JP2020534753A - 硬化性サポート層を含む音響保護カバー - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、一般に、膜を含む音響保護カバーに関する。より詳細には、限定するわけではないが、本開示は、膜及び硬化性サポート層を含む保護カバーアセンブリに関する。
音響カバー技術は、環境条件から音響デバイスの感受性構成要素を保護するために、多くの用途及び環境で利用されている。音響デバイスの様々な構成要素は、外部環境からのデブリ、水又はその他の汚染物質と接触していないときに最適に動作する。特に、音響トランスデューサ(例えば、マイクロホン、スピーカ)はファウリングの影響を受けやすいことがある。これらの理由により、しばしば、音響デバイスの作動部品を音響カバーで包囲することが必要になる。
本発明の1つの実施形態によれば、音響デバイスのための保護カバーアセンブリが開示される。保護カバーアセンブリは、第一の側及び第二の側を有する音響経路における膜を含み、第一の側は音響キャビティに面し、膜の第二の側は音響経路の開口部に面する。膜は、硬化性サポート層を含む少なくとも1つの層状アセンブリに結合され、該層状アセンブリは前記硬化性サポート層によって膜の周囲に沿って膜の第一の側又は第二の側の一方に結合されている。硬化性サポート層は、熱に暴露されると硬化及び剛性化するポリマー接着剤から形成され、そして該層状アセンブリは、音響経路のための壁の少なくとも一部を画定している。アセンブリは音響デバイスにおいて使用して、マイクロ電気機械(MEMS)マイクロホン、音響センサ又は音響スピーカなどの適切な音感受性音響デバイスを保護することができる。
本発明は、添付の非限定的な図を考慮してよりよく理解されるであろう。
本明細書に記載される様々な実施形態は、多孔質膜に結合された硬化性サポート層を含む層状アセンブリを有する多孔質膜を含むエレクトロニクスデバイスのための保護カバーアセンブリに関する。1つの実施形態において、硬化性サポート層は、音響膜を通過する音響経路の壁の少なくとも一部を画定するポリマー接着剤である。
本明細書に記載の多孔質延伸膜は、延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)などの延伸フルオロポリマー、又は膨張ポリエチレン又は膨張ポリプロピレンなどの膨張オレフィンであることができる。他のフルオロポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン(「PVDF」)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(「FEP」)、テトラフルオロエチレン−(ペルフルオロアルキル)ビニルエーテルコポリマー(「PFA」)などを挙げることができ、それらを使用することができる。というのは、ePTFEと同様に、これらのフルオロポリマーは、疎水性、化学的不活性、温度耐性があり、優れた処理特性を有することができるからである。他の適切な音響材料としては、ポリエチレン(「PE」)、高密度ポリエチレン(「HDPE」)、低密度ポリエチレン(「LDPE」)、ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、二軸配向ポリエチレンテレフタレート(「BoPET」)などの様々なポリエステル、ポリプロピレン(「PP」)、二軸配向ポリプロピレン(「BOPP」)、シリコーン材料、例えば、エチレン-プロピレン-ジエン-モノマー(「EPDM」)、及び、上記のいずれかの適切な複合材から形成されたフィルムを挙げることができる。必要な保護を提供するために、多孔性延伸膜は湿分及び他の液体に対して耐性であるべきである。1つの実施形態において、多孔質延伸膜は疎水性であるが、コーティング又は層を追加することにより親水性であることができる。同時に、多孔質延伸膜により、有意な音の減衰なしに空気が通過できる。1つの実施形態において、ePTFE膜は、米国特許出願公開第2007/0012624号及び同第2013/0183515号明細書に記載されており、その全体の内容及び開示は参照により本明細書に組み込まれ、それを使用することができる。
少なくとも1つの実施形態によれば、音響保護カバーは多孔質膜の片側に結合された硬化性サポート層を含む。幾つかの実施形態において、2つの硬化性サポート層は多孔質膜の反対側に結合されうる。硬化性サポート層は、硬化性ポリマー層又は硬化性ポリマー接着剤であることができ、例えば、熱硬化型ポリマーであることができ、それは層を硬化させて応力下で形状を保持することができる硬化済みサポート層にする熱処理工程の前に、硬化性サポート層前駆体として膜に結合されうる。硬化性サポート層は、膜の融点よりも低い200℃以下の温度で硬化される。特定の実施形態において、硬化性サポート層は、170℃以下又は130℃以下又は110℃以下の温度で硬化される。硬化すると、硬化性サポート層は、圧縮下及びせん断下の両方での変形に対して結合膜を支持することができる。
少なくとも1つの実施形態によれば、音響保護カバーは、任意の適切な膜及び硬化性サポート層のアセンブリを含む。保護カバーアセンブリの膜は、保護カバーアセンブリの硬化性サポート層(単数層又は複数層)が保護カバーアセンブリの取り付け中又は保護カバーアセンブリがデバイス内で圧縮又はせん断下に置かれたときに膜の変形を防止しながら、音響エネルギーを最小限の減衰で通過させることができる。保護カバーアセンブリは、保護カバーアセンブリをデバイスに固定するための1つ以上の硬化性サポート層及び/又は追加の接着剤層の様々な特定の層構成を含むことができる。取り付ける前に、接着剤を保存し、膜を保護するための除去可能なフィルムを含む保護カバーアセンブリを調製することができる。
剛性及びクリープ試験のためのサンプル調製
各サンプルを2枚の試験プレートに接着することにより、剛性試験を行った。サンプルを第一の試験プレートに接続するために、厚さ0.016インチのアルミニウムプレートをホットプレート上で加熱した。ホットプレートの設定は、接着剤データシートの処理推奨に応じて、室温から約200℃まで様々であった。例えば、H.B. Fuller, Inc.により提供されるFlexel(商標) EM9002接着剤を接着するために、ホットプレートを約100℃に設定した。接着剤の1平方インチのサンプルを、ホットプレート上でハンドローラを使用してアルミニウムプレートに貼り付けた。次に、接着剤が備えられた剥離ライナを除去し、ハンドローラを使用して、接着剤の反対側に、適合するアルミニウムプレートを貼り付けた。
耐クリープ性は、Stable Micro Systems, Inc., TA.XT plus Texture Analyzerを使用して測定した。2.5kgfの一定のせん断応力を課し、その間に、歪みを10分間にわたって記録した。テストの最後の100秒間で測定された平均歪みを使用して、接着剤のクリープ性能を比較した。
せん断剛性は、Stable Micro Systems, Inc., TA.XT plus Texture Analyzerを使用して測定した。サンプルを0.01mm/sの速度で歪みをかけ、その間に、得られたせん断力を測定した。サンプルを比較するために、0.5mmの歪みによって発生する力を記録した。
円形音響カバーは、それぞれが1.6mmの内径(ID)及び3.3mmの外径を有する各試験接着剤タイプ(表1を参照されたい)から形成された。「一層」構造は、片側が感圧接着剤(PSA)の接着剤リング(すべてのPSA層はNitto Denko 5065R)で支持され、もう一方の側にはPSAでラミネートされたテスト接着剤から構成されたリングがあった。試験接着剤を音響膜に隣接して取り付けた。すべてのサンプルに使用された音響膜は、Gore&Associates, Inc.から入手可能な微孔質ePTFE膜であり、それは、適切な保護特性、音響特性及び構造特性を有し、例えば、厚さが1〜20μm程度であり、そして1kHzでの音響透過損失が1.5dB未満である微孔質ePTFEであった。「二層」構造は、PSAでラミネートされたテスト接着剤から構成された接着剤リングによって両側で支持されており、テスト接着剤は音響膜に隣接していた。外向きのPSA層は、サンプルを室温でテスト固定具に一時的に取り付けることができるように設計した。比較のために、膜の両側のPSA接着剤リングで支持されたサンプルを作成した。
サンプルを、88dBの較正された開始音圧に基づいて、圧縮によって誘発される音響損失について試験し、ある範囲の周波数及び圧縮状態にわたって試験した。一般に、圧縮の影響はより高い周波数で最も見られた(Avery Dennison,Inc.から入手可能な複合接着剤であるAvery Dennison TS8905と呼ばれる例9を参照されたい)。サンプル間の性能を比較するために、4kHzでの挿入損失を記録した。歪みを回避するために、全体的な音響損失を最小限に抑えることと、音響損失が圧力の範囲にわたって一定であることの両方が重要である。したがって、圧縮による挿入損失の変化は、2N及び15N圧縮レベルでの4kHz挿入損失の差として計算した。例示の目的で、図6は、この例9についての様々な力レベル及び周波数帯域にわたる挿入損失をグラフで示すチャート600であり、2N(602)、5N(604)、10N(606)及び15N(608)の圧縮における挿入損失の変化を示す明確な曲線を含む。
比較例:
標準的なCO2レーザを使用して、NittoDenkoから入手可能な5605R接着剤の層を通して1.6mmの穴を得た。接着剤を備えた剥離ライナの1つを除去し、露出した接着剤にePTFE膜の層をハンドローラで室温にてラミネートした。次いで、第二の剥離ライナを除去し、Flexconn,Inc.から提供された6.5mmのシリコーン剥離コーティングされたPETライナをその場所に置いた。CO2レーザを使用して、5605R接着剤の第二の層に別の1.6mmの穴を開けた。接着剤を備えた剥離ライナの1つを除去し、2つの1.6mmの穴が位置合わせされるように、接着剤を室温で膜の第二の側にラミネート化した。最後に、CO2レーザを使用して、音響カバーの外形寸法を作成するために、6.5mmシリコーン剥離ライナ以外のすべての層を通して3.3mmの円を切断した。
二層の音響硬化性接着剤サンプルを以下の方法で作製した。3M, Inc.から入手可能な硬化性サポート層として使用するための583熱接着フィルムの層を、Nitto Denko, Inc.から入手可能な外部接着剤層としての5605R接着剤の層に室温にてハンドローラを用いてラミネート化した。CO2レーザでラミネートを通して切断して1.6mmの穴を開けた。次いで、583フィルムを備えた剥離ライナを除去し、上記のePTFE膜の層を、40psi及び100℃に設定したGeo Knight&Co, Inc.から入手可能なGeo Knight 394 Shuttleプレスを使用して583硬化性接着剤層に10秒間ラミネート化した。CO2レーザを使用して、同じラミネートに第二の1.6mmの穴を開けた。583フィルムを備えた剥離ライナを除去し、同じシャトルプレスを同じ設定で使用して、2つの1.6mmの穴が位置合わせされるように、フィルムを膜の第二の側にラミネート化した。最後に、CO2レーザを使用して、3.3mmの円を6.5mmシリコーン剥離ライナ以外のすべての層を通して切断し、最上層として5605R接着剤を備えた剥離ライナの1つを含む音響カバーの外形寸法を作成した。583接着剤を硬化させるために、層状アセンブリを、次いで、Insulectro,Inc.から入手可能な2層の圧力/温度均等化パッドの間に配置し、次いで、それを2枚のアルミニウムプレートの間に配置した。次に、層状アセンブリを170℃のオーブンに約2時間入れてプレートを所定の温度にし、接着剤を硬化させた。
一層の音響接着剤サンプルを以下の方法で作製した。硬化性接着剤層として使用するための3M Inc.から入手可能な583熱接着フィルムの層を、Nitto Denko, Inc.から入手可能な外部接着剤層としての使用のための5605R接着剤の層に室温にてハンドローラを用いてラミネート化した。CO2レーザでラミネートを通して切断して1.6mmの穴を開けた。次いで、583フィルムを備えた剥離ライナを除去し、例1のために提供されたePTFE膜を、40psi及び100℃に設定したGeo Knight 394 Shuttleプレスを使用して硬化性接着剤層に10秒間ラミネート化した。第二の1.6mmの穴を5605R接着剤の層を通して切断した。外部接着剤層を備えた剥離ライナを除去し、同じ設定でシャトルプレスを使用して、2つの1.6mmの穴が位置合わせされるように、膜の第二の側にフィルムをラミネート化した。最後に、CO2レーザを使用して、3.3mmの円を6.5mmシリコーン剥離ライナ以外のすべての層を通して切断し、最上層として5605R接着剤を備えた剥離ライナの1つを含む音響カバーの外形寸法を作成した。次に、583接着剤を硬化させるために、層状アセンブリを、Insulectro,Inc.から入手可能な2層の圧力/温度均等化パッドの間に配置し、2枚のアルミニウムプレートの間に配置した。層状アセンブリを、170℃のオーブンに約2時間入れて、プレートを所定の温度にし、接着剤を硬化させた。
熱硬化型フィルムがRogers Corporationから入手可能なRXP 3232 Bondplyであり、硬化プロセスが150℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがRogers Corporationから入手可能なRXP 3232 Bondplyであり、硬化プロセスが150℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがH. B. Fullerから入手可能なFlexel(商標)RFA7001であり、硬化プロセスが110℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがH. B. Fullerから入手可能なFlexel(商標)RFA7001であり、硬化プロセスが110℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがH. B. Fullerから入手可能なFlexel(商標)RFA1005であり、硬化プロセスが110℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがH. B. Fullerから入手可能なFlexel(商標)RFA1005であり、硬化プロセスが110℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
Avery Dennisonから入手可能な熱硬化型フィルムTS8905であり、硬化プロセスが110℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。また、TS8905は硬化工程後でも室温で適度に粘着性があるため、接着剤は5605R接着剤にラミネート化されていなかった。
熱硬化型フィルムがLintec Corporationから入手可能なAdwill LC2850(25)であり、硬化プロセスが130℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがLintec Corporationから入手可能なAdwill LC2850(25)であり、硬化プロセスが130℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがLintec Corporationから入手可能なAdwill LC2824H(25)であり、硬化プロセスが130℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがLintec Corporationから入手可能なAdwill LC2824H(25)であり、硬化プロセスが130℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがH. B. Fullerから入手可能なFlexel(商標)EM9002であり、硬化工程が110℃で行れたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがH. B. Fullerから入手可能なFlexel(商標)EM9002であり、硬化プロセスが110℃で行れたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがAdhesives Researchから入手可能なARclad(登録商標)IS-7970-39であり、硬化プロセスが160℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがTesa(登録商標)から入手可能なHAF58480であり、硬化プロセスが100℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがTesa(登録商標)から入手可能なHAF58480であり、硬化プロセスが100℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがTesa(登録商標)から入手可能なHAF58471であり、硬化プロセスが200℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがTesa(登録商標)から入手可能なHAF58471であり、硬化プロセスが200℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがTesa(登録商標)から入手可能なHAF58470であり、硬化プロセスが200℃で行われたことを除いて、例1により二層の音響接着剤サンプルを製造した。
熱硬化型フィルムがTesa(登録商標)から入手可能なHAF58470であり、硬化プロセスが200℃で行われたことを除いて、例2により一層の音響接着剤サンプルを製造した。
Claims (15)
- 音響デバイスのための音響保護カバーアセンブリであって、
第一の側及び第二の側を有する音響経路内の膜であって、前記第一の側は音響キャビティに面しており、前記膜の第二の側は前記音響経路の開口部に面している、膜、及び、
前記膜の第一の側又は第二の側の一方にその周囲に沿って結合された硬化性サポート層を含む少なくとも1つの層状アセンブリ、
を含み、ここで、前記硬化性サポート層はポリマー接着剤を含み、前記層状アセンブリは前記音響経路のための壁の少なくとも一部を画定しており、前記サポート層は0.5mmの歪みで少なくとも8000gfのせん断剛性を有する、音響保護カバーアセンブリ。 - 前記ポリマー接着剤はフェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂又はポリエステル樹脂を含む熱硬化型接着剤である、請求項1記載のアセンブリ。
- 前記層状アセンブリは前記硬化性サポート層に隣接する接着剤層を含み、前記硬化性サポート層は該接着剤層よりも硬い、請求項1又は2記載のアセンブリ。
- 前記硬化性サポート層は、0.5mmの歪みで、12,900gf以上、好ましくは13,000gf以上の剛性を有する、請求項1〜3のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記層状アセンブリは、前記音響キャビティのための壁の少なくとも一部を画定し、好ましくは前記音響キャビティを包囲するリング形状を画定している、請求項1〜4のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記層状アセンブリは、前記膜の反対側で前記硬化性サポート層に結合された接着剤層をさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記硬化性サポート層は前記膜の第一の側に結合されている、請求項1〜6のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記硬化性サポート層は第一の硬化性サポート層であり、前記第一の硬化性サポート層の反対側で前記膜の周囲に沿って膜の第二の側に結合された第二の硬化性サポート層をさらに含む、請求項7記載のアセンブリ。
- 前記第二の硬化性サポート層に隣接する第二の接着剤層をさらに含み、前記硬化性サポート層は熱硬化型ポリマーを含む、請求項8記載のアセンブリ。
- 前記膜は微孔性であり、好ましくは、前記膜はポリエステル、ポリエチレン、フルオロポリマー、ポリウレタン又はシリコーンの1つを含む、請求項1〜9のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記アセンブリは、該アセンブリが10Nの圧縮力を受けたときに、4kHzで1dB以下の挿入損失ピークを有する、請求項1〜10のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記アセンブリは、該アセンブリが15Nの圧縮力を受けたときに、4kHzで1dB以下の挿入損失ピークを有する、請求項1〜11のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記硬化性サポート層は、8.0kgfを超えるせん断力を受けたときに、0.5mmの歪みに可逆的に変形する、請求項1〜12のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記硬化性サポート層は、前記硬化性サポート層が少なくとも10分間2.5 kgfのせん断力を受けたときに、90ミクロン以下、好ましくは23ミクロン以下、より好ましくは11ミクロン以下で変形するように、耐クリープ性である、請求項1〜13のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記音響デバイスはマイクロ電気機械(MEMS)マイクロホン、トランスデューサ、音響センサ又は音響スピーカを含む、請求項1〜14のいずれか1項記載のアセンブリ。
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