(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷回路基板と、前記印刷回路基板に配置される少なくとも１つの電子部品とを有する印刷回路基板アセンブリーを備える装置であって、
防水被膜が前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部に配置され、又は接触し、  ナノ膜が前記印刷回路基板アセンブリーに配置され、
前記ナノ膜は、前記印刷回路基板に配置され、又は前記防水被膜と接触する内被膜と、前記内被膜と接触する外被膜とを有し、
前記内被膜は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する酸化金属ナノ粒子を含み、
前記外被膜は、０.１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する二酸化珪素ナノ粒子を含み、
前記酸化金属ナノ粒子がＴｉＯ2ナノ粒子であることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電子部品は、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、トランジスタ、ダイオード、コネクタ、スピーカー、マイクロフォンから選ばれた１つの部品、又はそれらの任意の組合せを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電子部品は、前記印刷回路基板に電気的に接続される少なくとも１本のピンを含み、及び前記少なくとも１本のピンが前記防水被膜によって被覆されたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電子部品は、高い電位差を持つ少なくとも１つの電子部品を含み、及びその上に前記防水被膜が配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記防水被膜は、シリコーン、アクリル、ウレタン、エポキシ、フルオロポリマー、ポリオレフィン、ゴム、クロロブチルゴム、ポリエチレンゴムコポリマー、及びそれらの任意の組合せからなる群から選ばれた１種のポリマーを含有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記内被膜及び前記外被膜は、互いに相互浸透していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）であって、
印刷回路基板と、
前記印刷回路基板に配置される少なくとも１つの電子部品と、
前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部に配置され、又は接触する防水被膜と、
前記印刷回路基板に配置され、又は前記防水被膜と接触する内被膜と、前記内被膜と接触する外被膜とを有するナノ膜とを備え、
前記内被膜は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する酸化金属ナノ粒子を含み、
前記外被膜は、０.１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する二酸化珪素ナノ粒子を含み、
前記酸化金属ナノ粒子がＴｉＯ2ナノ粒子であることを特徴とする、印刷回路基板アセンブリー。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電子部品は、前記印刷回路基板に電気的に接続される少なくとも１本のピンを含み、及び前記少なくとも１本のピンが前記防水被膜によって被覆されたことを特徴とする、請求項７に記載のＰＣＢＡ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電子部品は、高い電位差を持つ少なくとも１つの電子部品を含み、及びその上に前記防水被膜が配置されることを特徴とする、請求項７に記載のＰＣＢＡ。
【請求項１０】
前記防水被膜はポリマーを含有することを特徴とする、請求項７に記載のＰＣＢＡ。
【請求項１１】
印刷回路基板と、前記印刷回路基板に配置される少なくとも１つの電子部品とを有する印刷回路基板アセンブリーを備える装置を提供するステップと、
前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部に位置し、又は接触する防水被膜を形成するステップと、
前記印刷回路基板に位置し、又は前記防水被膜と接触するナノ膜の内被膜を形成するステップと、
前記内被膜と接触する前記ナノ膜の外被膜を形成するステップとを含み、
前記内被膜は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有するＴｉＯ2ナノ粒子を含み、
前記外被膜は、約０.１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する二酸化珪素ナノ粒子を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１２】
防水被膜を形成する前記ステップにおいて、
前記装置上で前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部にポリマー材料を塗着するステップと、
前記装置上で前記ポリマー材料を硬化させるステップとを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマー材料は、シリコーン、アクリル、ウレタン、エポキシ、フルオロポリマー、ポリオレフィン、ゴム、クロロブチルゴム、ポリエチレンゴムコポリマー、及びそれらの任意の組合せからなる群から選ばれたことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリマー材料は、ブラッシング、スピン塗布又は選択的塗布工程により溶液、粘稠液又はコロイドから選ばれた１種の形態として塗着されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリマー材料を、焼成、ＵＶ照射、室温硬化又は湿気硬化から選ばれた１種の方法により硬化させたことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
防水被膜を形成した後、前記装置を約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、約１０分間から約３０分間の範囲内の時間に亘って焼成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ナノ膜の前記内被膜を形成する前記ステップにおいて、
前記ＴｉＯ2ナノ粒子と、第１の溶媒とを含有する第１の溶液を前記装置に塗着するステップと、
前記装置上に前記ＴｉＯ2ナノ粒子含有の前記内被膜を形成するために、揮発及び熱分解技法のうちの少なくとも１種により前記第１の溶媒を除去するステップと、
バーンイン処理を施して前記ＴｉＯ2ナノ粒子と前記装置との結着力を強化するステップとを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の溶液は、約０.３重量パーセント（ｗｔ．％）〜５ｗｔ．％の前記ＴｉＯ2ナノ粒子を含み、及び前記第１の溶媒は、水、メタノール及びエタノールのいずれか１種又はそれらの組合せであることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の溶媒は、前記装置を約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、約５分間から約３０分間の範囲内の時間に亘って加熱することにより除去されたことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記バーンイン処理は、約２５℃から約１００℃の範囲内の温度で、２時間から７２時間の範囲内の時間に亘って実行されたことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記内被膜を形成した後、前記装置を約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、約１０分間から約３０分間の範囲内の時間に亘って焼成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ナノ膜の前記外被膜を形成する前記ステップにおいて、
前記二酸化珪素ナノ粒子と、第２の溶媒とを含有する第２の溶液を前記装置に塗着するステップと、
前記外被膜を形成するために、揮発及び熱分解技法のうちの少なくとも１種を用いて前記第２の溶媒を除去するステップとを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の溶液は、約０.３ｗｔ．％〜５ｗｔ．％の二酸化珪素ナノ粒子を含み、及び前記第２の溶媒は、メチルハイドロジェンシロキサン又はアミノ変性シロキサンを含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の溶媒は、前記装置を約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、約１０分間から約３０分間の範囲内の時間に亘って加熱することにより除去されたことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置の塗布方法に関し、特に、ナノ粒子を用いた装置の塗布方法、及びその結果得られる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多種多様な技術の進展に伴い、多くの電子部品の超小型化と多様化が徐々に発展してきた結果、その上に電子部品を有する印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）のデザインがより複雑になっている。従って、いくつかの外部の化学物質による湿気から前記ＰＣＢＡを保護するために、どんな方法を選ぶことは重要なことであり、保護の品質については、通常、前記ＰＣＢＡの作動寿命によって判定する。従来、前記ＰＣＢＡが湿気を帯びる問題を解決するために、前記ＰＣＢＡに保護膜を形成するのが普通である。加えて、いくつかの他の装置（例えば、いくつかの電線）は、湿気から防ぐため、及び摩擦を少なくするための保護膜を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術は、通常、前記ＰＣＢＡ及びその他の装置を保護するために、塗布工程を使用するが、伝統的な塗布工程では、前記保護膜の膜厚が厚くなりすぎ易く、又は不均一な分布になり易い。別の従来技術では、気相蒸着工程を利用して前記保護膜を前記ＰＣＢＡに形成するが、前記気相蒸着工程は、当該電子部品の載置角度のため、前記保護膜がしばしば均一にならない。そのため、高品質の保護機能を備え、かつより均一な分布のより薄い保護膜の形成方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、装置の防水方法及びその結果得られる装置を提供する。前記方法は、前記装置上に防水被膜を形成するステップと、前記装置上にナノ膜を形成するステップとを含む。上記問題点を解決するために、本発明においては、防水被膜及びナノ膜を形成する前記方法が提供される。
【０００５】
本発明の目的は、装置の塗布方法を提供することである。その方法は、装置の少なくとも一部に位置し、又は接触する防水被膜（例えば、ポリマー被膜）を形成するステップと、前記防水被膜及び／又は前記装置と接触する酸化金属ナノ粒子を含む（又はからなる）内被膜を形成するステップと、前記内被膜と接触する外被膜を形成するステップとを含む。前記外被膜は、二酸化珪素ナノ粒子を含む（又はから作製される）。前記酸化金属ナノ粒子は、適切な寸法を有し、例えば、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する。前記二酸化珪素ナノ粒子は、適切な寸法を有し、例えば、０．１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。前記内被膜及び前記外被膜のそれぞれにナノ粒子が互いに相互に結合又は融着してもよく、及び凝集体となってもよい。前記酸化金属ナノ粒子及び珪素ナノ粒子は、前記内被膜と外被膜との界面に互いに相互に結合又は融着してもよい。
【０００６】
いくつかの実施形態では、前記方法は、装置に、又は装置と接触する少なくとも一部に防水被膜（例えば、ポリマー被膜）を塗着するステップと、前記防水被膜を硬化させるステップと、前記装置を焼成するステップと、第１の溶質である酸化金属ナノ粒子含有の第１の溶液を前記装置に塗着するステップと、前記第１の溶液の第１の溶媒の揮発及び熱分解のうちの少なくとも１種をすることにより、前記装置上に前記酸化金属ナノ粒子含有の内被膜を形成するステップと、前記酸化金属ナノ粒子と前記装置との結着力を強化するステップと、前記内被膜を有する前記装置を焼成するステップと、第２の溶質である二酸化珪素ナノ粒子含有の第２の溶液を前記内被膜に塗着するステップと、前記第２の溶液の第２の溶媒の揮発及び熱分解のうちの少なくとも１種をすることにより、前記二酸化珪素ナノ粒子を前記内被膜に提供して外被膜とするステップとを含み、前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有し、前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。
【０００７】
本発明の別の目的は、印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）の塗布方法を提供することである。その方法は、本明細書に記載されるように、前記ＰＣＢＡの少なくとも一部に位置し、又は接触する防水被膜（例えば、ポリマー被膜）を形成するステップと、前記防水被膜及び／又は前記ＰＣＢＡと接触する酸化金属ナノ粒子を含む内被膜を形成するステップと、前記内被膜と接触する外被膜を形成するステップとを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記ＰＣＢＡの少なくとも一部に防水被膜を塗着するステップと、前記防水被膜を硬化させるステップと、前記ＰＣＢＡを約５０度から１５０度の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成するステップと、第１の溶質である酸化金属ナノ粒子含有の第１の溶液を前記ＰＣＢＡに塗着するステップと、前記第１の溶液を付着した前記ＰＣＢＡを約５０度から約１５０度の範囲内の温度で、５〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成して前記酸化金属ナノ粒子を前記ＰＣＢＡに残存させて内被膜とするステップと、前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡとの結着力を強化するステップと、前記内被膜を有する前記ＰＣＢＡを約５０度から１５０度で、１０〜３０分間に亘って焼成するステップと、第２の溶質である二酸化珪素ナノ粒子含有の第２の溶液を前記内被膜に塗着するステップと、前記第２の溶液を付着した前記ＰＣＢＡを約５０度から約１５０度の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成して前記二酸化珪素ナノ粒子を前記内被膜に残存させて外被膜とするステップとを含み、前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有し、前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。
【０００９】
本発明の別の目的は、その結果得られる被覆装置（例えば、防水機能を備えた印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ））を提供することである。前記ＰＣＢＡは、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に配置又は実装される少なくとも１つの電子部品とを有する。防水被膜は、当該電子部品の少なくとも一部に配置され、又は接触するポリマーを含有する。ナノ膜が前記防水被膜及び／又は前記ＰＣＢＡに配置又は接触される。前記ナノ膜は、酸化金属ナノ粒子を含む内被膜と、二酸化珪素ナノ粒子を含む外被膜とを有する。いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有し、及び前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。
【発明の効果】
【００１０】
被覆された後、前記装置は、前記防水被膜と、前記酸化金属ナノ粒子及び前記酸化金属ナノ粒子よりも粒径が小さい前記二酸化珪素ナノ粒子を主成分とする前記ナノ膜とを備える。前記ポリマー含有の防水被膜及び前記ナノ膜により前記装置を湿気から保護する好ましい防水効果を実現できる。いくつかの実施形態では、前記ナノ膜によって前記装置には摩擦を少なくし、又は他の機能があってもよい。さらにまた、前記酸化金属ナノ粒子及び前記二酸化珪素ナノ粒子のナノメートルレベルのサイズのため、本発明における前記ナノ膜は、薄い膜厚を有し、そして連続的かつ均一な表面を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の態様は、以下の詳細な説明を添付の図面に関連して読むことによって最良に理解される。但し、業界での標準的慣行に従い、様々な構成要素は、必ずしも縮尺とおりに描かれていないことを強調しておく。むしろ、様々な構成要素の寸法は、議論の明瞭化のために任意に拡大又は縮小されている。明細書及び図面を通じて類似の構成要素には、類似の参照符号を付して表すものとする。
【００１２】
【図１】本発明のいくつかの実施形態によるナノ膜を有する例示的被覆印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）の概略図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による装置を製造するための例式的方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明のいくつかの実施形態によるＰＣＢＡ又はＰＣＢＡを備える装置を塗布するための例式的工程を示すフローチャートである。
【図４Ａ】それぞれ本発明のいくつかの実施形態による動的光散乱（ＤＬＳ）を用いてＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の測定結果を説明する図である。
【図４Ｂ】それぞれ本発明のいくつかの実施形態による動的光散乱（ＤＬＳ）を用いてＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の測定結果を説明する図である。
【図４Ｃ】それぞれ本発明のいくつかの実施形態による動的光散乱（ＤＬＳ）を用いてＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の測定結果を説明する図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態によるＳｉＯ2ナノ粒子の粒度分布を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の開示は、本発明の異なる構成要素を実施するための多くの異なる実施形態又は実施例を提供するものである。本発明を簡素化するために、特定の実施例における部品及び配置を下記に説明する。勿論、これらは単に例に過ぎず、限定する意図はない。例えば、以下の説明において、第１の構成要素が第２の構成要素の上にあるという構成や、第１の構成要素が第２の構成要素の上に位置するなどの構成には、第１の構成要素と第２の構成要素とが直接接触して形成される実施形態を含んでもよく、第１の構成要素と第２の構成要素との間に追加的構成要素が形成されることで第１の構成要素と第２の構成要素とは直接接触しなくなる実施形態も含んでもいる。加えて、本発明は、種々の実施例において、参照符号及び／又は文字を繰り返し使用することができる。この繰り返し使用は、簡易化と明確化を目的とするもので、その自体が、議論される種々の実施例及び／又は構成間の関係を決定づけるものではない。
【００１４】
さらに、例えば、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」）などのような空間的な相対的用語は、図面に示されるような１つの要素又は構成要素の、別の要素（ら）又は構成要素（ら）に対する関係性を説明する記述の容易性のために使用される場合がある。それらの空間的な相対的用語は、図面に描かれた配向に加えて、使用時又は作動時の装置の異なる配向を包含することが意図される。装置は、他の方式で配向（９０度又は他の配向で回転）されてもよく、本明細書で使用されるそれらの空間的な相対的記述語も同様に適宜に解釈される。
【００１５】
本発明において、単数形の「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」及び「前記（ｔｈｅ）」は、複数形の言及を含み、特定の数値について言及した場合は、その文脈で別途明示しない限り、少なくともその特定の値を含む。従って、例えば、「１つのＰＣＢＡ」について言及した場合は、１つ又は２つ以上のそのような構造及び等価物を意味することが、当業者にはよく知られているであろう。以下同様である。さらにまた、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」の文章が列挙された場合、任意の組合せ（例えば、「Ａだけ」、「Ｂだけ」、「Ｃだけ」、「ＡとＢを一緒に」、「ＡとＣを一緒に」、「ＢとＣを一緒に」や「ＡとＢとＣとを一緒に」の可能性を含む）を意味すると解釈されるべきである。
【００１６】
先行詞の「約（ａｂｏｕｔ）」を使用して値が近似値として表現された場合、その特定の値は別の実施形態を構成するということは理解されるであろう。本明細書で使用されるような「約Ｘ」（ここで、Ｘは数値である）は、好ましくは、列挙された値を含め、その値の±１０％を指す。例えば、語句の「約８」は、好ましくは、７．２〜８．８の値を指す。別の例によれば、語句の「約８％」は、好ましくは（いつもそうとは限らないが）、７．２％〜８．８％の値を指す。存在する場合は、全ての範囲が包括的かつ組み合わせ可能である。例えば、「１〜５」の範囲が列挙された場合、その列挙された範囲は、「１〜４」、「１〜３」、「１〜２」、「１〜２及び４〜５」、「１〜３及び５」などの範囲を含むと解釈されるべきである。
【００１７】
加えて、選択肢の一覧が肯定的に提供された場合、そのような一覧は、選択肢のいずれかが、例えば、特許請求の範囲における否定的限定により、排除され得ることを意味すると解釈されてもよい。例えば、「１〜５」の範囲が列挙された場合、その列挙された範囲は、１、２、３、４又は５のいずれかが否定的に排除される状況を含むと解釈されてもよく、ゆえに、「１〜５」という列挙は、「１及び３〜５、しかし２ではない」、又は単に「その中、２が含まれない」と解釈されてもよい。任意の部品、要素、属性又はステップが、選択肢として挙げられでも、それらが個別に列挙されても、ここで肯定的に列挙された任意の部品、要素、属性又はステップは、特許請求の範囲で明確に排除され得ることが意図される。
【００１８】
別途明確に指示されない限り、「金属酸化物」について言及した場合は、下記のとおりに任意の適切な金属の、任意の適切な酸化物を包含すると理解されるべきである。適切な金属酸化物の実施例は、以下の群（１）〜（４）から選ばれた金属の酸化物（又はそれらの組合せ）を含むが、これらに限定されない。
１．Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＢｉ（「貧金属」）。
２．遷移金属の第一系列（第一ｄブロック系列）には、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎを含む。
３．前記遷移金属の第二系列（第二ｄブロック系列）には、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ及びＣｄを含む。
４．前記遷移金属の第三系列（第三ｄブロック系列）には、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ及びＨｇを含む。
より好ましくは、前記金属酸化物又は酸化物のための前記金属は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｗ及びＡｕから選ばれた。例えば、いくつかの実施形態において、適切な金属酸化物がＴｉＯ2である。
【００１９】
装置の防水方法及びその結果得られる装置が提供される。その方法は、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に配置される少なくとも１つの電子部品とを有するＰＣＢＡを備える装置を提供するステップと、前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部に位置し、又は接触する防水被膜を形成するステップと、前記印刷回路基板に位置し、又は前記防水被膜と接触するナノ膜の内被膜を形成するステップと、前記内被膜と接触する前記ナノ膜の外被膜を形成するステップとを含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、防水被膜を形成する前記ステップにおいて、前記装置上で前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部にポリマー材料を塗着するステップと、前記装置上で前記ポリマー材料を硬化させるステップとを含む。前記ポリマー材料は、シリコーン、アクリル、ウレタン、エポキシ、フルオロポリマー、ポリオレフィン、ゴム、クロロブチルゴム、ポリエチレンゴムコポリマー、及びそれらの任意の組合せからなる群から選ばれた。前記ポリマー材料は、ブラッシング、スピン被覆又は選択的塗布工程により溶液、粘稠液又はコロイドから選ばれた１種の形態として塗着されてもよい。前記ポリマー材料を、焼成、ＵＶ照射、室温硬化又は湿気硬化から選ばれた１種の方法により硬化させてもよい。防水被膜を形成した後、前記装置を例えば、約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、例えば、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成してもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、前記ナノ膜の前記内被膜を形成する前記ステップにおいて、酸化金属ナノ粒子と、第１の溶媒とを含有する第１の溶液を前記装置に塗着するステップと、前記装置上に前記酸化金属ナノ粒子含有の前記内被膜を形成するために、揮発及び熱分解技法のうちの少なくとも１種により前記第１の溶媒を除去するステップと、バーンイン処理を施して前記酸化金属ナノ粒子と前記装置との結着力を強化するステップとを含む。前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する。いくつかの実施形態では、前記第１の溶液は、約０．３〜５ｗｔ．％の前記酸化金属ナノ粒子を含む。前記第１の溶媒は、水、メタノール及びエタノールのいずれか１種又はそれらの組合せである。前記第１の溶媒は、前記装置を例えば、約５０℃〜約１５０℃の範囲内の温度で、例えば、５〜３０分間の範囲内の時間に亘って加熱することにより除去された。いくつかの実施形態において、前記バーンイン処理は、約２５℃から約１００℃の範囲内の温度で、２時間から７２時間の範囲内の時間に亘って実行された。前記内被膜を形成した後、前記装置を約５０℃〜約１５０℃の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成してもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、前記ナノ膜の前記外被膜を形成する前記ステップにおいて、二酸化珪素ナノ粒子と、第２の溶媒とを含有する第２の溶液を前記装置に塗着するステップと、前記外被膜を形成するために、揮発及び熱分解技法のうちの少なくとも１種を用いて前記第２の溶媒を除去するステップとを含む。前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍから約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。いくつかの実施形態では、前記第２の溶液は、約０．３ｗｔ．％〜５ｗｔ．％の二酸化珪素ナノ粒子を含み、及び前記第２の溶媒は、ヘプタン、セタン及びメチルハイドロジェンシロキサンの混合物である。メチルハイドロジェンシロキサンにおける−ＳｉＨ基由来のハイドロジェンのパーセンテージは、約０．５ｗｔ．％から２．０ｗｔ．％の範囲内である。いくつかの他の実施形態では、前記第２の溶媒は、アミノ変性シロキサン又はアミノ変性シランを含む。そのようなアミノ変性シロキサン又はシランは、−ＯＨ基を適宜含んでもよく、水又は湿気と反応することで−ＯＨ基を生成してもよい。前記第２の溶媒は、前記装置を例えば、約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、例えば、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って加熱することにより除去された。
【００２３】
浸漬、吹き付け又はブラッシングから選ばれた１種の方法により、前記第１の溶液及び前記第２の溶液が前記装置に塗着される。前記方法は、前記酸化金属ナノ粒子と前記装置との前記結着力を強化した後、及び前記内被膜を有する前記装置を焼成する前に、前記内被膜を有する前記装置の外観を検査するステップと、前記内被膜を有する前記装置を洗浄するステップとをさらに含んでもよい。内被膜及び外被膜において、ナノ粒子が互いに相互に結合又は融着してもよい。前記ナノ粒子が凝集体となってもよい。前記酸化金属ナノ粒子及び珪素ナノ粒子は、前記内被膜と外被膜との界面に互いに相互に結合又は融着してもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、前記装置が印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）である。前記ＰＣＢＡは、印刷回路基板と、その上に実装される複数の電子部品とを有する。それらの電子部品の少なくとも１つは、高い電位差を持つ電子部品から選ばれた。高い電位差を持つ当該電子部品は、前記印刷回路基板に電気的に接続される少なくとも１本のピンを含む。高い電位差を持つ当該電子部品には、部分的に又は完全に塗付けられて前記防水被膜を形成する。
【００２５】
高い電位差を持つ電子部品は、電源又は他の部品に結合される部品であってもよく、いくつかの実施形態において、電位の差が１２、２４又は３０ボルトよりも高いものである。例えば、自動車電池用ＰＣＢＡには、異なるグループの部品が、５、１２、２４及び３０ボルトを含むが、これらに限らない異なる電圧を有する電源に接続されてもよい。低い電位差（例えば、５ボルト）を持つ前記部品に関して、これらの部品の表面に導電性が維持されながら、水又は湿気からの保護を提供して使用寿命を増大させるために、本明細書に記載されるような、前記内被膜と、前記外被膜とを有する前記ナノ膜の被膜を使用しもてよい。ポリマー系の防水被膜が必ずしも必要としない。高い電位差を持つ前記部品に関して、表面伝導率が必要とされない。本明細書に記載されるような、前記内被膜と、前記外被膜とを有する前記ナノ膜の被膜は、水及び湿気からのある程度までの保護を提供する。しかしながら、ポリマー系の防水被膜は、よりよい保護とより長い使用寿命を提供することが好ましい。部品の他の実施例としては、高い電位を有し、道路使用と自動車使用のための発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトを含んでもよい。
【００２６】
別の態様では、本発明において、その結果得られる装置が提供される。前記装置は、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に配置される少なくとも１つの電子部品とを有する印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）を備える。ポリマー被膜などの防水被膜が前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部に配置され、又は接触する。ナノ膜が前記ＰＣＢＡに配置される。前記ナノ膜は、内被膜と、外被膜とを有する。前記内被膜が前記印刷回路基板に配置され、又は前記防水被膜と接触する。前記内被膜は、約５ｎｍから約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する酸化金属ナノ粒子を含む。前記外被膜は、前記内被膜と接触し、及び約０.１ｎｍから約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する二酸化珪素ナノ粒子を含む。内被膜及び外被膜において、ナノ粒子が互いに相互に結合又は融着してもよい。前記ナノ粒子が凝集体となってもよい。前記酸化金属ナノ粒子及び珪素ナノ粒子は、前記内被膜と外被膜との界面に互いに相互に結合又は融着してもよい。
【００２７】
前記少なくとも１つの電子部品は、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、トランジスタ、ダイオード、コネクタ、スピーカー、マイクロフォンから選ばれた１つの部品、又はそれらの任意の組合せを含む。いくつかの実施形態において、前記少なくとも１つの電子部品は、前記印刷回路基板に電気的に接続される少なくとも１本のピンを含み、及び前記少なくとも１本のピンが前記防水被膜によって被覆された。前記少なくとも１つの電子部品は、高い電位差を持つ少なくとも１つの電子部品を含んでもよく、その上に前記防水被膜が配置されてもよい。
【００２８】
前記防水被膜は、シリコーン、アクリル、ウレタン、エポキシ、フルオロポリマー、ポリオレフィン、ゴム、クロロブチルゴム、ポリエチレンゴムコポリマー、及びそれらの任意の組合せからなる群から選ばれた１種のポリマーを含有する。前記酸化金属ナノ粒子は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ及びＨｇから選ばれた１種又は２種以上の金属の酸化物を含む。いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子がＴｉＯ２ナノ粒子である。いくつかの実施形態において、前記内被膜及び前記外被膜は、２層構造であってもよいし、いくつかの他の実施形態において、前記内被膜及び前記外被膜は、互いに相互浸透していてもよい。
【００２９】
一態様では、印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）が提供される。前記ＰＣＢＡは、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に配置される少なくとも１つの電子部品と、前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部に配置され、又は接触する防水被膜と、ナノ膜とを備える。前記ナノ膜は、内被膜と外被膜とを有する。前記内被膜が前記印刷回路基板に配置され、又は前記防水被膜と接触する。前記内被膜は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する酸化金属ナノ粒子を含む。前記外被膜が前記内被膜と接触する。前記外被膜は、０.１ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒径を有する二酸化珪素ナノ粒子を含む。いくつかの実施形態において、前記少なくとも１つの電子部品は、前記印刷回路基板に電気的に接続される少なくとも１本のピンを含み、及び前記少なくとも１本のピンが前記防水被膜によって被覆された。前記少なくとも１つの電子部品は、高い電位差を持つ少なくとも１つの電子部品を含み、及びその上に前記防水被膜が配置される。いくつかの実施形態において、前記防水被膜はポリマーを含有し、及び前記酸化金属ナノ粒子がＴｉＯ2ナノ粒子である。
【００３０】
図１に示される符号１００のような例示的装置の概略図を参照する。前記例示的装置１００は、印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）１０と、前記ＰＣＢＡ１０に被覆されたナノ膜４とを備え、記ＰＣＢＡ１０は、印刷回路基板１と、その上に実装される１つ又は２つ以上の電子部品とを有する。いくつかの実施形態では、前記印刷回路基板１及び当該電子部品２の外周及び表面には、複数の気孔、隙間及び製造工程に形成された他の構造を含み、これらによって前記ＰＣＢＡ１０及び当該電子部品２を粗面にする。当該電子部品２のそれぞれに、前記印刷回路基板１に電気的に接続される複数本のピン２１を含む。いくつかの実施形態において、前記ピン２１は、例えば、金属のような導電材料を含有する。
【００３１】
前記電子部品２は、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、トランジスタ、ダイオード、コネクタ、スピーカー、マイクロフォン及び前記印刷回路基板１に実装される任意の他の部品であってもよい。前記印刷回路基板アセンブリー１０は、組電池、ヘッドセット、電話又は任意の他の電子装置に適用される。いくつかの実施形態において、前記印刷回路基板１は、ガラス強化エポキシ複合材であるＦＲ−４複合材料から作製される。
【００３２】
湿気から当該電子部品２を保護するために、当該電子部品２の少なく１つが防水被膜３（例えば、ポリマー被膜）によって部分的に又は完全に被覆されてもよい。いくつかの実施形態では、当該電子部品２の少なく１つが高い電位差を持つ電子部品２０１から選ばれる場合、電子部品２が前記防水被膜３によって被覆される必要がある。好ましくは、前記防水被膜３が高い電位差を持つ当該電子部品２の前記ピン２１に形成される。前記防水被膜３は、ポリマーのような適切な材料を含有する。そのようなポリマーの実施例は、シリコーン、アクリル又はアクリル酸ポリマー、ポリウレタン、エポキシ、フルオロポリマー、ポリオレフィン、ゴム（例えば、クロロブチルゴム）、ポリエチレンゴムコポリマー、又は任意の他の適切なポリマー或いはそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。
【００３３】
前記ナノ膜４は、酸化金属ナノ粒子を含む内被膜４１と、前記酸化金属ナノ粒子の粒径よりも小さい粒径を持つ二酸化珪素ナノ粒子を含む外被膜４２とを有する。酸化金属ナノ粒子を含む前記内被膜４１は、前記ＰＣＢＡ１０の前記印刷回路基板１及び当該電子部品２に配置され、又は接触する。図１に図示されるように、いくつかの実施形態において、前記内被膜４１の少なくとも一部に、前記防水被膜３が配置され、又はそれと接触する。珪素ナノ粒子を含む前記外被膜４２は、前記内被膜４１に配置され、又は接触する。
【００３４】
図１に示される前記内被膜４１、前記外被膜４２及び前記ＰＣＢＡ１０の形状は、あくまでも概略的なものである。いくつかの実施形態では、前記内被膜４１の外周及び／又は表面には、複数の小さな気孔、隙間及び他の構造を含む。前記外被膜４２が前記内被膜４１の上又は内側に形成される場合、前記外被膜４２と前記内被膜４１との間で相互浸透が生じている。前記外被膜４２及び前記内被膜４１は、２層の独立した層の形態であってもよい。いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子及び前記二酸化珪素ナノ粒子が同一の層に前記ナノ膜４を形成することができる。前記二酸化珪素ナノ粒子が前記酸化金属ナノ粒子の空隙に相互浸透している。前記ＰＣＢＡ１０の前記印刷回路基板１及び当該電子部品２に、金属酸化粒子及び二酸化珪素粒子の両者を含む被膜層が形成される。前記内被膜４１の前記酸化金属ナノ粒子が、前記ＰＣＢＡ１０の気孔、隙間及び他の構造にも相互浸透している。
【００３５】
いくつかの実施形態では、前記内被膜は、酸化金属ナノ粒子溶液から作製される。前記酸化金属ナノ粒子溶液は、前記酸化金属ナノ粒子及び溶媒の混合物である。前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍから約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する。前記酸化金属ナノ粒子溶液は、０．３％から５％の濃度範囲を有する。前記溶媒は、水、メタノール、エタノールなど又はそれらの任意の組合せから選ばれた。
【００３６】
いくつかの実施形態では、前記外被膜は、二酸化珪素ナノ粒子溶液から作製される。前記二酸化珪素ナノ粒子溶液は、前記二酸化珪素ナノ粒子及び溶媒の混合物である。前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍから約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。前記二酸化珪素ナノ粒子溶液は、０．３％から５％の濃度範囲を有する。いくつかの実施形態において、前記溶媒組成物は、ヘプタン、セタン、メチルハイドロジェンシロキサンなど又はそれらの任意の組合せを含む。他の実施形態では、前記溶媒は、アミノ変性シロキサン又はアミノ変性シランを含む。そのようなアミノ変性シロキサン又はシランは、−ＯＨ基を適宜含んでもよく、水又は湿気と反応することで−ＯＨ基を生成してもよい。
【００３７】
図２を参照して、例示的方法５００は、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に配置される少なくとも１つの電子部品とを有するＰＣＢＡを備える装置を提供するステップ（ステップ５０２）と、前記少なくとも１つの電子部品の少なくとも一部に位置し、又は接触する防水被膜を形成するステップ（ステップ５０４）と、前記印刷回路基板に位置し、又は前記防水被膜と接触するナノ膜の内被膜を形成するステップ（ステップ５０６）と、前記内被膜と接触する前記ナノ膜の外被膜を形成するステップ（ステップ５０８）とを含む。図３は例示的方法を詳細に図示するものである。図２のステップ５０４は、図３のステップ８０１及び８０２を含んでもよい。図２のステップ５０６は、図３のステップ８０４、８０５及び８０６を含んでもよい。図２のステップ５０８は、図３のステップ８０８及び８０９を含んでもよい。
【００３８】
図３を参照にして、いくつかの実施形態によれば、前記ＰＣＢＡ１０を塗布するための例示的工程が図示される。前記ＰＣＢＡ１０がローダ（図示せず）に載置されるのは、その後のステップを容易に実行できるようにするためである。
【００３９】
ステップ８０１にて、前記ＰＣＢＡ１０の少なくとも１つの電子部品２には、部分的に又は完全に塗付けられて前記防水被膜３を形成し、それは、例えば、シリコーン、アクリル、ウレタン、エポキシ、フルオロポリマー、ポリオレフィン、ゴム（例えば、クロロブチルゴム）、ポリエチレンゴムコポリマー 、又は任意の他の適切なポリマー或いはそれらの組合せのようなポリマー被膜材料を含んでもよい。必要に応じて、前記防水被膜３を形成するための前記材料は、溶液、粘稠液又はコロイドから選ばれた１種の形態として塗着されてもよい。例えば、吹き付け、ブラッシング、スピン塗布又は選択的塗布工程などの任意の操作可能な技法により、前記防水被膜３が当該電子部品２に形成される。一般に、前記高い電位差の電子部品２０１の前記ピン２１が前記防水被膜３によって被覆されて前記防水機能を補強することができる。
【００４０】
ステップ８０２にて、硬化工程を施して前記防水被膜３を硬化させる。適切な硬化工程の実施例は、焼成、ＵＶ照射、光硬化、室温又は低温硬化、熱硬化及び湿気硬化を含むが、これらに限定されない。塗布及び硬化のための方法は、当該電子部品２の材料タイプ及び／又は前記防水被膜３を形成するための前記材料の特性に基づいて選ばれてもよい。
【００４１】
ステップ８０３にて、前記ＰＣＢＡ１０を焼成する。前記焼成工程は、前記ＰＣＢＡ１０を乾燥させて前記ＰＣＢＡ１０の複数の気孔、隙間及び他の構造を活動化させ、又は露出させることができる。いくつかの実施形態では、前記ＰＣＢＡ１０を焼成設備（図示せず）において約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成する。
【００４２】
ステップ８０４にて、前記ＰＣＢＡ１０が自動浸漬機（図示せず）に浸漬されて第１の溶質である酸化金属ナノ粒子含有の第１の溶液を前記ＰＣＢＡ１０に塗着する。いくつかの実施形態では、前記ＰＣＢＡ１０が前記第１の溶液に約５〜１０秒間浸漬される。いくつかの実施形態では、浸漬法の代わりに、前記ＰＣＢＡ１０に対して吹き付けし、又はブラッシングしてもよく、或いは他の可能な方法を用いてもよい。いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子溶液は、前記金属酸化（例えば、ＴｉＯ2）ナノ粒子及び第１の溶媒の混合物を含む。前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍから約１００ｎｍの範囲内の粒径を有する。いくつかの実施形態では、前記第１の溶液の濃度範囲が０．３％から５％である。
【００４３】
ステップ８０５にて、前記第１の溶液の第１の溶媒の揮発及び熱分解のうちの少なくとも１種をすることにより、その上に第１の溶液を分散した前記ＰＣＢＡ１０を焼成して前記酸化金属ナノ粒子を前記ＰＣＢＡ１０に成膜させて内被膜４１とする。好ましくは、前記第１の溶液を付着した前記ＰＣＢＡ１０を焼成設備（図示せず）において約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、約５〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成する。いくつかの実施形態では、前記第１の溶媒は、水、メタノール及びエタノール（又はそれらの任意の組合せ）のいずれか１種であり、それで前記酸化金属ナノ粒子が前記ＰＣＢＡ１０により均一に分散するように促される。前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０が前記ローダから着脱される。
【００４４】
ステップ８０６にて、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０をバーンインして前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡとの結着力を強化する。いくつかの実施形態では、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０を約２５℃から約１００℃の範囲内の温帯で、２〜７２時間の範囲内の時間に亘ってバーンインする。当業者であれば、前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡ１０との前記結着力を強化するために、別の方法を使用してもよい。バーンイン後、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０がローダ（図示せず）に載置される。
【００４５】
ステップ８０７にて、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０をさらに必要に応じて焼成する。前記焼成工程は、前記内被膜４１の複数個の気孔、隙間及び他の構造を活動化させることができる。いくつかの実施形態では、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０を焼成設備（図示せず）において約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成する。いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡ１０との前記結着力を強化した後、かつ前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０を焼成する前に、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０の外観を検査するステップと、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０を洗浄するステップとをさらに含んでもよい。
【００４６】
ステップ８０８にて、前記内被膜４１を有する前記ＰＣＢＡ１０が自動浸漬機に浸漬されて第２の溶質である二酸化珪素ナノ粒子含有の第２の溶液を前記内被膜４１に塗着する。いくつかの実施形態では、ＰＣＢＡ１０が前記第２の溶液に約５〜１０秒間浸漬される。いくつかの実施形態では、浸漬法の代わりに、前記ＰＣＢＡ１０に対して吹き付けし、又はブラッシングしてもよく、或いは他の可能な方法を用いてもよい。いくつかの実施形態では、前記二酸化珪素ナノ粒子溶液は、前記二酸化珪素ナノ粒子及び第２の溶媒の混合物を含む。前記二酸化珪素ナノ粒子溶液の濃度範囲が０．３％から５％であり、二酸化珪素は、約０．１ｎｍから約１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。いくつかの実施形態において、前記第２の溶液の前記第２の溶媒は、ヘプタン、セタン及びメチルハイドロジェンシロキサン又はそれらの任意の組合せを含む組成物を有する。他の実施形態では、前記第２の溶媒は、アミノ変性シロキサン又はアミノ変性シランを含む。前記第２の溶媒で前記二酸化珪素ナノ粒子が前記内被膜４１により均一に分散するように促される。
【００４７】
ステップ８０９にて、前記第２の溶液を付着した前記ＰＣＢＡ１０を焼成して前記二酸化珪素ナノ粒子を前記内被膜４１に成膜させて、前記内被膜４１に位置し、又は接触する外被膜４２とする。いくつかの実施形態では、前記第２の溶液を付着した前記ＰＣＢＡ１０を焼成設備（図示せず）において約５０℃から約１５０℃の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の時間に亘って焼成する。前記防水被膜３及び前記ナノ膜４を有する前記ＰＣＢＡ１０が前記ローダから着脱される。前記ＰＣＢＡ１００の外観及び機能を検証する。
【００４８】
本発明において、全ての温度値の単位がセルシウス度（℃）である。配合物におけるパーセンテージの単位が重量パーセント（ｗｔ．％）であるが、類似した範囲における体積パーセンテージも許容されると考えられる。前記ナノ粒子のサイズが粒度分布を基にした平均粒径である。
【００４９】
いくつかの実施形態では、使用されたシリカ粒子が無定形かつ疎水性のものである。前記シリカ粒子（例えば、ヒュームドシリカ）は、供給業者から入手したものであり、任意の化学修飾がない。これらの粒子は、被覆表面に望ましい疎水性を提供する。いくつかの他の実施形態において、必要に応じて前記シリカ粒子に対して化学修飾を行ってもよい。
【００５０】
使用されたシリカ粒子は、表面にいくつかのヒドロキシル（−ＯＨ）基を有する。これらのヒドロキシル基は、基材表面上のヒドロキシル基及び／又は金属酸化粒子に対して反応すると共に、共有結合の形成を促進して塗布粘着性を改善することができる。酸化金属ナノ粒子と二酸化珪素ナノ粒子のそれぞれにも、前記内被膜又は前記外被膜における前記結合の形成を促進する−ＯＨ基を有してもよい。前記金属酸化粒子及び前記シリカ粒子も、相互に結合又は融着して前記内被膜と前記外被膜との界面になる。いくつかの実施形態では、二酸化珪素ナノ粒子は、前記表面にグラフト結合されるメチルハイドロジェンシロキサンを含む。過剰な化学基−Ｓｉ−Ｈは、湿気又は水と反応して−Ｓｉ−ＯＨに転化することができ、金属酸化粒子上の−Ｔｉ−ＯＨと反応することで、−Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合を形成することが望まれる。前記化学基−Ｓｉ−ＯＨ及び−Ｔｉ−ＯＨも、ナノ粒子を前記内被膜と前記外被膜のそれぞれに相互に融着又は結合するようにさせることができ。いくつかの他の実施形態では、二酸化珪素ナノ粒子は、アミノ変性シロキサン又はアミノ変性シランを含む。そのようなアミノ変性シロキサン又はシランは、−ＯＨ基を適宜含んでもよく、水又は湿気と反応することで−ＯＨ基を生成してもよい。同様に、前記化学基−Ｓｉ−ＯＨが−Ｓｉ−ＯＨ又は−Ｔｉ−ＯＨと反応してそれぞれ−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−又は−Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ−結合に形成される。
【００５１】
いくつかの実施形態において、必要に応じてナノ粒子含有の溶液又は懸濁液に、界面活性剤又は分散剤を使用してもよい。
【００５２】
いくつかの実施形態において、前記ナノ膜の全塗布膜厚は、ナノメータ〜数ミクロンにあり、例えば、１ミクロンより高く、又は２００ｎｍより低い。例えば、ナノ膜４の前記塗布膜厚が約５ｎｍから約１００ｎｍの範囲、約１０ｎｍから約２０ｎｍの範囲又は任意の他の適切な範囲のいずれかであってもよい。いくつかの実施形態では、前記防水被膜３は、ナノメータ〜数ミクロンの膜厚を有してもよく、例えば、１ミクロンより高く、又は２００ｎｍより低い（例えば、約５ｎｍ〜１００ｎｍ）。
【実施例】
【００５３】
ナノ膜の被膜は、防水ポリマー被膜が形成された後、以下の２種の溶液（混合物或いは懸濁液）を用いて形成された。例えば、前記ポリマー被膜は、架橋性組成物（例えば、Ｓｅａｌ−ｇｌｏ  ６０２  ＭＣＦ）をＵＶ硬化させること、又はシリコーン 材料（例えば、シリコーン  ３８０Ｂ）を塗布することにより形成される。
【００５４】
以下に記載の実施形態において、前記第１の溶液は、ＴｉＯ2ナノ粒子を含み、前記第２の溶液は、ＳｉＯ2ナノ粒子を含む。純水に分散した前記第１の溶液でのＴｉＯ2ナノ粒子含有量が約０．８ｗｔ．％から約１．５ｗｔ．％．の範囲にある。前記第１の溶液が１．０１ｇ／ｃｍ3の密度を有する。ヘプタン、セタン及びメチルハイドロジェンシロキサン（約０．１〜５ｗｔ．％）に分散した前記第２の溶液でのＳｉＯ2 ナノ粒子含有量が、約０．３ｗｔ．％〜約５ｗｔ．％の範囲にある。前記第２の溶液が０．７７４ｇ／ｃｍ3の密度を有する。例えば、例示的工程の実施形態において、ＰＣＢＡには、まず、ポリマー被膜によって被覆される。次に、５０〜１５０℃で１０〜３０分間に亘って焼成する。前記ＰＣＢＡを約４０〜６０℃で１０〜３０分間に亘って純水で洗浄する。洗浄されたＰＣＢＡが前記第１の溶液（ＴｉＯ2ナノ粒子溶液）に約５〜１０秒間浸漬され、そして５０〜１５０℃で５〜３０分間に亘って焼成してから、２５〜１００℃で７〜１２時間に亘って焼成する。５０〜１５０℃で１０〜３０分間に亘って予熱した後、前記ＰＣＢＡが前記第２の溶液（ＳｉＯ2 ナノ粒子溶液）に約５〜１０秒間浸漬される。前記ＰＣＢＡをそれから５０〜１００℃で１０〜３０分間に亘って焼成する。
【００５５】
図４Ａ〜４Ｃ及び図５には、粒度分布の測定結果が示される。図４Ａ〜４Ｃには、動的光散乱（ＤＬＳ）を用いたＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の３つの測定結果が示される。図５には、ＳｉＯ2 ナノ粒子の粒度分布の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像が示される。
【００５６】
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃには、それぞれＤＬＳを用いたＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の３つの測定結果が示される。ＴｉＯ2ナノ粒子は、粒度（直径）の大半が約３２ｎｍ から３６ｎｍの範囲内にあり、第２の粒度ピークが約１１０ｎｍ〜２２０ｎｍの当たりにあり、第３の粒度ピークが約２．６ｎｍ〜３．３ｎｍの当たりにある。図５を参照して、ＳｉＯ２ ナノ粒子の粒度（直径）が１ｎｍから２.５ｎｍの範囲にある（平均サイズが１．７ｎｍ・０．４ｎｍ）。
【００５７】
前記装置に被覆される前記ナノ膜の膜厚が数ナノメータ〜数ミクロンにあり、例えば、１０ｎｍ〜１ミクロンにある。前記ナノ膜は、前記二酸化チタンナノ粒子及び前記二酸化珪素ナノ粒子から構成される。二酸化珪素ナノ粒子の直径が、二酸化チタンナノ粒子の直径よりも小さい。より大きい二酸化チタンナノ粒子及びより小さい二酸化珪素ナノ粒子からなる前記ナノ膜は、超疎水性特性につながる階層的構造及び高い表面粗さを示す。前記装置表面上の前記ナノ膜の前記水接触角が９０°＜θ＜１５０°の範囲である。いくつかの実施形態では、前記ナノ膜によって前記装置表面には摩擦を少なくし、又は他の機能があってもよい。水滴と、前記ナノ膜によって被覆されたガラス基材との接触角が１２８±２°である。一般的に、θ≧９０°、θ≧１１０°、θ≧１３０°、１５０°≧θ≧１１０°、１５０°≧θ≧９０°などの範囲が挙げられる。
【００５８】
第１の溶液と第２の溶液の調製、及び内被膜と外被膜のいくつかの態様は、２０１６年１１月３日に提出した同時係属中の米国特許出願第１５／３４２，７２２号明細書、及び２０１７年６月２日に提出した同時係属中の米国特許出願第１５／６１２，１８２号明細書（特許弁護士件名整理番号：Ｙ６９９６−０００１１）に記載されており、ここに本明細書の一部を構成するものとしてそれらの内容を援用する。
【００５９】
下文に、本発明のいくつかの実施形態におけるナノ膜を有するＰＣＢＡの性能について、試験結果を参照しながら説明する。
【００６０】
＜防水試験Ｉ．＞
４つの発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを使用して試験を行った。各ＬＥＤモジュールが１つのＰＣＢＡである。ナノ膜又は防水被膜なしの２つのＬＥＤモジュールを対照組として使用する。他の２つのＬＥＤモジュールが防水被膜３及びナノ膜４によって被覆された。各ＬＥＤモジュールを水に入れてから電源を起動する。各ＬＥＤモジュールの稼働時間をＬＥＤモジュールの稼働が停止になるまで記録し続ける。その試験結果を表１にまとめて前記ナノ膜及び前記防水被膜は、ＬＥＤモジュールを保護する防水機能を効果的に提供できることが確認された。
【００６１】
表１を参照して、ナノ膜及び防水被膜なしの原ＬＥＤモジュールの水中の平均稼働時間が２分である。それに対して、ナノ膜及び防水被膜を有するＬＥＤモジュールの水中の平均稼働時間が２９時間と４５分である。その結果、ナノ膜及び防水被膜を有するＬＥＤモジュールは、防水機能を有効に実現することができ、かつ防水時間を大幅に延長することができる。
【００６２】
【表１】
0006581149.tif 000002
【００６３】
＜防水試験ＩＩ．＞
１０セットのイヤホンを使用して防水機能を検査した。各セットのイヤホンは、ＰＣＢＡと、スピーカーとを備える。５つのＰＣＢＡｓが防水被膜（３）及びナノ膜（４）によって被覆されると同時に、その他のＰＣＢＡｓがナノ膜 も防水被膜も有しない。前記イヤホンの前記ＰＣＢＡを水に入れる。それから、前記ＰＣＢＡは、ブルートゥース（登録商標）技術により携帯電話に接続されて再生機能を操作する一方、前記スピーカーを水中に入れないように設置される。各セットのイヤホンの再生時間をイヤホンの稼働が停止になるまで記録し続ける。当該イヤホンの稼働が停止した場合、そのようなイヤホンの前記ＰＣＢＡが故障したかどうかを検査する検証を行った。ブルートゥース（登録商標）が理由で問題が生じる場合、前記ＰＣＢＡは、前記携帯電話に再接続されて試験を続けた。表２に示すように、ナノ膜 も防水被膜も有しないＰＣＢＡを備えるイヤホン（例えば、対照組）の水中の平均稼働時間が５８．４分である。対照的に、防水被膜（３）及びナノ膜（４）によって被覆されたＰＣＢＡを備えるイヤホンの水中の平均稼働時間が１，８９１分である。その結果、前記ＰＣＢＡに対して前記防水被膜（３）及び前記ナノ膜（４）は、防水機能及び保護を効果的に提供することができる。
【００６４】
【表２】
0006581149.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６５】
当該技術における通常の技能を有する者にとって、防水被膜及びナノ膜の塗布工程を、他の有利な点を併せ持つ他の装置に適用できることが明らかであり、例えば、ＰＣＢＡに接続可能か否かの電線がある。電線が前記ＰＣＢＡに接続された場合、前記電線及び前記ＰＣＢＡは同時に被覆される。塗布工程を施した後、前記電線は、良好な防水効果及びより小さい摩擦力を有する。焼成とバーンインの温度と時間は、異なる装置に塗布することによって異なるものになり、いくつかのステップの詳細もそれにつれて異なるよう変更することもある。本発明において、用語の「度（ｄｅｇｒｅｅ）」は、摂氏温度を意味する。上述の内容は説明目的で提示したものであり、本発明を網羅するものでも、ここに開示した特定の実施形態に限定するものでもない。上述の教示内容から、実施可能な様々な変更形態や改変形態が明らかである。説明した実施例は本発明の原理及び実用的な用途を最もわかり易く説明し、これにより当業者が様々な実施形態及び企図した特定の用途に合わせた様々な変更形態により本発明を利用することが出来るように選択及び記載したものである。
【符号の説明】
【００６６】
１印刷回路基板
１０印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）
１００装置
２，２０１電子部品
２１ピン
３防水被膜
４ナノ膜
４１内被膜
４２外被膜
５０２，５０４，５０６，５０８ステップ
８０１〜８０９ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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