CN107529287B - 涂布装置的方法以及经涂布的产品 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种使装置防水的方法以及所产生的装置，该装置包括一印刷电路板组件，该印刷电路板组件包括：一印刷电路板及至少一电子元件，设置于该印刷电路板上。一防水涂布层例如聚合物涂布层设置于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触。一奈米薄膜设置于该印刷电路板组件上，该奈米薄膜包括一内涂布层与一外涂布层，该内涂布层设置于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触，并包括有粒径约5nm至约100nm范围内的金属氧化物奈米粒子，而该外涂布层则与该内涂布层相接触，并包括有粒径约0.1nm至10nm范围内的二氧化硅奈米粒子。

Description

涂布装置的方法以及经涂布的产品

技术领域

本发明系关于一种涂布装置的方法，尤其是关于一种于装置上涂布奈米粒子的方法、以及经该涂布产生的装置。

背景技术

随着各种技术的进步，许多电子元件已朝着微小化或多样化发展，使得设置有该些电子元件的印刷电路板组件(printed circuit board assembly,PCBA)的设计变得更为复杂。因此，对于决定以何种方式来保护印刷电路板组件而避免外来化学物品沾湿是重要的，而该保护的强度也决定了该印刷电路板组件的使用寿命。为了解决印刷电路板组件沾湿的问题，现有技术上通常是在印刷电路板组件上形成一保护膜。此外，许多其他装置，例如电缆，也需要保护膜来防止沾湿或减少摩擦。

然而，现有技术通常利用一涂布方式来保护印刷电路板组件与其他装置，但传统的涂布方式容易使保护层的厚度太厚或分布不均。另一现有技术则是利用气相沉积法在印刷电路板组件上形成保护膜，但该种方法常因其上电子元件的设置角度而使保护膜不均匀。因此，需要一种能够使保护膜更薄、更均匀，而使其具有更高保护效果的保护膜形成方法。

发明内容

本发明目提供一种使装置防水的方法以及所产生的装置，该方法包括：于该装置上形成一防水涂布层，再于该装置上形成一奈米薄膜。本发明提供形成该防水涂布层与该奈米薄膜的方法，以解决前述问题。

本发明的一目的在于提供一种涂布装置的方法，该方法包括以下步骤：形成一防水涂布层(例如一聚合物涂布层)于该装置的至少一部分上或与该装置的至少一部分相接触，形成一含有金属氧化物奈米粒子(或以金属氧化物奈米粒子制造)的内涂布层与该防水涂布层与/或该装置相接触，并形成一与该内涂布层相接触的外涂布层。该外涂布层包括二氧化硅奈米粒子(或以二氧化硅奈米粒子制造)。金属氧化物奈米粒子具有适合的大小，例如具有约5nm至约100nm范围内的粒径，而二氧化硅奈米粒子亦具有适合的大小，例如具有约0.1nm至约10nm范围内的粒径。在每一内涂布层或外涂布层中的奈米粒子可以彼此键结或融合在一起，也可附聚在一起。金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子可以于该内涂布层与该外涂布层的交界面上彼此键结或融合在一起。

在本发明的一些实施例中，该涂布装置的方法包括以下步骤：涂布一防水涂布层(例如一聚合物涂布层)于该装置的至少一部分上或与该装置的至少一部分相接触；固化该防水涂布层；烘烤该装置；涂布含有金属氧化物奈米粒子做为第一溶质的第一溶液于该装置上；藉由挥发或热解(至少其中一种技术)该第一溶液中的该第一溶剂，以于该装置上形成一含有该金属氧化物奈米粒子的内涂布层；强化该金属氧化物奈米粒子与该装置间的结合力；烘烤具有该内涂布层的该装置；涂布含有二氧化硅奈米粒子做为第二溶质的第二溶液于该内涂布层上，该二氧化硅奈米粒子具有约0.1nm至约10nm范围内的粒径；藉由挥发或热解(至少其中一种技术)该第二溶液中的该第二溶剂，使于该内涂布层上形成一含有该二氧化硅奈米粒子的外涂布层。

本发明的另一目的在于提供一种涂布印刷电路板组件的方法，该方法包括以下步骤：形成一防水涂布层(例如一聚合物涂布层)于该印刷电路板组件的至少一部分上或与该印刷电路板组件的至少一部分相接触，形成一含有金属氧化物奈米粒子的内涂布层与该防水涂布层与/或该印刷电路板组件相接触，并形成一与该内涂布层相接触的外涂布层。

在本发明的一些实施例中，该涂布印刷电路板组件的方法包括以下步骤：涂布一防水涂布层于该印刷电路板组件的至少一部分上；固化该防水涂布层；于约50℃至约150℃的范围内烘烤该印刷电路板组件约10至30分钟；涂布含有金属氧化物奈米粒子做为第一溶质的第一溶液于该印刷电路板组件上，该金属氧化物奈米粒子具有约5nm至约100nm范围内的粒径；于约50℃至约150℃的范围内烘烤含有该第一溶液的该印刷电路板组件约5至30分钟，使留下该金属氧化物奈米粒子作为内涂布层；强化该金属氧化物奈米粒子与该印刷电路板组件间的结合力；于约50℃至约150℃的范围内烘烤具有该内涂布层的该印刷电路板组件；涂布含有二氧化硅奈米粒子做为第二溶质的第二溶液于该内涂布层上，该二氧化硅奈米粒子具有约0.1nm至约10nm范围内的粒径；于约50℃至约150℃的范围内烘烤含有该第二溶液的该印刷电路板组件约10至30分钟，使于该内涂布层上留下该二氧化硅奈米粒子作为外涂布层。

发明的另一目的在于提供一种经涂布的装置，例如具有防水效果的印刷电路板组件。该印刷电路板组件包括一印刷电路板以及设置或装设于该印刷电路板上的至少一电子元件。一包括聚合物的防水涂布层设置于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触。一奈米薄膜设置于该防水涂布层与/或该印刷电路板组件上，或与该防水涂布层与/或该印刷电路板组件相接触。奈米薄膜包括一含有金属氧化物奈米粒子的内涂布层、以及含有二氧化硅奈米粒子的外涂布层。在一些实施例中，该金属氧化物奈米粒子具有约5nm至约100nm范围内的粒径，而该二氧化硅奈米粒子则具有约0.1nm至约10nm范围内的粒径。

经涂布后，该装置包括防水涂布层与奈米薄膜，该奈米薄膜主要包括金属氧化物奈米粒子以及比金属氧化物奈米粒子粒径小的二氧化硅奈米粒子。含有聚合物的防水涂布层与奈米薄膜产生优秀的防水效果，而可保护该装置不被沾湿。在一些实施例中，奈米薄膜能使装置的摩擦减小或具有其他功能。此外，由于奈米薄膜含有奈米等级尺寸的金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子，因此本发明的奈米薄膜具有较薄的厚度，且具有连续、均匀的表面。

附图说明

本发明可藉由所附图式配合以下详细说明而被清楚理解。须注意的是，依业界标准方式，许多特征并未按比例绘制。事实上，为了清楚讨论，各种特征可任意放大或缩小。相同的元件符号，于整个说明书或图式中代表相同的特征。

图1是依据本发明一些实施例的例示性涂布有奈米薄膜的印刷电路板组件的示意图。

图2是依据本发明一些实施例的制造一装置的例示性方法的流程图。

图3是依据本发明一些实施例的涂布印刷电路板组件或包含有印刷电路板组件的装置的例示性制程的流程图。

图4A至4C是显示依据本发明一些实施例以动态光散射(DLS)测量二氧化钛(TiO2)奈米粒子的粒径分布的结果图。

图5是依据本发明一些实施例的二氧化硅(SiO2)奈米粒子的粒径分布的穿透式电子显微镜(TEM)影像图。

其中，附图标记说明如下：

100 装置

10 印刷电路板组件

1 印刷电路板

2、201 电子元件

21 引脚

3 防水涂布层

4 奈米薄膜

41 内涂布层

42 外涂布层

500 涂布方法

502 步骤

504 步骤

506 步骤

508 步骤

801 步骤

802 步骤

803 步骤

804 步骤

805 步骤

806 步骤

807 步骤

808 步骤

809 步骤

具体实施方式

以下的说明提供许多不同的实施例或示例以实现本发明不同的特征。以下具体的组件或配置实施例在简化本发明，其仅做为示例而非用以限制本发明。例如，以下关于于第二特征的上形成第一特征的描述，实施例可包括第一特征与第二特征为直接接触形成，也可包括在第一特征与第二特征间形成额外的特征，使第一特征与第二特征非直接接触形成。此外，说明中可能于不同实施例中重复使用元件符号。此重复目的仅在简化而使其清楚，本身并非代表所讨论各种实施例与/或配置之间的关系。

进一步，本文中关于相对空间用语，例如“下方”、“之下”、“较低”、“之上”、“上方”等，仅为简单描述图式中一元件与另一元件间特征的关系。该些相对空间用语包含图式中所描述的方向外，也包含了该装置使用或操作时的不同方向。该装置可被转向(旋转90度或任何方向)，此时须依据该转向解释该些相对空间用语。

本文中关于单复数用语，“一”包括多个，而指定的数目值，则包括至少该数目，除非内文中清楚指定其他数目。因此，例如“一印刷电路板组件”指一或多个该结构与所属技术领域具有通常知识者所知的均等物。此外，当一句子记载“A、B或C中至少一者”时，其可被解释为具有任意组合的涵义。例如，可能只有“A”或“B”或“C”，或“A与B”或“A与C”或“B与C”，或“A与B与C”。

当数值以概数表示而使用“约”时，其可被了解该特定数值构成另一实施例。如“约X”(其中X为一数值)，较佳包括所记载数值的±10％。例如“约8”，较佳包括7.2至8.8的数值；另一例“约8％”较佳(并非通常)指7.2％至8.8％的数值。当以范围记载时，包括所有范围并可加以组合。例如，当记载以“1至5”范围时，其所指范围应被解读包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2与4至5”、“1至3与5”、“2至5”等。

此外，可供选择者正向表列时，该些列举可被解释为任何选择项目之一皆可以被排除，例如于请求项中以负面加以限制。例如，当记载以“1至5”范围时，其所指范围可被解读为1、2、3、4或5其中之一被负面排除，因此，“1至5”的记载可被解读为“1与3-5，但非2”，或简单记载如“其中2不包括”。本文中正向记载的任何组件、元素、属性或步骤可以在请求项中被明确排除，无论这些组件、元素、属性或步骤是否被列举为选择项目，或者是否独立记载。

除非另有明确指定，否则以下所提及“金属氧化物”将被理解为包括任何合适金属的任何合适氧化物。合适金属氧化物的实例包括但不限于选自以下群组中的金属氧化物(或其组合)：(1)Al、Ga、In、Sn、Tl，Pb和Bi(贫金属)；(2)包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的第一系列过渡金属(第一d区块系列)；(3)包括Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag和Cd的第二系列过渡金属(第二d区块系列)；以及(4)包括Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au和Hg的第三系列过渡金属(第三d区块系列)。较佳地，金属氧化物或氧化物的金属选自Al、Ti、Cr、Mn、Co、Zn、Mo、Rh、Pd、Ag、W和Au。例如，在一些实施例中，合适金属氧化物是TiO2。

本发明目提供一种使装置防水的方法以及所产生的装置，该方法包括以下步骤：提供一包含印刷电路板组件的装置，该印刷电路板组件包括一印刷电路板与设置在该印刷电路板上的至少一电子元件；形成一防水涂布层于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触；形成一奈米薄膜的一内涂布层于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触；以及形成一奈米薄膜的一外涂布层，使其与该内涂布层相接触。

在一些实施例中，该形成防水涂布层的步骤包括：涂布一聚合物材料于该装置上该至少一电子元件的至少一部分上，以及固化该装置上的该聚合物材料。该聚合物材料选自由硅氧烷(silicone)、丙烯酸(acrylic)、氨基甲酸乙酯(urethane)、环氧树脂(epoxy)、氟聚合物(fluoropolymer)、聚烯烃(polyolefin)、橡胶(rubber)、氯丁橡胶(chlorobutylrubber)、聚乙烯橡胶共聚物(polyethylene rubber copolymer)、及其任何组合所组成的群组。该聚合物材料可以溶液、粘稠液或胶体的形式，而以涂刷、旋涂或选择性涂布的方式涂布。而该聚合物材料可以选自烘烤、UV照射、室温固化或湿气固化等方法进行固化。防水涂布层形成后，该装置可于约50℃至约150℃的范围内烘烤约10至约30分钟。

在一些实施例中，该形成一奈米薄膜的一内涂布层的步骤包括：涂布一第一溶液于该装置上，该第一溶液包括金属氧化物奈米粒子与一第一溶剂；以挥发或热解至少其中一种技术将该第一溶剂移除；以及以老化处理方式强化该金属氧化物奈米粒子与该装置间的结合力。该金属氧化物奈米粒子具有约5nm至约100nm的粒径。在一些实施例中，该第一溶液包括约0.3wt％至5wt％的该金属氧化物奈米粒子，而该第一溶剂为水、甲醇、乙醇、或其组合的其中之一。该第一溶剂藉由将该装置于例如约50℃至约150℃的范围内加热例如约5至30分钟而加以移除。在一些实施例中，于约25℃至约100℃的范围内进行该老化处理2至72小时。内涂布层形成后，该装置可于约50℃至约150℃的范围内烘烤约10至30分钟。

在一些实施例中，该形成一奈米薄膜的一外涂布层的步骤包括：涂布一第二溶液于该装置上；以挥发或热解至少其中一种技术将该第二溶剂移除，以形成该外涂布层。该第二溶液包括二氧化硅奈米粒子与一第二溶剂，而该二氧化硅奈米粒子的粒径约0.1nm至约10nm。在一实施例中，该第二溶液包括约0.3wt％至5wt％的二氧化硅奈米粒子，而该第二溶剂包括庚烷(heptane)、十六烷(cetane)与甲基氢硅氧烷(methyl hydrogen siloxane)的混合物。甲基氢硅氧烷中-SiH的氢比例可在约0.5wt％至2.0wt％之间。在另一些实施例中，该第二溶剂包括氨基改质硅氧烷(amino modified siloxane)或氨基改质硅烷(aminomodified silane)。此氨基改质硅氧烷或硅烷可选择性的包含OH基，或是可与水或水气反应产生OH基。第二溶剂藉由将该装置于例如约50℃至约150℃的范围内加热例如约10至约30分钟而加以移除。

第一溶液与第二溶液可以利用选自浸涂、喷涂或刷涂的方法涂布于该装置上。该方法可进一步包括检查具有内涂布层装置的表面，并在强化金属氧化物奈米粒子与该装置间的结合力后，以及烘烤具有内涂布层的装置之前，清洁该具有内涂布层的装置。于内涂布层与外涂布层中，奈米粒子可以彼此键结或融合在一起。奈米粒子也可以附聚在一起。金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子可以于该内涂布层与该外涂布层的交界面上彼此键结或融合在一起。

在一些实施例中，该装置是一印刷电路板组件，该印刷电路板组件包括一印刷电路板以及装设于该印刷电路板上的多个电子元件。至少一电子元件选自一具高电位差的电子元件。该具高电位差的电子元件具有至少一与该印刷电路板电性相连接的引脚。该具高电位差的电子元件部分或全部涂抹以形成防水涂布层。

具高电位差的电子元件可为一与电源或其他元件相耦接的元件，在一些实施例中，其具有高于12、24或30伏特的电位差。例如，汽车电池中的印刷电路板组件，不同组的元件可能与电源连接以不同的伏特数，包括但不限于5、12、24与30伏特。对于具有低电位差的电子元件(例如5伏特)，所述具有内涂布层与外涂布层的奈米薄膜涂层可提供对水或湿气的保护而增加寿命，虽然该些元件的表面仍然保持着导电性，基于聚合物的防水涂布层可能不是那么需要。对于具高电位差的电子元件，表面导电性可能不被需要，所述具有内涂布层与外涂布层的奈米薄膜涂层对于水或湿气具有一定程度的保护力。然而，基于聚合物的防水涂布层，较佳地，可提供较好的保护力且有较长的寿命。其他具高电位差电子元件的例子可为路灯或汽车所使用的发光二极体(LED)。

在一态样中，本发明亦提供一种经涂布的装置，该装置包括一印刷电路板组件，包括：一印刷电路板以及设置于该印刷电路板上的至少一电子元件。一防水涂布层，例如聚合物涂布层，设置于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触。该印刷电路板组件上设置有一奈米薄膜，该奈米薄膜包括一内涂布层与一外涂布层，该内涂布层设置于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触，并包括有粒径约5nm至约100nm范围内的金属氧化物奈米粒子，而该外涂布层与该内涂布层相接触，并包括有粒径约0.1nm至约10nm范围内的二氧化硅奈米粒子。于内涂布层与外涂布层中，奈米粒子可以彼此键结或融合在一起。奈米粒子也可以附聚在一起。金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子可以于该内涂布层与该外涂布层的交界面上彼此键结或融合在一起。

所述至少一电子元件包括选自电阻器、电容器、电感器、电晶体、二极管、连接器、扬声器、麦克风、或其任何组合的元件。在一些实施例中，该至少一电子元件包括至少一引脚，该至少一引脚与该印刷电路板电性相连接，并被覆盖以该防水涂布层。该至少一电子元件可包括至少一具高电位差的电子元件，而该防水涂布层设置于该具高电位差的电子元件上。

该防水涂布层包括一选自由硅氧烷、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、环氧树脂、氟聚合物、聚烯烃、橡胶、氯丁橡胶、聚乙烯橡胶共聚物及其任何组合所组成群组的聚合物。该金属氧化物奈米粒子包括选自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与Hg其中一种或多种金属的氧化物。在一些实施例中，该金属氧化物奈米粒子是二氧化钛(TiO2)奈米粒子。该内涂布层与该外涂布层在一些实施例中可为一两层结构，或在另一些实施例中，该内涂布层与该外涂布层相互渗透。

在一态样中，本发明提供一种印刷电路板组件，该印刷电路板组件包括：一印刷电路板；至少一电子元件，设置于该印刷电路板上；一防水涂布层，设置于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触；以及一奈米薄膜。该奈米薄膜包括一内涂布层与一外涂布层，该内涂布层设置于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触，并含有粒径约5nm至约100nm范围内的金属氧化物奈米粒子，该外涂布层与该内涂布层相接触，并含有粒径约0.1nm至约10nm范围内的二氧化硅奈米粒子。在一些实施例中，该至少一电子元件包括至少一引脚，该至少一引脚与该印刷电路板电性相连接，并被覆盖以该防水涂布层。该至少一电子元件包括至少一具高电位差的电子元件，而该防水涂布层并设置于该具高电位差的电子元件上。在一些实施例中，该防水涂布包括一聚合物，该金属氧化物奈米粒子是二氧化钛(TiO2)奈米粒子。

请参见图1，是显示一例示性装置100的示意图。装置100包括一印刷电路板组件10、以及涂布于该印刷电路板组件10上的一奈米薄膜4。印刷电路板组件10包括一印刷电路板1以及装设于印刷电路板1上的一个或一个以上电子元件2。在一些实施例中，印刷电路板1与电子元件2的边缘与表面具有复数个制造过程中所形成的孔洞、缝隙与其他结构，使得印刷电路板1与电子元件2呈现粗糙状。每一电子元件2具有与印刷电路板1电性相连接的复数个引脚21。在一些实施例中，该引脚包括例如金属的导电材质。

电子元件2为一可装设于印刷电路板1上的电阻器、电容器、电感器、电晶体、二极管、连接器、扬声器、麦克风及任何其他元件。印刷电路板组件10可被应用于电池组、耳机、电话或其他任何电子装置。印刷电路板1是以FR-4等级的复合材料所制造，在一些实施例中，该复合材料是一玻璃强化环氧复合材料。

至少一电子元件2可部分或全部覆盖以防水涂布层3(例如聚合物涂布层)，使该电子元件2可受保护而免于沾湿。在一些实施例中，当至少一电子元件2选自一具高电位差的电子元件201时，电子元件2需要涂布以该防水涂布层3。较佳地，防水涂布层3形成于具高电位差的电子元件201的引脚21上。防水涂布层3包括一合适的材料，该材料可为一聚合物。作为聚合物的例子包括但不限于硅氧烷、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、环氧树脂、氟聚合物、聚烯烃、橡胶(例如氯丁橡胶)、聚乙烯橡胶共聚物，或任何其他合适的聚合物或其组合。

奈米薄膜4包括：含有金属氧化物奈米粒子的一内涂布层41与含有二氧化硅奈米粒子而粒径小于金属氧化物奈米粒子的一外涂布层42。包含金属氧化物奈米粒子的内涂布层41设置于印刷电路板组件10的印刷电路板1与电子元件2上或与其相接触。如图1所示，在一些实施例中，至少一部分的内涂布层41设置于防水涂布层3上、或与其相接触。含有二氧化硅奈米粒子的外涂布层42设置于内涂布层41上或与其相接触。

图1中所示的内涂布层41、外涂布层42与印刷电路板组件10的形状仅为例示。在一些实施例中，内涂布层41的边缘与/或表面具有多个微小孔洞、缝隙与其他结构。当外涂布层42形成于内涂布层41上或其中时，内涂布层41与外涂布层42就会发生相互渗透的情形。内涂布层41与外涂布层42可能不会形成两分离层。在一些实施例中，金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子可在同一层中形成奈米薄膜4。二氧化硅奈米粒子将渗透到金属氧化物奈米粒子间的空隙。包含该金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子的涂布层系形成于印刷电路板组件10的印刷电路板1与电子元件2上，而内涂布层41的金属氧化物奈米粒子亦可渗透到印刷电路板组件10上的孔洞、缝隙与其他结构中。

在一些实施例中，该内涂布层由金属氧化物奈米粒子溶液所制得。金属氧化物奈米粒子溶液则是由金属氧化物奈米粒子与一溶剂的混合物。金属氧化物奈米粒子具有约5nm至约100nm范围内的粒径，而金属氧化物奈米粒子溶液的浓度范围在0.3％至5％之间。该溶剂选自水、甲醇、乙醇或其组合的其中之一。

在一些实施例中，该外涂布层由二氧化硅奈米粒子溶液所制得。二氧化硅奈米粒子溶液则是由二氧化硅奈米粒子与一溶剂的混合物。二氧化硅奈米粒子具有约0.1nm至10nm范围内的粒径，而二氧化硅奈米粒子溶液的浓度范围在0.3％至5％之间。该溶剂组成分在一些实施例中包括庚烷、十六烷与甲基氢硅氧烷等或其任何组合。在另一些实施例中，该溶剂包括氨基改质硅氧烷或氨基改质硅烷。此氨基改质硅氧烷或硅烷可选择性的包含-OH基，或是可与水或水气反应产生-OH基。

请参见图2，涂布方法500包括以下步骤：提供一包含印刷电路板组件的装置，该印刷电路板组件包括一印刷电路板与至少一电子元件(步骤502)；形成一防水涂布层于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触(步骤504)；形成一奈米薄膜的内涂布层于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触(步骤506)；以及形成一奈米薄膜的外涂布层，其与该内涂布层相接触(步骤508)。图3是更详细的方法流程图。图2中的步骤504可包括图3的步骤801与802，图2中的步骤506可包括图3的步骤804、805与806，图2中的步骤508可包括图3的步骤808与809。

请参见图3，是说明依据本发明一些实施例的印刷电路板组件10的涂布的例示性制程。印刷电路板组件10放置于一装载器上(图中未示)，以便进行后续的步骤。

于步骤801中，涂抹印刷电路板组件10上至少一电子元件2的部分或全部，以形成防水涂布层3。防水涂布层3可包括一聚合物涂布材料，例如：硅氧烷、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、环氧树脂、氟聚合物、聚烯烃、橡胶(例如氯丁橡胶)、聚乙烯橡胶共聚物、或任何其他适合的聚合物，或其组合。用于形成防水涂布层3的材料可选择性的以溶液、粘稠液或胶体的形式涂布。防水涂布层3可藉由任何可操作的技术，例如喷涂、涂刷、旋涂或选择性涂布的方式形成于电子元件2上。一般情况下，具高电位差的电子元件201的引脚21被防水涂布层3所覆盖，而能够强化其防水功能。

于步骤802中，防水涂布层3经过一固化步骤加以固化。适合的固化步骤实施例包括但不限于烘烤、UV照射、光固化、室温固化、低温固化、热固化或湿气固化等方法。涂布与固化方法的选择可依据电子元件2的材料形式与/或形成防水涂布层3的材料特性。

于步骤803中，将印刷电路板组件10进行烘烤，该烘烤过程可干燥印刷电路板组件10并产生或暴露印刷电路板组件10上的多个孔洞、缝隙与其他结构。在一些实施例中，印刷电路板组件10置于一烘烤设备中(图中未示)，以约50℃至约150℃的范围内烘烤10至30分钟。

于步骤804中，印刷电路板组件10被浸置于一自动沉浸设备(图中未示)，以涂布含有金属氧化物奈米粒子做为第一溶质的第一溶液于该印刷电路板组件上。在一些实施例中，印刷电路板组件10被沉浸在第一溶液中约5至10秒。在另一些实施例中，印刷电路板组件10可以喷涂、刷涂或其他可行的方法取代浸涂方式。在一些实施例中，该金属氧化物奈米粒子溶液包括一金属氧化物(例如TiO2)与一第一溶剂的混合物。该金属氧化物奈米粒子具有约5nm至约100nm范围内的粒径。在一些实施例中，该第一溶液的浓度范围在0.3％至5％之间。

于步骤805中，其上分布有第一溶液的印刷电路板组件10经由烘烤，藉由挥发或热解第一溶液中的第一溶剂，而于印刷电路板组件10上留下该金属氧化物奈米粒子作为内涂布层41。较佳地，涂布有第一溶液的印刷电路板组件10置于一烘烤设备中(图中未示)，以约50℃至约150℃的范围内烘烤约5至30分钟。在一些实施例中，第一溶剂是水、甲醇、乙醇(或其任意组合)的其中之一，其可帮助该金属氧化物奈米粒子均匀的分布于印刷电路板组件10上。之后，将具有内涂布层41的印刷电路板组件10由装载器上卸下。

于步骤806中，具有内涂布层41的印刷电路板组件10藉由老化处理强化该金属氧化物奈米粒子与该印刷电路板组件10间的结合力。在一些实施例中，具有内涂布层41的印刷电路板组件10是于约25℃至约100℃的范围内进行2至72小时的老化处理。熟悉技艺人士所使用其他用以强化金属氧化物奈米粒子与该印刷电路板组件10间结合力的方法亦可被利用。经老化处理后，将具有内涂布层41的印刷电路板组件10放置于一装载器上(图中未示)。

于步骤807中，具有内涂布层41的印刷电路板组件10可进一步选择性地进行烘烤，该烘烤过程可干燥印刷电路板组件10并产生或暴露内涂布层41上多个孔洞、缝隙与其他结构。在一些实施例中，具有内涂布层41的印刷电路板组件10置于一烘烤设备中(图中未示)，以约50℃至约150℃的范围内烘烤10至30分钟。在一些实施例中，金属氧化物奈米粒子与印刷电路板组件10间的结合力强化后，与将具有内涂布层41的印刷电路板组件10进行烘烤前，可进一步加入检查具有内涂布层的印刷电路板组件10的表面，以及清洁该具有内涂布层41的印刷电路板组件10的步骤。

于步骤808中，具有内涂布层41的印刷电路板组件10被浸置于一自动沉浸设备(图中未示)，以涂布含有二氧化硅奈米粒子做为第二溶质的第二溶液于该内涂布层41上。在一些实施例中，印刷电路板组件10被沉浸在第二溶液中约5至10秒。在另一些实施例中，印刷电路板组件10可以喷涂、刷涂或其他可行的方法取代浸涂方式。在一些实施例中，该二氧化硅奈米粒子溶液包括一二氧化硅奈米粒子与一第二溶剂的混合物。该二氧化硅奈米粒子溶液具有0.3％至5％浓度而粒径约0.1nm至约10nm范围内的二氧化硅奈米粒子。第二溶液中的第二溶剂组成分在一些实施例中包括庚烷、十六烷与甲基氢硅氧烷等或其任何组合。在另一些实施例中，该第二溶剂包括氨基改质硅氧烷或氨基改质硅烷。此氨基改质硅氧烷或硅烷可帮助该二氧化硅奈米粒子均匀的分布于内涂布层41上。

于步骤809中，其上分布有第二溶液的印刷电路板组件10经由烘烤，而于内涂布层41上或与其相接触而形成该二氧化硅奈米粒子作为外涂布层42。在一些实施例中，具有第二溶液的印刷电路板组件10置于一烘烤设备中(图中未示)，以约50℃至约150℃的范围内烘烤10至30分钟。之后，将具有防水涂布层3与奈米薄膜4的印刷电路板组件10由装载器上卸下。然后检查印刷电路板组件10的外观与功能。

于本发明中，所有温度值以摄氏温度(℃)表示，组成分的百分比指重量百分比(wt％)，即使在相近范围下的体积百分比亦是可被接受的。奈米粒子的大小基于粒子大小分布所得的粒径平均值。

在一些实施例中，所使用的二氧化硅粒子是非晶型与疏水性。二氧化硅粒子(例如热解的二氧化硅)从供应商取得，并未进行任何化学改质。该些粒子于涂布的表面提供所需的疏水性。在一些其他实施例中，可选择性的对二氧化硅粒子进行化学改质。

所使用的二氧化硅粒子表面可含有许多羟基(-OH)。这些羟基可与受质以及/或金属氧化物粒子表面的羟基产生反应，而促进共价键的形成以改善涂布层的粘附性。金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子各自具有-OH基，以促进内涂布层与外涂布层间的键结。金属氧化物奈米粒子与二氧化硅奈米粒子也可在内涂布层与外涂布层的交界面上彼此键结或融合在一起。在一些实施例中，二氧化硅奈米粒子包括架接在其表面的甲基氢硅氧烷。过多的-Si-H化学基可能与水气或水反应而转变为-Si-OH，而此将与金属氧化物粒子上的-Ti-OH反应产生-Si-O-Ti键的界面。-Si-OH与-Ti-OH化学基有可能使个别内涂布层或外涂布层中的奈米粒子融合或键结在一起。在一些其他实施例中，二氧化硅奈米粒子包括氨基改质硅氧烷或氨基改质硅烷，此氨基改质硅氧烷或硅烷可选择性的包括-OH基，或是可与水或水气反应产生OH基。相类似的，化学基-Si-OH分别可与-Si-OH或-Ti-OH反应产生-Si-O-Si-或-Si-O-Ti-键结。

在一些实施例中，在含有奈米粒子的溶液或悬浮液中，可选择性的使用表面活性剂或分散剂。

在一些实施例中，奈米薄膜的总涂布厚度可以为奈米至几微米，例如高达1微米或小于200奈米。例如，奈米薄膜4的涂层厚度可以介于约5nm至约100nm，约10nm至约20nm，或任何其他合适的范围。在一些实施例中，防水涂布层3可以具有奈米至几微米的厚度，例如高达1微米或小于200奈米(例如约5nm至约100nm)。

实施例

于防水聚合物涂布层形成之后，利用以下两种溶液(或混合物或悬浮液)形成奈米薄膜的涂布层。例如：聚合物涂布层可藉由UV固化一可交联组成物(例如Seal-glo 602MCF)或涂布一硅氧烷材料(例如silicone 380B)而形成。

在以下所列的具体实施例中，第一溶液包括二氧化钛(TiO2)奈米粒子，而第二溶液则包括二氧化硅(SiO2)奈米粒子。第一溶液中的二氧化钛奈米粒子分散于纯水中，其含量介于约0.8wt％至约1.5wt％之间。第一溶液的密度为1.01g/cm3。第二溶液中的二氧化硅奈米粒子分散于庚烷、十六烷与甲基氢硅氧烷(约0.1至5wt％)中，其含量介于约0.3wt％至约5％之间。第二溶液的密度为0.774g/cm3。例如，在一例示性制程实施例中，印刷电路板组件首先涂布以聚合物涂布层，然后于50℃至150℃下烘烤10至30分钟。再将印刷电路板组件于约40℃至60℃下以纯水清洁10至30分钟。清洁后的印刷电路板组件沉浸于第一溶液(二氧化钛奈米粒子溶液)中约5至10秒，接着于50℃至150℃下烘烤5至30分钟，再于25℃至100℃下烘烤7至12小时。于50℃至150℃下预热10至30分钟后，将印刷电路板组件沉浸于第二溶液(二氧化硅奈米粒子溶液)中约5至10秒，然后将印刷电路板组件于50℃至100℃下烘烤10至30分钟。

粒径分布的测量结果如图4A至4C与图5所示。图4A至4C是显示三种以动态光散射(DLS)测量二氧化钛(TiO2)奈米粒子其粒径分布的结果图。图5则显示二氧化硅(SiO2)奈米粒子其粒径分布的穿透式电子显微镜(TEM)影像图。

三种以动态光散射(DLS)测量二氧化钛奈米粒子其粒径分布的结果分别显示于图4A至4C。二氧化钛奈米粒子其粒径(直径)分布最多者介于约32至36nm，其次的波峰介于约110至220nm，第三多的波峰介于约2.6至3.3nm的范围内。请参见图5，二氧化硅奈米粒子其粒径(直径)分布介于约1至2.5nm的范围内(平均大小：1.7nm±0.4nm)。

于装置上所涂布的奈米薄膜厚度，可由数奈米至几微米，例如从10nm至1mm。奈米薄膜可由二氧化钛奈米粒子与二氧化硅奈米粒子所组成。二氧化硅奈米粒子的直径小于二氧化钛奈米粒子的直径。奈米薄膜包含较大的二氧化钛奈米粒子与较小的二氧化硅奈米粒子可表现出层次结构与表面的高粗糙度，产生具有超疏水性的特性。装置表面上奈米薄膜的水接触角θ在90°<θ<150°的范围内。在一些实施例中，奈米薄膜可使装置表面有较小的摩擦力或其他功能。水滴与涂布有奈米薄膜的玻璃基板之间的接触角为128±2°。一般来说，θ≥90°，或θ≥110°，或θ≥130°，或150°≥θ≥110°或150°≥θ≥90°。

第一溶液与第二溶液的制备以及许多内涂布层与外涂布层的态样描述于申请中的美国专利申请号第15/342,722号(2016年11月3日申请)与美国专利申请号第15/612,182号(2017年6月2日申请)中，该些专利申请案的全部内容均援用于本案中。

以下，本发明一些实施例中关于具有奈米薄膜的印刷电路板组件的性能，将以对照组说明并测试其结果。

防水测试(一)

准备四个LED模块用以测试。每一LED模块是一印刷电路板组件。其中二个不具奈米薄膜或防水涂布层的LED模块做为控制组，另二个LED模块则涂布以一防水涂布层3与一奈米薄膜4。每一LED模块皆置入水中，然后启动。记录每一LED模块的工作时间直至停止作用。测试结果如表1所示，由其可确认奈米薄膜与防水涂布层能有效提供防水功能以保护LED模块。

请参见表1，不具奈米薄膜或防水涂布层的原始LED模块，其于水下的平均工作时间为2分钟。然而，具有奈米薄膜或防水涂布层的LED模块，其于水下的平均工作时间则为29小时45分钟。因此，具有奈米薄膜或防水涂布层的LED模块能有效达到防水功能，且显著延长防水时间。

表1

防水测试(二)

准备10个耳机用以测试防水功能。每一耳机具有一印刷电路板组件与一扬声器。其中5个印刷电路板组件涂布以一防水涂布层3与一奈米薄膜4，其余印刷电路板组件则无防水涂布层与奈米薄膜。将耳机的印刷电路板组件置入水中，然后利用蓝芽功能连接该印刷电路板组件与一行动电话以操作其拨放功能，但该扬声器并未置入水中。记录每一耳机的播放时间直到耳机停止作用。假如耳机停止作用，则进行检查，以确认是否为该耳机的印刷电路板组件发生故障。若该故障原因来自于蓝芽问题，则将印刷电路板组件再一次连接至行动电话以继续测试。如表2所示，当耳机其印刷电路板组件无防水涂布层与奈米薄膜时(例如控制组)，其于水下的平均工作时间为58.4分钟。相反的，当耳机其印刷电路板组件涂布有防水涂布层3与奈米薄膜4时，其于水下的平均工作时间则为1891分钟。因此，防水涂布层3与奈米薄膜4能有效提供防水功能以保护印刷电路板组件。

表2

所属技术领域具有通常知识者，皆可将涂布一防水涂布层与一奈米薄膜的方法应用于其他装置，而可能有其他优点，例如一能与印刷电路板组件连接或不连接的电缆。当该电缆与印刷电路板组件连接时，电缆与印刷电路板组件将同时进行涂布。经涂布过程后，电缆具有优良的防水效用以及较小的摩擦力。于涂布不同的装置时，烘烤与老化处理的温度与次数可能不同，步骤的许多细节也可能不同。于本发明中，温度指摄氏温度。以上描述，为了说明目的，已经藉由特定具体实施例对照加以描述。然而，上述的说明性讨论并不是全面的，或是将本发明限制至所揭露的精确形式。基于前述的教示，许多修改和变化是可能的。选择并描述具体实施例是为了最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得所属领域其他技术人员能够最佳地利用本发明以及各种实施例的各种修改，而适合于预期的特定用途。

Claims (28)

1.一种经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，包括：

一印刷电路板组件，该印刷电路板组件包括：

一印刷电路板；及

至少一电子元件，设置于该印刷电路板上；

一防水涂布层，设置于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触；以及

一奈米薄膜，设置于该印刷电路板组件上，该奈米薄膜包括：

一内涂布层，设置于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触，该内涂布层并包括有粒径5nm±10％至100nm±10％范围内的金属氧化物奈米粒子；

一外涂布层，与该内涂布层相接触，该外涂布层并包括有粒径0.1nm至10nm范围内的二氧化硅奈米粒子。

2.根据权利要求1所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该至少一电子元件包括选自电阻器、电容器、电感器、电晶体、二极管、连接器、扬声器、麦克风、或其任何组合的元件。

3.根据权利要求1所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该至少一电子元件包括至少一引脚，该至少一引脚与该印刷电路板电性相连接，并被覆盖以该防水涂布层。

4.根据权利要求1所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该至少一电子元件包括至少一具高电位差的电子元件，而该防水涂布层设置于该具高电位差的电子元件上。

5.根据权利要求1所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该防水涂布层包括一选自由硅氧烷、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、环氧树脂、氟聚合物、聚烯烃、橡胶、及其任何组合所组成群组的聚合物。

6.根据权利要求5所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该橡胶是氯丁橡胶或聚乙烯橡胶共聚物。

7.根据权利要求1所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该金属氧化物奈米粒子选自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与Hg其中一种或多种金属的氧化物。

8.根据权利要求1所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该金属氧化物奈米粒子是二氧化钛(TiO2)奈米粒子。

9.根据权利要求1所述的经由涂布奈米粒子的方法所涂布产生的装置，其特征在于，该内涂布层与该外涂布层相互渗透。

10.一种印刷电路板组件，其特征在于，包括：

一印刷电路板；

至少一电子元件，设置于该印刷电路板上；

一防水涂布层，设置于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触；以及

一奈米薄膜，该奈米薄膜包括：

一内涂布层，设置于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触，该内涂布层并包括有粒径5nm±10％至100nm±10％范围内的金属氧化物奈米粒子；及

一外涂布层，与该内涂布层相接触，该外涂布层并包括有粒径0.1nm至10nm范围内的二氧化硅奈米粒子。

11.根据权利要求10所述的印刷电路板组件，其特征在于，该至少一电子元件包括至少一引脚，该至少一引脚与该印刷电路板电性相连接，并被覆盖以该防水涂布层。

12.根据权利要求10所述的印刷电路板组件，其特征在于，该至少一电子元件包括至少一具高电位差的电子元件，而该防水涂布层并设置于该具高电位差的电子元件上。

13.根据权利要求10所述的印刷电路板组件，其特征在于，该防水涂布层包括一聚合物，而该金属氧化物奈米粒子是二氧化钛(TiO2)奈米粒子。

14.一种于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，包括：

提供一包含一印刷电路板组件的装置，该印刷电路板组件包括：

一印刷电路板；及

至少一电子元件，设置于该印刷电路板上；

形成一防水涂布层于该至少一电子元件的至少一部分上或与该至少一电子元件的至少一部分相接触；

形成一奈米薄膜的一内涂布层于该印刷电路板上或与该防水涂布层相接触；以及

形成一奈米薄膜的一外涂布层，使其与该内涂布层相接触，

其中，该内涂布层包括有粒径5nm±10％至100nm±10％范围内的金属氧化物奈米粒子，且该外涂布层包括有粒径0.1nm至10nm范围内的二氧化硅奈米粒子。

15.根据权利要求14所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该形成一防水涂布层的步骤包括：

涂布一聚合物材料于该装置上该至少一电子元件的至少一部分上；以及

固化该装置上的该聚合物材料。

16.根据权利要求15所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该聚合物材料选自由硅氧烷、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、环氧树脂、氟聚合物、聚烯烃、橡胶、及其任何组合所组成的群组。

17.根据权利要求16所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该橡胶是氯丁橡胶或聚乙烯橡胶共聚物。

18.根据权利要求15所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该聚合物材料以选自溶液、粘稠液或胶体的形式，而以涂刷、旋涂的方式涂布。

19.根据权利要求15所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该聚合物材料以选自烘烤、UV照射、室温固化或湿气固化的方法进行固化。

20.根据权利要求14所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，进一步包括：

将形成该防水涂布层后的该装置于50℃±10％至150℃±10％的范围内烘烤10±10％至30分钟±10％。

21.根据权利要求14所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该形成一奈米薄膜的一内涂布层的步骤包括：

涂布一第一溶液于该装置上，该第一溶液包括该金属氧化物奈米粒子与一第一溶剂；

以挥发或热解至少其中一种技术将该第一溶剂移除，以于该装置上形成具有该金属氧化物奈米粒子的该内涂布层；以及

以老化处理方式强化该金属氧化物奈米粒子与该装置间的结合力。

22.根据权利要求21所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该第一溶液包括0.3wt％±10％至5wt％的该金属氧化物奈米粒子，而该第一溶剂是水、甲醇、乙醇、或其组合的其中之一。

23.根据权利要求21所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该第一溶剂藉由将该装置于50℃±10％至150℃±10％的范围内加热5±10％至30分钟±10％而加以移除。

24.根据权利要求21所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该老化处理于25℃±10％至100℃±10％的范围内进行2至72小时。

25.根据权利要求14所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，进一步包括：

将形成该内涂布层后的该装置于50℃±10％至150℃±10％的范围内烘烤10±10％至30分钟±10％。

26.根据权利要求14所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该形成一奈米薄膜的一外涂布层的步骤包括：

涂布一第二溶液于该装置上，该第二溶液包括该二氧化硅奈米粒子与一第二溶剂；以及

以挥发或热解至少其中一种技术将该第二溶剂移除，以于该装置上形成该外涂布层。

27.根据权利要求26所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该第二溶液包括0.3wt％±10％至5wt％的二氧化硅奈米粒子，而该第二溶剂包括甲基氢硅氧烷(methylhydrogen siloxane)或氨基改质硅氧烷(amino modified siloxane)。

28.根据权利要求26所述的于装置上涂布奈米粒子的方法，其特征在于，该第二溶剂藉由将该装置于50℃±10％至150℃±10％的范围内加热10±10％至30分钟±10％而加以移除。