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TW201800155A - 塗佈裝置的方法以及經塗佈的裝置 - Google Patents

塗佈裝置的方法以及經塗佈的裝置

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Publication number
TW201800155A
TW201800155A TW106120136A TW106120136A TW201800155A TW 201800155 A TW201800155 A TW 201800155A TW 106120136 A TW106120136 A TW 106120136A TW 106120136 A TW106120136 A TW 106120136A TW 201800155 A TW201800155 A TW 201800155A
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TW
Taiwan
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coating layer
solution
article
metal oxide
inner coating
Prior art date
Application number
TW106120136A
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English (en)
Inventor
政 李
Original Assignee
盔甲奈米科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 盔甲奈米科技股份有限公司 filed Critical 盔甲奈米科技股份有限公司
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Abstract

本發明係關於一種塗佈裝置的方法，包括以下步驟：形成一內塗佈層於一物品上以及形成與該內塗佈層相接觸的一外塗佈層。將包括有金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑的一第一溶液塗佈於該物品上。移除該第一溶劑而於該物品上形成具有該金屬氧化物奈米粒子的該內塗佈層。將包括有二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑的一第二溶液塗佈於該物品上。移除該第二溶劑而形成具有該二氧化矽奈米粒子的該外塗佈層。強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的結合力，例如藉由對該內塗佈層與該外塗佈層塗佈一第三溶液，該第三溶液可為例如水、乙醇、或其混合物。

Description

塗佈裝置的方法以及經塗佈的裝置
本發明係關於一種製造奈米薄膜的方法，尤其是關於一種形成一具有奈米薄膜的裝置而保護其避免腐蝕或沾濕的方法，以及經該方法所產生之物品或裝置。
隨著電子設備持續於其尺寸縮小化以及容量增加的發展，關於腐蝕性控制的重要性亦逐漸提升。 基於積體電路與小尺寸電子元件的系統小型化，緊密的元件空間配置以及具有比以前更低電壓和觸點壓力的可分離電觸點，常由於形成少量的金屬腐蝕而導致電子元件的故障。因此找尋一種能夠製造具有超疏水性奈米薄膜的電子元件的方法是重要的。此種技術可以保護裝置表面避免一些外來化學物質的腐蝕和沾濕，並延長裝置的使用壽命。此外，一些其他工程系統，例如飛行器、汽車、管路與海軍艦艇亦需要一具保護性的奈米薄膜來防止其被腐蝕和沾濕，並提供較少的摩擦。
本發明係提供一種形成經塗佈的物品或形成裝置的方法，以及經該方法所產生之物品或裝置。該方法包括以下步驟：形成一內塗佈層於一物品上以及形成與該內塗佈層相接觸的一外塗佈層。形成該內塗佈層的方法包括以下步驟：將包括有金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑的一第一溶液塗佈於該物品上，以及移除該第一溶劑而於該物品上形成具有該金屬氧化物奈米粒子的該內塗佈層。形成該外塗佈層的方法包括以下步驟：將包括有二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑的一第二溶液塗佈於該物品上。移除該第二溶劑而形成具有該二氧化矽奈米粒子的該外塗佈層。該方法進一步包括強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的結合力。該結合力可藉由對該內塗佈層與該外塗佈層塗佈一第三溶液來強化，該第三溶液可為例如水、乙醇、或任何其混合物。在一些實施例中，於該內塗佈層與該外塗佈層的交界面上，該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子係彼此共價鍵結在一起。在每一內塗佈層或外塗佈層中的奈米粒子可以彼此鍵結或融合在一起，也可附聚在一起。
本發明的一目的在於提供一種製備該第一溶液的方法，該第一溶液具有金屬氧化物奈米粒子。在一些實施例中，該方法包括下列步驟。將金屬粉末與蒸餾水加入血清瓶中。將混合的溶液的pH值調整至6.5至9.5之間，其可藉由加入酸性溶劑，例如硝酸(HNO3 )、氫氟酸(HF)、硫酸(H2 SO4 )或鹽酸(HCl)；中性溶劑，例如：異丙醇(IPA)、丙酮(acetone)或酒精(alcohol)，與/或鹼性溶劑，例如：氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)或氨水(NH4 OH)。再將混合的溶液於一適當溫度下劇烈攪拌加熱一段期間，例如於約50°C至約150°C的溫度下加熱10至20小時。混合的溶液中所具有的金屬氧化物奈米粒子，其尺寸或粒徑分佈在數奈米至數百奈米之間，例如在室溫下約5 nm至約100 nm之間，且該混合的溶液係具親水性以及透明的。
本發明的另一目的則在於提供一種製備該第二溶液的方法，該第二溶液具有二氧化矽奈米粒子。在一些實施例中，該方法包括下列步驟。將二氧化矽粉末與蒸餾水加入血清瓶中。將混合的溶液的pH值調整至6.5至9.5之間，其可藉由加入酸性溶劑，例如：硝酸(HNO3 )、氫氟酸(HF)、硫酸(H2 SO4 )或鹽酸(HCl)；中性溶劑，例如：異丙醇(IPA)、丙酮(acetone)或酒精(alcohol)，與/或鹼性溶劑，例如：氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)或氨水(NH4 OH)。之後將有機溶劑加入該混合的溶液中，該有機溶劑係例如：正己烷(n-hexane)、正庚烷(n-heptane)、正辛烷(n-octane)、正十二烷(n-dodecane)、正十四烷(n-tetradecane)、正十六烷(n-hexadecane)、或其任意組合。該有機溶劑可包括矽氧烷(siloxane)或矽烷(silane)。於該混合的溶液中加入金屬材料作為催化劑，該金屬材料係例如：Fe、Cr、 Mn或Mo。將該混合的溶液於一適當溫度下劇烈攪拌加熱一段期間，例如於約50°C至約150°C溫度下加熱1至10小時，之後形成一兩層混合的溶液，其中尺寸較小的二氧化矽奈米粒子位於上層。該混合的溶液的上層係萃取作為第二溶液。該第二溶液中所包括的二氧化矽奈米粒子，其尺寸或粒徑分佈在1埃至數十奈米之間，例如在室溫下為0.1 nm至50 nm之間，且該第二溶液係透明的、具疏水性以及低揮發性。
本發明的另一目的則在於提供一種製造具有透明、超疏水性奈米薄膜塗佈層的電子裝置的方法。在一些實施例中，該方法包括下列步驟。清潔電子裝置。將電子裝置於一適當溫度下烘烤一段期間，例如於約50°C至約150°C的溫度下烘烤10至30分鐘。塗佈含有金屬氧化物奈米粒子做為第一溶質的第一溶液於該電子裝置上，其可藉由該領域中任何已知的方法，例如：噴塗、浸塗、捲塗、刷塗等來完成。金屬氧化物奈米粒子的尺寸係在數奈米至數百奈米之間，例如從約5 nm至約100 nm之間。塗佈有該第一溶液之電子裝置係於一適當溫度下烘烤一段期間，例如於約50°C至約150°C的溫度下加熱5至30分鐘，以形成一具有金屬氧化物奈米粒子的一內塗佈層。之後強化該內塗佈層與該電子裝置間之黏合力。接著塗佈含有二氧化矽奈米粒子做為第二溶質的第二溶液於該內塗佈層上。二氧化矽奈米粒子的尺寸係在1埃至數十奈米之間，例如在0.1 nm至50 nm之間。塗佈有該第二溶液之電子裝置係於一適當溫度下烘烤一段期間，例如於約50°C至約150°C溫度下加熱10至30分鐘，以於該內塗佈層上形成一具有二氧化矽奈米粒子的一外塗佈層。之後強化於該內塗佈層與該外塗佈層間之黏合力。
本發明的另一目的在於提供一種塗佈印刷電路板組件(printed circuit board assembly，PCBA)的方法。在一些實施例中，該方法包括下列步驟。清潔印刷電路板組件之表面。將印刷電路板組件於一適當溫度下烘烤一段期間，例如於約50°C至約150°C溫度下烘烤10至30分鐘。塗佈含有金屬氧化物奈米粒子做為第一溶質的第一溶液於該電子裝置上，其可藉由該領域中任何已知的方法，例如：噴塗、浸塗、捲塗、刷塗等來完成。金屬氧化物奈米粒子的尺寸係在數奈米至數百奈米之間，例如從約5 nm至約100 nm之間。塗佈有該第一溶液之印刷電路板組件係於一適當溫度下烘烤一段期間，例如於約50°C至約150°C溫度下加熱5至30分鐘，以形成一具有金屬氧化物奈米粒子的該內塗佈層。之後強化該內塗佈層與該印刷電路板組件間之黏合力。接著塗佈含有二氧化矽奈米粒子做為第二溶質的第二溶液於該內塗佈層上。二氧化矽奈米粒子的尺寸係在1埃至數十奈米之間，例如在0.1 nm至50 nm之間。塗佈有該第二溶液之印刷電路板組件係於一適當溫度下烘烤一段期間，例如於約50°C至約150°C溫度下加熱10至30分鐘，以於該內塗佈層上形成一具有二氧化矽奈米粒子的一外塗佈層。之後強化於該內塗佈層與該外塗佈層間之黏合力。
塗佈於裝置上的奈米薄膜厚度可由數奈米至幾微米，例如從10 nm至1 mm。奈米薄膜可由二氧化鈦奈米粒子與二氧化矽奈米粒子所組成。二氧化矽奈米粒子的直徑係小於二氧化鈦奈米粒子的直徑。奈米薄膜包含尺寸較大的二氧化鈦奈米粒子與尺寸較小的二氧化矽奈米粒子可表現出層次結構與高表面粗糙度，產生具有超疏水性的特性。裝置表面上奈米薄膜的水接觸角θ係在90° ＜ θ ＜ 150°的範圍內。於許多實施例中，奈米薄膜可使裝置表面有較小的摩擦力或其他功能。
如前所述，本發明中之奈米薄膜係由較大尺寸的金屬氧化物奈米粒子以及尺寸較小的二氧化矽奈米粒子所組成，其可保護印刷電路板組件避免其被腐蝕或沾濕。奈米薄膜使該裝置受保護而具有防水與抗腐蝕之特性。
以下的說明提供許多不同的實施例或示例以實現本發明不同的特徵。以下具體的組件或配置實施例係在簡化本發明，其僅做為示例而非用以限制本發明。例如，以下關於於第二特徵之上形成第一特徵之描述，實施例可包括第一特徵與第二特徵為直接接觸形成，也可包括在第一特徵與第二特徵間形成額外的特徵，使第一特徵與第二特徵非直接接觸形成。此外，說明中可能於不同實施例中重複使用元件符號。此重複目的僅在簡化而使其清楚，本身並非代表所討論各種實施例與/或配置之間的關係。
進一步，本文中關於相對空間用語，例如「下方」、「之下」、「較低」、「之上」、「上方」等，僅為簡單描述圖式中一元件與另一元件間特徵的關係。該些相對空間用語包含圖式中所描述的方向外，也包含了該裝置使用或操作時的不同方向。該裝置可被轉向(旋轉90度或任何方向)，此時須依據該轉向解釋該些相對空間用語。
本文中關於單複數用語，「一」包括複數個，而指定的數目值，則包括至少該數目，除非內文中清楚指定其他數目。因此，例如「一印刷電路板組件」係指一或多個該結構與所屬技術領域具有通常知識者所知之均等物。此外，當一句子記載「A、B或C中至少一者」時，其可被解釋為具有任意組合的涵義。例如，可能只有「A」或「B」或「C」，或「A與B」或「A與C」或「B與C」，或「A與B與C」。
當數值以概數表示而使用「約」時，其可被了解該特定數值構成另一實施例。如「約X」(其中X為一數值)，較佳包括所記載數值的±10%。例如「約8」，較佳包括7.2至8.8的數值；另一例「約8%」較佳(並非通常)係指7.2%至8.8%的數值。當以範圍記載時，包括所有範圍並可加以組合。
例如，當記載以「1至5」範圍時，其所指範圍應被解讀包括範圍「1至4」、「1至3」「1至2」、「1至2與4至5」、「1至3與5」、「2至5」等。此外，可供選擇者係正向表列時，該些列舉可被解釋為任何選擇項目之一皆可以被排除，例如於請求項中以負面加以限制。例如，當記載以「1至5」範圍時，其所指範圍可被解讀為1、2、3、4或5其中之一被負面排除，因此「1至5」的記載可被解讀為「1與3-5，但非2」，或簡單記載如「其中2不包括」。本文中正向記載的任何組件、元素、屬性或步驟可以在請求項中被明確排除，無論這些組件、元素、屬性或步驟是否被列舉為選擇項目，或者是否獨立記載。
表面性質，諸如形態、粗糙度與組成分可影響表面的潤濕特性，使其可從超親水性跨越到超疏水性。於一些實施例中，超疏水性薄膜可透過先沉積以較大尺寸的奈米粒子，再沉積以較小尺寸的奈米粒子而形成。此種表面結構顯現高的表面粗糙度，而能夠在水滴下抓取空氣，從而表現出超疏水性表面特徵的滾動水滴效應。
不同的技術已被用以製造具有超疏水性奈米薄膜的裝置。該些技術包括溶膠-凝膠技術、電漿強化學氣相沉積（PECVD）和物理氣相沉積（PVD）。對於溶膠-凝膠塗層技術而言，係使用一溶液來產生含有微米與奈米大小的奈米粒子混合物的疏水性薄膜，其可防止水分由裝置表面滲透。然而，溶液中奈米粒子的聚集和分散行為難以控制，導致薄膜厚度大而粗糙度低。
對於PVD或PECVD技術而言，係將基板送入真空室以先在該基板表面上產生適當的微米級織構的薄膜，隨後以非常慢的速度沉積奈米級粒子。使用PVD或PECVD技術於基板上生長疏水材料的好處可能包括獲得高品質的表面結構。然而，PVD或PECVD技術發展的關鍵限制因素是關於成本。製造具有超疏水性薄膜裝置的高生產成本是與其他技術競爭的障礙。此外，在製造過程中所使用的前驅物氣體是非常毒的，需要通過極高的熱量去除，然而此可能會損壞電子裝置。因此，需要一種對電子裝置可形成高品質表面結構以及成本低的超疏水性薄膜的形成方法。
本發明提供一種形成經塗佈物品或形成裝置的方法，以及經該方法所產生之物品或裝置。該形成裝置的方法包括以下步驟：利用包括有金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑的一第一溶液，於一物品上形成一具有金屬氧化物奈米粒子的內塗佈層；利用一包括有二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑的一第二溶液，形成一與該內塗佈層相接觸之外塗佈層；以及對該內塗佈層與該外塗佈層塗佈一第三溶液，以強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的結合力。在一些實施例中，該第三溶液為蒸餾水、乙醇、或其任何組合。所產生之物品或裝置其經塗佈的表面具有超疏水性的性質。在一些實施例中，該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子係彼此鍵結在一起，例如，在該內塗佈層與該外塗佈層的交界面上共鍵結合在一起。
除非另有明確指定，否則以下所提及「金屬氧化物」將被理解為包括任何合適的金屬的合適的氧化物。合適的金屬氧化物的實例包括但不限於選自以下群組中的金屬的氧化物（或其組合）：（1）Al、Ga、In、Sn、Tl，Pb和Bi（貧金屬）; （2）包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的第一系列過渡金屬（第一d區塊系列）;（3）包括Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag和Cd的第二系列過渡金屬（第二d區塊系列）；以及（4）包括Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au和Hg的第三系列過渡金屬（第三d區塊系列）。較佳的，金屬氧化物或氧化物的金屬係選自Al、Ti、Cr、Mn、Co、Zn、Mo、Rh、Pd、Ag、W和Au。例如，在一些實施例中，合適的金屬氧化物是TiO2 。
本發明提供一種方法，包括形成一內塗佈層於一物品上以及形成一與該內塗佈層相接觸之外塗佈層。形成該內塗佈層的方法包括以下步驟：將包括有金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑的一第一溶液塗佈於該物品上，以及移除該第一溶劑而於該物品上形成具有該金屬氧化物奈米粒子的該內塗佈層。形成該外塗佈層的方法包括以下步驟：將包括有二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑的一第二溶液塗佈於該物品上。移除該第二溶劑而形成具有該二氧化矽奈米粒子的該外塗佈層。該方法進一步包括強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的結合力。該結合力可藉由對該內塗佈層與該外塗佈層塗佈一第三溶液來強化。該第三溶液可利用至少一選自浸塗、噴塗與刷塗的技術塗佈一段期間，例如，約10秒至30秒。於一些實施例中，該第三溶液(例如去離子水或蒸餾水)被塗佈於該內塗佈層與該外塗佈層，例如，沉浸於約50°C至約80°C的溫度下。
在一些實施例中，該第一溶劑係藉由將該物品於第一溫度下加熱一第一期間而加以移除。該第一溫度可為約50°C至約150°C的範圍內。第一期間可介於約5分鐘至約30分鐘之間。
該方法可進一步包括遮罩步驟。例如，在一些實施例中，於塗佈該第一溶液於該物品前，以一遮罩材料於該物品之一或多個部分形成遮罩。於該外塗佈層形成後移除該遮罩材料，以曝露該物品之一或多個部分。在一些實施例中，於塗佈該第二溶液於該物品前，以一遮罩材料於該內塗佈層之一或多個部分形成遮罩。於該外塗佈層形成後，由該內塗佈層之一或多個部分移除該遮罩材料，以曝露該內塗佈層之一或多個部分。
該方法可進一步包括於該內塗佈層形成之後，而於外塗佈層形成之前進行加熱處理。在一些實施例中，於該內塗佈層形成之後，將塗佈有該內塗佈層之該物品於一第二溫度下烘烤一第二期間。該第一溫度係高於該第二溫度，而該第一期間係短於該第二期間。例如，該第二溫度係約25°C至約100°C的範圍內，而該第二期間係約2小時至約72小時的範圍內。在一些實施例中，於該物品於該第二溫度下烘烤該第二期間之後，將塗佈有該內塗佈層之該物品於一第三溫度下烘烤一第三期間。該第三溫度係高於該第二溫度，而該第三期間係短於該第二期間。例如，該第三溫度係約50°C至約150°C的範圍內，而該第三期間係約10分鐘至約30分鐘的範圍內。
在一些實施例中，該第二溶劑係藉由將該物品於一第四溫度下加熱一第四期間而加以移除。在一些實施例中，該第四溫度係高於該第二溫度，而該第四期間係短於該第二期間。例如，該第四溫度係約50°C至約150°C的範圍內，而該第四期間係約10分鐘至約30分鐘範圍內。
在一些實施例中，該第三溶液為純水、乙醇、或任何組合。金屬氧化物奈米粒子包括二氧化鈦奈米粒子，而該第三溶液為純水。該方法可進一步包括將該物品乾燥以移除多餘的第三溶液。
在另一態樣中，本發明提供一種經塗佈的物品。該經塗佈的物品包括：一內塗佈層，包括有金屬氧化物奈米粒子並設置於一物品表面上；以及一外塗佈層，包括二氧化矽奈米粒子並與該內塗佈層相接觸。該內塗佈層與該外塗佈層的交界面上，該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子係彼此鍵結在一起。在一些實施例中，該內塗佈層與該外塗佈層的交界面上，該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子係彼此共價鍵結在一起。
圖1係顯示依據本發明實施例之示例性電子裝置100的示意圖。電子裝置100包括一印刷電路板組件10，以及塗佈於該印刷電路板組件10上的奈米薄膜3。印刷電路板組件10包括一印刷電路板1以及裝設於印刷電路板1上的一個或一個以上的電子元件2。在一些實施例中，印刷電路板1與電子元件2的邊緣與表面係呈現粗糙狀。在製造印刷電路板組件10與該電子元件2之過程中，所形成的複數個孔洞、縫隙與其他結構，使得印刷電路板1與電子元件2成粗糙狀。每一電子元件2具有複數個與印刷電路板1電性相連接的引腳。在一些實施例中，該引腳包括一例如金屬的導電材質。
電子元件2為一可裝設於印刷電路板1上的電阻器、電容器、電感器、電晶體、二極管、連接器、揚聲器、麥克風及任何其他元件。印刷電路板組件10可被應用於電池組、耳機、電話或其他任何電子裝置。印刷電路板1係以FR-4等級的複合材料所製造，於一些實施例中，該複合材料係一玻璃強化環氧複合材料。
在一些實施例中，奈米薄膜3包括一含有金屬氧化物奈米粒子的內塗佈層31與一含有二氧化矽奈米粒子而其粒徑小於金屬氧化物奈米粒子的外塗佈層32。包含金屬氧化物奈米粒子的內塗佈層31係設置於印刷電路板組件10的印刷電路板1與電子元件2上或與其相接觸。含有二氧化矽奈米粒子的外塗佈層32係設置於內塗佈層31上或與其相接觸。
圖1中所示的內塗佈層31、外塗佈層32與印刷電路板組件10的形狀僅為例示。於一些實施例中，內塗佈層31的邊緣具有複數個微小孔洞、縫隙與其他結構。當外塗佈層32形成於內塗佈層31上時，內塗佈層31與外塗佈層32就會發生相互滲透的情形。於一些實施例中，內塗佈層31與外塗佈層32可能不會形成兩分離層。於一些實施例中，金屬氧化物奈米粒子與二氧化矽奈米粒子可在同一層中形成奈米薄膜3。二氧化矽奈米粒子將滲透到金屬氧化物奈米粒子間的空隙。包含該金屬氧化物粒子與二氧化矽粒子的奈米薄膜3係形成於印刷電路板組件10的印刷電路板1與電子元件2上。於一些實施例中，愈接近該印刷電路板組件10的表面，其粒徑愈大。於一些實施例中，內塗佈層31可滲透到印刷電路板組件10上的孔洞、縫隙與其他結構中。內塗佈層31中的金屬氧化物奈米粒子具有約5 nm至約100 nm範圍內的粒徑。外塗佈層32中的二氧化矽奈米粒子具有約0.1 nm至約50 nm範圍內的粒徑。
在一些實施例中，奈米薄膜3上係分別利用塗佈步驟以及後續揮發或裂解金屬氧化物奈米粒子溶液與二氧化矽奈米粒子溶液而塗佈於該印刷電路板組件10上。內塗佈層31可利用塗佈步驟以及後續揮發或裂解金屬氧化物奈米粒子溶液來製備。外塗佈層32可利用塗佈步驟以及後續揮發或裂解二氧化矽奈米粒子溶液來製備。
在一些實施例中，該金屬氧化物奈米粒子溶液包括該金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑的一混合物。該金屬氧化物奈米粒子溶液的製備方法包括以下步驟：將金屬粉末與蒸餾水加入血清瓶中；將混合的溶液的pH值調整至6.5至9.5之間，其可藉由加入一種或以上的酸性溶劑，例如硝酸(HNO3 )、氫氟酸(HF)、硫酸(H2 SO4 )或鹽酸(HCl)；中性溶劑，例如：異丙醇(IPA)、丙酮(acetone)或酒精(alcohol)，與/或鹼性溶劑，例如：氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)或氨水(NH4 OH)；以及將混合的溶液於一適當溫度下劇烈攪拌加熱一段期間，例如於約50°C至約150°C溫度下加熱10至20小時以產生該金屬氧化物奈米粒子溶液。在一些實施例中，該金屬粉末與蒸餾水可以0.1：100至5：100的重量比例混合，例如1:100。可加入一酸性溶液與一鹼性溶液使彼此中和並調整pH值。假使先加入酸性溶液，且反應後的pH值屬酸性，即可加入鹼性溶液以中和過多的酸。假使溶液偏鹼，則可加入酸性溶液去中和過多的鹼。金屬氧化物奈米粒子溶液具有0.3 wt%至5 wt%的濃度。金屬氧化物奈米粒子，其尺寸或粒徑分佈在數奈米至數百奈米之間，例如在室溫下約5 nm至約100 nm之間。該第一溶劑可選自水、甲醇、乙醇等，或其任何組合。在一些實施例中，該金屬氧化物奈米粒子溶液係具親水性以及透明的。
在一些實施例中，該二氧化矽奈米粒子溶液包括二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑之混合物。該二氧化矽奈米粒子溶液的製備方法包括：將二氧化矽粉末與蒸餾水加入血清瓶中。將混合的溶液的pH值調整至6.5至9.5之間，其可藉由加入一種或以上的酸性溶劑，例如：硝酸(HNO3 )、氫氟酸(HF)、硫酸(H2 SO4 )或鹽酸(HCl)；中性溶劑，例如：異丙醇(IPA)、丙酮(acetone)或酒精(alcohol)，與/或鹼性溶劑，例如：氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)或氨水(NH4 OH)；將有機溶劑加入該混合的溶液中，該有機溶劑係例如：正己烷(n-hexane)、正庚烷(n-heptane)、正辛烷(n-octane)、正十二烷(n-dodecane)、正十四烷(n-tetradecane)或正十六烷(n-hexadecane)；加入金屬材料作為催化劑於該混合的溶液中，該金屬材料係例如：Fe、Cr、 Mn或Mo；將該混合的溶液於一適當溫度下劇烈攪拌加熱一段期間，例如於約50°C至約150°C溫度下加熱1至10小時，之後形成一兩層混合的溶液，其中較小的二氧化矽奈米粒子位於上層；萃取該混合的溶液的上層作為該第二溶液。二氧化矽奈米粒子溶液具有0.3 wt%至5 wt%的濃度。二氧化矽奈米粒子溶液所具有的二氧化矽奈米粒子，其尺寸或粒徑分佈在1埃至數十奈米之間，例如在室溫下為0.1 nm至50 nm之間。製備該第二溶液時，可加入一酸性溶液與一鹼性溶液使彼此中和並調整pH值。假使先加入酸性溶液，且反應後的pH值屬酸性，即可加入鹼性溶液以中和過多的酸。假使溶液偏鹼，則可加入酸性溶液去中和過多的鹼。在一些實施例中，該溶劑組成分包括：庚烷、十六烷、甲基氫矽氧烷(methyl hydrogen siloxane)等、或其任何組合。例如，在一些實施例中，該溶劑包括約70-90 wt% (例如：78.6 wt %) 的庚烷、4.9-25 wt% (例如：20.8 wt%) 的十六烷與甲基氫矽氧烷。甲基氫矽氧烷的一示例具有以下之化學式：
Figure TW201800155AD00001
其中，n=1~10 (例如：2~8、2~6、2~4、或其他合適的值)。甲基氫矽氧烷中-SiH的氫比例可在約0.5 wt%至2.0 wt%之間。催化劑幫助矽粒子的表面改質，其中，在水溶液相中親水性矽的羥基係與例如甲基氫矽氧烷的有機分子相架接。這些改質的矽粒子由水溶液相移動到有機溶劑相中。在一些實施例中，該二氧化矽奈米粒子溶液係透明的、具疏水性以及低揮發性。此氨基改質矽氧烷或矽烷可選擇性的包含-OH基，或是可與水或水氣反應產生-OH基。
藉由溶劑的幫助，奈米粒子可均勻的分佈在印刷電路板1與電子元件2上，避免奈米粒子間的附聚並增加奈米粒子的接觸區域。奈米薄膜3能夠以高緊密度、均勻性與薄的厚度形成於印刷電路板組件10上。
請參見圖2與圖14，其顯示示例性的塗佈方法200與塗佈方法500。示例性的塗佈方法200提供塗佈方法500的細節描述。示例性的塗佈方法500包括步驟504，利用一包括有金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑的一第一溶液，於一物品上形成一包括金屬氧化物奈米粒子的一內塗佈層31；步驟506，利用一包括有二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑的一第二溶液，形成一與該內塗佈層31相接觸的外塗佈層32；以及步驟508，對該內塗佈層與該外塗佈層塗佈一第三溶液，以強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的一結合力。在一些實施例中，圖14中之步驟504可包括圖2之步驟203與204。圖14中之步驟506可包括圖2之步驟207與208。
圖2係顯示依據本發明實施例以金屬氧化物奈米粒子與二氧化矽物奈米粒子塗佈印刷電路板組件10之示例性塗佈方法200的流程圖。印刷電路板組件10可置放於一裝載器上(圖中未示)以進行後續的步驟。
於步驟201中，清潔印刷電路板組件10以除去製造過程中所形成的焊劑殘渣。在一些實施例中，清潔印刷電路板組件10係置於一超音波清洗機中，以於約40°C至約60°C溫度下以純水清潔10至30分鐘。
於步驟202中，烘烤印刷電路板組件10以乾燥印刷電路板組件10，並暴露印刷電路板組件10上的孔洞、縫隙與其他結構。在一些實施例中，印刷電路板組件10係置於一烘烤設備中(圖中未示)，以約50°C至約150°C的範圍內烘烤10至30分鐘。
於步驟203中，將含有金屬氧化物奈米粒子做為第一溶質的第一溶液塗佈於該印刷電路板組件10上。在一些實施例中，印刷電路板組件10可浸置於、噴灑以或塗刷以該第一溶液，或其他將該第一溶液塗佈在印刷電路板組件10上的可行方式。該金屬氧化物奈米粒子具有約5 nm至約100 nm範圍內的粒徑。在一些實施例中，該第一溶液的濃度範圍在0.3 wt%至5 wt%之間。
於步驟204中，其上分佈有第一溶液的印刷電路板組件10係經由烘烤，藉由揮發或熱解第一溶液中的第一溶劑，而於印刷電路板組件10上留下該金屬氧化物奈米粒子作為內塗佈層31。在一些較佳實施例中，分佈有第一溶液的印刷電路板組件10係置於一烘烤設備中(圖中未示)，以約50°C至約150°C的範圍內烘烤約5至30分鐘。前述之溫度與期間分別係指該第一溫度與該第一期間。第一溶劑係水、甲醇、乙醇或其任意組合之其中之一，其可幫助該金屬氧化物奈米粒子均勻的分佈於印刷電路板組件10上。之後，將具有內塗佈層31之印刷電路板組件10由裝載器上卸下。
於步驟205中，具有內塗佈層31之印刷電路板組件10藉由加熱強化該金屬氧化物奈米粒子與該印刷電路板組件10間的結合力。在一些實施例中，具有內塗佈層31之印刷電路板組件10係於約25°C至約100°C的範圍內加熱2至72小時。前述之溫度與期間分別係指該第二溫度與該第二期間。所屬領域熟悉技藝人士所使用其他用以強化金屬氧化物奈米粒子與該印刷電路板組件10間結合力的方法亦可被利用。經加熱後，將具有內塗佈層31之印刷電路板組件10置放於一裝載器上(圖中未示)。
於步驟206中，將具有內塗佈層31之印刷電路板組件10進行烘烤。該烘烤過程可暴露內塗佈層31上孔洞、縫隙與其他結構。在一些實施例中，具有內塗佈層31之印刷電路板組件10係係置於一烘烤設備中(圖中未示)，以約50°C至約150°C的範圍內烘烤10至30分鐘。前述之溫度與期間分別係指該第三溫度與該第三期間。在一些實施例中，於強化金屬氧化物奈米粒子與印刷電路板組件10間的結合力後，與將具有內塗佈層31之印刷電路板組件10進行烘烤前，可進一步加入檢查該具有內塗佈層31的印刷電路板組件10的表面，以及清潔該具有內塗佈層31的印刷電路板組件10 的步驟。
於步驟207中，將含有二氧化矽奈米粒子做為第二溶質的第二溶液塗佈於內塗佈層31上。第二溶液包括二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑。該二氧化矽奈米粒子具有約0.1 nm至約50 nm範圍內的粒徑。在一些實施例中，塗佈有金屬氧化物奈米粒子的印刷電路板組件10可浸置於、噴灑以或塗刷以該第二溶液，或其他可將該第二溶液塗佈於印刷電路板組件10的方法。在一些實施例中，第二溶液中之第二溶劑包括庚烷、十六烷與甲基氫矽氧烷等或其任何組合。在一些實施例中，該第二溶劑包括氨基改質矽氧烷或氨基改質矽烷。此氨基改質矽氧烷或氨基改質矽烷可幫助該二氧化矽奈米粒子均勻的分佈於內塗佈層31上。
於步驟208中，其上分佈有第二溶液的印刷電路板組件10係經由烘烤除去第二溶劑，而於內塗佈層43上留下該二氧化矽奈米粒子作為外塗佈層32。在一些實施例中，具有第二溶液的印刷電路板組件10係置於一烘烤設備中(圖中未示)，以約50°C至約150°C的範圍內烘烤10至30分鐘。前述之溫度與期間分別係指該第四溫度與該第四期間。
於步驟209中，將具有該奈米薄膜3的印刷電路板組件10浸置，以強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子的結合力。在一些實施例中，將塗佈有該奈米薄膜3的印刷電路板組件10浸置於一第三溶液中(溶劑或混合物)約10至30秒。該第三溶液可以為水、酒精或其任何組合。在一些實施例中，該第三溶液可以為純水(去離子水或蒸餾水)。該第三溶液，例如水，可以在約50°C至約80°C的適合溫度範圍內。利用例如水的第三溶液或溶劑可增加羥基的解離而增加交界面上(例如內塗佈層31與外塗佈層32之間與/或內塗佈層31與印刷電路板組件10之間)共價鍵的化學反應。該第三溶液可增加內塗佈層31、外塗佈層32與/或印刷電路板組件10表面或交界面上羥基的濃度，而因此經由羥基間的化學反應促進交界面上共價鍵的形成。在一些實施例中，二氧化矽奈米粒子包括架接在其表面的甲基氫矽氧烷。當加入水(例如溫水或熱水)時，化學基-Si-H轉變為-Si-OH，而此將與金屬氧化物粒子上的-Ti-OH反應產生-Si-O-Ti鍵結。-Si-OH與-Ti-OH化學基有可能使個別內塗佈層或外塗佈層中的奈米粒子融合或鍵結在一起。在一些實施例中，二氧化矽奈米粒子包括氨基改質矽氧烷或氨基改質矽烷。此氨基改質矽氧烷或矽烷可選擇性的包括-OH基，或是可與水或水氣反應產生-OH基。相類似的，化學基-Si-OH可分別與-Si-OH或-Ti-OH反應產生-Si-O-Si-或-Si-O-Ti-鍵結。
所屬領域熟悉該技藝人士所使用之其他方式，印刷電路板組件可被噴塗或刷塗以該第三溶液或溶劑，例如水。任何其他合適的技術可用來塗佈該第三溶液，例如蒸餾水，於具有奈米薄膜3的印刷電路板組件10上。之後，確認具有奈米薄膜3的印刷電路板組件10之外觀與功能。
在一些實施例中，物品或裝置(例如印刷電路板組件10)上，欲進行塗佈的表面含有金屬。首先，在金屬表面與該內塗佈層之交界面中形成金屬與金屬奈米粒子的共價鍵。該種鍵結可以-M1 -O-M2 表示，其中M1 係來自於基板的金屬，而M2 則是金屬氧化物奈米粒子的金屬。其次，於內塗佈層31與外塗佈層32之交界面中的金屬奈米粒子與二氧化矽奈米粒子間形成共價鍵。該種鍵結可以-Si-O-M2 表示。除了具有超疏水性外，此交界表面之鍵結改善了該裝置的效能。
在一些實施例中，電子裝置100中的一個或以上的元件分可能不需要以奈米薄膜3覆蓋。例如，當印刷電路板組件10包括揚聲器、麥克風、開關或其他元件，而揚聲器、麥克風、開關需外露。因此，當塗佈第一溶液與第二溶液於印刷電路板組件10上，該些元件需加以遮罩。在一些實施例中，麥克風與開關可在清潔印刷電路板組件10之步驟201前遮罩，因為麥克風與開關中的膜片須遠離水或其他液體。在一些實施例中，開關可在塗佈該第二溶液於該內塗佈層31之步驟207前遮罩，因為具有二氧化矽奈米粒子的第二溶液會影響該開關的功能。例如，開關可在塗佈該第二溶液於該內塗佈層31之步驟207前，並在強化該金屬氧化物奈米粒子與該印刷電路板組件結合力之步驟205後進行遮罩。另一實施例中，開關可在具有該內塗佈層31之印刷電路板組件10進行烘烤之步驟206前，並在強化該金屬氧化物奈米粒子與該印刷電路板組件結合力之步驟205後進行遮罩。於該些元件上的遮罩材料可於外塗佈層32形成後移除。
於本發明中，所有溫度值係以攝氏溫度(°C)表示，組成分的百分比係指重量百分比(wt%)，即使在相近範圍下的體積百分比亦是可被接受的。奈米粒子的大小係基於粒子大小分佈所得之粒徑平均值。
在一些實施例中，所使用的二氧化矽粒子是非晶型與疏水性。二氧化矽粒子(例如熱解的二氧化矽)係從供應商取得，並未進行任何化學改質。該些粒子於塗佈的表面提供所需的疏水性。於其他實施例中，可選擇性的對二氧化矽粒子進行化學改質。
所使用之二氧化矽粒子表面可含有許多羥基(-OH)。這些羥基可與基板以及/或金屬氧化物粒子表面的羥基產生反應，而促進共價鍵的形成以改善塗佈層的黏附性。
在一些實施例中，在含有奈米粒子的溶液或懸浮液中，可使用表面活性劑或分散劑。
在一些實施例中，奈米薄膜3的厚度小於200 nm。例如，塗層厚度可以介於約5 nm至約100 nm，約10 nm至約20 nm，或任何其他合適的範圍，其取決於所使用之電子裝置100。
圖3A係依據本發明實施例顯示於一塗佈有奈米薄膜的玻璃基板上的水滴圖片。如圖3A所示，由於奈米薄膜3的超疏水性，塗佈有奈米薄膜的玻璃基板上的水被排斥而形成微小水滴。圖3B係微小水滴近照圖。水滴與塗佈有奈米薄膜之玻璃基板之間的接觸角為128±2°。一般來說，θ≥ 90°，或θ≥ 110°，或θ ≥ 130°，或 150° ≥θ ≥ 110°或 150° ≥θ≥ 90°。 實施例
奈米薄膜之塗佈層可利用下列兩種溶液形成(或混合物或懸浮液)。第一溶液包括二氧化鈦(TiO2 )奈米粒子，其粒徑介於約5 nm至100 nm之間並係分散於作為溶劑的純水中。第一溶液中二氧化鈦奈米粒子的含量介於約0.8 wt%至約1.5 wt %之間。第一溶液的密度為1.01 g/cm3 。四批次所製備的第一溶液，其粒徑分佈資料分別如圖4至7所示。圖4顯示第一溶液中所有的二氧化鈦奈米粒子，於室溫下具有72.11 nm的平均粒徑。圖5顯示第一溶液中所有的二氧化鈦奈米粒子，於室溫下具有72.7 nm的平均粒徑。圖6顯示第一溶液中所有的二氧化鈦奈米粒子，於室溫下具有8.191 nm的平均粒徑。圖7顯示第一溶液中所有的二氧化鈦奈米粒子，於室溫下具有7.406 nm的平均粒徑。如圖4至7所示二氧化鈦奈米粒子具有一相當窄的粒徑分佈，其標準差為 +/- 5 nm、10 nm或20 nm。
第二溶液包括二氧化矽(SiO2 ) 奈米粒子，其粒徑介於約5 nm至100 nm之間並係分散於庚烷與十六烷中。第二溶液亦可包括甲基氫矽氧烷(約0.1至5 wt%)。第二溶液中二氧化矽奈米粒子的含量介於約0.1wt%至約5 wt %之間。第二溶液的密度為0.774 g/cm3 。四批次所製備的第二溶液，其粒徑分佈資料分別如圖8至11所示。圖8顯示第二溶液中所有的二氧化矽奈米粒子，於室溫下具有0.8184 nm的平均粒徑。圖9顯示第二溶液中所有的二氧化矽奈米粒子，於室溫下具有1.164 nm的平均粒徑。圖10顯示第二溶液中所有的二氧化鈦奈米粒子，於室溫下具有33.23 nm的平均粒徑。圖11顯示第二溶液中所有的二氧化矽奈米粒子，於室溫下具有25.13 nm的平均粒徑。如圖8至11所示二氧化矽奈米粒子具有一相當窄的粒徑分佈，其標準差為+/- 5 nm、10 nm或20 nm。
在一些實施例中，印刷電路板組件先以溶劑清潔後，於60°C下乾燥10分鐘。將清潔後的印刷電路板組件沉浸於第一溶液中約5至10秒，然後於150°C下烘烤5分鐘，再於50°C下烘烤8小時。於80°C下預熱10分鐘後，將印刷電路板組件沉浸於第二溶液中5至10秒。然後將印刷電路板組件於100°C下烘烤20分鐘。
以下，本發明一些實施例中關於具有奈米薄膜的印刷電路板組件的性能，將參照測試結果加以說明。 抗腐蝕測試(一)
於本測試中，具有奈米薄膜的印刷電路板組件係與具有以習知氣相沉積法所形成傳統薄膜的印刷電路板組件相比較。以氣相沉積法所形成薄膜的厚度難以控制。也發現隨著氣相沉積法所形成薄膜厚度的增加，其保護效果可獲得改善，但印刷電路板組件的表現效能卻變差。於本測試中，以氣相沉積法所形成薄膜的厚度介於3 mm至5 mm之間。測試步驟如下：以每5分鐘 5ml的速度，共1小時，滴落人工汗液於兩種印刷電路板組件產品的每一電子元件上，之後將此兩種印刷電路板組件產品置於40°C烤箱中將電子元件乾燥4小時。人工汗液包括10%氯化鈉(NCl)、1%乳酸(lactic acid)、1%磷酸氫二鈉(disodium hydrogen phosphate)、0.15%組胺酸鹽酸鹽( histidine .HCl)與蒸餾水。前述每一步驟每二天重複一次。完成前述所有步驟後，該電子元件每天進行測試。前述步驟持續重複至兩種印刷電路板組件產品上所有電子元件不再作用/不具功能。測試結果如表1所示，以氣相沉積法所形成薄膜的印刷電路板組件其腐蝕率係快於依據本發明所形成奈米薄膜的印刷電路板組件。因此，本實施例中之奈米薄膜具有較佳之抗腐蝕特性。 表1
Figure TW201800155AD00002
 抗腐蝕測試(二)
另一抗腐蝕測試係用以測試該奈米薄膜之化學耐受性。於本測試中，將塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件連接插頭上。本測試步驟包括以下：將塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件與插頭浸置於一人工汗液中，之後取出；將該插頭連接至插座充電1小時。將塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件與插頭於充電後再一次浸置於人工汗液中。重複此浸置與充電動作200次。觀察充電電流、充電電壓與指示燈直到充電作用失敗。經過200次循環測試之結果如表2所示，塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件與插頭並不會受汗液影響，而可於一標準範圍內使用。 表2
Figure TW201800155AD00003
 防水測試(一)
準備2個耳機用以測試依據本發明塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件之防水功能。每一耳機有一具有奈米薄膜之印刷電路板組件。測試步驟如下：將耳機置入水中，並記錄每一耳機的播放時間直到耳機停止作用。測試結果如表3所示，其於水下之平均工作時間為207.5分鐘。因此，具有奈米薄膜之印刷電路板組件的防水功能獲得改善而提供耳機電子元件可接受的保護力。 表3
Figure TW201800155AD00004
 防水測試(二)
於本測試中，塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件係與一電池組相連接。測試步驟如下：將電池組與塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件置於水下30分鐘，並觀察該電池組之工作狀況。測試結果如以下表4所示。結果顯示與具有奈米薄膜之印刷電路板組件相連接之電池組能夠在水下正常工作。 表4
Figure TW201800155AD00005
 電阻測量測試
為確認奈米薄膜是否影響印刷電路板組件的表面電阻，於印刷電路板組件塗佈奈米薄膜之前與之後，分別測量該印刷電路板組件之表面電阻。測試結果如表5所示，確認了奈米薄膜實質上並不會影響印刷電路板組件之表面電阻。印刷電路板組件的表面電阻，於塗佈奈米薄膜之前與之後的差異在1%以內。 表5
Figure TW201800155AD00006
 電流測量測試
為確認奈米薄膜是否影響印刷電路板組件的表面電流，於印刷電路板組件塗佈奈米薄膜之前與之後，分別測量該印刷電路板組件四測試點之表面電流。測試結果如表6所示。奈米薄膜實質上並不會影響印刷電路板組件之表面電流。印刷電路板組件的表面電流，於塗佈奈米薄膜之前與之後的差異在1%以內。 表6
Figure TW201800155AD00007
為確認金屬氧化物奈米粒子與二氧化矽奈米粒子之間的結合力，是否可因浸置於純水而強化，測量不同樣本在去離子水中的電流表現作為第一測試。測試步驟如下：準備10個樣本，每一樣本係塗佈有奈米薄膜的印刷電路板組件。將其中5樣本進行步驟209，浸置於50°C至80°C之間的溫水中約10至30秒。之後，將所有樣本浸置於去離子水中，以電源供應器提供15V/70 mA電流。利用萬用表紀錄工作時間以及電流直到電流超過70 mA。測試結果如表7所示。塗佈有奈米薄膜的印刷電路板組件進行步驟209後，具有比未進行步驟209時更佳的防水效能。相較於未進行步驟209之樣本，當第二溶劑含有甲基氫矽氧烷時，進行步驟209之樣本改善了1至2倍的工作時間。當第二溶劑含有氨基改質矽氧烷時，進行步驟209之樣本改善了2至3倍的工作時間。 表7
Figure TW201800155AD00008
第二測試則是測量不同樣本在人工汗液中的電流表現。測試步驟如下：準備4個樣本，每一樣本係塗佈有奈米薄膜的電阻(10 ohm)。將其中2樣本進行步驟209，浸置於純水中約10至30秒。之後，將所有樣本浸置於人工汗液中，以電源供應器提供4.2V/100 mA電流。利用萬用表紀錄工作時間以及電流直到電流超過100 mA。測試結果如表8所示。塗佈有奈米薄膜的電阻進行步驟209後，具有比未進行步驟209時更佳的抗腐蝕性表現。 表8
Figure TW201800155AD00009
於浸置於純水中後，金屬氧化物奈米粒子與二氧化矽奈米粒子之間的結合力：浸置具有奈米薄膜的印刷電路板組件，用以能強化金屬氧化物奈米粒子與二氧化矽奈米粒子之間的結合力(步驟209)。在一些實施例中，塗佈有奈米薄膜3的印刷電路板組件10被浸置於純水中約10至30秒。利用純水可以增加羥基的解離，增加共價鍵間之化學反應。本領域熟悉該技藝人士可以用純水噴灑或刷塗等其他方式。
本領域熟悉該項技藝人士可以在其他裝置中應用與本發明具體實施例一致之塗佈奈米薄膜的方法。例如：當一電纜連接有該印刷電路板組件時，該電纜與印刷電路板組件將同時進行塗佈。經塗佈過程後，電纜具有優良的防水特性、優良的抗腐蝕性以及較小的摩擦力。前述於塗佈奈米薄膜時，清潔、烘烤與加熱的處理溫度與時間可依據不同的裝置加以調整改變。
為了說明，先前的描述已經參照具體實施例進行了描述。然而，上述的說明性討論並不是全面的，或是將本發明限制至所揭露的精確形式。基於前述的教示，許多修改和變化是可能的。選擇並描述具體實施例是為了最佳地解釋本發明的原理及其實際應用，從而使得所屬領域其他技術人員能夠最佳地利用本發明以及各種實施例的各種修改，而適合於預期的特定用途。
在一些實施例中，本發明提供一種塗佈裝置的方法。該方法包括以下步驟：清潔該裝置；烘烤該裝置；塗佈含有金屬氧化物奈米粒子做為第一溶質的第一溶液於該裝置上，該金屬氧化物奈米粒子具有約5 nm至約100 nm範圍內的粒徑；藉由揮發或熱解(至少其中一種技術)該第一溶液中之該第一溶劑，以於該裝置上形成一含有該金屬氧化物奈米粒子的內塗佈層；強化該金屬氧化物奈米粒子與該裝置間的結合力；烘烤具有該內塗佈層的該裝置；塗佈含有二氧化矽奈米粒子做為第二溶質的第二溶液於該內塗佈層上，該二氧化矽奈米粒子具有約0.1 nm至約50 nm範圍內的粒徑；藉由揮發或熱解(至少其中一種技術)該第二溶液中之該第二溶劑，使於該內塗佈層上形成一含有該二氧化矽奈米粒子的外塗佈層。
在一些實施例中，該第一溶液可以利用浸塗、噴塗或刷塗的方法塗佈於該裝置上。該第二溶液可以利用浸塗、噴塗或刷塗的方法塗佈於該裝置上。在一些實施例中，揮發或熱解(至少其中一種技術)該第一溶液中之該第一溶劑，包括對塗佈有該第一溶液之裝置進行烘烤處理。揮發或熱解(至少其中一種技術)該第二溶液中之該第二溶劑，包括對塗佈有該第二溶液之裝置進行烘烤處理。該裝置可利用一超音波清洗機進行清潔。
在一些實施例中，該方法進一步包括：於強化金屬氧化物奈米粒子與該裝置間的結合力後以及烘烤具有內塗佈層的裝置之前，檢查具有內塗佈層的裝置的表面，並清潔該具有內塗佈層的裝置。金屬氧化物奈米粒子與該裝置間的結合力可經由加熱處理來強化。
在一些實施例中，第一溶液中之金屬氧化物奈米粒子之濃度約為0.3 wt%至5 wt %之間。第二溶液中之二氧化矽奈米粒子之濃度約為0.3 wt%至5 wt %之間。第一溶劑可為水、甲醇、乙醇、或其組合之其中之一。第二溶劑可包括庚烷、十六烷與甲基氫矽氧烷，或其組合。
在一些實施例中，該方法進一步包括以下步驟：於清潔該裝置之前，於該裝置一或多個部分形成遮罩，以及於形成外塗佈層之後移除該裝置一或多個部分上的遮罩材料。該方法亦可進一步包括以下步驟：於塗佈該第一溶液於該裝置前，於該裝置之一或多個部分上形成遮罩及烘烤該裝置，以及於外塗佈層形成之後移除該裝置部分上的遮罩材料。該方法亦可進一步包括以下步驟：於塗佈該第二溶液於塗佈有內塗佈層之該裝置前以及強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間之結合力之後，於該裝置之一或多個部分形成遮罩，以及於外塗佈層形成之後移除該裝置部分上的遮罩材料。
在一些實施例中，本發明提供一種塗佈印刷電路板組件的方法，包括：清潔印刷電路板組件；將印刷電路板組件於約50°C至約150°C溫度下烘烤10至30分鐘；塗佈含有金屬氧化物奈米粒子做為第一溶質的第一溶液於該印刷電路板組件上，該金屬氧化物奈米粒子具有約5 nm至約100 nm之間的粒徑；將塗佈有該第一溶液之印刷電路板組件於約50°C至約150°C溫度下烘烤5至30分鐘，以形成一具有金屬氧化物奈米粒子的一內塗佈層；強化該內塗佈層與該印刷電路板組件間之結合力，將塗佈有該內塗佈層之印刷電路板組件於約50°C至約150°C溫度下烘烤10至30分鐘；塗佈含有二氧化矽奈米粒子做為第二溶質的第二溶液於該內塗佈層上，該二氧化矽奈米粒子具有約0.1 nm至約50 nm之間的粒徑；將塗佈有該第二溶液之印刷電路板組件係於約50°C至約150°C溫度下烘烤10至30分鐘，以於該內塗佈層上形成一具有二氧化矽奈米粒子的一外塗佈層；以及強化金屬氧化物奈米粒子與二氧化矽奈米粒子間之結合力。
在一些實施例中，該印刷電路板組件係置於一超音波清洗機中，於約40°C至約60°C溫度下以純水清潔10至30分鐘。該方法可進一步包括以下步驟：於強化金屬氧化物奈米粒子與該印刷電路板組件間的結合力後，以及烘烤具有內塗佈層的裝置之前，檢查塗佈有內塗佈層的印刷電路板組件表面以及清潔塗佈有該內塗佈層之印刷電路板組件。金屬氧化物奈米粒子與該印刷電路板組件間的結合力可於25°C至約100°C的範圍內進行2至72小時加熱處理來強化。第一溶液中之金屬氧化物奈米粒子之濃度約為0.3 wt%至5 wt %之間。第二溶液中之二氧化矽奈米粒子之濃度約為0.3 wt%至5 wt %之間。第一溶劑可為水、甲醇、乙醇、或其組合之其中之一。第二溶劑可包括庚烷、十六烷與甲基氫矽氧烷，或其組合。在一些其他實施例中，第二溶劑可包括氨基改質矽氧烷或氨基改質矽烷。
在一些實施例中，該方法進一步包括以下步驟：於清潔該印刷電路板組件之前，於該印刷電路板組件一或多個部分形成遮罩，以及於外塗佈層形成之後移除該印刷電路板組件一或多個部分上的遮罩材料。該方法亦可進一步包括以下步驟：於塗佈該第一溶液於該印刷電路板組件以及烘烤該印刷電路板組件前，於該印刷電路板組件之一或多個部分上形成遮罩，以及於外塗佈層形成之後移除該印刷電路板組件部分上的遮罩材料。該方法亦可進一步包括以下步驟：強化該金屬氧化物奈米粒子與該印刷電路板組件間之結合力之後以及於塗佈該第二溶液於塗佈有內塗佈層之該印刷電路板組件前，於該印刷電路板組件之一或多個部分形成遮罩，以及於外塗佈層形成之後移除該印刷電路板組件部分上的遮罩材料。
在另一態樣中，本發明提供一種裝置，包括：一印刷電路板組件與該印刷電路板組件上的一奈米薄膜。該印刷電路板組件包括一印刷電路板以及裝設於該印刷電路板上的一或多個電子元件。奈米薄膜包括一與該印刷電路板組件相接觸之一內塗佈層以及與該內塗佈層相接觸之一外塗佈層。該內塗佈層含有金屬氧化物奈米粒子，具有約5 nm至約100 nm範圍內的粒徑。該外塗佈層含有二氧化矽奈米粒子具有約0.1 nm至約50 nm範圍內的粒徑。於該內塗佈層與該外塗佈層之交界面上，此二種奈米粒子係共價鍵結在一起。
在一些實施例中，該奈米薄膜係藉由揮發或熱解金屬氧化物奈米粒子溶液與二氧化矽奈米粒子溶液所形成。金屬氧化物奈米粒子溶液之濃度約為0.3 wt%至5 wt %之間。二氧化矽奈米粒子溶液之濃度約為0.3 wt%至5 wt %之間。該電子元件可包括電阻器、電容器、電感器、電晶體、二極管、連接器、揚聲器、麥克風、或其他可裝設於印刷電路板的電子元件。在一些實施例中，該印刷電路板係以FR-4等級的複合材料所製造。
雖然本發明以印刷電路板組件為實施例，其他基板，例如：金屬、玻璃、塑膠基板或其他電子元件皆可塗佈以該奈米薄膜。
在一些實施例中，該第一奈米薄膜可包括二氧化鈦奈米粒子，而該第二奈米薄膜可包括二氧化矽奈米粒子。粒徑的測試結果如以下圖式。圖12A至12C顯示三種利用動態光散射(DLS)測量二氧化鈦(TiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之結果。二氧化鈦奈米粒子其粒徑(直徑)主要分佈係介於約32 nm至36 nm之間。次高的波峰介於約110 nm至220 nm之間。
圖13係二氧化矽(SiO2 )奈米粒子之穿透式電子顯微鏡(TEM)影像圖及其粒徑分佈圖。二氧化矽奈米粒子其粒徑(直徑)分佈介於約1 nm至2.5 nm的範圍內 (平均大小：1.7 nm±0.4nm)。
透過說明書的考量和所揭露部分的實施，本發明其他實施例對於所屬技術領域人員將是顯而易見的。本申請意在涵蓋本發明一般原理的任何變化，使用或調整，並且包括本領域已知或習慣實施的延伸。說明書和實施例僅為例示，本發明的真實範圍和精神係由以下申請專利範圍所界定。
應當理解的是，本發明並不限於前述或圖式所示的精確結構，並且在不脫離其範圍的情況下可以進行各種修改和改變。本發明的範圍僅由所附申請專利範圍所限制。
100‧‧‧電子裝置
10‧‧‧印刷電路板組件
1‧‧‧印刷電路板
2‧‧‧電子元件
3‧‧‧奈米薄膜
31‧‧‧內塗佈層
32‧‧‧外塗佈層
200‧‧‧塗佈方法
201‧‧‧步驟
202‧‧‧步驟
203‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
205‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
207‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
209‧‧‧步驟
500‧‧‧塗佈方法
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
本發明可藉由所附圖式配合以下詳細說明而被清楚理解。須注意的是，依業界標準方式，許多特徵並未按比例繪製。事實上，為了清楚討論，各種特徵可任意放大或縮小。相同的元件符號，於整個說明書或圖式中代表相同的特徵。 圖1係依據本發明一些實施例之具有塗佈有奈米薄膜之印刷電路板組件之電子裝置之示意圖。 圖2 係依據本發明一些實施例塗佈一印刷電路板組件之方法流程圖。 圖3A係顯示依據本發明實施例於一塗佈有奈米薄膜的玻璃基板上的水滴圖片。 圖3B係塗佈有奈米薄膜的玻璃基板上的一微小水滴近照圖。 圖4係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化鈦(TiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之結果圖。 圖5係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化鈦(TiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之另一結果圖。 圖6係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化鈦(TiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之再一結果圖。 圖7係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化鈦(TiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之另一結果圖。 圖8係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化矽(SiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之結果圖。 圖9係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化矽(SiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之另一結果圖。 圖10係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化矽(SiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之再一結果圖。 圖11係顯示利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化矽(SiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之另一結果圖。 圖12A-12C係依據本發明實施例顯示三種利用動態光散射(DLS)於室溫下測量二氧化鈦(TiO2 )奈米粒子其粒徑分佈之結果圖。 圖13係依據本發明實施例中二氧化矽(SiO2 )奈米粒子之穿透式電子顯微鏡(TEM)影像圖及其粒徑分佈圖。 圖14係顯示依據本發明實施例之一塗佈物品之方法流程圖。
200‧‧‧塗佈方法
201‧‧‧步驟
202‧‧‧步驟
203‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
205‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
207‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
209‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種方法，包括： 形成一內塗佈層於一物品上，形成該內塗佈層的步驟包括： 塗佈一第一溶液於該物品上，該第一溶液包括金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑；及 移除該第一溶劑，而於該物品上形成具有該金屬氧化物奈米粒子的該內塗佈層； 形成一外塗佈層，與該內塗佈層相接觸，形成該外塗佈層的步驟包括： 塗佈一第二溶液於該物品上，該第二溶液包括二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑；及 移除該第二溶劑，而形成具有該二氧化矽奈米粒子的該外塗佈層；以及 強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的一結合力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的一結合力的步驟包括對該內塗佈層與該外塗佈層塗佈一第三溶液。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，該第三溶液係水、乙醇、或其任意組合。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，該第三溶液係以選自浸塗、噴塗與刷塗所組成群組的至少一方法塗佈約10秒至約30秒之間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，進一步包括： 於塗佈該第一溶液於該物品前，以一遮罩材料於該物品之一或多個部分形成遮罩；以及 於該外塗佈層形成後移除該遮罩材料，以曝露該物品之一或多個部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括： 於塗佈該第二溶液於該物品前，以一遮罩材料於該內塗佈層之一或多個部分形成遮罩；以及 於該外塗佈層形成後，移除該內塗佈層之一或多個部分上的該遮罩材料，以曝露該內塗佈層之一或多個部分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該第一溶劑係藉由將該物品於約50°C至約150°C的範圍內之第一溫度下加熱約5分鐘至約30分鐘之一第一期間內而加以移除。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，進一步包括： 於該內塗佈層形成之後，將塗佈有該內塗佈層之該物品於一第二溫度下烘烤一第二期間，該第一溫度係高於該第二溫度，而該第一期間係短於該第二期間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該第二溫度係約25°C至約100°C的範圍內，而該第二期間係約2小時至約72小時的範圍內。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，進一步包括： 於該物品於該第二溫度下烘烤該第二期間之後，將塗佈有該內塗佈層之該物品於一第三溫度下烘烤一第三期間，該第三溫度係高於該第二溫度，而該第三期間係短於該第二期間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該第三溫度係約50°C至約100°C的範圍內，而該第三期間係約10分鐘至約30分鐘範圍內。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該第二溶劑係藉由將該物品於一第四溫度下加熱一第四期間而加以移除，該第四溫度係高於該第二溫度，而該第四期間係短於該第二期間。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，該第四溫度係約50°C至約150°C的範圍內，而該第四期間係約10分鐘至約30分鐘範圍內。
  14. 一種方法，包括： 形成包括有金屬氧化物奈米粒子的一內塗佈層於一物品上，其係利用包括有該金屬氧化物奈米粒子與一第一溶劑的一第一溶液； 形成與該內塗佈層相接觸的一外塗佈層，其係利用包括有二氧化矽奈米粒子與一第二溶劑的一第二溶液；以及 強化該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子間的一結合力，其係藉由塗佈一第三溶液於該內塗佈層與該外塗佈層上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中，該第三溶液係水、乙醇、或其任意組合。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中，該該金屬氧化物奈米粒子係包括二氧化鈦(TiO2 ) 奈米粒子，而該第三溶液係水。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之方法，進一步包括： 乾燥該物品以移除該第三溶液。
  18. 一種經塗佈的物品，包括： 一內塗佈層，包括有金屬氧化物奈米粒子並設置於一物品表面上；以及 一外塗佈層，包括二氧化矽奈米粒子並與該內塗佈層相接觸， 其中，於該內塗佈層與該外塗佈層的交界面上，該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子係彼此鍵結在一起。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之經塗佈的物品，其中，於該內塗佈層與該外塗佈層的交界面上，該金屬氧化物奈米粒子與該二氧化矽奈米粒子係彼此共價鍵結在一起。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之經塗佈的物品，其中，該金屬氧化物奈米粒子係包括二氧化鈦奈米粒子。
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