Ультразвуковое распыление: простое, экономичное решение для высокотехнологичной промышленности

Если вы устали от беспорядочного, расточительного традиционного воздушного распыления, неровных тонких пленок, частого засорения сопел и дорогостоящих потерь сырья, ультразвуковое распыление — это простая модернизация вашей производственной линии или лаборатории. В отличие от старомодных пистолетов-распылителей, которые распыляют жидкость сильным сжатым воздухом, эта современная технология нанесения покрытий опирается на мягкую ультразвуковую вибрацию для создания ультрамелких, одинаковых капель, обеспечивая идеальное тонкопленочное покрытие с гораздо меньшим количеством отходов, более высокой консистенцией и меньшим количеством дефектов.

Как работает ультразвуковое распыление (понятное объяснение)

В основе каждой ультразвуковой распылительной насадки находится пьезоэлектрический преобразователь из титанового сплава. При включении он превращает электричество в стабильные высокочастотные крошечные вибрации (от 40 до 120 кГц). Эти быстрые вибрации создают легкую волновую рябь на жидкости, текущей через наконечник сопла. Как только сила вибрации достигает стабильного уровня, жидкость естественным образом распадается на однородные капли микроразмера, и для разрушения жидкости не требуется воздух под высоким давлением.

Небольшое количество несущего воздуха низкого давления только направляет мягкий туман к заготовке, а не выбрасывает капли на поверхность. Весь процесс не требует нагрева или дополнительных химических добавок, поэтому чувствительные жидкости, такие как фоторезист, растворы медицинских препаратов и суспензии драгоценных катализаторов, сохраняют свои первоначальные химические свойства без разрушения.

Размер капель полностью предсказуем путем регулировки частоты форсунок: форсунки с частотой более 120 кГц создают сверхтонкий туман размером 1–10 мкм для микроточных работ, а форсунки с частотой 40 кГц создают немного более крупные капли размером 10–40 мкм для покрытия большой площади. Соедините насадку с нашим прецизионным шприцевым насосом для подачи жидкости, и вы сможете зафиксировать скорость потока на уровне 0,01 мл/мин для получения ультратонких, повторяемых слоев покрытия толщиной от 0,1 до 40 мкм.

Прямые преимущества, которые решат ваши самые большие проблемы с покрытием

1. Равномерное, безупречное покрытие на плоских, изогнутых и сложных трехмерных деталях.

Традиционное пневматическое распыление распыляет капли разного размера, оставляя на подложках полосы, точечные отверстия, толстые края и текстуру апельсиновой корки. Покрытие методом центрифугирования полностью выходит из строя на глубоких траншеях, трубах и неровных конструкциях, поскольку центробежная сила вытягивает жидкость из углублений.
Ультразвуковой туман состоит из крошечных капель одинакового размера, которые мягко оседают на поверхности, проникая даже глубоко в узкие канавки, внутренние стенки трубок и микроструктуры с высоким соотношением сторон. Однородность покрытия достигает более 95%, при этом отклонение толщины строго контролируется. Независимо от того, наносите ли вы покрытие на плоские стеклянные пластины, крошечные стенты, мембраны топливных элементов или изогнутые оптические линзы, вы получаете гладкую и однородную пленку при каждой партии.

2. Значительно сократить затраты на сырье – использование материала в 4 раза выше

Многие из ваших жидкостей для покрытия (фоторезист, платиновый катализатор, полимеры медицинских лекарств, серебряные проводящие чернила) чрезвычайно дороги. Стандартное двухжидкостное распыление приводит к потере более 75% жидкости из-за разбрызгивания и плавающего избыточного распыления; центрифугирование выбрасывает более 99% дорогих химикатов.
Ультразвуковое распыление генерирует мягкие капли с низкой скоростью и минимальным отскоком, что повышает коэффициент использования материала выше 90 %, что в четыре раза эффективнее традиционного воздушного распыления. Заводы и лаборатории сокращают потребление химикатов на 60–75 %, сокращая долгосрочные производственные затраты и сокращая количество вредных отходов растворителей, что упрощает соблюдение экологических требований.

3. Низкие эксплуатационные расходы, отсутствие постоянного засорения форсунок.

Форсунки распыления под давлением основаны на узких маленьких отверстиях и высоком давлении жидкости, поэтому суспензии наночастиц, фоторезист и вязкие функциональные жидкости легко блокируют каналы, что приводит к частым остановкам линии для очистки.
Ультразвуковое распыление происходит исключительно за счет вибрации, благодаря широким каналам потока жидкости внутри титановых сопел, которые редко засоряются. Мы предлагаем различные конструкции форсунок, включая типы внешней подачи жидкости, которые полностью разделяют подачу жидкости и распыление, что еще больше снижает риск засорения. Все детали сопла изготовлены из коррозионностойкого титанового сплава и нержавеющей стали SS304, совместимых с жидкостями с вязкостью менее 100 сП и содержанием твердых частиц менее 10%. Время безотказной работы оборудования значительно увеличивается при гораздо меньшем объеме ежедневных работ по техническому обслуживанию.

4. Бережное распыление, меньше загрязнения чувствительных продуктов.

Распыление под высоким давлением посылает подпрыгивающие капли в чистые помещения, создавая загрязнение частицами, которые разрушают полупроводники, медицинские имплантаты и оптическое стекло. Ультразвуковая технология практически не использует сжатый воздух, поэтому в воздухе почти нет брызг или отскока тумана.
Мягкое приземление капель предотвращает появление царапин на хрупких тонких пластинах, гибких проводящих пленках и деликатных медицинских компонентах. Наши машины для нанесения полного покрытия обеспечивают модернизацию чистых помещений, антистатические и антикоррозионные характеристики, соответствующие строгим стандартам чистых помещений класса 100/1000 для полупроводникового и медицинского производства.

Широкое промышленное применение ультразвукового распыления

Эта гибкая технология нанесения покрытий подходит практически для всех сценариев прецизионного производства тонких пленок и исследований, охватывая новые сектора энергетики, электроники, медицины, стекла и лабораторных испытаний.

1. Новая энергетика (топливные элементы, водородные и солнечные элементы)

При производстве водородных топливных элементов ультразвуковое распыление равномерно покрывает чернила платинового катализатора на протонообменных мембранах (PEM) и газодиффузионных слоях (GDL). Он точно контролирует загрузку драгоценных металлов, уменьшает отходы платины и повышает эффективность реакции батареи и срок ее службы. Он также подходит для нанесения электролитического водородного покрытия, осаждения прозрачной проводящей пленки солнечных элементов и распыления суспензии электродов литиевых батарей.

Сценарий автомобиля на водородных топливных элементах

2. Полупроводники, оптоэлектроника и производство стекла

Это идеальная альтернатива центрифугированию для напыления фоторезиста на пластины. Равномерный тонкий слой фоторезиста устраняет дефекты краев валика и стабилизирует разрешение литографии. На флоат-стекло, оптические линзы и панели дисплеев он наносит просветляющие покрытия, флюс, композитные слои наночастиц и прозрачные проводящие пленки. Ультразвуковые форсунки с широким распылом могут покрывать стеклянные подложки размером 24 дюйма с постоянной толщиной пленки.

3. Прецизионное покрытие медицинского оборудования

Ультразвуковое напыление медицинского уровня защищает активные ингредиенты препарата без высокой температуры, соблюдая строгие стандарты медицинского производства:

Стенты с лекарственным покрытием: равномерное покрытие лекарственным средством на сложных сетчатых структурах стентов.
Пробирки для забора крови и цилиндры шприцев: удлиненные насадки зондового типа равномерно распыляют жидкость на стенки внутренней пробирки.
Пластыри с микроиглами, биосенсоры и баллонные катетеры: ультратонкий мягкий туман позволяет избежать повреждения крошечных чувствительных медицинских деталей.

4. Лабораторные исследования и разработки и мелкосерийное производство.

Наши компактные настольные машины для нанесения покрытий (серии P300, P400) оснащены программируемыми платформами трехосного перемещения по осям XYZ, которые идеально подходят для университетских лабораторий, научно-исследовательских институтов материалов и мелкосерийного опытного производства. Исследователи тестируют новые фоторезисты, нанопокрытия и формулы медицинских жидкостей без больших объемов отходов. Специальные вакуумные фланцевые форсунки и высокотемпературные форсунки с водяным охлаждением поддерживают специальные вакуумные и высокотемпературные процессы нанесения покрытий.

Мы предоставляем полную систему ультразвукового распыления

Мы поставляем универсальные комплексные решения для нанесения покрытий, адаптированные к вашим технологическим потребностям, включая все основные компоненты:

Несколько ультразвуковых форсунок: широкие параллельные форсунки для больших площадей, зондовые форсунки для распыления внутри трубки, микрофорсунки 120 кГц для крошечных микродеталей, вихревые форсунки с регулируемым диапазоном распыления, вакуумные и высокотемпературные форсунки, изготовленные по индивидуальному заказу.
Высокочастотные ультразвуковые генераторы с регулируемой мощностью (10–90 %)
Прецизионные шприцевые насосы с постоянным расходом, сверхвысокой точностью расхода 0,05 % и связью RS485.
Полностью автоматические машины для нанесения покрытий: от полуавтоматического лабораторного настольного оборудования до мощных трехосных роботизированных производственных систем с дополнительным нагревом подложки, вакуумной адсорбцией, вращением сопел и модернизацией чистых помещений.

Во всем оборудовании используется удобное для пользователя программирование Windows с редактированием траектории подвесного пульта обучения, а наша команда инженеров обеспечивает бесплатное тестирование параметров процесса, соответствующих вязкости вашей жидкости, размеру подложки и целевой толщине покрытия.

Заключительные слова

Поскольку производство смещается в сторону более мелких микрокомпонентов, сложных 3D-структур, а также ужесточения затрат и экологических правил, старое напыление под давлением и центрифугирование больше не могут соответствовать требованиям прецизионного покрытия. Ультразвуковое распыление сочетает в себе сверхравномерное качество покрытия, значительную экономию сырья, низкий риск загрязнения и гибкую настройку, что делает его идеальной технологией тонкопленочного покрытия для производства следующего поколения.

Независимо от того, управляете ли вы фабрикой массового производства, заводом по обработке оптоэлектроники, мастерской медицинского оборудования или академической исследовательской лабораторией, системы ультразвукового распыления обеспечивают явное улучшение выхода продукции, производственных затрат и экологических показателей. Свяжитесь с нашей технической командой для индивидуального подбора сопел, расценок на оборудование и бесплатного тестирования образцов покрытия уже сегодня.