weist das Klebstoffmaterial ein tan delta von mehr als oder gleich 0,4 bei 10^-2 rad/s auf. Das Klebstoffmaterial kann in der Membran sein und erstreckt sich nicht über die Ebene der ersten Oberfläche und/ oder der zweiten Oberfläche. Der Abstand zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche beträgt weniger als oder ist gleich 20 Mikrometer.
• In einer Ausführungsform kann die Z-Festigkeit der expandierten Fluorpolymer- oder einer expandierten Polyolefin-Membran verbessert werden. Die Membran kann ein Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m² bevorzugt weniger als oder gleich 1 g/m² aufweisen. In einer Ausführungsform bleibt die Mehrzahl an Poren offen, um es dem Klebstoff zu ermöglichen, in die Poren zu fließen, wenn die poröse expandierte Membran komprimiert wird. Wenn der Klebstoff verwendet wird, weist der verbundene Bereich eine erste Ablösungsfestigkeit auf, die größer ist als eine zweite Ablösungsfestigkeit des aktiven Bereichs. In einer Ausführungsform ist eine erste Ablösungsfestigkeit des verbundenen Bereichs größer als oder gleich 1×10⁸ Pa, bevorzugt größer als 3×10⁸ Pa. Die poröse expandierte Membran weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche auf, und das Klebstoffmaterial bildet eine Brücke aus, ausgehend von einer der ersten oder der zweiten Oberfläche der porösen expandierten Membran zu der gegenüber liegenden Oberfläche.
• In noch einer weiteren Ausführungsform ist ein elektronisches Gerät offenbart,
  aufweisend ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Öffnung, einem akustischen Wandler, der in dem Gehäuse nah an der Öffnung angeordnet ist, und einer Schutzabdeckungsbaugruppe, aufweisend eine poröse expandierte Membran mit einer Mehrzahl an Poren, wobei die poröse expandierte Membran einen aktiven Bereich und einen verbundenen Bereich aufweist, wobei zumindest 10%, bevorzugt zumindest 70%, der Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich ein Klebstoffmaterial aufweisen.
• Diese und andere Ausführungsformen werden gemeinsam mit vielen ihrer Vorteile und Merkmale genauer verbunden mit der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren beschrieben.
• KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
• Die vorliegende Erfindung wird in Anbetracht der beigefügten nicht beschränkenden Figuren besser verstanden werden.
• 1 zeigt eine Vorderansicht eines elektronischen Geräts mit einer Schutzabdeckungsbaugruppe gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen.
• 2 zeigt eine Ansicht von oben einer Schutzabdeckungsbaugruppe gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen.
• 3 zeigt eine Ansicht in einem Querschnitt der Schutzabdeckungsbaugruppe in 2, vorgenommen entlang der Linie A—A.
• 4 zeigt eine Ansicht in einem Querschnitt der Schutzabdeckungsbaugruppe in dem Gehäuse des elektronischen Geräts in 1, vorgenommen entlang der Linie B—B.
• 5 zeigt eine Ansicht in einem Querschnitt der direkt an das Gehäuse des elektronischen Geräts in 1 montierten Schutzabdeckungsbaugruppe, vorgenommen entlang der Linie B—B.
• 6 zeigt eine Ansicht in einem Querschnitt der Schutzabdeckungsbaugruppe mit einem entfernbaren Folie gemäß den hierin offenbarten Ausführungsformen.
• Die 7A-7D zeigen detaillierte Ansichten im Querschnitt von Behandlungsschritten für das in die Poren des verbundenen Bereichs ausgehend von zwei entgegen gesetzten Oberflächen eindringende (bzw. die Poren durchdringende) Klebstoffmaterial in Übereinstimmung mit hierin offenbarten Ausführungsformen.
• Die 8A-8D zeigen detaillierte Ansichten im Querschnitt von Behandlungsschritten für das in die Poren des verbundenen Bereichs ausgehend von einer Oberfläche eindringende (bzw. die Poren durchdringende) Klebstoffmaterial in Übereinstimmung mit hierin offenbarten Ausführungsformen.
• 9 ist ein REM-Bild einer Schutzabdeckung mit Klebstoff in dem verbundenen Bereich gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen.
• 10 ist ein REM-Bild des verbundenen Bereichs einer Schutzabdeckung mit Klebstoff ohne Wärmebehandlungsschritt gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen.
• 11 ist ein REM-Bild des verbundenen Bereichs einer Schutzabdeckung mit Klebstoff mit einem Wärmebehandlungsschritt gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen.
• 12 ist ein REM-Bild des verbundenen Bereichs einer Schutzabdeckung ohne Klebstoff ohne Wärmebehandlungsschritt.
• 13 ist ein REM-Bild des verbundenen Bereichs einer Schutzabdeckung ohne Klebstoff mit einem Wärmebehandlungsschritt.
• GENAUE BESCHREIBUNG
• Verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen eine Schutzabdeckungsbaugruppe für ein elektronisches Gerät, die eine poröse expandierte Membran mit verbesserter akustischer Leistung und Festigkeit aufweist. In einer Ausführungsform weist die Schutzabdeckungsbaugruppe eine poröse expandierte Membran auf, die ein Leichtgewichtsmaterial ist. Die poröse expandierte Membran weist ein Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m², z. B. weniger als oder gleich 2 g/m², weniger als oder gleich 1 g/m², oder weniger als oder gleich 0,5 g/m² auf. Expandierte Membranen, einschließlich Leichtgewichtsmaterialien, neigen dazu, eine gute Festigkeit in X- und Y-Richtung aufzuweisen, leiden jedoch unter einer geringen Festigkeit in Z-Richtung (Dicke). Geringe Z-Festigkeit kann zu Delaminierung und Rissen in der Membran führen. Da das Verarbeiten von Membranen zu Teilstücken typischerweise mittels Stanzen erfolgt, und auch einige Anforderungen an die Endbenutzung (Ablösungsfortschritt durch Wasserhochdruckaufgabe) Membranverringerungskräfte in Z-Richtung involvieren, ist zur Vermeidung von Delaminierung die Verstärkung der Z-Festigkeit der Membran wünschenswert. Somit wurden diese Leichtgewichtsmaterialien, trotz ihrer ihrer akustischen Performanz, aufgrund der Defizite bei der Z-Festigkeit nicht als Schutzabdeckungen verwendet.
• Um die Einschränkungen von Leichtgewichtsmaterialien zu überwinden, haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, das in einer Ausführungsform das Ausbilden einer Klebstoffbrücke in einem verbundenen Bereich der Membran die Z-Festigkeit verbessert, ohne die akustische Performanz im aktiven Bereich zu beeinträchtigen. Klebstoffbrücke oder einfach eine Brücke verweist auf eine kontinuierliche Klebstoffbahn von einer Oberfläche zur gegenüber liegenden Oberfläche einer Membran. Die Klebstoffbrücke erstreckt sich durch den porösen leeren Raum („Poren“) der Membran. Somit wird in einer Ausführungsform eine Schutzabdeckungsbaugruppe bereitgestellt, aufweisend eine poröse expandierte Membran, die einen aktiven Bereich über einem akustischen Pfad aufweist und einen verbundenen Bereich zum Kleben der Membran an ein elektronisches Gerät oder das Gehäuse der elektronischen Vorrichtung. Der verbundene Bereich umfasst ein Klebstoffmaterial, das eine oder mehrere Brücken ausbildet, die sich durch die Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstrecken. Um akustischer Interferenz vorzubeugen, besteht/bestehen die Klebstoffbrücke(n) im verbundenen Bereich und ist/sind nicht vorhanden im aktiven Bereich. Anders ausgedrückt, kann der Bereich für die Klebstoffbrücke den verbundenen Bereich definieren, und der verbleibende Bereich ohne Klebstoff kann den aktiven Bereich definieren. Es versteht sich, dass aufgrund der porösen Natur der Membran verschiedene Klebstoffbrücken vorhanden sein können. Die Z-Festigkeits-Performanz wird demonstriert durch eine Vergrößerung der Ablösungsfestigkeit, und dies vermittelt eine Verstärkung, was es ermöglicht, Materialien mit leichterem Gewicht alleine ohne eine Trägerschicht zu verwenden.
• Eine andere Herangehensweise zur Verbesserung der Z-Festigkeit besteht gemäß den offenbarten Ausführungsformen darin, dass zumindest einige der Poren im verbundenen Bereich ein Klebstoffmaterial aufweisen. Das Vorliegen von zumindest etwas Klebstoffmaterial in den Poren, ohne dass es notwendigerweise eine Brücke ausbildet, kann nützlich sein, um die Z-Festigkeit zu verbessern. Somit wird in einer anderen Ausführungsform eine Schutzabdeckungsbaugruppe bereitgestellt, aufweisend eine poröse expandierte Membran mit einer Mehrzahl an Poren, wobei die poröse expandierte Membran einen aktiven Bereich aufweist und einen verbundenen Bereich aufweist, wobei zumindest 10% der Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich ein Klebstoffmaterial aufweisen. In einer anderen Ausführungsform füllt der Klebstoff zumindest 20% der Poren in dem verbundenen Bereich, z. B. zumindest 30% oder zumindest 50%.Um die Membran zu verbinden, sollte das Klebstoffmaterial an gegenüber liegenden Oberflächen vorhanden sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das Füllen von Klebstoffmaterial in die Poren eine Klebstoffbrücke erzeugen.
• Ein Maß für die Integrität des verbundenen Bereichs ist eine hohe Ablösungsfestigkeit, die mit einer verbesserten Z-Festigkeit assoziiert wird. Überraschend wurde gefunden, dass die porösen expandierten Membranen mit vorhandenem Klebstoff oder einer Klebstoffbrücke wie hierin beschrieben eine hohe Z-Festigkeit in Richtung der Dicke und somit eine erhöhte Widerstandsfähigkeit aufweisen. Die Ablösungsfestigkeit kann verwendet werden, um die Z-Festigkeit zu bestimmen. Der aktive Bereich weist aufgrund der Abwesenheit von Klebstoff eine geringere Z-Festigkeit relativ zu dem verbundenen Bereich auf. In einer Ausführungsform kann es nützlich sein, dass die Schutzabdeckungsbaugruppe eine Z-Festigkeit von größer als oder gleich 1×10⁸ Pa im verbundenen Bereich aufweist, wenn gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren getestet. In anderen Ausführungsformen ist die Z-Festigkeit des verbundenen Bereichs größer als oder gleich 1×10⁸ Pa, z. B. größer als 3×10⁸ Pa, größer als 5×10⁸ Pa, oder zwischen 1×10⁸ Pa und 1×10¹⁰ Pa, wenn gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren getestet. Demgegenüber ist die Z-Festigkeit des aktiven Bereichs niedrig, und sie kann im aktiven Bereich niedriger als 1×10⁸ Pa sein, wenn gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren getestet. Somit ist die Ablösungsfestigkeit des verbundenen Bereichs größer als die Ablösungsfestigkeit des aktiven Bereichs.
• Zusätzlich zu der Erhöhung der Festigkeit weist die Membran einen aktiven Bereich auf, der nicht mit Klebstoff gefüllt ist. Der aktive Bereich weist gute akustische Performanz auf. In einer Ausführungsform beträgt die Transmissionsdämpfung im aktiven Bereich weniger als 3 dB bei einer Frequenz von 50 Hz bis 20 KHz.
• Frühere Verfahren, welche danach trachteten, die Festigkeit der Membran zu erhöhen, involvierten das Aufsaugen von isotropen Polymeren in die Membranporen. Obwohl dies die Festigkeit erhöhen kann, gibt es mehrere Probleme. Das Aufsaugen verursachte einen verminderten Luftfluss. Ferner gab es eine erhöhte Empfindlichkeit gegen äußere Belastungen aufgrund elastomeren Verhaltens des aufgesaugten isotropen Polymers. Somit ist das Aufsaugen zur Erhöhung der Membranfestigkeit nicht wünschenswert. Die Klebstoffpenetration und Klebstoffbrücken unterscheiden sich, weil dies nicht mit einem verminderten Luftfluss verbunden ist und äußeren Belastungen mehr widersteht.
• Poröse Membranen
• Die hierin beschriebenen porösen expandierten Membranen können sein: Expandierte Fluorpolymere, wie zum Beispiel expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE), oder expandierte Olefine, wie zum Beispiel expandiertes Polyethylen oder expandiertes Polypropylen. Andere Fluorpolymere einschließlich Polyvinylidenfluorid(„PVDF“), Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer („FEP“), Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer („PFA“), oder ähnliche, können verwendet werden, da ähnlich zu ePTFE diese Fluorpolymere hydrophob sind, chemisch inert, temperaturbeständig, und gute Verarbeitungseigenschaften aufweisen. Um den notwendigen Schutz bereit zu stellen, sollten die porösen expandierten Membranen gegenüber Feuchtigkeit und anderen Flüssigkeitenwiderstandsfähig sein. In einer Ausführungsform sind die porösen expandierten Membranen hydrophob, können aber durch Hinzufügen einer Beschichtung oder Schicht hydrophil sein. Zugleich ermöglichen die porösen expandierten Membranen den Durchlass von Luft ohne eine signifikate Schalldämpfung. In einer Ausführungsform können ePTFE-Membranen verwendet werden, die in der US-Publikation Nr. 2007/0012624 und der U.S. Pub. Nr. 2013/0183515 beschrieben sind, von denen jeweils der gesamte Inhalt und die gesamte Offenbarung hiermit durch Verweis eingeschlossen ist. Geeignete Membranen können eine hohe Festigkeit und eine kleine Porengröße aufweisen. Andere stark fibrillierte Membranen können ebenfalls verwendet werden. Um die Membran weniger augenfällig zu machen, kann eine Oberfläche der Membran einer Färbungsbehandlung unterzogen werden.
• Wie oben beschrieben, verwenden die hierin beschriebenen Ausführungsformen eine leichtgewichtige poröse expandierte Membran mit einem Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m². Wenn das Masse/Fläche-Verhältnis 3 g/m² übersteigt, tendieren die schwereren Membranen dazu, ausreichende Z-Festigkeit aufzuweisen, und die Anwesenheit eines Klebstoffmaterials im verbundenen Bereich oder einer Brücke verbessert nicht weiter die Z-Festigkeit. Jedoch mangelt es schwereren Membranen der akustischen Eigenschaften von leichter gewichtigen Materialien. Wenn die hierin beschriebenen Leichtgewichtsmembranen verwendet werden, besteht eine signifikante Verbesserung an Z-Festigkeit aufgrund der Anwesenheit eines Klebstoffmaterials oder einer Klebstoffbrücke. Hinsichtlich der Bereiche können die Leichtgewichtsmembranen ein Masse/Fläche-Verhältnis von 0,2 bis 3 g/m², z. B von 0,2 bis 2 g/m², von 0,2 bis 1 g/m², oder von 0,2 bis 0,5 g/m² aufweisen. Das Masse/Fläche-Verhältnis wird vor dem Hinzufügen des Klebstoffes oder dem Ausbilden der Klebstoffbrücke bestimmt. Der aktive Bereich der Membran behält das Masse/Fläche-Verhältnis der originalen Membran. Eine vorteilhafte Wirkung von für die hierin offenbarten Ausführungsformen geeigneten Leichtgewichtsmembranen ist die Fähigkeit, ohne Porenverschlüsse oder Verdichtung komprimiert oder zusammengedrückt zu werden. Das ermöglicht dem Klebstoffmaterial, in die Poren einzudringen, wenn die Membran komprimiert wird, und Porenkollaps zu vermeiden. Komprimierung kann gemeinsam mit Wärme verwendet werden um Klebstoffmaterial in die Poren zu strömen.
• Zusammen mit den Leichtgewichtseigenschaften können die porösen Membranen auch dünn sein. Das ermöglicht eine Verwendung der Membranen in elektronischen Geräten mit kleinem Querschnitt. In einer Ausführungsform, weisen die porösen Membranen einen Dicke auf, die, gemessen von der ersten Oberfläche zur gegenüberliegenden Oberfläche, d. h. der zweiten Oberfläche, weniger als oder gleich 20 Mikrometer, z. B. weniger als oder gleich 10 Mikrometer, weniger als oder gleich 5 Mikrometer, weniger als oder gleich 2 Mikrometer, weniger als oder gleich 1 Mikrometer beträgt. Eine dünnere Membran ist vorteilhaft, um Eindringen des Klebstoffmaterial in den verbundenen Bereich und Ausbilden einer Klebstoffbrücke zu ermöglichen. Eine dünnere Membran trägt auch zu einer guten akustischen Performanz bei. Dickere Membranen können mit zähflüssigeren Klebstoffen verwendet werden oder mit Herstellungsverfahren, die hohe Temperatur und Druck nutzen, um den Klebstoff in den verbundenen Bereich zu zwingen.
• Zusätzlich zu den Dünne- und Leichtgewichtseigenschaften weisen die Membranen auch Eigenschaften auf, die zur Schallübertragung bei gleichzeitiger Verhinderung von Wassereintritt geeignet sind. Die Membran kann eine sehr offene Struktur haben, die eine große Bandbreite an Porengrößen aufweisen kann. Eine nominale Porengröße solcher Membranen kann im Bereich von 0,05 bis 5 µm liegen, zum Beispiel von 0,05 bis 1 µm. Das Porenvolumen kann im Bereich von 20 bis 99 Prozent liegen, zum Beispiel bevorzugt im Bereich von 50 bis 95 Prozent. In einer Ausführungsform kann die Membran eine mikroporöse Membran sein, die eine durchgehende Materialbahn ist, die zu mindestens 50% porös ist (d. h. aufweisend ein Porenvolumen ≦ 50%), wobei 50% oder mehr der Poren nicht mehr als 5 µm im Nenndurchmesser betragen. Die Luftdurchlässigkeit kann im Bereich von 0,15 bis 50 Gurley-Sekunden liegen, z. B. von 1 bis 10 Gurley-Sekunden. Der Wassereintrittsdruckwiderstand kann im Bereich von 5 bis 200 psi, zum Beispiel von 20 bis 150 psi, liegen. Der langfristige Wassereintrittsdruck dieser Membranen kann bei 1 Meter Wasserdruck eine Dauer von mehr als 0,5 Stunden, zum Beispiel mehr als 4 Stunden bei 1 Meter Wasserdruck, aufweisen.
• Wie von anderen vorgeschlagen, wird oftmals eine Stütz- oder Trägerschicht auf die Membran laminiert, um die poröse expandierte Membran mit mechanischer Festigkeit zu versehen. Jedoch kann die Stütz- oder Trägerschicht, wenn sie bei Anwendungen benutzt wird, die eine gute akustische Leistung erfordern, eine hohe Schalldämpfung oder Verzerrung verursachen, fügt Dicke hinzu, und festigt die Membran in Z-Richtung. Die Klangleistungsverringerung aufgrund der Trägerschicht ist bei den meisten Anwendungen nicht wünschenswert und begrenzt die Vorteile der Benutzung der leichtgewichtigen porösen expandierten Membranen. Auch ohne die Stütz- oder Trägerschicht stellt die Anwesenheit von Klebstoffmaterial in dem verbundenen Bereich, insbesondere der Klebstoffbrücken, genug Z-Festigkeit bereit, dass die Stütz- oder Trägerschicht unnötig wird. Ohne Stützschicht kann die Membran direkt an Dichtungen, Gehäuse oder Substrate geklebt werden. Das vermindert die Überdicke und führt zu besserer akustischer Leistung.
• Eine Fangkonstruktion, die zwei äußere Klebstoffträgersysteme verwendet, ist nicht geeignet für hierin offenbarte Leichtgewichtsmembranen, weil sie keine Z-Festigkeit bereitstellt. Da die Masse/Fläche der Membran bis auf weniger als oder gleich 3 g/m² abnimmt, können die Klebstoffträgersysteme in Fangkonstruktion nicht die notwendige Z-Festigkeit für die Leichtgewichtsmembranen bereitstellen. Hinzu kommt, dass bei einer Fangkonstruktion nur sehr geringes Eindringen von Klebstoffmaterial in die Poren vorliegt, z. B. weniger als 10%, und das Klebstoffträgersystem verbleibt außerhalb der Membran. Somit kann aufgrund der geringen Klebstoffdurchdringung mit Fangkonstruktionen keine Klebstoffbrücke gebildet werden.
• Klebstoffmaterialien
• Die in den hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendeten Klebstoffmaterialien können stammen aus der Klasse der Acrylverbindungen, Polyamide, Polyacrylamide, Polyester, Polyolefine, Polyurethane, Polysilikone und ähnliche. Um es dem Klebstoffmaterial zu ermöglichen, die Poren der Membran zu durchdringen, bzw. in diese einzudringen, sind die Klebstoffe mit einem tan delta-Wert (dem Verhältnis des Viskositätsmoduls (G'') zum Elastizitätsmodul (G')) von größer als oder gleich 0,4, z. B. größer als oder gleich 0,42, größer als oder gleich 0,44, größer als oder gleich 0,46, oder größer als oder gleich 0,5 bei 10^-2 rad/s. Hinsichtlich der Bereiche kann der tan delta-Wert bei 10^-2 rad/s von 0,4 bis 0,8, z. B., von 0,42 bis 0,65 betragen. Steifere Klebstoffe mit einem tan delta bei 10^-2 rad/s von weniger als 0,2 sollten vermieden werden, weil es schwierig ist, Klebstoffdurchdringung bzw. -eindringung ohne hohe Temperatur und/oder Druck zu erzielen. Insbesondere Acryl- und Polysilikonklebstofffe weisen hohe tan delta-Werte und geringe Viskosität auf und sind geeignet für die hierin beschriebenen Ausführungsformen.
• In einer Ausführungsform hat der Klebstoff philische Eigenschaften, die eine Dochtwirkung in die Poren und durch die Membran fördert, um Klebstoffbrücken zu bilden. Das Klebstoffmaterial kann eine Oberflächenenergie von 50 oder mehr Dynes/cm, z. B. 65 oder mehr Dynes/cm, oder 70 oder mehr Dynes/cm aufweisen. Die Membran kann auch hydrophil sein oder beschichtet, um die hydrophilen Eigenschaften der Membran zu erhöhen.
• Es ist überraschend, dass diese Arten von Klebstoffmaterialien in die poröse expandierte Membran eindringen, weil diese Membranen typischerweise einem Eintritt von Feuchtigkeit und andern Flüssigkeiten mit niedriger Oberflächenspannung widerstehen, wie zum Beispiel Ölen. In einer Ausführungsform können die Klebstoffmaterialien druckempfindliche Klebstoffe ein, wie zum Beispiel Acryle oder Polysilikone. Doppelseitige druckempfindliche Klebebänder können als die Schicht verwendet werden, die in die Poren der Membran fließt. Druckempfindliche Klebstoffe weisen eine gute Ablösungsfestigkeit auf. Wärme- oder UV-härtbare Klebstoffe, die vor dem Härten zähflüssig sind, können ebenfalls verwendet werden.
• Die Klebstoffmaterialien dringen in die Poren des verbundenen Bereichs der Membran ein und können eine Klebstoffbrücke bilden. Die Klebstoffbrücke erstreckt sich von einer Oberfläche der Membran zur gegenüber liegenden Oberfläche und das Klebstoffmaterial befindet sich an der Oberfläche. Das ermöglicht der Klebstoffbrücke, die Membran an das elektronische Gerät oder das Gehäuse zu kleben.
• Schutzabdeckungsbaugruppen
• Die Schutzabdeckungsbaugruppe gestattet den Durchlass von Klangenergie mit minimaler Dämpfung bei gleichzeitiger Beibehaltung einer verbesserten Z-Festigkeits-Leistung. Die Membran umfasst einen verbundenen Bereich und einen aktiven Bereich. Der verbundene Bereich weist Poren auf, in die das Klebstoffmaterial eindringt, und es kann eine oder mehr Klebstoffbrücken zwischen den entgegen gesetzten oder gegenüber liegenden Oberflächen bestehen. Der aktive Bereich befindet sich im akustischen Pfad und ermöglicht den Durchlass von Klang. Die Z-Festigkeit des aktiven Bereichs ist niedriger als der des verbundenen Bereichs. In einer Ausführungsform ist die Membran ist in runder Form und der verbundene Bereich kann den aktiven Bereich umgeben, um einen Rahmen zu bilden. Obwohl die Z-Festigkeit in dem aktiven Bereich aufgrund des Rahmens des verbundenen Bereichs nicht verbessert wird, erfährt die poröse Membran keine Delaminierung. Allgemein ist bei den meisten Anwendungen bevorzugt, dass die Fläche des verbundenen Bereichs minimiert wird, soweit aufgrund der mechanischen und akustischen Anforderungen der Schutzabdeckungsbaugruppe ermöglicht, und dass der aktive Bereich maximiert wird.
• 1 zeigt eine äußere Vorderansicht eines elektronischen Geräts 10, das als Mobiltelefon dargestellt ist, aufweisend eine kleine Öffnung 12. Die Öffnung kann ein schmaler Schlitz oder eine kreisförmige Öffnung sein. Obwohl eine Öffnung 12 gezeigt ist, soll verstanden werden, dass die Anzahl, Größe und Form von Öffnungen in dem elektronischen Gerät 10 variieren kann. In einer Ausführungsform beträgt der maximale Durchmesser der Öffnung 12 von 0,1 mm bis 500 mm, z. B. von 0,3 mm bis 25 mm, oder von 0,5 mm bis 13 mm. Gezeigt ist, dass die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 die Öffnung 12 bedeckt, um einen Eintritt von Feuchtigkeit, Dreck oder anderen Partikeln in das elektronische Gerät 10 zu verhindern. Die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 ist für jede Größe von Öffnung geeignet und ist nicht besonders limitiert. Hierin offenbarte Strukturen sind auch anwendbar auf Öffnungen für Klangdurchlass in den Schutzabdeckungen von jedem vergleichbaren elektronischen Gerät, wie zum Beispiel Laptop-Computern, Tablets, Kameras, tragbaren Tischmikrophonen, oder ähnliche. Um die Montage der Schutzabdeckungsbaugruppe 100 zu ermöglichen, ist die Größe der Schutzabdeckungsbaugruppe größer als der maximale Durchmesser der Öffnung. Der in 4 gezeigte Wandler 18 zur Erzeugung oder zum Empfang von Schall ist unterhalb der Öffnung 12 angeordnet, so dass die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 den Wandler 18 bedeckt.
• Die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 ist in den 2 und 3 genauer dargestellt. Wie dargestellt, schließt die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 eine poröse expandierte Membran 106 mit einem verbundenen Bereich 102 ein, der einen aktiven Bereich 104 umgibt. Die poröse expandierte Membran 106 hat eine Mehrzahl an Poren 108. Wie hierin erörtert, ist die poröse expandierte Membran 106 leichtgewichtig und weist ein Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m² auf. Die Struktur der expandierten Membran 106 kann eine vernetzte Matrix oder eine Struktur aus Knoten und/oder Fasern bzw. Fibrillen sein. Die Struktur der Membran 106 sollte es Poren 108 ermöglichen, voneinander abzuhängen. Unabhängige Poren, d. h. solche, die nicht verknüpft sind, können vorhanden sein, sind aber nicht geeignet für den Luftfluss oder die Klebstoffdurchdringung. Poröse expandierte Membranen mit stark fibrillierten Strukturen können ebenfalls verwendet werden. Ein Klebstoffmaterial 110 ist in den Poren des verbundenen Bereichs 102 vorhanden und erstreckt sich von einer ersten Oberfläche 112 bis zu einer zweiten Oberfläche 114. Dieses Klebstoffmaterial 110 kann eine oder mehrere Klebstoffbrücken 116 durch den verbundenen Bereich 102 ausbilden.
• 4 zeigt eine Querschnittsansicht der Schutzabdeckungsbaugruppe 100 in dem elektronischen Gerät 10. Die Öffnung 12 ist im Gehäuse 14 gezeigt, und die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 ist gegenüber dem Klangraums 30 angeordnet, um den Wandler 18 zu bedecken. Der Wandler 18 kann auf einem Substrat 16 montiert sein. In einer Ausführungsform, kann der Wandler 18 ein Mikrophon oder ein anderer Klangsensor, ein Lautsprecher, ein Drucksensor, oder eine andere vergleichbare Art Sensor sein. Der Wandler 18 kann ein mikroelektromechanisches (MEMs) Gerät, wie zum Beispiel ein Mikrophon, ein Klangsensor oder ein akustischer Lautsprecher sein. Ferner können, obwohl in 4 ein Wandler 18 gezeigt ist, einer oder mehrere Wandler vorhanden sein. Das Substrat 16 kann eine elektronische Leiterplatte sein, zum Beispiel eine flexible Leiterplatte, oder ein anderes geeignetes Material.
• Wie in 4 dargestellt, verbindet ein oberes Dichtungsmaterial 20 die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 mit dem Gehäuse 14 und ein unteres Dichtungsmaterial 22 verbindet die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 mit dem Substrat 16. Der Abstand zwischen dem aktiven Bereich 104 und dem Wandler 18 kann den Klangraum 30 definieren. Dieser Abstand kann durch anpassen der Dicke der unteren Dichtung 22 angepasst werden, oder durch die Topologie des Substrats 16, das bei dem Wandler 18 deprimiert oder angehoben werden kann. Das Gehäuse 14 kann ein Plastik- oder Metallgehäuse sein. Das Gehäuse 14 kann versiegelt sein, um den Eintritt von Wasser, Dreck oder Partikeln zu verhindern. Weil das Klebstoffmaterial 110 in den Poren 108 der porösen expandierten Membran 106 im verbundenen Bereich 102 ist, kann die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 auch direkt an das Gehäuse 14 geklebt werden, mittels des Klebstoffmaterials im verbundenen Bereich, wie dargestellt in 5. In einer anderen Ausführungsform kann die Schutzabdeckungsbaugruppe direkt an das Substrat 16 geklebt werden bzw. sein, oder kann direkt geklebt werden sowohl an das Substrat als auch an das Gehäuse 14, ohne Dichtungsschichten 20, 22 zu benötigen.
• Akustische Wellen können durch den Klangraum 30 und durch die Membran 106 in den aktiven Bereich 104 zwischen dem Wandler 18 und einer äußern Umgebung außerhalb des Gehäuses 14 geleitet werden. Dies kann einen akustischen Pfad oder Klangweg definieren, wobei der aktive Bereich 104 den Klangweg überquert. Der Klangweg kann auch eine Belüftung vorsehen. Eine Belüftung stellt einen Druckausgleich zwischen einem Klangraum und einer Umgebung außerhalb des Klangraums bereit, wie beispielsweise einer inneren Umgebung eines Gehäuses enthaltend eine akustische Vorrichtung, oder einer äußeren Umgebung. Eine Belüftung ist nützlich, wenn während der Verwendung eines elektronischen Geräts 10 Druckunterschiede aufkommen, welche die Fähigkeit der Schutzabdeckungsbaugruppe 100 beeinträchtigen, Klangwellen durch zu leiten. Zum Beispiel kann eine Temperaturänderung in dem Klangraum 30 eine Luftexpansion oder -kontraktion innerhalb des Klangraums verursachen, was dazu tendieren würde, die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 zu verformen, insbesondere in dem aktiven Bereich 104, und eine Klangverzerrung verursachen würde. Durch Bereitstellen eines porösen oder mikroporösen Materials für den aktiven Bereich 104 kann die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 ertüchtigt werden, Luft da hindurch zu lassen, um Druck auszugleichen. Die Equilibierungsrate der Schutzabdeckungsbaugruppe kann ausreichend hoch sein, um es Luft zu ermöglichen, über eine Belüftung in den Klangraum zu gelangen oder diesen zu verlassen, um eine derartige Verzerrung im Wesentlichen zu verhindern oder abzumildern. Zusätzlich vermittelt die Erhöhung der Z-Festigkeit Widerstandsfähigkeit gegenüber Verzerrung.
• Obwohl in den 4 und 5 angepasst gezeigt, kann der aktive Bereich 104 kleiner oder größer sein als der Klangweg, und ein Teil des verbundenen Bereichs 102 kann sich partiell in den Klangweg erstrecken. In einer Ausführungsform ist, um eine ausreichende akustische Abdeckung bereit zu stellen, ein minimaler Durchmesser des aktiven Bereichs 104 zumindest gleich oder größer als ein maximaler Durchmesser der Öffnung 12. Ein solches Größenverhältnis ermöglicht, dass die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 den Klangweg oder akustischen Pfad vollständig traversiert und den Eintritt von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit in den Klangraum 30 und weiter in das elektronische Gerät 10 verhindert. Die Klangübertragung oder akustische Transmission passiert durch die Z-Richtung der Membran 106.
• In einer Ausführungsform kann die gesamte Dicke der Schutzabdeckungsbaugruppe 100 und der Dichtungen 20, 22 von 0,1 µm bis 6 µm, z. B., von 0,1 µm bis 3 µm betragen. Ohne dass dies einschränkend wäre, kann die Schutzabdeckungsbaugruppe in einigen beispielhaften Anwendungen in Kombination mit einem MEMS-Wandler verwendet werden, der eine vergleichsweise geringe Dicke aufweist, z. B. in der Größenordnung von 100 µm bis 1000 µm. Somit kann ein die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 einschließendes elektronisches Gerät sehr dünn sein, wie zum Beispiel von 0,2 bis 1,2 mm, was für den Einschluss in vielen Anwendungen mit kleinem Formfaktor brauchbar ist, wie zum Beispiel in tragbaren elektronischen Geräten.
• Herkömmliche gewerblich erhältliche Materialien sind fachbekannt und sind geeignet zur Verwendung als untere und obere Dichtungsmaterialien. Zum Beispiel können weiche elastomere Materialien oder geschäumte Elastomere, wie zum Beispiel Silikonkautschuk und Silikonkautschukschäume verwendet werden. Ein bevorzugtes Dichtungsmaterial ist ein mikroporöses PTFE-Material, und bevorzugter ein mikroporöses ePTFE mit einer Mikrostruktur von vernetzten Knoten und Fasern bzw. Fibrillen, wie in den U.S.-Patenten Nr. 3,953,566 ; 4,187,390 ; und 4,110,392 beschrieben, die durch Verweis hierin eingeschlossen sind. Am meisten bevorzugt umfasst das Dichtungsmaterial eine Matrix aus mikroporösem ePTFE, die partiell mit elastomeren Materialien gefüllt sein kann. Dichtungsmaterial kann an den Klebstoff in den Poren der porösen expandierten Membran geklebt werden und kann auch mit dem Gehäuse und/oder dem Substrat verbunden sein bzw. werden.
• Andere geeignete Dichtungsmaterialien schließen ein: Thermoplastische Elastomere; schließen ein: Styrol-basierte thermoplastische Elastomere (SBC), Olefin-basierte thermoplastische Elastomere (TPO), Vinylchlorid-basierte thermoplastische Elastomere (TPVC), Urethan-basierte thermoplastische Elastomere (TPU), Ester-basierte thermoplastische Elastomere (TPEE), und Amid-basierte thermoplastische Elastomere (TPAE). Spezifische Beispiele schließen ein: StyrolButadien-Styrol-Block-Copolymere (SBS), Styrol-Isopren-Styrol-Block-Copolymere (SIS), Ethylen-Vinylacetat-Elastomere (EVA), Polyamid-Elastomere, und Polyurethan-Elastomere.
• Überraschenderweise haben hierin beschriebene Leichtgewichtsmembranen ein Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m², wobei sie ausreichend Z-Festigkeit aufweisen, um einem durch fluktuierenden äußeren Druck und/oder fluktuierende Temperatur im Klangraum verursachten Platzen zu widerstehen. Dieses Merkmal läuft konventionellen Designs oder Aufbauten entgegen, welche dickere und/oder schwerere Membranen verwenden. Ferner behindern die dünneren Membranen akustische Energie minimalst, was ermöglicht, dass diese eine bessere akustische Leistung aufweisen.
• Wie oben erwähnt, ist die verbesserte Z-Festigkeit auch vorteilhaft bei den Verfahrensschritten zur Herstellung und zum Zusammenbau der Schutzabdeckungsbaugruppe 100. Häufig wird mit einer akustischen Membran eine abziehbare Folie verwendet, wie in 6 gezeigt, z. B. können ablösbare Folien 120, 122 verwendet werden, um den verbundenen Bereich 102 temporär und wieder ablösbar an die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 zu kleben, bevor die Schutzabdeckungsbaugruppe mit dem elektronischen Gerät zusammengebaut wird. Ablösbare Folien 120, 122 können die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 schützen, ein Teil schützen, an welches die Schutzabdeckungsbaugruppe geklebt wird, um eine leichtere Handhabung des Teils zu ermöglichen, oder aus anderen vergleichbaren Gründen. Der verbundene Bereich 102 schließt Klebstoffmaterial 110 ein, das verwendet werden kann, um die Schutzabdeckungsbaugruppe 100 mit der Folie zu verbinden, wodurch die Notwendigkeit zusätzlicher Klebstoffe entlang der Oberfläche der Folie umgangen wird. Somit verursacht, weil die Folie nicht mit dem aktiven Bereich 104 verbunden ist, die Entfernung der ablösbaren Folie von der Schutzabdeckungsbaugruppe 100 keinen Riss im aktiven Bereich, obwohl der aktive Bereich eine vergleichsweise geringe Z-Festigkeit im Vergleich zu dem verbundenen Bereich 102 aufweist. Eine ablösbare Folie kann bestehen aus: Ethylen-Vinylacetate-Elastomeren (EVA), Silikonmaterialien, Polyethylenterphthalat oder ähnlichen Materialien.
• In einer Ausführungsform befindet sich eine obere Folie 120 benachbart zu der ersten Oberfläche 112 der Membran 106, und eine untere Folie 122 benachbart zu der zweiten Oberfläche 114 der Membran 106. Die obere Folie 120 und die untere Folie 122 können durch den Klebstoff im verbundenen Bereich 106 mit der Membran 106 verbunden sein. Folien werden oft verwendet, um die Membran 106 zu bedecken, bevor sie in dem elektronischen Gerät platziert wird. Die Folien 120 und 122 werden mittels Ablösen in eine Richtung weg von der Membran 106 entfernt, was die Beanspruchung in der Z-Richtung erhöht. Das vermindern von Rissen oder Brüchen während des Herstellens ist erstrebenswert, um Müll zu vermeiden. Indem der Klebstoff in die Poren und/oder eine Klebstoffbrücke in dem verbundenen Bereich 102 eindringt, wird die Z-Festigkeit erhöht, um Risse oder Brüche durch die Membran 106 zu verhindern.
• Verfahren zur Ausbildung der Klebstoffbrücke sind in den 7 und 8 dargestellt. Die 7A-7D zeigen ein Verfahren zum Ausbilden einer Klebstoffbrücke durch Verbinden von Klebstoffschichten140, 142 auf entgegengesetzten Seiten der Membran 106;und die 8A-8D zeigen ein Verfahren zum Ausbilden einer Klebstoffbrücke von einer Seite durch Verbinden der Klebstoffschicht 140 auf einer Seite in die Membran. Wärme und/oder Druck können verwendet werden, um das Klebstoffmaterial von der Schicht oder den Schichten 140, 142 in die Poren der Membran 106 zu bewegen. In einer Ausführungsform werden die Schichten 140, 142 auf eine Temperatur oberhalb des Schmelz- oder Flusspunktes des Klebstoffmaterials erwärmt, aber nicht höher oder mehr als 175°C, z. B. nicht höher oder mehr als 150°C. Die Membran 106 ist ausreichend wärmebeständig um den erhöhten Temperaturen zu widerstehen. Zusätzlich zu der Temperatur kann das Klebstoffmaterial von den Schichten 140, 142 bei Anwendung von einem Druck von mehr als 150 kPa, z. B. von mehr als 300 kPa in die Poren eindringen. Eine Rolle oder Platte kann den Druck auf die Schicht 140 aufbringen. Die Membran 106 ist ausreichend beständig hinsichtlich der Anwendung von Druck, so dass die Poren bei höheren Drücken von bis zu 1500 kPa, z. B. bis zu 500 kPa offen bleiben, so dass die Porosität des aktiven Bereichs 104 aufrecht erhalten wird, und so dass die Poren des verbundenen Bereichs 102 offenbleiben, um das Klebstoffmaterial aufzunehmen. In einer spezifischen Ausführungsform kann das Klebstoffmaterial in die Poren eindringen durch Anwendung einer Temperatur von 50 °C bis 175 °C und eines Drucks von von 150 kPa bis 500 kPa. In anderen Ausführungsformen ist das Klebstoffmaterial ausreichend zähflüssig, um ohne zusätzliche Wärme oder unter verminderter Wärme und/oder ohne zusätzlichen Druck oder unter vermindertem Druck in die Poren zu fließen.
• Wegen der erhöhten Wärme und Temperatur erfahren einige Membranen eine Komprimierung der Poren, welche die Klebstoff-Durchdringung bzw. das Eindringen von Klebstoff verhindert. Die hierin offenbarten Leichtgewichtsmembranen mit einem Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m² sind ausreichend widerstandsfähig gegenüber Komprimierung, und ermöglichen somit, dass die Poren offenbleiben, damit Klebstoff dort hinein eindringen kann. Ferner sollte das Membranmaterial wärmebeständig sein, um eine Verformung der Struktur zu vermeiden.
• Beginnend mit 7A, werden Klebstoffmaterial-Schichten 140, 142 benachbart zu der ersten Oberfläche 112 und der zweiten Oberfläche 114 der Membran 106 angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Schichten 140, 142 doppelseitige druckempfindliche Klebstoffe. Da keine Stützschicht verwendet wird, sind die Schichten 140, 142 unmittelbar benachbart zu der Membran 106. Wie durch die Pfeile in der 7B dargestellt, wird bzw. werden Wärme und/oder Druck angewandt, um die Durchdringen bzw. das Eindringen des Klebstoffmaterials 110 in die Poren 108 der Membran 106 zu fördern. Bei kontinuierlicher Anwendung von Wärme/Druck dringt das Klebstoffmaterial 110 weiter ein und beginnt, eine Brücke 116 auszubilden, wie in 7C gezeigt. Das Klebstoffmaterial 110 fließt weiter in die Poren 108, bis sich die Schichten 140, 142 nicht weiter über die Ebene der Oberflächen 112und 114 erstrecken. Sobald das Klebstoffmaterial 110 innerhalb der Poren 108 ist, ist ein verbundener Bereich 102 ausgebildet, der die Z-Festigkeit der Membran 106 verbessert. Der Bereich ohne den Klebstoff ist als der aktive Bereich 104 dargestellt. In einer Ausführungsform enthalten zumindest 10% der Poren in dem verbundenen Bereich das Klebstoffmaterial, z. B. enthalten zumindest 20% der Poren das Klebstoffmaterial, zumindest 30%, oder zumindest 50%, oder zumindest 70%. Allgemein wird die Z-Festigkeit der Leichtgewichtsmembran nicht verbessert, wenn weniger als 10 % der Poren das Klebstoffmaterial enthalten. Ein Erhöhen der Klebstoff-Menge kann die Festigkeit der Membran in der Z-Richtung weiter verbessern. Aufgrund der Anwesenheit des Klebstoffs kann der verbundene Bereich signifikant weniger leitend für akustische Wellen sein; stattdessen werden die akustischen Wellen durch den aktiven Bereich geleitet.
• In einer Ausführungsform umfassen die Schichten 140 und 142 dieselbe Art von Klebstoffmaterial. Aber die vorliegende Erfindung zieht die Verwendungen von unterschiedlichen Klebstoffarten auf gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Oberflächen in Betracht.
• 7A, vor der Klebstoff-Penetration, ähnelt einer konventionellen unverlierbaren Abdeckung, bei der die Klebstoffschichten mit der Oberfläche der porösen Membran verbunden bleiben würden. Die Fangkonstruktion bzw. unverlierbare Konstruktion stellt die notwendige Verstärkung nicht bereit, ohne das Gewicht der Membran zu erhöhen oder eine Stützschicht bereitzustellen. Die Baugruppe würde eine Fangkonstruktion bzw. unverlierbare Konstruktion bleiben, wenn das Klebstoffmaterial zu zäh ist und nicht in die Poren fließt. Das Zusammenfließen des Klebstoffmaterials, wie in den 7B und 7C dargestellt, bildet eine oder mehrere Klebstoffbrücken aus, was die Membran weiter verstärkt und die Z-Festigkeit erhöht.
• Obwohl bevorzugt ist, das Klebstoffmaterial in den Poren des verbundenen Bereichs vorliegt, kann es eine geringfügige seitliche Penetration oder Durchdringung des Klebstoffmaterials in weniger als 1% der Poren des aktiven Bereichs geben. Dies kann durch Steuerung der Wärme und des Drucks, welche auf die das Klebstoffmaterial aufweisende Schicht angewandt werden, minimiert werden.
• In einer Ausführungsform dringt das Klebstoffmaterial in den verbundenen Bereich ein, nachdem es in das elektronische Gerät platziert wurde, und dies wird als in situ-Ausbildung des verbundenen Bereichs bezeichnet. In anderen Ausführungsformen kann der verbundene Bereich erzeugt werden, bevor die Schutzbaugruppe in das elektronische Gerät platziert wird.
• In einer Ausführungsform ist das Klebstoffmaterial thermisch härtbar, und die Wärme, welche angewandt wird, um das Zusammenfließen des Klebstoffmaterials zu verursachen, kann niedriger sein, als die Härtungstemperatur. Sobald das Klebstoffmaterial in die poröse Membran eingedrungen ist, kann das Klebstoffmaterial gehärtet werden.
• Ein vergleichbares Verfahren ist in den 8A-8D gezeigt, bis auf dass die Schicht 140 auf der ersten Oberfläche 112 angeordnet ist. Wärme und Druck werden auf eine Oberfläche der Membran 106 aufgebracht. Brücken 116 werden ausgebildet, sobald Klebstoffmaterial 110 die Oberfläche 114 erreicht, wie dargestellt in 8C.
• In einer alternativen Ausführungsform kann der verbundene Bereich Makro-Durchgänge durch die Membran mit Öffnung auf jeder Seite haben. Die Makro-Durchgänge können durch Punktierung mit einer Nadel oder ein ähnliches Verfahren ausgebildet werden. Die Größe der Makro-Durchgänge ist größer als die Poren der Membranen, z. B. größer als 100 µm. Das Klebstoffmaterial kann in die Makro-Durchgänge eindringen und diese füllen, um die Klebstoffbrücken auszubilden. Die Durchgänge erzeugen definierbare Brücken und können die Verortung und Anzahl der Brücken steuern. Da die Poren ebenfalls vorhanden sind, kann das Klebstoffmaterial auch in die Poren eindringen.
• Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden in Anbetracht der folgenden nicht einschränkenden Beispiele und Test- bzw. Prüfungsergebnisse.
• Prüfungsverfahren
• Einfügungsdämpfungsdetektionsprüfung
• Die Einfügungsdämpfung kann detektiert werden durch Verbinden einer Testmembran mit einer Öffnung einer Probenhalterplatte, vollständiges Einschließen des Aufbaus, und Messen des durch einen Lautsprecher erzeugten Klanges nach Durchdringen der Öffnung und des Aufbaus.
• Jede Probe wurde zu einer kreisförmigen akustischen Abdeckung mit einem inneren Durchmesser („aktiver Bereich“) von 1,6 mm geformt und über einer kreisförmigen Öffnung mit einem Durchmesser von 1 mm auf einer Probenhalterplatte angeordnet. Die Probe wurde innerhalb einer schalltoten Prüfbox des Typs 4232 B&K in einem Abstand von 6,5 cm von einem internen Treiber oder Lautsprecher platziert. Verwendet wurde ein Knowles® SPA2410LR5H MEMS-Meßmikrofon.
• Der Lautsprecher wurde angeregt, einen externen Impuls von1 Pa Schalldruck (94 dB SPL) über einen Frequenzbereich von 100Hz bis 11,8 kHz zu erzeugen. Das Meßmikrofon maß die akustische Reaktion als einen Schalldruckpegel in dB über den Frequenzbereich. Messungen wurden mit unbedeckter Öffnung, d. h. ohne vorhandene Probe, gewonnen, um die Dämpfungsdetektionsprüfung zu kalibrieren. Messungen wurden gewonnen, indem jedes jeweilige Beispiel als Probe eingeführt wurde.
• ATEQ-Luftfluss-Prüfung
• Der ATEQ-Luftfluss ist ein Prüfungsverfahren zum Messen von laminaren volumetrischen Flussraten von Luft durch Membranproben. Für jedes Beispiel wurde eine Probe in Membranform mit einer Fläche von 2,0 cm² bereitgestellt. Die Proben wurden auf eine Weise, welche die Probe eine Flussbahn kreuzend abdichtet, zwischen zwei Platten geklemmt. Ein ATEQ Corp. Premier D Compact Flow Tester wurde verwendet, um die Luftflussrate (L/h) durch jede Probe einer akustischen Membran zu messen, indem diese mit einem Differenzdruck von 1,2 kPa (12 mbar) Luftdruck durch die Flussbahn beansprucht wird.
• Prüfung des Wassereintrittsdrucks (WEP)
• Der WEP wurde auf ähnliche Weise bestimmt wie bei der ATEQ-Luftfluss-Prüfung, indem die Proben in einem Testaufbau Wasser mit Differenzdrücken von 34,5 und 500 kPa über einen Flussweg unterworfen wurden.
• Blaspunktprüfung
• Der Blaspunkt wurde bestimmt mittels eines Kapilarflussporometers CFP-1500, hergestellt von der Fa. Porous Materials Inc..
• Dicke
• Die Proben wurden vermessen unter Verwendung eines digitalen Mikrometers Keyence LS-7010M.
• Z-Festigkeit
• Die Z-Festigkeit der Membranen wurde gemessen mittels TAPPI T-541 om-05 mit den folgenden Modifikationen. Die Probenfläche betrug 0,713 cm² und es wurde eine Kreuzkopf-Geschwindigkeit von 0,67 cm/sec angewandt. Während die Proben vor der Prüfung mittels des TAPPI-Protokolls nicht konditioniert wurden, wurden die Proben 20 Minuten lang auf 49 °C erwärmt, während sie bei einem Druck von 255 kPa gehalten wurden, um eine gute Verklebung zwischen dem doppelseitigen Klebeband (3M™ Very High Bond („VHB“) -Klebeband) und der Probe zu gewährleisten. Drei Proben wurden geprüft mit einem mittleren Maximalstress der als die Z-Festigkeit angezeigt bzw. berichtet wurde.
• Masse pro Fläche
• Die Masse pro Fläche der Proben wurde gemessen gemäß dem ASTM D 3776-Testverfahren (Standardtestverfahren für Masse pro Einheitsfläche (Gewicht) an Gewebe) (Option C) unter Verwendung einer Mettler-Toledo Waage Modell 1060. Die Waage wurde vor dem Messen von Proben rekalibriert, und die Ergebnisse wurden in Gramm pro Quadratmeter (g/m²) angezeigt bzw. berichtet.
• Beispiel
• Beispiel 1
• Ein poröses expandiertes Polytetrafluorethylen mit einem Masse/Fläche-Verhältnis von 1,4 g/m², einem Blaspunkt von 31,1 kPa (4,6 psi), einem ATEQ-Wert von 763 L/h, einem Wassereintrittsdruck von 49,9 kPa (7,25 psi), und einer Dicke von 16 µm. Drei unterschiedliche Klebstoffmaterialien: Nitto 5610R - doppelseitiger Acryl-Klebstoff mit einem Polyesterfilm; Nitto 5610 BN - doppelseitiger Acryl-Klebstoff;und ein Acryl-Klebstoff TPA107 (Tesa, 4972), wurden geprüft, um zu bestimmen, ob der Klebstoff bei unterschiedlichen Drücken (0, 500 kPa und 1500 kPa) in die Membranporen eindringen würde. Klebstoff-Membran-Klebstoff-Stapel wie in 7A gezeigt wurden während mindestens 5 Sekunden zwischen zwei flache Platten geklemmt. Die Kompressionskraft wurde mittels einer Instron-Maschine gemessen. Sämtliche Prüfung und Probenvorbereitung wurde bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Ablösungsfestigkeit der Membran wurde nach der Anwendung der Kompressionskraft gemessen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

  	Tabelle 1
  	1 Zoll T Ablösungskraft N (kgf)
  Druck, kPa	5610R	5610BN	TPA107
  0	0.59 (0,06)	0.98 (0,1)	1.57 (0,16)
  500	1.67 (0,17)	2.25 (0,23)	2.65 (0,27)
  1500	2.84 (0,29)	7.84 (0,8)	5.39 (0,55)

• Wie in Tabelle 1 gezeigt, wies keiner der Klebstoffe Fluss in die Poren auf und hatte geringe Ablösungsfestigkeit. Bei 500 kPa flossen die mehr zähflüssigen Klebstoffe 5610BN und TPA107 in die Poren und zeigten Ablösung-Festigkeiten, die eine gute Z-Festigkeit anzeigen. Bei einem hohen Druck von 1500 kPa drangen alle drei Klebstoffe in die Poren ein. Selbst bei diesen hohen Drücken widerstand die Membran der Kompressionskraft und die Poren blieben hinreichend offen.
• Beispiel 2
• Unter Verwendung einer gleichartigen Membran und Prüfkonfiguration wie in Beispiel 1 wurde ein Klebstoff 5605BRN (Nitto Denko) bei verschiedenen Arbeitsdrücken und -temperaturen wie in Tabelle 2 berichtet geprüft. Für keine dieser Proben in Beispiel 2 wurde Durchfluss gezeigt.

  	Tabelle 2 - 5605BRN
  	1 -Zoll T-Ablösungskraft, N (kgf)
  Druck, kPa	25°C	100°C	150°C
  300	0.49 (0,05)	1.27 (0,13)	1.18 (0,12)
  350	0.49 (0,05)	1.27 (0,13)	1.18 (0,12)
  400	0.49 (0,05)	1.37 (0,14)	1.18 (0,12)

• Beispiel 3
• Unter Verwendung einer gleichartigen Membran und Prüfkonfiguration wie in Beispiel 1 wurde ein Klebstoff 5605BN (Nitto Denko) bei verschiedenen Arbeitsdrücken und -temperaturen wie in Tabelle 3 berichtet geprüft. Bei Raumtemperatur, 25°C, gab es Durchfluss bei dem höheren Druck von 400 kPa, und bei niedrigeren Drücken wurde kein Durchfluss bestimmt. Bei höheren Temperaturen, 100°Cund 150°C, gab es Durchfluss bei jedem Druck.

  	Tabelle 3 - 5605BN
  	1 -Zoll T-Ablösungskraft, N (kgf)
  Druck, kPa	25°C	100°C	150°C
  350	1.67 (0,17)	3.92 (0,4)	4.70 (0,48)
  400	1.27 (0,13)	3.92 (0,4)	6.37 (0,65)
  300	3.04 (0,31)	3.72 (0,38)	2.74 (0,28)

• Beispiel 4
• Unter Verwendung einer gleichartigen Membran und Prüfkonfiguration wie in Beispiel 1 wurde ein Klebstoff TPA107 (Tesa 4972) bei verschiedenen Arbeitsdrücken und -temperaturen wie in Tabelle 4 berichtet geprüft. Es gab hinreichend Durchfluss bei jedem geprüften Druck und bei jeder Temperatur.

  	Tabelle 4 - TPA107
  	1 -Zoll T-Ablösungskraft, N (kgf)
  Druck, kPa	25°C	100°C	150°C
  350	3.72 (0,38)	4.9 (0,5)	4.9 (0,5)
  400	4.12 (0,42)	4.9 (0,5)	4.61 (0,47)
  300	4.02 (0,41)	4.41 (0,45)	0(0)

• Beispiel 5
• Unter Verwendung einer gleichartigen Membran und Prüfkonfiguration wie in Beispiel 1 wurde ein Klebstoff TPA107 (Tesa 4972) bei verschiedenen Arbeitsdrücken und -temperaturen wie in Tabelle 4 berichtet geprüft. Es gab hinreichend Durchfluss bei höheren Temperaturen, 100°C und 150°C, aber kein Durchfluss bei Raumtemperatur (25°C).

  	Tabelle 5 - 5610BN
  	1 -Zoll T-Ablösungskraft, N (kgf)
  Druck, kPa	25°C	100°C	150°C
  300	1.67 (0,17)	3.04 (0,31)	3.72 (0,38)
  350	1.67 (0,17)	3.92 (0,4)	4.70 (0,48)
  400	1.27 (0,13)	3.92 (0,4)	6.37 (0,65)

• Beispiel 6
• Es wurden auch REM-Bilder von Membranen aufgenommen, um den Klebstoff-Durchfluss und die Z-Festigkeit zu untersuchen. 9 stellt eine Membran 906 mit einem Klebstoffmaterial 910 in einem verbundenen Bereich 902 und ohne Klebstoffmaterial in einem aktiven Bereich 904 dar. Die Membran ist ein poröses expandiertes Polytetrafluorethylen mit einem Masse/Fläche-Verhältnis von 0,5 g/m², einem Blaspunkt von 351,6 kPa (51,0 psi), einem ATEQ-Wert von 110 L/h, und einer Dicke von 3,2 µm. Das Klebstoffmaterial ist TPA 107 (Tesa 4972). Um das Problem mit der Delaminierung aufgrund von niedriger Z-Festigkeit darzustellen, wurde der verbundene Bereich an einem Ende der Membran angeordnet. Delaminierung erfolgte im aktiven Bereich, aber nicht im verbundenen Bereich. Ferner konnte der verbundene Bereich die Membran in ein elektronisches Gerät kleben bzw. heften.
• Beispiel 7
• Unter Verwendung derselben Membran wie in Beispiel 6, eines ePTFE mit einer Masse/Fläche von 0,5 g/m², wurden REM-Bilder aufgenommen, um den Durchfluss von verschiedenen Klebstoffmaterialien zu beobachten. In 10 und 11 ist der Klebstoff TPA107 und wies Fluss in die Poren ohne Wärmebehandlung in 10 und mit Wärmebehandlung in 11 auf. In den 12und 13 war der Klebstoff TPA122und floss nicht in die Poren der Membran mit oder ohne Wärmebehandlung.
• Beispiel8
• Die viskoelastischen Eigenschaften der Klebstoffe wurden gemessen unter Verwendung oszillatorischer Scherung mit geringer Amplitude (SAOS) auf einem Drehrheometer (Drehrheometer ARES-G2 , New Castle DE, USA). Scheibenförmige Proben der Klebstoffe wurden mit einem Durchmesser von 8 mm und eine Nenndicke von 1 mm hergestellt. Das Drehrheomether war ausgestattet mit parallelen Platten mit 8 mm Durchmesser. Die Platten wurden vorgewärmt auf die Zieltemperatur der rheologischen Messung, in diesem Fall 25 °C, und es wurde bei der Zieltemperatur auch ein Nullspalt referenziert. Eine vorbereitete Probe wurde auf die parallele Rheometerplatten montiert und der Spalt wurde auf etwa 1 mm vermindert.
• Das verwendete SAOS-Verfahren war das Abfahren von Oszillationsfrequenzen. Es besteht daraus, eine sinusförmige Belastung geringer Amplitude anzuwenden, und die korrespondierende sinusförmige Beanspruchung zu messen. Die Phasenverschiebung (Delta oder Unterschied des Phasenwinkels) zwischen den Eingabe- (in diesem Fall Belastungs-)und den Ausgabe- (in diesem Fall Beanspruchung-) signalen wird ebenfalls gemessen. Der angewendete Frequenzbereich betrug 10² bis 10^-2 rad/s bei 5 Punkten pro Dekade.
• Der Tangens des Delta oder tan delta repräsentiert das Verhältnis der zähflüssigen oder viskosen (repräsentiert durch das Viskosistätsschub- bzw. - schermodul G'') zu den elastischen (repräsentiert durch das Elastizitätsschub- bzw. schermdul G') Reaktionen eines zähflüssigen Materials wie in der Gleichung (X) dargestellt. $$\text{tan}\left(delta\right)=\frac{G\text{'}\text{'}}{G\text{'}}$$

  
• Der Vergleich der tan(delta)-Reaktionen der Klebstoffe bei niedrigen Frequenzen (was einem Langzeitverhalten entspricht) erhellt das Verhältnis von deren viskosen zu elastischen Reaktionen. Tan(delta) bei einer Frequenz von 10^-2 rad/s wurde als am meisten repräsentativ für den Fluss zugrunde gelegt. Ein höherer tan delta-Wert zeigt an, dass der Klebstoff zähflüssiger bzw. viskoser ist. Ein niedrigerer tan delta-Wert zeigt an, dass der Klebstoff mehr ein Feststoff-Verhalten aufweist. Tabelle 6 zeigt Ergebnisse für verschiedene Klebstoffe. Wie in dieser Tabelle gezeigt, haben die steiferen Klebstoffe - 5605Rund 5610R niedrigere tan delta-Werte. Dies korreliert mit der Prüfung oben, in der gefunden wurde, dass diese Klebstoffe selbst bei höherer Temperatur und/oder Druck schwer in die Poren der Membran einbringbar sind.

  	Tabelle 6
  Klebstoff	Handelsname	Tan(delta) @ 0,01 rad/s
  Nitto 5610R	Stiffened Acrylic	0,1946741
  Nitto 5605R	Stiffened Acrylic	0,21858615
  TPA117	Teraoka, 7641M	0,3255207
  TPA122	Sekisui 5201WPB Acrylic	0,33997464
  	Sliontec 5621 (Acrylic/Silicone Hybrid)
  TPA119 2920	- Acrylic Side	0,35765073
  3M 82600	3M 82600	0,43173784
  TPA112	DIC 8800SD	0,49184006
  TPA115	3M 9511	0,509973
  GA3004	Adhesives Research, 4 mil silicone	0,54826903
  TPA107	Tesa, Acrylic, 4972	0,5894409
  	Sliontec 5621 (Acrylic/Silicone Hybrid)
  TPA 119 3038	- Silicone Side	0,6023851

• Beispiel 9
• Die Membran ist ein poröses expandiertes Polytetrafluorethylen mit einem Masse/Fläche-Verhältnis von 9,9 g/m², einem Blaspunkt von 342,6 kPa (49,7 psi), einem ATEQ-Wert von 7 L/h, und einer Dicke von 12,9 µm. Das Klebstoffmaterial ist TPA107 (Tesa 4972). Keine Verbesserung der Z-Festigkeit wurde aufgenommen beim Bolzenziehtest für diese schwerere Membran.
• Die Erfindung wurde nun genau beschrieben ob der Klarheit und des Verständnisses. Fachleute werden sich aber darüber bewusst sein, dass im Rahmen des Umfangs der beigefügten Ansprüche bestimmte Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können.
• In der vorstehenden Beschreibung wurden zu Erläuterungszwecken zahlreiche Details aufgeführt, um ein Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für den Fachmann wird es jedoch offensichtlich sein, dass bestimmte Ausführungsformen ohne einige dieser Details oder mit zusätzlichen Details praktiziert werden können.
• Nachdem mehrere Ausführungsformen offenbart wurden, werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Modifikationen, alternative Konstruktionen und Äquivalente verwendet werden können, ohne vom Geist der Ausführungsformen abzuweichen. Darüber hinaus wurde eine Reihe bekannter Verfahren und Elemente nicht beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verschleiern. Dementsprechend sollte die obige Beschreibung nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung oder der Ansprüche verstanden werden.
• Wo ein Wertebereich angegeben ist, versteht sich, dass jeder dazwischenliegende Wert bis zum kleinsten Bruchteil der Einheit der Untergrenze, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt, zwischen der Ober- und der Untergrenze dieses Bereichs ebenfalls ausdrücklich angegeben ist. Jeder engere Bereich zwischen irgendwelchen angegebenen Werten oder nicht angegebenen Zwischenwerten in einem angegebenen Bereich und jedem anderen angegebenen oder dazwischenliegenden Wert in diesem angegebenen Bereich ist eingeschlossen. Die Ober- und Untergrenzen dieser kleineren Bereiche können unabhängig voneinander in den Bereich eingeschlossen oder ausgeschlossen werden, und jeder Bereich, in dem entweder keine oder beide Grenzen in den kleineren Bereichen enthalten sind, wird ebenfalls von der vorliegenden Erfindung erfasst, vorbehaltlich einer speziell ausgeschlossenen Grenze in dem angegebenen Bereich. Wenn der angegebene Bereich eine oder beide Grenzen einschließt, sind auch Bereiche eingeschlossen, die eine oder beide der eingeschlossenen Grenzen ausschließen.
• Wie hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendet, enthalten die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“/„die“/„das“ plurale Verweise, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. Auch die Worte „aufweisen“ bzw. „umfassen“, „aufweisend“ bzw. „umfassend“, „enthält“, „enthaltend“, „schließen ein“, „einschließend“ und „schließt ein“ sollen, wenn sie in dieser Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Komponenten oder Schritten angeben, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Komponenten, Schritten, Handlungen oder Gruppen nicht aus.

Claims (15)

1. Eine Schutzabdeckungsbaugruppe (100), aufweisend eine poröse expandierte Membran (106) mit einer Mehrzahl an Poren (108), einer ersten Oberfläche (112) und einer zweiten Oberfläche (114) gegenüber der ersten Oberfläche (112); wobei die poröse expandierte Membran (106) einen aktiven Bereich (104) und einen verbundenen Bereich (102) aufweist, wobei der verbundene Bereich (102) ein Klebstoffmaterial (110) aufweist, das eine Brücke (116) ausbildet, die sich durch die Mehrzahl an Poren in dem verbundenen Bereich (102) von der ersten Oberfläche (112) bis zu der zweiten Oberfläche (114) erstreckt, wobei benachbart zu der porösen expandierten Membran (106) keine Stützschicht vorliegt.
2. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Klebstoffmaterial (110) sich nicht über die Ebene der ersten Oberfläche (112) erstreckt.
3. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein Abstand zwischen der ersten Oberfläche (112) und der zweiten Oberfläche (114) weniger als oder gleich 20 Mikrometer beträgt.
4. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend zumindest eine ablösbare Folie (120) benachbart zu der ersten Oberfläche (112) oder zu der zweiten Oberfläche (114).
5. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß Anspruch 4, wobei eine erste Ablösungsfestigkeit des verbundenen Bereichs (102) größer ist als eine zweite Ablösungsfestigkeit des aktiven Bereichs (104).
6. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß Anspruch 4, wobei eine erste Ablösungsfestigkeit des verbundenen Bereichs (102) größer ist als oder gleich 1×10⁸ Pa, bevorzugt größer als 3×10⁸ Pa.
7. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die poröse expandierte Membran (106) ein Masse/Fläche-Verhältnis von weniger als oder gleich 3 g/m², bevorzugt weniger als oder gleich 1 g/m² aufweist.
8. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die poröse expandierte Membran (106) ein Masse/Fläche-Verhältnis von 0,2 bis 3 g/m², bevorzugt von 0,2 bis 1 g/m² aufweist.
9. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die poröse expandierte Membran (106) ein expandiertes Fluorpolymer oder ein expandiertes Polyolefin aufweist.
10. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Klebstoffmaterial ein tan delta von mehr als oder gleich 0,4 bei 10^-2 rad/s aufweist.
11. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Klebstoffmaterial (110) eine Acrylverbindung, Polyamid, Polyacrylamid, Polyester, Polyolefin, Polyurethan, oder Polysilikon umfasst.
12. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei zumindest 10% der Mehrzahl an Poren (108) in dem verbundenen Bereich (102) ein Klebstoffmaterial (110) aufweisen, bevorzugt zumindest 70% der Mehrzahl an Poren (108) in dem verbundenen Bereich (102) an Klebstoffmaterial (110) aufweisen.
13. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Mehrzahl an Poren (108) offen bleiben wenn die poröse expandierte Membran (106) komprimiert wird.
14. Die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei weniger als 1% der Mehrzahl an Poren (108) in dem aktiven Bereich (104) Klebstoffmaterial (110) aufweisen.
15. Ein elektronisches Gerät (10), aufweisend: Ein Gehäuse (14) mit einer Öffnung (12) darin, einen akustischen Wandler (18), der in dem Gehäuse (14) nah der Öffnung (12) angeordnet ist, und die Schutzabdeckungsbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, die Öffnung (12) abdeckend angeordnet.