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超声波喷头及超声波喷涂的原理及其应用

超声波喷涂或超声喷涂是一种利用超声波雾化技术进行的薄膜涂层沉积工艺。首先将要沉积的涂层材料配置成溶液、溶胶或悬浮液等液体，然后这些液体通过一个被称为超声波喷头的特殊超声波雾化装置雾化成微米级的微小液滴，这些微小液滴再通过一定量的载流气体均匀地沉积在基材表面，从而形成薄膜涂层。对于某些特定的薄膜材料，超声波喷涂可以用气相沉积或溅射等薄膜沉积设备成本的很小的一部分而获得品质相当的薄膜涂层，故此超声喷涂被视为是一种经济且的薄膜沉积工艺。与传统的单流体或二流体喷涂（空气喷涂）相比，超声喷涂具有非常柔和均匀的雾化、不堵塞的喷、高度可控的喷雾流量等显著优势，从而获得远高于二流体喷涂的原料利用率（可达4倍以上），更高的均匀度和控制精度、更低的维护成本。下面我们就详细介绍一下超声波喷涂中的部件——超声波喷头。

超声波喷涂

超声喷涂与传统的二流体喷涂相比，具有涂层均匀度高、原料利用率高、涂层厚度控制精度高、涂层厚度更薄、飞溅少、喷头不堵塞、维护成本低等优点。而相比于真空蒸镀、CVD等镀膜工艺，超声喷涂是一种更加经济的薄膜涂覆工艺，尤其是在较大面积薄膜制备上，超声喷涂的设备成本低于真空镀膜设备。

超声波喷涂的主要优势有：1.涂层均匀度高，2.原料利用率高，飞溅少，3.涂层厚度控制精度高，4.涂层厚度薄，可达到几十纳米。

散射型超声波喷头介绍

散射型超声波喷头典型的应用是半导体晶圆的光刻胶喷涂，将光刻胶喷涂在半导体晶圆上。由于散射型超声波喷头喷出的雾是旋转散射的，故此不仅可以均匀的在晶圆的平面上形成光刻胶薄膜，而且还可以在晶圆微型结构的侧壁及夹角处形成均匀包裹的光刻胶薄膜。除此之外，散射型超声波喷头还可应用于如薄膜太阳能电池喷涂、钙钛矿太阳能电池喷涂、AR增透减反射膜喷涂、隔热薄膜喷涂、超疏水涂层喷涂、PCB助焊剂喷涂等等。 散射型超声波喷头的特点喷涂宽度：40-150mm涂层均匀：均匀度>95%节省原料：原料利用率高达85%以上，4倍于传统二流体喷涂

涂层厚度控制精度高：可制备20纳米到数十微米的涂层，控制涂层厚度

微细雾化颗粒雾化颗粒均匀可实现间断性或连续性的喷涂超低喷雾流量不易堵塞喷头防腐蚀型喷头可实现高精度、高可控性的喷涂。

聚拢型超声波喷头

聚拢型超声波喷头，是一种小喷涂宽度的超声波雾化喷头。其采用超声波雾化喷头技术，特殊的收缩式流道设计将载气进行均匀聚拢分布，使超声雾化后的液雾呈聚焦形式喷出，从而减小了超声波喷头的喷涂面积。由于聚拢型超声波喷头喷射的幅宽较小，其主要适合于各种中小面积的喷涂应用，与东方金荣宽喷型超声波喷头互补搭配，可以几乎适合所有不同平面喷涂的要求。

其中典型的应用有燃料电池喷涂，即质子交换膜燃料电池中的膜电极喷涂，将催化剂（如铂碳催化剂）分散液超声雾化后喷涂到质子交换膜上形成均匀致密的膜电极。因为聚拢型超声波喷头具有聚拢集中的喷涂优势，可在小范围内进行精密喷涂，故此聚拢型超声波雾化喷头还可以应用于球囊喷涂、支架喷涂等介入式器械表面喷涂。将如雷帕、紫杉醇等溶于中配置成溶液，经过聚拢型超声波喷头超声雾化后对球囊或支架进行均匀喷涂，在球囊导管和支架表面形成均匀致密的涂层。除此之外，聚拢型超声波喷头还可应用于如薄膜太阳能电池喷涂、钙钛矿太阳能电池喷涂、PCB助焊剂喷涂等等。