JP2020534753A

JP2020534753A - 硬化性サポート層を含む音響保護カバー

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Publication number: JP2020534753A
Application number: JP2020516450A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．ホリデイアンドリュー
Original assignee: WL Gore and Associates Inc
Current assignee: WL Gore and Associates Inc
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2020-11-26
Also published as: US20200280781A1; CN111133767A; DE112017008059T5; CN111133767B; KR102318787B1; US10945061B2; KR20200056413A; DE112017008059B4; WO2019059896A1

Abstract

膜と、該膜に結合された層状アセンブリとを含む保護カバーアセンブリは開示される。膜は音響経路内に配置され、第一の側及び第二の側を有し、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。層状アセンブリは膜の１つの側に結合され、ポリマー接着剤から形成され、そして音響経路のための壁の少なくとも一部を画定する少なくとも１つの硬化性サポート層を含む。

Description

技術分野
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。

背景
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。

限定するわけではないが、ラジオ、テレビ、コンピュータ、タブレット、カメラ、おもちゃ、無人乗物、携帯電話及び他のマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）を含む現代のエレクトロニクスデバイスとしては、内部トランスデューサ、例えば、マイクロホン、リンガー、スピーカ、ブザー、センサ、加速度計、ジャイロスコープなどが挙げられ、それらは開口部を通じて外部環境と通信する。これらのトランスデューサの近くにある開口部は、音を送信又は受信できるようにするだけでなく、エレクトロニクスデバイスに損傷を与える可能性のある液体、デブリ及び粒子の侵入点を創出する。保護カバーアセンブリは、開口部からの液体、デブリ及び粒子の侵入による損傷からトランスデューサを含む内部エレクトロニクス機器を保護するために開発されてきた。

延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）などの膜も保護カバーとして使用されてきた。保護カバーは２つの方法で音を伝達することができる：第一は、抵抗性保護カバーとして知られている、音波を通過させることによる方法であり、第二は、振動音響又は反応性の保護カバーとして知られている、振動させて音波を生成することによる方法である。水の浸入に対する音響保護アセンブリにおける膜の弾力性を高めると、アセンブリが音を適切に伝達する能力を低下させる可能性がある。

既知の保護音響カバーは、非多孔質フィルム及び多孔質膜、例えば延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む。保護音響カバーは、米国特許第６，５１２，８３４号及び同第５，８２８，０１２号明細書にも記載されている。

特開２０１５−１４２２８２号公報は、防水性通音可能フィルムを備えた防水性部品を開示している。防水性通音可能フィルムの少なくとも片側の表面にサポート層は接着されている。サポート層は損失弾性率が１．０×１０⁷Ｐａ未満のポリオレフィン系樹脂フォームである。

米国特許第６，１８８，７７３号明細書は、受音開口部を有するユニット収容チャンバを備えたマイクロホンケーシングと、前記ユニット収容チャンバ中に収容されたマイクロホンユニットと、前記受音開口部上に気密的に取り付けられた防水性膜とを含む、防水型マイクロホンを開示している。

米国特許出願公開第２０１４／０２７０２７３号明細書は、ＭＥＭＳマイクロホンの低周波応答を制御及び調整するためのシステム及び方法を開示している。ＭＥＭＳマイクロホンは、膜及び複数の通気口を含む。膜は、膜に作用する音圧が膜の動きを引き起こすように構成されている。

米国特許出願公開第２０１５／０１６３５７２号明細書は、音響膜及び少なくとも１つの圧力ベントを含むスピーカ又はマイクロホンモジュールを開示している。

存在する継続的な問題は、多くの音響カバー膜が、膜を歪め又は損傷することなく設置することが難しいことが判明していることである。しかしながら、音響保護アセンブリにおける膜の機械的弾性を高めると、アセンブリが音を適切に伝達する能力が低下する可能性がある。

幾つかの例示的な実施形態の簡単な要約
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。

様々な実施形態によれば、保護カバーアセンブリは、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から構成される熱硬化型接着剤である。層状アセンブリは、硬化性サポート層に隣接する接着剤層を含むことができ、ここで、前記硬化性サポート層は前記接着剤層よりも硬い。少なくとも１つの実施形態において、硬化性サポート層の剛性は、８，０００グラム力（ｇｆ）以上のせん断剛性によって規定することができる。幾つかの実施形態において、硬化性サポート層のせん断剛性は、１２，９００グラム力（ｇｆ）以上又は１３，０００ｇｆ以上であることができる。保護カバーアセンブリは、さらに、音響キャビティの壁のための少なくとも一部を画定することができ、好ましくは音響キャビティを包囲するリング形状に構成される。

保護カバーアセンブリは、膜の反対側で硬化性サポート層に結合された接着剤層、又は、複数の硬化性サポート層をさらに含むことができる。幾つかの実施形態によれば、保護カバーアセンブリの外層は、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含むことができ、そして該第二の硬化性サポート層に隣接して接着剤層を追加することができ、該硬化性サポート層は熱硬化型ポリマーである。上記のような保護カバーアセンブリの膜は、微孔質であるか、又は、好ましくは、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うちの少なくとも１つから形成されうる。特定の実施形態において、膜は：延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、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、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」）又は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」）などのフルオロポリマー、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から形成されたフィルム、ポリプロピレン（「ＰＰ」）及び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のうちの少なくとも１つから形成することができる。

上述のとおりの保護カバーアセンブリは、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ことができる。より好ましくは、保護カバーアセンブリは、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ことができる。保護カバーアセンブリの実施形態は、８．０ｋｇを超えるせん断力を受けたときに、０．５ｍｍ歪みに可逆的に変形できる硬化性サポート層を使用することもできる。

本明細書に記載されるとおりの保護カバーアセンブリの実施形態はまた、耐クリープ性であることができる。例えば、保護カバーアセンブリの少なくとも１つの実施形態は、硬化性サポート層が、２．５ｋｇｆのせん断力を少なくとも１０分間受けたときに、９０ミクロン未満（又はそれに等しい量）、好ましくは２３ミクロン以下、より好ましくは１１ミクロン以下だけ変形するように、耐クリープ性があるサポート層を含むことができる。

図面の簡単な説明
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。

図１は、本明細書に開示される実施形態による保護カバーアセンブリを有するエレクトロニクスデバイスの正面図を示す。

図２は、本明細書に開示された実施形態による図１の保護カバーアセンブリの上面図を示す。

図３は、図１のエレクトロニクスデバイスに組み立てられた線Ａ−Ａに沿って取った図１及び図２の保護カバーアセンブリの断面図を示す。

図４は、本明細書に開示された実施形態による、除去可能な層と組み合わせた保護カバーアセンブリの第一の例の側断面図である。

図５は、本明細書に開示された実施形態による、除去可能な層と組み合わせた保護カバーアセンブリの第二の例の側断面図である。

図６は、変動する圧縮力の下での音響保護カバーの実施形態についての挿入損失（すなわち、遮られていないマイクロホンと比較した音圧レベルの差）をグラフで示すチャートである。

図７は、せん断荷重下の音響保護カバーの様々な実施形態についての硬化性層の挿入損失及び耐クリープ性をグラフで示すチャートである。

図８は、せん断荷重下の音響保護カバーのための硬化性層の様々な実施形態についての挿入損失及びせん断剛性をグラフで示すチャートである。

詳細な説明
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。

多孔質膜
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。

軽量特性に加えて、多孔質膜はまた、薄くてもよい。これにより、膜を小さなプロファイルを有するエレクトロニクスデバイスにおいて使用できる。１つの実施形態において、多孔質膜は、第一の表面から反対側の表面、すなわち第二の表面まで測定して、２０ミクロン以下、例えば、１０ミクロン以下、５ミクロン以下、２ミクロン以下、１ミクロン以下の厚さを有する。薄い膜は優れた音響性能に寄与する。

薄さ及び軽量の特性に加えて、膜は、水の侵入を防止しながら音の伝達に適した特性も有する。膜は非常に開いた構造を有することができ、広範囲の孔サイズを有することができる。そのような膜の公称孔サイズは０．０５〜５μｍ、例えば０．０５〜１μｍの範囲であることができる。細孔体積は、２０〜９９パーセントの範囲、例えば、好ましくは５０〜９５パーセントの範囲であることができる。１つの実施形態において、膜は、少なくとも５０％の多孔度（すなわち、細孔体積≦５０％）である材料の連続シートである微孔質膜であることができ、細孔の５０％以上は公称直径が５μｍ以下である。空気透過率は、０．１５〜５０ガーレー秒、例えば、１〜１０ガーレー秒の範囲であることができる。水浸入圧力抵抗は、５〜２００ｐｓｉ、例えば２０〜１５０ｐｓｉの範囲であることができる。これらの膜の長期間の水浸入圧力は、1ｍ水圧で０．５時間を超える持続時間を有することができ、例えば、１ｍ水圧で４時間を超える持続時間を有することができる。

硬化性サポート層
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。

適切な硬化性サポート層としては、限定するわけではないが、ポリマー接着剤、特に熱硬化型接着剤を挙げることができる。適切な硬化性接着剤としては以下のクラスの接着剤を挙げることができ、例えば、ニトリルフェノール、エポキシ、ポリマー、アクリル、シリコーン、ポリウレタン、又はアクリル／シリコーン／エポキシなどの組み合わせである。幾つかの特定の硬化性ポリマーとしては、3M, Inc.により供給されるニトリルフェノール接着剤583、Rogers Corporation, Inc.により供給されるエポキシ接着剤3232、HB Fuller、Inc.により供給されるエポキシ接着剤RFA 7001、HB Fuller, Incにより供給されるポリマー接着剤RFA 1005、Avery Dennison, Inc.により供給される接着剤TS8905、Lintec, Inc.により供給されるアクリル/シリコン/エポキシ接着剤LC2824、HB Fuller, Inc.により供給されるポリウレタン接着剤EM9002、Adhesives Research Inc.により供給される接着剤7970-39、及びTesa, Inc.により供給されるニトリルフェノール接着剤58480、58471及び58470が挙げられる。

音響保護カバーアセンブリ
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。

特に、本明細書に記載のとおりの音響保護カバーアセンブリの実施形態は、１．６×３．３ｍｍ接着剤領域にわたって、少なくとも１０Ｎの線形圧縮、好ましくは少なくとも１５Ｎの線形圧縮に耐えることができる一方で、最小限の減衰で音響エネルギーを通過させることができる。硬化性サポート層（又は二層アセンブリにおける複数の層）の剛比は膜を支持し、音響保護カバーアセンブリが設置されそして圧縮力を受けたときに、膜における張力が変化するのを防止する。本明細書に記載のとおりの音響保護カバーアセンブリの実施形態は、圧縮応力に耐えるのと同じ理由で、一般にせん断応力にも耐性があり、硬化した接着剤なしの従来の膜よりも高いせん断剛性、及び、一定のせん断応力を受けたときにクリープに対する高い耐性を示す。

図１は、小さな開口部１２を有する、携帯電話として表されるエレクトロニクスデバイス１０の外部正面図を示す。開口部は、狭いスロット又は円形のアパチャであることができる。１つの開口部１２が示されているが、エレクトロニクスデバイス１０の開口部における数、サイズ及び形状は変更可能であることを理解されたい。１つの実施形態において、開口部１２の最大直径は、０．１ｍｍ〜５００ｍｍであり、例えば、０．３ｍｍ〜２５ｍｍ又は０．５ｍｍ〜１３ｍｍである。保護カバーアセンブリ１００は、エレクトロニクスデバイス１０への湿分、デブリ又は他の粒子の侵入を防止するために開口部１２を覆って示されている。保護アセンブリカバー１００はあらゆるサイズの開口部に適し、特に限定されない。本明細書に開示される構造は、ラップトップコンピュータ、タブレット、カメラ、携帯用マイクロホンなどの同等のエレクトロニクスデバイスの保護カバーにおける音響通過用の開口部にも同様に適用できる。保護カバーアセンブリ１００を取り付けることを可能にするために、保護カバーアセンブリのサイズは、開口部１２の最大直径よりも大きい。

保護カバーアセンブリ１００は、図２に、より詳細に示されている。示されるように、保護カバーアセンブリ１００は、支持領域１０２によって囲まれた活性領域１０４を含む。活性領域１０４は膜のみを含み、音が膜を容易に通過することを可能にする。支持領域１０２は、保護カバーアセンブリ１００をエレクトロニクスデバイス１０に接続するための外部接着剤層の間に挟まれた膜、及び、該膜とアセンブリに機械的支持を提供するための接着剤層との間で膜に結合された少なくとも1つの硬化性サポート層を含む。

図３は、エレクトロニクスデバイス１０のケーシング３１０に挿入された層状アセンブリ３２０を含む保護カバーアセンブリ１００の例示的なアセンブリ３００の断面図を示す。ケーシング３１０における開口部３１６は開口部１２（図１）に対応し、そして音響経路３０８を画定し、該音響経路にわたって、保護カバーアセンブリ１００は配置され、ケーシング３１０の内部環境３１２から外部環境３１４を分離し、そして音響キャビティ３０６から外部環境３１４を分離している。ケーシング３１０は、モバイルデバイス、携帯電話、タブレットなどのための回路板などのエレクトロニクスデバイス３０２の周囲に配置されてそしてそれを保護するように構成されており、層状アセンブリ３２０は水又はデブリが内部環境３１２に入るのを防止し、特にトランスデューサ３０４を保護するために配置される。トンランスデューサ３０４は音を発生又は受信するために開口部１２内の活性領域１０４の下に配置される。

層状アセンブリ３２０は、膜３２２、硬化性サポート層３２４及び２つの外部接着剤層３２６、３２８を含む。１つの実施形態において、層状アセンブリ３２０は、膜３２２に直接結合された単一のサポート層３２４とともに組み立てられ、外部接着剤３２６、３２８はそれぞれ硬化性サポート層及び膜に結合されている。外部接着剤３２６、３２８は、外部環境３１４から内部環境３１２への水の侵入を防止しながら、層状アセンブリ３２０を内部エレクトロニクス機器３０２及びケーシング３１０と接続させる。一般に、層状アセンブリ３２０の層の数及び同時にその厚さは、音響保護カバーアセンブリが配置されているエレクトロニクスデバイスを小型化するために最小化される。しかしながら、内部エレクトロニクス機器３０２のトポロジー及びケーシング３１０のサイズに応じて、外部接着剤３２６、３２８と内部回路及びケーシングのいずれか又は両方との間に、ガスケット層などの追加の層を設けることができる。外部接着剤３２６、３２８は一般に透水性ではなく、さらに疎水性であることができる。

音波は、音響キャビティ３０６を通過し、音響経路３０８に沿ってトランスデューサ３０４と外部環境３１４との間の膜３２２を通過することができる。音響経路３０８は、一般に、ケーシング３１０の開口部３１６によって画定される。この開口部３１６は、一般に、膜３２２の遮られていない部分とほぼ同じサイズである。しかしながら、硬化性サポート層３２４及び外部接着剤層３２６、３２８は、開口部３１６よりも大きい内部ボイドを画定することができる。

音響経路３０８はまた、通気を提供しうる。通気は、音響キャビティ３０６と外部環境３１４との間の圧力均等化を提供することができる。通気は、層状アセンブリ３２０が音波を通過させる能力に影響を及ぼす音響キャビティ３０６と外部環境３１４との間に圧力差が生じるときに有用である。例えば、音響キャビティ３０６内の温度変化は、音響キャビティ内の空気の膨張又は収縮を引き起こすことができ、これは、層状アセンブリ３２０を変形させ、音響歪みを引き起こす傾向がある。膜３２２に多孔質又は微孔質材料を提供することにより、層状アセンブリ３２０は、圧力を均一にするために、空気を通過させうることができる。保護カバーアセンブリの平衡化速度は、空気が通気により音響キャビティに出入りすることを可能にするほど十分に高く、そのような歪みを実質的に防止又は緩和することができる。特に、この通気性は、設置又は使用中に変形又は損傷しやすい、より薄い膜と相関関係がある。膜３２２に結合された硬化性サポート層３２４を提供することにより、層状アセンブリ３２０は、設置又は使用中の膜の引き裂き、層間剥離又は変形の事例を有意に減らすことができる。

１つの実施形態において、層状アセンブリ３２０の総厚は、５０μｍ〜１０００μｍであり、例えば、１２０μｍ〜３００μｍであることができる。限定するわけではないが、幾つかの例示的な用途では、保護カバーアセンブリは、例えば、１００μｍ〜１０００μｍ程度の比較的薄い厚さを有するＭＥＭＳトランスデューサと組み合わせて使用されうる。したがって、保護カバーアセンブリ１００を取り込んだエレクトロニクスデバイスは、０．２〜１．２ｍｍなど、非常に薄くすることができ、これは、携帯電子デバイスなどの多くの小型ファクタ用途に含めるのに適している。

エレクトロニクスデバイスにおける設置前の、除去可能な保護層と組み合わせた保護カバーアセンブリのさらなる例は図４〜５に示されている。例えば、図４は、２つの剥離ライナ４０２、４０４の間の層状アセンブリ３２０（図３）のアセンブリ４００を示す。実際には、層状アセンブリ３２０は、エレクトロニクスデバイス（例えば、デバイス１０、図１）とともに、第一の剥離ライナ４０４を除去し、そして中に保護カバーアセンブリを配置し、次いで、保護カバーアセンブリをエレクトロニクスデバイスに封入する前に、第二の剥離ライナ４０２を除去することによって組み立てることができる。一般に、層状アセンブリ３２０はエレクトロニクスデバイスとともに組み立てることができ、硬化性サポート層３２４は「下に」、すなわち、エレクトロニクスデバイスのトランスデューサに面し、音響キャビティ（例えば、音響キャビティ３０６、図３）の壁の一部を形成する。しかしながら、幾つかの代替実施形態において、硬化性サポート層は反対方向を向いてもよい。

図５は、少なくとも１つの実施形態による、除去可能な保護層とともに保護カバーアセンブリ５２０の同様のアセンブリ５００を示す。保護カバーアセンブリ５２０は、膜５２２と、膜の両側に結合された２つの硬化性サポート層５２４、５３０とを含む。外部接着剤層５２６、５２８は、ここでも、膜５２２の両側で、剥離ライナ５０４、５０２の間で硬化性サポート層５２４、５３０に結合される。使用時に、保護カバーアセンブリ５２０は、層状アセンブリ３２０（図３〜４）と同様に、エレクトロニクスデバイス（例えば、エレクトロニクスデバイス１０、図１）とともに組み立てることができる。

方法及び例
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。

アルミニウムプレートが接着剤によって一緒に粘着されたら、アセンブリをオーブンに入れた。この場合も、硬化プロセスのための時間及び温度は、データシートに提供されている推奨事項に基づいて調整された。例えば、Flexel（商標） EM9002サンプルでは、オーブンを１１０℃に設定し、サンプルをオーブン内で少なくとも１．５分間硬化した。

耐クリープ性試験
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。

せん断剛性試験
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。

圧縮試験による挿入損失の変化：
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。

テスト接着剤を含むサンプルを作成するために、ＰＳＡにラミネート化された試験接着剤の層を通して、最初にＩＤ特徴を切った。次いで、テスト接着剤を音響膜に粘着するために、加熱プレスを使用して音響膜を試験接着剤にラミネート化した。次いで、ＩＤ特徴を接着剤の第二の層を通して切断した。「一層」構造の場合に、接着剤の第二の層はＰＳＡであった。「二層」構造の場合に、接着剤の第二の層は同じテスト接着剤及びＰＳＡから構成されており、音響膜にテスト接着剤の第二の層を粘着するために、追加の加熱加圧工程を行った。

サンプルは、１．３ｍｍのアパチャサイズを有する第一の固定プレートに取り付けられた。次いで、サンプルが固定プレートの間で結合されるように、第一の固定プレートを第二のサンプルプレートに取り付けた。第二の固定プレートは、、第一のアパチャ及びサンプルの中心に位置合わせされた０．９ｍｍのアパチャを有した。第二のアパチャの後ろに、Knowles（登録商標）SPA2410LF5H測定マイクロホン（Knowles Electronics, LLC. Itasca, IL, USA）をはんだ付けによって組み立てた。ばねを含む追加の固定具は、第一の固定プレートを第二の固定プレートに向かって引っ張ることによって圧縮力を提供した。蝶ネジ及びTE Connectivity Corporationから入手可能なFC22力センサにより、サンプルに作用する２つの固定プレート間の力を制御できた。

固定具アセンブリは、内部ドライバ又はスピーカから６．５ｃｍの距離にあるＢ＆Ｋタイプ４２３２無響試験ボックス(Bruel & Kjaer, Naerum, Denmark)内に配置された。この距離は、固定ピンを備えたベースプレートに固定具を取り付けることによって維持された。スピーカは励起されて、１００Ｈｚ〜１１．８ｋＨｚの周波数範囲にわたって０．５Ｐａの音圧（８８ｄＢＳＰＬ）で外部刺激を生成した。測定用マイクは、音響応答を、周波数範囲全体にわたるｄＢ単位の音圧レベルとして測定した。テストを校正するために、音響膜が存在しない接着リングのサンプルを使用して測定値を取得した。

当初設置時に、ＰＳＡ層が両方の固定プレートに対して完全にシールすることを確実にするために、蝶ネジを使用して１５秒間５Ｎに力を設定した。１５秒後に、力は２Ｎに低下された。接着剤の動きを安定化させるために、圧縮力の設定とスピーカの励起の初期化の間に１分の遅延があった。次に、同じサンプルを５Ｎ、１０Ｎ及び１５Ｎの圧縮設定でテストした。

上述のように、様々な保護カバーアセンブリを調製し、テストした。特定の材料、それらのパラメータ及びそれらの性能特性を、表１及び２に示すように、そして以下の説明によって以下に要約する。一層構造は、図３及び４に示されるようなアセンブリを指す。二層構造は、上記の図５に示されるようなアセンブリを指す。各サンプルを形成するために使用した方法を以下に示す。

実験結果：
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。

一般に、一層構造及び二層構造の性能は、耐クリープ性及びせん断剛性に関して類似していた（図７〜８）。示されているように、ほとんどのテストされた材料は、４ｋＨｚでの１０Ｎの両方の圧縮力下での圧縮による挿入損失（すなわち、挿入損失のピーク）の小さな変化のみを示し、典型的に１ｄＢ未満であった。さらに、ほとんどのテストされた材料は、１５Ｎの圧縮力下での圧縮による４ｋＨｚでの挿入損失の変化も１ｄＢ未満を示した。さらに、ほとんどすべての試験材料は、２Ｎ及び１５Ｎの圧縮力の間の挿入損失の変化が１ｄＢ未満であっても、２．５ｋｇｆの一定印加せん断力で５００〜６００秒で０．０３ｍｍクリープ未満の耐クリープ性を示した（図７）。これらの材料はまた、０．５ｍｍのせん断歪みを受けたときに高いせん断剛性を示し、０．５ｍｍ歪み以上で約１３，０００ｇｆ程度の値を示した（図８）。一層構造は、処理が容易で、表面エネルギーの低い膜に取り付けやすく、コストが低いという利点があり、一方、二層構造は、一般に、圧縮及びせん断抵抗の点でより優れた技術的結果を実現する。

音響カバーサンプル：
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。

例１：
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。

例２：
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。

例３：
熱硬化型フィルムがRogers Corporationから入手可能なＲＸＰ３２３２Ｂｏｎｄｐｌｙ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。

例４：
熱硬化型フィルムがRogers Corporationから入手可能なＲＸＰ３２３２Ｂｏｎｄｐｌｙ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。

例５：
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。

例６：
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。

例７：
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。

例８：
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。

例９：
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。

例１０：
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。

例１１：
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。

例１２：
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。

例１３：
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。

例１４：
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。

例１５：
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。

例１６：
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。

例１７：
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。

例１８：
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。

例１９：
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。

例２０：
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。

例２１：
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。

例２２：
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。

本発明は、ここまで、明確化及び理解の目的で詳細に記載されてきた。しかしながら、当業者は、添付の特許請求の範囲内で特定の変更及び修正を実施できることを理解するであろう。

上記の記載において、説明の目的で、本発明の様々な実施形態の理解を提供するために、多くの詳細が示されてきた。しかしながら、特定の実施形態は、これらの詳細のうちの幾つかなしで、又は、追加の詳細を用いて実施されうることが当業者に明らかであろう。

幾つかの実施形態を開示したが、実施形態の主旨から逸脱することなく、様々な修正、代替構造及び均等形態を使用できることは当業者に理解されるであろう。さらに、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、幾つかの周知の方法及び要素は記載されていない。したがって、上記の記載は、本発明の範囲又は特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

値の範囲が提供される場合に、文脈が明確に他のことを指示しない限り、その範囲の上限と下限の間の各介在値も下限値の単位の最小端数まで詳細に開示されているものと理解される。記載された値又は記載された範囲内の記載されていない介在値と、記載された範囲内の他の記載された値又は介在値との間のより狭い範囲は包含される。これらのより小さな範囲の上限及び下限は、独立して範囲に含まれるか又は除外されることができ、いずれかの又は両方の限定値がより小さい範囲に含まれるか又は両方の限定値がより小さい範囲に含まれない各範囲も、特に記載された範囲の除外された限定に従い、本発明に含まれる。記載された範囲が１つ又は両方の限定値を含む場合に、それらの含まれた限定値のいずれか又は両方を除外する範囲も包含される。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるときに、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の言及を含む。また、「備える（comprise）」、「備える（comprising）」、「含む（contain）」、「含む（containing）」、「含む（inclde）」、「含む（including）」、及び「含む（includes）」という用語は、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるときに、記載された特徴、完全体、構成要素又は工程の存在を特定することを意図しているが、1つ以上の他の特徴、完全体、構成要素、工程、動作又は群の存在又は追加を排除するものではない。

Claims

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２．５ｋｇｆ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。