(57)【要約】【課題】装置の塗布方法及びその結果得られる装置を提供する。【解決手段】かかる方法は、対象物上に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含む。酸化金属ナノ粒子と、第１の溶媒とを含有する第１の溶液を前記対象物上に塗着する。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、前記第１の溶媒を除去する。二酸化珪素ナノ粒子と、第２の溶媒とを含有する第２の溶液を前記対象物上に塗着する。前記二酸化珪素ナノ粒子含有の前記外被膜を形成するために、前記第２の溶媒を除去する。前記酸化金属ナノ粒子と前記二酸化珪素ナノ粒子との界面結着力をそれから例えば、水、エタノール又はそれらの混合物のような第３の溶液を前記内被膜と前記外被膜に塗着することにより強化する。【選択図】図１
2017221941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上に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、酸化金属ナノ粒子と二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化するステップとを含む方法であって、
前記内被膜を形成する前記ステップにおいて、
前記酸化金属ナノ粒子と、第１の溶媒とを含有する第１の溶液を前記対象物上に塗着するステップと、
前記対象物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、前記第１の溶媒を除去するステップとを有し、
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の溶液を前記対象物上に塗着するステップと、
前記二酸化珪素ナノ粒子含有の前記外被膜を形成するために、前記第２の溶媒を除去するステップとを有することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記酸化金属ナノ粒子と二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化する前記ステップにおいて、
第３の溶液を前記内被膜と前記外被膜とに塗着するステップを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３の溶液は、水、エタノール又はそれらの組合せであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第３の溶液を、浸漬、吹き付け及びブラッシングからなる群から選ばれた少なくとも１種の技法により、約１０秒間から約３０秒間の範囲内の時間に亘って塗着することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の溶液を前記対象物上に塗着する前に、前記対象物の１つ又は複数の部分にマスキング材を用いてマスキングするステップと、
前記外被膜を形成した後、前記対象物の前記１つ又は複数の部分を露出させるために、前記マスキング材を除去するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の溶液を前記対象物上に塗着する前に、前記内被膜の１つ又は複数の部分にマスキング材を用いてマスキングするステップと、
前記外被膜を形成した後、前記内被膜の１つ又は複数の部分を露出させるために、前記内被膜の前記１つ又は複数の部分から前記マスキング材を除去するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の溶媒は、前記対象物を約５０℃から約１５０℃の範囲内の第１の温度で、約５分間から約３０分間の範囲内の第１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１に記載の方法。
【請求項８】
前記内被膜を形成した後、前記内被膜を被覆した前記対象物を第２の温度で、第２の時間に亘って焼成するステップをさらに含み、
前記第１の温度が前記第２の温度よりも高く、かつ前記第１の時間が前記第２の時間よりも短いことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の温度が約２５℃から約１００℃の範囲内にあり、かつ前記第２の時間が約２時間から７２時間の範囲内であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記対象物を前記第２の温度で、前記第２の時間に亘って焼成した後、前記内被膜を被覆した前記対象物を第３の温度で、第３の時間に亘って焼成するステップをさらに含み、
前記第３の温度が前記第２の温度よりも高く、かつ前記第３の時間が前記第２の時間よりも短いことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の温度が約５０℃から約１５０℃の範囲内にあり、かつ前記第２の時間が約１０分間から約３０分間の範囲内であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の溶媒は、前記対象物を第４の温度で、第４の時間に亘って加熱することにより除去され、前記第４の温度が前記第２の温度よりも高く、かつ前記第４の時間が前記第２の時間よりも短いことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第４の温度が約５０℃から約１５０℃の範囲内にあり、かつ前記第４の時間が約１０分間から約３０分間の範囲内であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
酸化金属ナノ粒子と、第１の溶媒とを含有する第１の溶液を用いて、酸化金属ナノ粒子を含む内被膜を対象物上に形成するステップと、
二酸化珪素ナノ粒子と、第２の溶媒とを含有する第２の溶液を用いて、前記内被膜と接触する外被膜を形成するステップと、
第３の溶液を前記内被膜と前記外被膜に塗着することにより、前記酸化金属ナノ粒子と前記二酸化珪素ナノ粒子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、方法。
【請求項１５】
前記第３の溶液は、水、エタノール又はそれらの組合せであることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記酸化金属ナノ粒子は、ＴｉＯ２を含み、かつ前記第３の溶液が水であることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第３の溶液を除去するために、前記対象物を乾燥させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。 
【請求項１８】
対象物の表面上に配置された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み、前記内被膜と接触する外被膜とを備える被覆対象物であって、
前記酸化金属ナノ粒子及び前記二酸化珪素ナノ粒子は、前記内被膜と前記外被膜との界面に互いに結合していることを特徴とする、被覆対象物。
【請求項１９】
前記酸化金属ナノ粒子及び前記二酸化珪素ナノ粒子は、前記内被膜と前記外被膜との界面に互いに共有結合していることを特徴とする、請求項１８に記載の被覆対象物。
【請求項２０】
前記酸化金属ナノ粒子は、ＴｉＯ２を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の被覆対象物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にナノ膜の製作方法に係り、特に、腐食及び湿気から装置を保護するためのナノ膜を有する前記装置の形成方法、及びその結果得られる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置の容量におけるサイズと成長の縮小は継続するにつれて、腐食制御の重要性が増している。集積回路及び小サイズの電子部品に基づいたシステムの小型化は、接近した部品間隔、以前よりも低い電圧及び接触力を持つ分離可能な電気接点が前記構成の少量の金属腐食のせいで、電子部品の障害を引き起こす。従って、超疎水性のナノ膜塗布を含む電子装置の製作方法を発見することは重要なことである。この技法は、いくつかの外部の化学物質による腐食及び湿気から前記装置表面を保護することができ、及び前記装置の作動寿命を延長することができる。加えて、例えば、航空機、自動車、パイプライン及び海軍艦艇のようないくつかの他のエエンジニアリング・システムは、また腐食及び湿気から防ぐため、及び摩擦を少なくして提供するための保護ナノ膜を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、被覆対象物の形成方法又は装置の形成方法、及びその結果得られる被覆対象物又は装置を提供する。前記方法は、対象物上に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の溶液を前記対象物上に塗着するステップと、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、前記第１の溶媒を除去するステップとを有する。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の溶液を前記対象物上に塗着するステップと、前記二酸化珪素ナノ粒子含有の前記外被膜を形成するために、前記第２の溶媒を除去するステップとを有する。前記方法は、前記酸化金属ナノ粒子と前記二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化するステップをさらに含む。前記結着力を、例えば、水、エタノール又はそれらの組合せのような第３の溶液を前記内被膜と前記外被膜に塗着することにより強化することができる。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は、前記内被膜と前記外被膜との界面に互いに共有結合している。内被膜と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、凝集体となってもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、前記第１の溶液酸化金属ナノ粒子の調製方法を提供することである。いくつかの実施形態では、前記方法は、以下のステップを含む。金属粉末及び蒸留水を血清ボトルに添加した。前記混合溶液の前記ｐＨ値を、ＨＮＯ3、ＨＦ、Ｈ2ＳＯ4又はＨＣｌのような酸性系溶媒、ＩＰＡ、アセトン又はアルコールのような中性溶媒、及び／又はＮａＯＨ、ＫＯＨ又はＮＨ4ＯＨのようなアルカリ性溶媒などの添加を経て６．５〜９．５の範囲内に調整した。前記混合溶液を、例えば、約５０℃〜１５０℃で１０〜２０時間のような適切な温度で所定の時間に亘って激しく攪拌しながら加熱する。前記混合溶液は、例えば、室温で約５ｎｍ〜約１００ｎｍのような数ナノメートル〜数百ナノメートルの範囲内のサイズ又はサイズ分布を有する酸化金属ナノ粒子を含有し、かつ親水性で透明である。
【０００５】
本発明の目的は、二酸化珪素ナノ粒子含有の第２の溶液の調製方法を提供することである。いくつかの実施形態では、前記方法は、以下のステップを含む。シリカ粉末及び蒸留水を血清ボトルに添加した。前記混合溶液の前記ｐＨ値を、ＨＮＯ3、ＨＦ、Ｈ2ＳＯ4又はＨＣｌのような酸性系溶媒、ＩＰＡ、アセトン又はアルコールのような有機溶媒、及び／又はＮａＯＨ、ＫＯＨ又はＮＨ4ＯＨのようなアルカリ性溶媒などの添加を経て６．５〜９．５の範囲内に調整した。ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ドデカン、ｎ−テトラデカン又はｎ−ヘキサデカンのような有機溶媒、又はそれらの組合せを前記混合溶液に添加した。前記有機溶媒は、シロキサン又はシランを含んでもよい。Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ又はＭｏのような金属材料を触媒として前記混合溶液に添加した。前記混合溶液を、例えば、約５０℃〜１５０℃で１〜１０時間のような適切な温度で所定の時間に亘って激しく攪拌しながら加熱し、より小さい規模の二酸化珪素ナノ粒子が頂上層の混合溶液に存在する２層の混合溶液を形成する。前記混合溶液の前記頂上層を前記第２の溶液として抽出した。前記第２の溶液は、例えば、室温で１ｎｍ〜５０ｎｍのような１オングストローム〜数十ナノメートルの範囲内のサイズ又はサイズ分布を有する二酸化珪素ナノ粒子を含有し、かつ透明、疎水性で低揮発性である。
【０００６】
本発明の目的は、透明で超疎水性のナノ膜塗布を含む電子装置の製作方法を提供することである。いくつかの実施形態では、前記方法は、ここに記述された前記ステップを含む。前記電子装置を洗浄する。前記装置を、例えば、約５０℃〜１５０℃で１０〜３０分間のような適切な温度で所定の時間に亘って焼成する。第１の溶質である酸化金属ナノ粒子含有の前記第１の溶液を、例えば、吹き付け、浸漬、ロール塗布、ブラッシングなどの従来に知られている手段により、前記電子装置上に塗着する。前記酸化金属ナノ粒子の前記サイズは、数ナノメートル〜数百ナノメートルの範囲内にあり、例えば、約５ｎｍ〜約１００ｎｍにある。前記酸化金属ナノ粒子を含む前記電子装置上に内被膜を形成するために、前記第１の溶液によって被覆される前記電子装置を、例えば、約５０℃〜１５０℃で５〜３０分間のような適切な温度で所定の時間に亘って焼成する。前記内被膜と前記電子装置との接着力をそれから強化する。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。二酸化珪素ナノ粒子の前記サイズは、１オングストローム〜数十ナノメートルの範囲内にあり、例えば、０．１ｎｍ〜５０ｎｍにある。前記内被膜上に前記二酸化珪素ナノ粒子を含む外被膜を形成するために、前記第２の溶液によって被覆される前記電子装置を、例えば、約５０℃〜１５０℃で１０〜３０分間の範囲内のような適切な温度で所定の時間に亘って焼成する。前記内被膜と前記外被膜との接着力をそれから強化する。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、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。いくつかの実施形態では、前記方法は、ここに記述された前記ステップを含む。前記ＰＣＢＡ表面を洗浄する。前記ＰＣＢＡを、例えば、約５０℃〜１５０℃で１０〜３０分間の範囲内のような適切な温度で所定の時間に亘って焼成する。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、例えば、吹き付け、浸漬、ロール塗布、ブラッシングなどの従来に知られている手段により、前記ＰＣＢＡに塗着する。前記酸化金属ナノ粒子の前記サイズは、数ナノメートル〜数百ナノメートルの範囲内にあり、例えば、約５ｎｍ〜約１００ｎｍにある。前記酸化金属ナノ粒子を含む前記ＰＣＢＡに内被膜を形成するために、前記第１の溶液を被覆した前記ＰＣＢＡを、例えば、約５０℃〜１５０℃で５〜３０分間のような適切な温度で所定の時間に亘って焼成する。前記内被膜と前記ＰＣＢＡとの接着力を強化する。第２の溶質である二酸化珪素ナノ粒子含有の第２の溶液をそれから前記内被膜に塗着する。二酸化珪素ナノ粒子の前記サイズは、１オングストローム〜数十ナノメートルの範囲内にあり、例えば、０．１ｎｍ〜５０ｎｍにある。前記二酸化珪素ナノ粒子を含む前記内被膜上に外被膜を形成するために、前記第２の溶液によって被覆される前記ＰＣＢＡを、例えば、約５０℃〜１５０℃で１０〜３０分間のような適切な温度で適切な時間に亘って焼成する。前記内被膜と外被膜との接着力をそれから強化する。
【０００８】
前記装置に被覆される前記ナノ膜の膜厚が数ナノメートル〜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。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、本発明における前記ナノ膜は、より大サイズの酸化金属ナノ粒子及びより小サイズの二酸化珪素ナノ粒子から構成され、前記ＰＣＢＡを腐食及び湿気から保護することができる。前記ナノ膜は、前記装置自体を保護して好ましい防水及び耐食性の特性を有するように許容される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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。
【００１１】
【図１】本発明のいくつかの実施形態によるナノ膜によって被覆される印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）を備える電子装置の概略図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態によるＰＣＢＡを塗布するための例式的方法を示すフローチャートである。
【図３Ａ】本発明の実施形態に合致するナノ膜によって被覆されるガラス基材上に形成された水滴を説明する画像である。
【図３Ｂ】ナノ膜によって被覆されるガラス基材上の小さな水滴の精密な観察画像である。
【図４】室温で動的光散乱法を用いて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】室温で動的光散乱法を用いてＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布のもう１つの測定結果を説明する図である。
【図６】室温で動的光散乱法を用いてＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布のさらにもう１つの測定結果を説明する図である。
【図７】室温で動的光散乱法を用いてＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布のもう１つの測定結果を説明する図である。
【図８】室温で動的光散乱法を用いてＳｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の測定結果を説明する図である。
【図９】室温で動的光散乱法を用いてＳｉＯ2ナノ粒子の粒度分布のもう１つの測定結果を説明する図である。
【図１０】室温で動的光散乱法を用いてＳｉＯ2ナノ粒子の粒度分布のさらにもう１つの測定結果を説明する図である。
【図１１】室温で動的光散乱法を用いてＳｉＯ2ナノ粒子の粒度分布のもう１つの測定結果を説明する図である。
【図１２Ａ】一例示的実施形態により、動的光散乱法を用いてＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の３つの測定結果を示す図である。
【図１２Ｂ】一例示的実施形態により、動的光散乱法を用いてＴｉＯ２ナノ粒子の粒度分布の３つの測定結果を示す図である。
【図１２Ｃ】一例示的実施形態により、動的光散乱法を用いてＴｉＯ２ナノ粒子の粒度分布の３つの測定結果を示す図である。
【図１３】一例示的実施形態により、ＳｉＯ2ナノ粒子の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像及び粒度分布図を示す図である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態による対象物を塗布するための例式的方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の発明は、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形態及び／又は構成間の関係を決定づけるものではない。
【００１３】
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、もう１つの要素（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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、その特定の値はもう１つ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。もう１つの例によれば、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。
【００１６】
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」、「２〜５」などの範囲を含むと解釈されるべきである。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。
【００１７】
例えば、形態、粗さ及び構造のような表面特性は、表面濡れ性に影響し、超親水性から超疎水性までの範囲に渡る。いくつかの実施形態において、前記超疎水性膜は、より大きいサイズのナノ粒子に続いてより小さいサイズのナノ粒子の蒸着により形成される。この表面構造は、水滴の下の空気の捕捉を可能にする高い表面粗さを示し、それによって超疎水性表面の特性である転がる水滴の効果を示す。
【００１８】
超疎水性のナノ膜を有する装置を製作するために、異なる技法が用いられる。これらは、ゾルゲル技法、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法及び物理気相蒸着（ＰＶＤ）法を含む。ゾルゲル技法に関して、疎水性の膜を創造するために用いられる溶液は、マイクロ−及びナノ−等級のナノ粒子の混合物を含有して、前記装置表面に水が浸入するのを防ぐことができる。しかし、溶液におけるナノ粒子の凝集及び分散挙動を制御することは困難であり、その結果、低い粗さを持つ厚膜が得られる。
【００１９】
ＰＶＤ法又はＰＥＣＶＤ法に関して、最初に基材表面上に好適なマイクロメートル−等級のテクスチャー化された膜を創造するために、基材を真空チャンバーに導入し、その後、ナノメートル−等級の粒子を極低速で蒸着する。ＰＶＤ法又はＰＥＣＶＤ法を使用して疎水性材料を基材に成長する利点は、結果としての表面構造の高い品質を含んでもよい。しかし、ＰＶＤ法又はＰＥＣＶＤ法の発展での重要な制限要因は、コストに関連する。超疎水性膜を有する装置を製作するための高い生産コストは、他の技法に対抗して妨げとなる。しかも、製作工程において使用される前駆体ガスは、非常に有毒なもので、極端なレベルの加熱により除去必要があり、前記電子装置に損傷を与える場合がある。従って、電子装置に対して高い品質の表面構造及び低いコストを有する超疎水性膜の形成方法が求められている。
【００２０】
本発明は、被覆対象物の形成方法又は装置の形成方法、及びその結果得られる被覆対象物又は装置を提供する。その装置の形成方法は、酸化金属ナノ粒子と、第１の溶媒とを含有する第１の溶液を用いて、酸化金属ナノ粒子を含む内被膜を対象物上に形成するステップと、二酸化珪素ナノ粒子と、第２の溶媒とを含有する第２の溶液を用いて、前記内被膜と接触する外被膜を形成するステップと、第３の溶液を前記内被膜と前記外被膜に塗着することにより、前記酸化金属ナノ粒子と前記二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化するステップとを含む。いくつかの実施形態では、前記第３の溶液は、蒸留水、エタノール又はそれらの組合せである。その結果得られる対象物又は装置は、超疎水性特性を持つ被覆表面を有する。いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子及び前記二酸化珪素ナノ粒子は結合しており、例えば、前記内被膜と前記外被膜との界面に互いに共有結合している。
【００２１】
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二酸化チタン（ＴｉＯ2）である。
【００２２】
本発明において、対象物上に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方法が提供される。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の溶液を前記対象物上に塗着するステップと、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、前記第１の溶媒を除去するステップとを有する。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の溶液を前記対象物上に塗着するステップと、前記二酸化珪素ナノ粒子含有の前記外被膜を形成するために、前記第２の溶媒を除去するステップとを有する。前記方法は、前記酸化金属ナノ粒子と前記二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化するステップをさらに含む。前記結着力を、例えば、水、エタノール又はそれらの組合せのような第３の溶液を前記内被膜と前記外被膜に塗着することにより強化することができる。第３の溶液を浸漬、吹き付け及びブラッシングからなる群から選ばれた少なくとも１種の技法により、例えば、約１０秒間〜約３０秒間の範囲内のような所定の時間に亘って塗着することができる。いくつかの実施形態では、前記第３の溶液（例えば、脱イオン水又は蒸留水）を、例えば、約５０℃〜８０℃の範囲内の温度で液浸することにより、前記内被膜と前記外被膜に塗着することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、前記第１の溶媒は、前記対象物を第１の温度で第１の時間に亘って加熱することにより除去された。前記第１の温度が約５０℃から約１５０℃の範囲内にあってもよい。前記第１の時間が約５分間から約３０分間の範囲内にあってもよい。
【００２４】
前記方法は、マスキングするステップをさらに含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態において、前記第１の溶液を前記対象物上に塗着する前に、前記対象物の１つ又は複数の部分にマスキング材を用いてマスキングする。前記外被膜を形成した後、前記対象物の前記１つ又は複数の部分を露出させるために、前記マスキング材を除去する。いくつかの実施形態では、前記第２の溶液を前記対象物上に塗着する前に、前記対象物上の前記内被膜の１つ又は複数の部分にマスキング材を用いてマスキングする。前記外被膜を形成した後、前記内被膜の１つ又は複数の部分を露出させるために、前記内被膜の前記１つ又は複数の部分から前記マスキング材を除去する。
【００２５】
前記方法は、前記内被膜を形成した後、かつ前記外被膜を形成する前に、加熱処理のステップをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記内被膜を形成した後、前記内被膜を被覆した前記対象物を第２の温度で、第２の時間に亘って焼成する。前記第１の温度が前記第２の温度よりも高い。前記第１の時間が前記第２の時間よりも短い。例えば、前記第２の温度が約２５℃から約１００℃の範囲内にある。前記第２の時間が約２時間から７２時間の範囲内である。いくつかの実施形態では、前記対象物を前記第２の温度で、前記第２の時間に亘って焼成した後、前記内被膜を被覆した前記対象物を第３の温度で、第３の時間に亘って焼成する。前記第３の温度が前記第２の温度よりも高い。前記第３の時間が前記第２の時間よりも短い。例えば、前記第２の温度が約５０℃から約１５０℃の範囲内にあり、かつ前記第２の時間が約１０分間から約３０分間の範囲内である。
【００２６】
いくつかの実施形態では、前記第２の溶媒は、前記対象物を第４の温度で第４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では、前記第４の温度が前記第２の温度よりも高く、かつ前記第４の時間が前記第２の時間よりも短い。例えば、前記第４の温度が約５０℃から約１５０℃の範囲内にあり、かつ前記第４の時間が約１０分間から約３０分間の範囲内にある。
【００２７】
いくつかの実施形態では、前記第３の溶液は、純水、エタノール又はそれらの組合せである。前記酸化金属ナノ粒子はＴｉＯ2を含み、かつ前記第３の溶液は純水である。前記方法は、余分な第３の溶液を除去するために、前記対象物を乾燥させるステップをさらに含んでもよい。
【００２８】
もう１つの態様において、本発明は、被覆対象物を提供する。前記被覆対象物は、対象物の表面上に配置された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み、前記内被膜と接触する外被膜とを備える。前記酸化金属ナノ粒子及び前記二酸化珪素ナノ粒子は、前記内被膜と前記外被膜との界面に互いに結合している。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は、前記内被膜と前記外被膜との界面に互いに共有結合している。
【００２９】
図１は、いくつかの実施形態により、例示的電子装置１００の概略図を説明する。前記電子装置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３とを備える。前記ＰＣＢＡ１０は、印刷回路基板(ＰＣＢ)１と、その上に実装される１つ又は２つ以上の電子部品２とを有する。いくつかの実施形態では、前記ＰＣＢ１及び当該電子部品２の外周及び表面が粗いである。前記ＰＣＢＡ１０及び当該電子部品２の製造工程において、前記ＰＣＢＡ１０及び当該電子部品２を粗面にする複数の気孔、隙間及び他の構造が形成された。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を含んでもよい。いくつかの実施形態において、前記ピンは、例えば、金属のような導電材料を含有する。
【００３０】
当該電子部品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。
【００３１】
いくつかの実施形態において、前記ナノ膜３は、酸化金属ナノ粒子を含む内被膜３１と、酸化金属ナノ粒子のサイズよりも小さいサイズを持つ二酸化珪素ナノ粒子を含む外被膜３２とを有する。前記酸化金属ナノ粒子を含む前記内被膜３１は、前記ＰＣＢ１及び前記ＰＣＢＡ１０の当該電子部品２に配置され、又は接触する。前記二酸化珪素ナノ粒子を含む前記外被膜３２は、前記内被膜３１に配置され、又は接触する。
【００３２】
図１に示される前記内被膜３１、前記外被膜３２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３１の外周には、複数の小さな気孔、隙間及び他の構造を含む。前記外被膜３２が前記内被膜３１の上に形成される場合、前記外被膜３２と前記内被膜３１との間で相互浸透が生じてもよい。いくつかの実施形態では、前記外被膜３２及び前記内被膜３１は、２層の独立した層の形態であってもよい。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３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ナノ膜３が形成される。いくつかの実施形態では、前記ＰＣＢＡ１０の前記表面により近く近接して配置されるにつれて粒度が増加することになる。いくつかの実施形態では、前記内被膜３１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。前記内被膜３１の前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の直径を有する。前記外被膜３２の前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲内の直径を有する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、酸化金属ナノ粒子溶液及び二酸化珪素ナノ粒子溶液の塗布、及びその後の揮発又は熱分解のそれぞれにより、前記ナノ膜３が前記ＰＣＢＡ１０の上に被覆される。前記内被膜３１は、前記酸化金属ナノ粒子溶液の塗布、及びその後の揮発又は熱分解により調製される。前記外被膜３２は、前記二酸化珪素ナノ粒子溶液の塗布、及びその後の揮発又は熱分解により調製される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子溶液は、前記酸化金属ナノ粒子及び第１の溶媒の混合物を含む。前記酸化金属ナノ粒子溶液を調製するための前記方法は、金属粉末及び蒸留水を血清ボトルに添加するステップと、前記混合溶液の前記ｐＨ値を、ＨＮＯ3、ＨＦ、Ｈ2ＳＯ4又はＨＣｌのような酸性系溶媒、ＩＰＡ、アセトン又はアルコールのような中性溶媒及びＮａＯＨ、ＫＯＨ又はＮＨ4ＯＨのようなアルカリ性溶媒のうちの１つ又は２つ以上の添加を経て６．５〜９．５の範囲内に調整するステップと、前記混合溶液を、例えば、約５０℃〜１５０℃で１０〜２０時間のような適切な温度で所定の時間に亘って激しく攪拌しながら加熱するステップとを含み、それで前記酸化金属ナノ粒子溶液を産生する。いくつかの実施形態では、金属粉末及び蒸留水を０．１：１００〜５：１００の範囲内の割合で混合してもよく、例えば、重量による１：１００の割合である。互いに中和してｐＨ値を調整するために、酸性及び塩基性の溶液を添加する。仮に、最初に、酸を添加して反応した後、そのｐＨが酸性の範囲にあり、過剰な酸を中和するために、アルカリ性の溶液を添加してもよい。仮に、溶液の塩基性が強すぎると、過剰な塩基を中和するために、酸性の溶液を添加しもよい。前記酸化金属ナノ粒子溶液は、重量による０．３％〜５％の範囲内の濃度を有する。前記酸化金属ナノ粒子溶液は、例えば、室温で約５ｎｍ〜約１００ｎｍのような数ナノメートル〜数百ナノメートルの範囲内のサイズ又はサイズ分布を有する酸化金属ナノ粒子を含有する。前記第１の溶媒は、水、メタノール又はエタノールのうちの１つ、又はそれらの組合せから選ばれた。いくつかの実施形態では、前記酸化金属ナノ粒子溶液は親水性で透明である。
【００３５】
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を調製するための前記方法は、シリカ粉末及び蒸留水を血清ボトルに添加するステップと、前記混合溶液の前記ｐＨ値を、ＨＮＯ3、ＨＦ、Ｈ2ＳＯ4又はＨＣｌのような酸性系溶媒、ＩＰＡ、アセトン又はアルコールのような有機溶媒及びＮａＯＨ、ＫＯＨ又はＮＨ4ＯＨのようなアルカリ性溶媒のうちの１つ又は２つ以上の添加を経て６．５〜９．５の範囲内に調整するステップと、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ドデカン、ｎ−テトラデカン又はｎ−ヘキサデカンのような有機溶媒を前記混合溶液に添加するステップと、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ又はＭｏのような金属材料を触媒として前記混合溶液に添加するステップと、前記混合溶液を、例えば、約５０℃〜１５０℃で１〜１０時間のような適切な温度である時間に亘って激しく攪拌しながら加熱し、より小さい規模の二酸化珪素ナノ粒子が頂上層の混合溶液に存在する２層の混合溶液を形成するステップと、前記混合溶液の前記頂上層を前記第２の溶液として抽出するステップとを含む。前記二酸化珪素ナノ粒子溶液は、０．３％〜５％の範囲内の濃度を有する。前記二酸化珪素溶液は、例えば、室温で０．１ｎｍ〜５０ｎｍのような１オングストローム〜数十ナノメートルの範囲内のサイズ又はサイズ分布を有する二酸化珪素ナノ粒子を含有する。前記第２の溶液の調製において、互いに中和してｐＨ値を調整するために、酸性及び塩基性の溶液を添加する。仮に、最初に、酸を添加して反応した後、そのｐＨが酸性の範囲にあり、過剰な酸を中和するために、アルカリ性の溶液を添加してもよい。仮に、溶液の塩基性が強すぎると、過剰な塩基を中和するために、酸性の溶液を添加しもよい。いくつかの実施形態では、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、又はそれらの組合せを含む。例えば、いくつかの実施形態において、前記溶媒は、約７０〜９０ｗｔ．％（例えば、７８．６ｗｔ．％）のヘプタン、４．９−２５ｗｔ．％（例えば、２０.８ｗｔ．％）のセタン及びメチルハイドロジェンシロキサンを含む。例示的メチルハイドロジェンシロキサンは、下記式を有する。
【００３６】
【化１】
2017221941.tif 000003
【００３７】
ここで、ｎは、１〜１０の範囲内である（例えば、２〜８、２〜６、２〜４又は任意の適切な数字）。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．％〜２．０ｗｔ．％の範囲内である。前記触媒は、シリカ粒子の表面修飾を補助し、その中、水溶液相における親水性シリカ上のいくつかのヒドロキシル基は、メチルハイドロジェンシロキサンのような有機分子にグラフト結合される。前記変性シリカ粒子は、水溶液相から有機溶媒相に移動する。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、透明、疎水性で低揮発性である。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。
【００３８】
前記溶媒の助けにより、前記ナノ粒子の凝集作用を回避し、及び前記ナノ粒子の接触面積を増加させるために、前記ナノ粒子が前記ＰＣＢ１及び当該電子部品２に均一に分布することができる。高いコンパクト性や均一性、及び小さい膜厚を持ちながら、前記ナノ膜３を前記ＰＣＢＡ１０に形成することができる。
【００３９】
図２及び１４を参照して、例式的方法２００及び５００が図示される。例式的方法２００は、例式的方法５００の詳細を提供する。例式的方法５００は、酸化金属ナノ粒子と、第１の溶媒とを含有する第１の溶液を用いて、酸化金属ナノ粒子を含む内被膜３１を対象物上に形成するステップ５０４と、二酸化珪素ナノ粒子と、第２の溶媒とを含有する第２の溶液を用いて、前記内被膜３１と接触する外被膜３２を形成するステップ５０６と、第３の溶液を前記内被膜と前記外被膜に塗着することにより、前記酸化金属ナノ粒子と前記二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化するステップ５０８とを含む。いくつかの実施形態では、図１４のステップ５０４は、図２のステップ２０３及び２０４を含んでもよい。図１４のステップ５０６は、ステップの２０７及び２０８を含んでもよい。
【００４０】
図２を参照にして、いくつかの実施形態によれば、前記ＰＣＢＡ１０を酸化金属ナノ粒子及び二酸化珪素ナノ粒子で塗布するための例示的方法２００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実行できるようにするためである。
【００４１】
ステップ２０１にて、製造工程において形成されたはんだ付け剤残留物を除去するように、前記ＰＣＢＡ１０を洗浄する。いくつかの実施形態では、前記ＰＣＢＡ１０を超音波洗浄機において約４０〜約６０℃の範囲内の温度で１０〜３０分間に亘って純水で洗浄する。
【００４２】
ステップ２０２にて、前記ＰＣＢＡ１０を焼成し、それは、前記ＰＣＢＡ１０を乾燥させて前記ＰＣＢＡ１０の気孔、隙間及び他の構造を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℃〜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。
【００４３】
ステップ２０３にて、第１の溶質である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ＰＣＢＡ１０に塗着する。いくつかの実施形態では、前記第１の溶液を前記ＰＣＢＡ１０に塗着するように、前記ＰＣＢＡ１０に対して第１の溶液に浸漬されてもよく、第１の溶液で吹き付け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。前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍ及び約１００ｎｍの範囲内の直径を有する。いくつかの実施形態では、前記第１の溶液の濃度範囲が０．３ｗｔ．％〜５ｗｔ．％である。
【００４４】
ステップ２０４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、その上に前記第１の溶液を分散した前記ＰＣＢＡ１０を焼成して前記溶媒を除去して前記酸化金属ナノ粒子を前記ＰＣＢＡ１０に残存させて内被膜３１を形成する。いくつかの実施形態では、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℃〜約１５０℃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する。この温度及び時間は、前記第１の温度及び前記第１の時間として参照される。前記第１の溶媒は、水、メタノール又はエタノールのうちの１つ、又はそれらの組合せであり、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３１を有する前記ＰＣＢＡ１０が前記ローダから着脱される。
【００４５】
ステップ２０５にて、前記内被膜３１を有する前記ＰＣＢＡ１０を加熱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３１によって被覆される前記ＰＣＢＡ１０を約２５℃〜１００℃の範囲内の温度で、２〜７２時間の範囲内の時間に亘って加熱する。この温度及び時間は、前記第２の温度及び前記第２の時間として参照される。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、別の方法を使用することも本発明に入る。加熱後、前記内被膜３１を有する前記ＰＣＢＡ１０がローダ（図示せず）に載置される。
【００４６】
ステップ２０６にて、前記内被膜３１を有する前記ＰＣＢＡ１０を焼成する。前記焼成工程は、前記内被膜３１の気孔、隙間及び他の構造を露出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３１を有する前記ＰＣＢＡ１０を焼成設備（図示せず）において約５０℃〜約１５０℃の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の適切な時間に亘って焼成する。この温度及び時間は、前記第３の温度及び前記第３の時間として参照される。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３１を有する前記ＰＣＢＡ１０を焼成する前に、前記内被膜３１によって被覆される前記ＰＣＢＡ１０の外観を検査するステップと、前記内被膜３１を有する前記ＰＣＢＡを洗浄するステップとを含んでもよい。
【００４７】
ステップ２０７にて、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３１に塗着する。前記第２の溶液は、前記二酸化珪素ナノ粒子と、第２の溶媒とを含有する。前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲内の直径を有する。いくつかの実施形態では、前記第２の溶液を前記内被膜３１に塗着するように、前記酸化金属ナノ粒子によって被覆されるＰＣＢＡ１０に対して第２の溶液に浸漬されてもよく、第２の溶液で吹き付け又はブラッシングしてもよく、或いは他の可能な方法に従ってもよい。いくつかの実施形態では、前記第２の溶液の前記第２の溶媒は、ヘプタン、セタン、メチルハイドロジェンシロキサン、又はそれらの組合せを含む。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。前記第２の溶媒は、前記二酸化珪素ナノ粒子が前記内被膜３１により均一に分散するように促される。
【００４８】
ステップ２０８にて、前記第２の溶液を被覆した前記ＰＣＢＡ１０を焼成して前記第２の溶媒を除去して前記二酸化珪素ナノ粒子を前記内被膜３１に残存させて外被膜３２とする。いくつかの実施形態では、前記第２の溶液を被覆した前記ＰＣＢＡ１０を焼成設備（図示せず）において約５０℃〜約１５０℃の範囲内の温度で、１０〜３０分間の範囲内の適切な時間に亘って焼成する。この温度及び時間は、また前記第４の温度及び前記第４の時間として参照される。
【００４９】
ステップ２０９にて、ナノ膜３を有する前記ＰＣＢＡ１０が浸漬されて前記酸化金属ナノ粒子と二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化する。いくつかの実施形態では、前記ナノ膜３によって被覆される記ＰＣＢＡ１０が第３の溶液（溶媒又は混合物）に約１０〜３０秒間浸漬される。前記第３の溶液は、純水、エタノールのようなアルコール、又はそれらの組合せであってもよい。いくつかの実施形態では、前記第３の溶液又は溶媒は、純水（脱イオン水又は蒸留水)である。水のような前記第３の溶液は、約５０℃〜約８０℃の範囲内の適切な温度にある。水のような前記第３の溶液又は溶媒を使用することでヒドロキシル基の解離を増加させることにより、例えば、内被膜３１と外被膜３２との界面及び／又は前記内被膜３１と前記ＰＣＢＡ１０との界面などの界面において、共有結合の化学反応を増加させることができる。前記第３の溶液は、表面上、又は内被膜３１や外被膜３２の界面、及び／又は前記ＰＣＢＡ１０の表面において、ヒドロキシル基の濃度を増加させることができ、これにより、ヒドロキシル基の化学反応を通じて、界面での共有結合の形成を促進することができる。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。水（例えば、温水又は熱水）を添加した場合、化学基−Ｓｉ−Ｈは、−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、界面の−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る。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。
【００５０】
当業者による他の方法の使用において、前記ＰＣＢＡは、純水のような前記第３の溶液又は溶媒で吹き付け又はブラッシングしてもよい。蒸留水のような前記第３の溶媒を、ナノ膜３を有する前記ＰＣＢＡ１０に塗着するように、任意の他の適切な技法を使用してもよい。そして、ナノ膜３を有する前記ＰＣＢＡ１０の外観及び機能を検査した。
【００５１】
いくつかの実施形態では、被覆予定の前記表面（又は基材）は、前記対象物又は金属含有のＰＣＢＡのような装置上に位置する。まず、金属と前記金属ナノ粒子との共有結合は、金属表面と前記内被膜との界面に形成される。そのような結合は、−Ｍ1−Ｏ−Ｍ2−の形成となってもよく、ここで、Ｍ1が前記基材からの金属を指し、Ｍ2が酸化金属ナノ粒子内の金属を指す。次に、金属ナノ粒子と前記二酸化珪素ナノ粒子との共有結合は、内被膜３１と外被膜３２との界面に形成される。そのような結合は、−Ｓｉ−Ｏ−Ｍ2−の形成となってもよい。超疎水性特性に加えて、前記界面の結合で前記装置の性能を改善することができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、電子装置１００の１つ又は２つ以上の部品を、ナノ膜３でカバーすることが不必要になる。例えば、前記ＰＣＢＡ１０には、スピーカー、マイクロフォン、スイッチ又は他の部品を備える場合、前記スピーカー、前記マイクロフォン又は前記スイッチを露出させる必要がある。従って、前記第１の溶液及び前記第２の溶液を前記ＰＣＢＡ１０に塗着する場合、これらの部品をマスクする必要がある。いくつかの実施形態では、前記マイクロフォン及び前記スイッチの隔壁を水又は他の液体との接触から防ぐ必要があるという理由で、ステップ２０１で前記ＰＣＢＡ１０を洗浄する前に、前記マイクロフォン及び前記スイッチをマスクしてもよい。いくつかの実施形態では、前記二酸化珪素ナノ粒子を含む前記第２の溶液は、前記スイッチの機能に影響するおそれがあるという理由で、ステップ２０７で前記第２の溶液を前記内被膜に塗着する前に、前記スイッチをマスクしてもよい。例えば、ステップ２０７で前記第２の溶液を前記内被膜３１に塗着する前に、かつステップ２０５で前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡとの前記結着力を強化した後、前記スイッチをマスクしてもよい。もう１つの実施例のように、ステップ２０６で前記内被膜３１を有するＰＣＢＡ１０を焼成する前に、かつステップ２０５で前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡとの前記結着力を強化した後、前記スイッチをマスクしてもよい。前記外被膜３２を形成した後、これらの部品上のマスキング材を除去することができる。
【００５３】
本発明において、全ての温度値の単位が摂氏温度である。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。
【００５４】
いくつかの実施形態において、前記二酸化珪素ナノ粒子は、無定形かつ疎水性のシリカ粒子であってもよい。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、前記シリカ粒子に対して化学修飾を行ってもよい。
【００５５】
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／又は酸化金属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。
【００５６】
いくつかの実施形態において、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。
【００５７】
いくつかの実施形態において、ナノ膜３の膜厚が２００ｎｍよりも低い。例えば、前記電子装置１００の使用に応じて、前記塗布膜厚は、５ｎｍから１００ｎｍの範囲、１０ｎｍから２０ｎｍの範囲又は他の適切な範囲のいずれかであってもよい。
【００５８】
図３Ａは、本発明の実施形態に合致するナノ膜によって被覆されるガラス基材上に形成された水滴の画像である。図３Ａに示すように、前記ナノ膜３の超疎水性効果のお陰で、前記ナノ膜によって被覆されるガラス基材上の水が散材して小さな水滴に形成される。図３Ｂは、小さな水滴の精密な観察画像である。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。
【実施例】
【００５９】
ナノ膜の被膜は、以下の２種の溶液（混合物或いは懸濁液）を用いて形成されてもよい。第１の溶液に含有する約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒度を有するＴｉＯ2ナノ粒子を前記第１の溶媒として純水に散在させた。前記第１の溶液におけるＴｉＯ2ナノ粒子の含有率が約０．８ｗｔ．％  〜約１．５ｗｔ．％の範囲内である。前記第１の溶液が１．０１ｇ／ｃｍ3の密度を有する。４つの調製バッチの前記第１の溶液の代表的な粒度分布データを図４〜７に示す。図４には、第１の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で約７２.１１ｎｍの平均直径を有することを示す。図５には、第１の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で７２.７０ｎｍの平均直径を有することを示す。図６には、第１の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で８.１９１ｎｍの平均直径を有することを示す。図７には、第１の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で７.４０６ｎｍの平均直径を有することを示す。前記ＴｉＯ2ナノ粒子は、図４〜図７に示すように、非常に狭い粒度分布を有し、その標準偏差が＋／−５ｎｍ、１０ｎｍ又は２０ｎｍを含む。
【００６０】
第２の溶液に含有する約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の粒度を有するＳｉＯ2ナノ粒子をヘプタン及びヘキサデカンに散在させた。第２の溶液は、またメチルハイドロジェンポリシロキサン（約０．１〜５ｗｔ．％）を含有してもよい。前記第２の溶液におけるＳｉＯ2ナノ粒子の含有率が約０．１ｗｔ．％  〜約５ｗｔ．％の範囲内である。前記第２の溶液が０．７７４ｇ／ｃｍ3の密度を有する。４つの調製バッチの前記第２の溶液の代表的な粒度分布データを図８〜１１に示す。図８には、第２の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で０.８１８４ｎｍの平均直径を有することを示す。図９には、第２の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で１.１６４ｎｍの平均直径を有することを示す。図１０には、第２の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で３３.２３ｎｍの平均直径を有することを示す。図１１には、第２の溶液における全てのＴｉＯ2ナノ粒子は、室温で２５.１３ｎｍの平均直径を有することを示す。前記ＳｉＯ2ナノ粒子は、図８〜図１１に示すように、非常に狭い粒度分布を有し、その標準偏差が＋／−５ｎｍ、１０ｎｍ又は２０ｎｍを含む。
【００６１】
例えば、１つの例示的固定において、溶媒を含有するＰＣＢＡを洗浄して６０℃で１０分間に乾燥させた。洗浄したＰＣＢＡが前記第１の溶液に約５〜１０秒間浸漬され、続いてそれを１５０℃で５分間及び５０℃で８時間に亘って焼成した。８０℃で１０分間に亘って予熱した後、前記ＰＣＢＡが前記第２の溶液に約５〜１０秒間浸漬された。前記ＰＣＢＡをそれから１００℃で２０分間に亘って焼成した。
【００６２】
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。
【００６３】
＜耐食性試験Ｉ＞
この試験において、ナノ膜を有するＰＣＢＡは、従来技術の気相蒸着によって形成された従来型の膜を有するＰＣＢＡと比較する。気相蒸着によって形成された前記膜の前記膜厚を制御することは困難である。気相蒸着による前記膜の前記膜厚が増加するにつれて、保護効果の改善が見られるが、前記ＰＣＢＡの前記性能が悪くなることが分かった。この試験において、気相蒸着によって形成された前記膜の膜厚範囲が、３μｍ〜５μｍである。前記試験手順を以下のように説明する：検査用ＰＣＢＡ製品両者の各電子部品に対して人工汗を１時間に亘って５分ごとに０.０５ｍＬの率で滴らせ落とし、かつ検査用製品両者を４０℃のオーブンに入れて電子部品を４時間に亘って乾燥させた。前記人工汗は、ＮａＣｌ（１０％）、乳酸（１％）、リン酸水素二ナトリウム（１％）及びヒスタジン．ＨＣｌ（０．１５％）及び蒸留水を含む。各上記の手順を１日間に２回繰り返した。毎日、上記に言及した手順を完了した後、電子部品を検査した。検査用ＰＣＢＡ製品両者の前記電子部品の全てが稼働できなくなり／機能しなくなるまでに上記の試験ステップを繰り返した。その試験結果を表２にまとめて気相蒸着によって形成された膜を有する前記ＰＣＢＡの腐食率が、本発明の掲示に合致する前記ナノ膜を有する前記ＰＣＢＡの腐食率よりも早い。その結果、この実施形態における前記ナノ膜は、より好ましい耐食性特性を有することが分かる。
【００６４】
【表１】
2017221941.tif 000004
【００６５】
＜耐食性試験ＩＩ＞
もう１つの耐食性試験は、前記ナノ膜の化学耐久性を検査するためのものである。この試験において、ナノ膜によって被覆されるＰＣＢＡの上にプラグが接続される。前記試験手順を以下のように説明する：前記ナノ膜によって被覆される前記ＰＣＢＡ及び前記プラグが人工汗に浸漬されてから、取り出して前記プラグがコンセントに接続されて１時間充電した。充電後、前記ナノ膜によって被覆される前記ＰＣＢＡ及び前記プラグが再び人工汗に浸漬された。前記浸漬及び充電動作を２００回繰り返した。前記充電電流、充電電圧及び充電表示を充電動作が失敗になるまで観測し続ける。２００サイクルを経てその試験結果を表２にまとめてナノ膜によって被覆される前記ＰＣＢＡ及び前記プラグは、汗の影響を受けず、基準の範囲内に使用することができる。
【００６６】
【表２】
2017221941.tif 000005
【００６７】
＜防水試験Ｉ＞
２つのイヤホンを使用して本発明のナノ膜によって被覆されるＰＣＢＡの防水機能を検査する。各イヤホンは、ナノ膜を有するＰＣＢＡを備える。前記試験手順を以下のように説明する：当該イヤホンを水中に入れて、水中の再生時間を当該イヤホン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３に示し、水中の平均稼働時間が２０７．５分である。その結果、前記ナノ膜を有する前記ＰＣＢＡの前記防水機能を改善すると共に、当該イヤホンの電子部品の許容可能な保護を提供する。
【００６８】
【表３】
2017221941.tif 000006
【００６９】
＜防水試験ＩＩ＞
この試験において、ナノ膜によって被覆されるＰＣＢＡが組電池に接続される。前記試験手順を以下のように説明する：前記組電池及び前記ナノ膜を有する前記ＰＣＢＡを水中に３０分間入れて前記組電池の稼働状態を観測する。その試験結果を下記の表４に示した。ナノ膜を有する前記ＰＣＢＡに接続される前記組電池を、水中でも正常に稼働することができる。
【００７０】
【表４】
2017221941.tif 000007
【００７１】
＜抵抗測定試験＞
前記ナノ膜が前記ＰＣＢＡの前記表面抵抗に影響を及ぼすか否かを確認するためには、この試験は、ナノ膜によって被覆される前の、かつ被覆された後のＰＣＢＡの前記表面抵抗を測定する。その試験結果を表５にまとめて前記ナノ膜は、前記ＰＣＢＡの前記表面抵抗に対して影響がないと確認された。前記ナノ膜によって被覆される前の、かつ被覆された後の前記ＰＣＢＡの前記表面抵抗の抵抗差が１％以内である。
【００７２】
【表５】
2017221941.tif 000008
【００７３】
＜電流測定試験＞
前記ナノ膜が前記ＰＣＢＡの前記表面電流に影響を及ぼすか否かを確認するためには、この試験は、ナノ膜によって被覆される前の、かつ被覆された後のＰＣＢＡの４つの試験箇所での前記表面電流を測定する。その試験結果を表６にまとめて前記ナノ膜は、前記ＰＣＢＡの前記表面電流に対して影響がないと確認された。前記ナノ膜によって被覆される前の、かつ被覆された後の前記ＰＣＢＡの前記表面電流の電流差が１％以内である。
【００７４】
【表６】
2017221941.tif 000009
【００７５】
純水に浸漬されるかどうかによって前記酸化金属ナノ粒子と二酸化珪素ナノ粒子との前記結着力を強化することができるか否かを確認するためには、脱イオン水（ＤＩ水）の下で異なる試料の前記電流性能を測定する第１の試験を行い：前記試験手順を以下のように説明する：１０つの試料を調製し、各試料が前記ナノ膜によって被覆されるＰＣＢＡである。そのうちの５つの試料を、５０℃〜８０℃の温度での温純水に約１０〜３０秒間浸漬されるステップ２０９に進め、それから全ての試料がＤＩ水に浸漬されて、電源装置で１５Ｖ／７０ｍＡの電源を供給する。回路計を用いて電流が７０ｍＡを超えるまでの稼働時間と電流を記録し続ける。その試験結果を下記の表７に示した。手順２０９に進めなかったものに比べて、前記ナノ膜によって被覆される前記ＰＣＢＡ、かつ手順２０９に進めたものがより好ましい防水性能を有する。ステップ２０９に進めなかった試料と比較して、前記第２の溶媒がメチルハイドロジェンシロキサンを含有した場合、ステップ２０９に進めた試料の稼働時間については１〜２時間増の改善が見られる。また、前記第２の溶媒がアミノ変性シロキサンを含有した場合、ステップ２０９に進めた試料の稼働時間については２〜３時間増の改善が見られる。
【００７６】
【表７】
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【００７７】
人工汗の下で異なる試料の前記電流性能を測定する第２の試験行い：前記試験手順を以下のように説明する：４つの試料を調製し、各試料が前記ナノ膜によって被覆される抵抗(１０ｏｈｍ)である。そのうちの２つの試料を、純水に約１０〜３０秒間浸漬されるステップ２０９に進め、それから全ての試料が人工汗に浸漬されて、電源装置で４．２Ｖ／１００ｍＡの電源を供給する。回路計を用いて電流が１００ｍＡを超えるまでの稼働時間と電流を記録し続ける。その試験結果を下記の表８に示した。手順２０９に進めなかったものに比べて、前記ナノ膜によって被覆される前記抵抗、かつ手順２０９に進めたものがより好ましい耐食性性能を有する。
【００７８】
【表８】
2017221941.tif 000011
【００７９】
純水に浸漬された後の前記酸化金属ナノ粒子と二酸化珪素ナノ粒子との結着力について：ナノ膜３を有する前記ＰＣＢＡ１０が浸漬されて前記酸化金属ナノ粒子と二酸化珪素ナノ粒子との結着力を強化する（ステップ２０９）。いくつかの実施形態では、前記ナノ膜３によって被覆される前記ＰＣＢＡ１０が純水に約１０〜３０秒間浸漬される。純水を使用することでヒドロキシル基の解離を増加させることにより、共有結合の化学反応を増加させることができる。当業者であれば、純水で吹き付け又はブラッシングするような他の方法を採用してもよい。
【００８０】
本発明の実施形態に合致するナノ膜の塗布工程には、当業者により他の装置に塗着することができる。例えば、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、良好な防水特性、良好な耐食性及びより小さい摩擦力を有する。ナノ膜の塗布において、上記の洗浄、焼成及び加熱工程の温度と時間は、異なる装置の都合に合わせて変更することができる。
【００８１】
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できるように選択及び記載したものである。
【００８２】
いくつの実施形態では、本発明は、装置の塗布方法を提供する。前記方法は、以下のステップを含む：前記装置を洗浄するステップと、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の溶液を前記装置上に塗着するステップと、前記第１の溶液の第１の溶媒の揮発又は熱分解の少なくとも１種により、前記酸化金属ナノ粒子を含む前記装置上に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、前記内被膜によって被覆され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の溶媒の揮発又は熱分解の少なくとも１種により、前記内被膜に前記二酸化珪素ナノ粒子を含む外被膜を形成するステップと、酸化金属ナノ粒子とシリカナノ粒子との結合を強化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の範囲内の直径を有し、前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍ及び約５０ｎｍの範囲内の直径を有する。
【００８３】
いくつかの実施形態では、浸漬、吹き付け又はブラッシングにより、前記第１の溶液が前記装置上に塗着される。浸漬、吹き付け又はブラッシングにより、前記第２の溶液が前記装置上に塗着される。いくつかの実施形態では、前記第１の溶液の前記第１の溶媒の揮発及び熱分解のうちの１種は、前記第１の溶液によって被覆される前記装置に塗着する焼成処理を含む。前記第２の溶液の前記第２の溶媒の揮発及び熱分解のうちの１種は、前記第２の溶液によって被覆される前記装置に塗着する焼成処理を含む。前記装置を超音波洗浄機において洗浄することができる。
【００８４】
いくつかの実施形態では、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、前記内被膜によって被覆される前記装置の外観を検査するステップと、前記内被膜によって被覆される前記装置を洗浄するステップとをさらに含む。加熱処理により、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ことができる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、前記第１の溶液における酸化金属ナノ粒子の濃度が約０．３〜５ｗｔ．％である。前記第２の溶液における二酸化珪素ナノ粒子の濃度が約０．３〜５ｗｔ．％である。前記第１の溶媒は、水、メタノール又はエタノールのうちの１つ、又はそれらの組合せを含んでもよい。前記第２の溶媒は、ヘプタン、セタン、メチルハイドロジェンシロキサン又はそれらの組合せを含んでもよい。
【００８６】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記装置を洗浄する前に、前記装置の１つ又は複数の部分をマスキングするステップと、前記外被膜を形成した後、前記装置の当該部分上のマスキング材を除去するステップとをさらに含む。前記方法は、前記第１の溶液を前記装置上に塗着する前記ステップの前に、前記装置の１つ又は複数の部分をマスキングするステップと、前記装置を焼成する前記ステップと、前記外被膜を形成した後、前記装置の当該部分上のマスキング材を除去するステップとを含んでもよい。前記方法は、前記第２の溶液を前記内被膜によって被覆される前記装置に塗着する前に、かつ前記酸化金属ナノ粒子と前記装置との結着力を強化した後、前記装置の１つ又は複数の部分をマスキングするステップと、前記外被膜を形成した後、前記装置の当該部分上のマスキング材を除去するステップとを含んでもよい。
【００８７】
いくつかの実施形態では、本発明は、印刷回路基板アセンブリー（ＰＣＢＡ）の塗布方法を提供し、その方法は、前記ＰＣＢＡを洗浄するステップと、前記ＰＣＢＡを約５０℃〜１５０℃で、１０〜３０分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、前記酸化金属ナノ粒子を含む前記ＰＣＢＡに内被膜を形成するために、前記第１の溶液を被覆した前記ＰＣＢＡを約５０℃〜１５０℃で、５〜３０分間に亘って焼成するステップと、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、前記内被膜によって被覆される前記ＰＣＢＡを約５０℃〜１５０℃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、前記二酸化珪素ナノ粒子を含む前記内被膜に外被膜を形成するために、前記第２の溶液によって被覆される前記ＰＣＢＡを約５０℃〜１５０℃で、１０〜３０分間に亘って焼成するステップと、酸化金属ナノ粒子とシリカナノ粒子との結合を強化するステップとを含み、前記酸化金属ナノ粒子は、約５ｎｍ及び約１００ｎｍの範囲内の直径を有し、前記二酸化珪素ナノ粒子は、約０．１ｎｍ及び約５０ｎｍの範囲内の直径を有する。
【００８８】
いくつかの実施形態では、前記ＰＣＢＡを超音波洗浄機において約４０〜６０℃で１０〜３０分間に亘って純水で洗浄する。前記方法は、前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡ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ＰＣＢＡを焼成する前に、前記内被膜によって被覆される前記ＰＣＢＡの外観を検査するステップと、前記内被膜によって被覆される前記ＰＣＢＡを洗浄するステップとをさらに含んでもよい。約２５℃〜１００℃で、２時間〜７２時間に亘って実行された加熱処理により、前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡとの結着力を強化することができる。前記第１の溶液における前記酸化金属ナノ粒子の濃度が約０．３ｗｔ．％〜５ｗｔ．％である。前記第２の溶液における前記二酸化珪素ナノ粒子の濃度が約０．３ｗｔ．％〜５ｗｔ．％である。前記第１の溶媒は、水、メタノール又はエタノールのうちの１つ、又はそれらの組合せである。前記第２の溶媒は、ヘプタン、セタン、メチルハイドロジェンシロキサン又はそれらの組合せを含む。いくつかの他の実施形態において、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んでもよい。
【００８９】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記ＰＣＢＡを洗浄する前に、前記ＰＣＢＡの１つ又は複数の部分をマスキングするステップと、前記外被膜を形成した後、前記ＰＣＢＡの当該部分上のマスキング材を除去するステップとをさらに含む。前記方法は、前記第１の溶液を前記装置上に塗着する前記ステップの前に、前記ＰＣＢＡの１つ又は複数の部分をマスキングするステップと、前記ＰＣＢＡを焼成する前記ステップと、前記外被膜を形成した後、前記ＰＣＢＡの当該部分上のマスキング材を除去するステップとをさらに含んでもよい。前記方法は、前記第２の溶液を前記内被膜によって被覆される前記ＰＣＢＡに塗着する前に、かつ前記酸化金属ナノ粒子と前記ＰＣＢＡとの結着力を強化した後、前記ＰＣＢＡの１つ又は複数の部分をマスキングするステップと、前記外被膜を形成した後、前記ＰＣＢＡの当該部分上のマスキング材を除去するステップとをさらに含んでもよい。
【００９０】
もう１つの態様において、本発明は、また印刷回路基板アセンブリー(ＰＣＢＡ)と、前記ＰＣＢＡに位置するナノ膜とを備える装置を提供する。前記ＰＣＢＡは、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に実装される１つ又は２つ以上の電子部品とを有する。前記ナノ膜は、前記印刷回路基板アセンブリー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。前記内被膜は、５ｎｍ〜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、０.１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内の粒径を有する二酸化珪素ナノ粒子を含む。２種類のナノ粒子は、前記内被膜と外被膜との界面（ら）に共有結合している。
【００９１】
いくつかの実施形態では、酸化金属ナノ粒子溶液及び二酸化珪素ナノ粒子溶液の揮発又は熱分解により、前記ナノ膜を形成する。前記酸化金属ナノ粒子溶液は、０．３ｗｔ．％〜５ｗｔ．％の濃度範囲を有する。前記二酸化珪素ナノ粒子溶液は、０．３ｗｔ．％〜５ｗｔ．％の濃度範囲を有する。当該電子部品は、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、マイクロフォン及び前記印刷回路基板に実装可能な任意の他の電子部品を含んでもよい。いくつかの実施形態において、前記印刷回路基板は、ＦＲ−４複合材料から作製される。
【００９２】
本発明は、実施例としてＰＣＢＡを用いるが、金属、ガラス、プラスチック基材のような他の基材、又は前記ナノ膜によって被覆可能な他の電子装置を用いてもよい。
【００９３】
いくつかの実施形態では、前記第１のナノ膜は、ＴｉＯ2ナノ粒子を含んでもよく、かつ前記第２のナノ膜は、ＳｉＯ2ナノ粒子を含んでもよい。以下の図面には、粒度の試験結果が示される。図１２Ａ〜１２Ｃは、それぞれ動的光散乱法を用いたＴｉＯ2ナノ粒子の粒度分布の３つの測定結果を示す。ＴｉＯ2ナノ粒子は、粒度（直径）の大半が約３２ｎｍから３６ｎｍの範囲内にある。二番目に高い粒度ピークが約１１０ｎｍ〜２２０ｎｍにある。
【００９４】
図１３は、ＳｉＯ2ナノ粒子及び粒度分布図の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像を示す。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）。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の他の実施形態は、ここに開示された本発明の明細書と実施を考察することにより、当業者には明らかになるであろう。本出願は、本発明の一般的原理に従い、かつ当該技術分野における公知又は慣例に入る本発明からの逸脱を含む、本発明のあらゆる変化、使用又は適応をカバーすることが意図される。本明細書と実施例は、以下の特許請求の範囲で示される本発明の真の要旨と精神と共に、単に例示的なものと考えられることが意図される。
【００９６】
本発明は、上記及び添付の図面に例示した正確な構造に限定されるものではなく、その要旨から逸脱せずに種々の修飾及び変更を行えることを理解されよう。本発明の要旨は、添付の特許請求の範囲のみに限定されることが意図される。
【符号の説明】
【００９７】
１００  電子装置
１０    印刷回路基板アセンブリー(ＰＣＢＡ)
１    印刷回路基板
２    電子部品
３    ナノ膜
３１    内被膜
３２    外被膜
【図１】
2017221941.tif 000012
【図２】
2017221941.tif 000013
【図３Ａ】
2017221941.tif 000014
【図３Ｂ】
2017221941.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
2017221941.tif 000027
【図１４】
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