专利名称：一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到无机薄膜制备技术领域，尤其是一种新型超声喷雾热解薄膜制备装置。
背景技术：
无机薄膜在太阳能光电光热利用、节能镀膜玻璃、光电子通讯等领域具有重要的 应用。无机薄膜的制备方法主要包括磁控溅射法、真空蒸发法、化学气相沉积法、溶胶_凝 胶法、以及喷雾热解法等。前三种镀膜方式具有膜层均匀致密、容易控制膜厚、膜层附着力 强等优点，但存在制备成本高昂、设备复杂等不足之处；尽管溶胶_凝胶法具有制备成本低 廉的优点，但薄膜均匀性不理想，且不便于连续化生产。为此，喷雾热解法受到人们广泛的 关注。 —般来说，喷雾热解系统的雾化方式分为压縮空气雾化和超声雾化两种。压縮空 气雾化方式通常需要很高的空气压力，喷嘴的形状和喷嘴调节螺丝在高压气流下容易松 动，使流量和喷射距离等不稳定，所制备薄膜的性能均匀性和重复性差。对于超声雾化方 式，载气流量可远小于压縮空气雾化方式，使超声喷雾气流对衬底温度的影响大大减小，使 沉积工艺的控制相对容易。目前的超声喷雾热解装置大多是在超声起雾后，通过载气输送 雾气至喷嘴，然后沉积成膜。这种方式存在超声频率高、机构复杂、气雾不稳定、成膜均匀性 较差等问题。中国发明专利200710033036. X公开了一种一体化超声雾化喷嘴，克服了传统 超声喷雾装置的缺点，其工作原理是由换能器产生的超声波通过变幅杆传送至喷嘴头，从 而使经喷嘴流出的溶胶在喷嘴端面均匀雾化，然后沉积成膜；与传统的超声喷雾方式相比， 其雾化效果更加均匀，且超声频率低、机构简单。但是，这种一体化超声雾化喷嘴只能在低 温下(低于130°C )工作，尽管这种喷嘴具有内冷却的功能，但目前大多应用于低温成膜过 程，不能满足高温成膜的需要。 此外，现有的超声喷雾热解装置大多采用多个喷嘴实现大面积成膜的功能，存在 交叠处成膜较厚，成膜均匀性不容易控制的问题。 另外，目前高温制膜过程中存在基片温度均匀性差，造成成膜不均匀且基片容易 开裂等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一体化超声喷雾热解大面积宽 温区镀膜装置，整个装置机构简洁，超声频率低，气雾稳定，可实现大面积均匀镀膜，基片温 度在室温-450°C范围内可调，可用于镀制各种无机薄膜。 为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案一体化超声喷雾热解大面积宽 温区镀膜装置，包括机架、储气罐，设置在机架上的输液泵，在所述机架上方设有三维运动 机构，以及用于控制该三维运动机构做三维运动的控制模块；在机架内、三维运动机构下方 设有可控温的加热平台；在所述加热平台和三维运动机构之间设有可高温镀膜的一体化超声雾化喷嘴系统， 一体化超声雾化喷嘴系统朝向所述加热平台，所述输液泵与一体化超声
雾化喷嘴系统连通，该一体化超声雾化喷嘴系统还与所述三维运动机构滑动连接。 —体化超声雾化喷嘴系统包括有过渡板，设置在机架上的超声波发生器；所述过
渡板通过L型连接件滑动连接到三维运动机构上，在过渡板下侧上设有一体化超声雾化喷
嘴，该一体化超声雾化喷嘴的供液管通过过渡板上的供液管过渡接头引出连接到所述输液
泵， 一体化超声雾化喷嘴的信号线通过过渡板上信号线引出孔引出，并与超声波发生器连
接；在所述过渡板上设有外冷却喷头，该外冷却喷头通过相连接的外冷却气管从过渡板上
的外冷过渡接头引出连接到储气罐；在一体化超声雾化喷嘴上还设有与储气罐连接的内冷
却进气管及由过渡板上的内冷出气过渡接头引出的内冷却出气管。 所述一体化超声雾化喷嘴系统还包括有设置在过渡板下方的一体化超声雾化喷嘴载气喷头，该一体化超声雾化喷嘴载气喷头与一体化超声雾化喷嘴载气管连接， 一体化超声雾化喷嘴载气管通过过渡板上的载气过渡接头引出，并与所述储气瓶连接。 一体化超声雾化喷嘴的载气是空气或者是氮气、氩气等惰性气体，载气喷头喷出的气流带动气雾射向基片，在基片表面沉积成膜；喷涂的面积取决于喷雾气流的形状、以及喷嘴与基片的距离，喷嘴与基片的距离越小，喷涂面积越小，通常将喷嘴与基片的距离控制在10cm-50cm之间。 所述三维运动机构包括直线模组、X轴滚珠丝杠导轨、X轴电机、Y轴滚珠丝杠导轨、Y轴电机、Z轴滚珠丝杠导轨、Z轴电机和支架连接件；由所述Y轴电机带动的Y轴滚珠丝杠导轨和直线模组通过支架连接件相互竖直平行的设置于机架上，在Y轴滚珠丝杠导轨和直线模组之间轴向连接有由X轴电机带动的X轴滚珠丝杠导轨，该X轴滚珠丝杠导轨的一端与Y轴滚珠丝杠导轨上的滑块刚性连接，另一端与直线模组的直线轴承连接；由Z轴电机带动的Z轴滚珠丝杠导轨与X轴滚珠丝杠导轨竖直刚性连接；所述控制模块为PLC控制器，其设置在机架的底端，该控制模块还连接到可用于预先设定一体化超声雾化喷嘴扫描轨迹的触摸屏；所述一体化超声雾化喷嘴系统与所述Z轴滚珠丝杠导轨上的滑块连接。可预先在触摸屏上设置一体化超声雾化喷嘴的扫描轨迹(例如齿波、方波)，并设置一体化超声雾化喷嘴在X轴和Y轴方向的扫描行程、扫描速度和扫描段数。例如可使一体化超声雾化喷嘴沿齿波轨迹进行扫描，通过调节一体化超声雾化喷嘴在X轴和Y轴方向的扫描行程、扫描速率和扫描段数，可获得厚度可调的均匀的大面积薄膜；对于相同面积的薄膜，一体化超声雾化喷嘴在X轴和Y轴方向的单次扫描行程比越大，薄膜的均匀性越好，所需的扫描段数越多。此外，可通过设定一体化超声雾化喷嘴在Z轴方向上位置，来调节一体化超声雾化喷嘴与基片之间的距离。 在所述机架的下方设有工作台，所述加热平台设置于工作台上；在所述三维运动机构与工作台之间设置有隔离罩，该隔离罩沿过渡板边缘固定，隔离罩、过渡板与机架的四周围板、工作台之间形成沉积室。为了使三维运动机构避免受到高温及腐蚀性气体的损坏，在加热平台与三维运动机构之间设置了隔离罩，隔离罩将沉积室和三维运动机构隔离，隔离罩由柔性复合材料制成。 在所述沉积室的上方设有环形的排气管路，在排气管路上对称地开设孔径可调的进风口 ，排气管路的排气口由沉积室后方引出，并与设置在机架上的轴流风机连接。通过对称开设进风口，可保证抽气气流的均匀性；通过调节进风口孔径的大小可调节抽气量，以保证一体化超声雾化喷嘴喷出的气雾不受抽气气流的影响，确保均匀成膜。由排气口排出的废气经过尾气处理装置净化后排出。 所述加热平台包括载片平台、匀热板、分组加热器、加热控制器，所述分组加热器从中部至边缘分为用于分别加热与控制的加热内圈、加热中圈、加热外圈，并分别对上述加热区域设置内圈热电偶，中圈热电偶，外圈热电偶对特定区域进行实时采样测温，同时把温度信息反馈到温度控制器，加热控制器通过运算判断输出控制分组加热器的断开与关闭，从而达到控制整体加热器温度均匀的目的，所述的匀热板覆盖在分组加热器的上方，使得分组加热器辐射出的红外加热光线更加均匀，然后在整体的分组加热器上表面外包载片平台，载片平台用来承载基片。 在所述加热平台旁侧设有隔热翻板运动机构，该隔热翻板运动机构包括有三相电机、与三相电机连接的等效凸轮机构，该等效凸轮机构的端部上设有可被驱动打开或合拢的隔热翻板，该隔热翻板覆盖于加热平台的上方。隔热翻板可起到对加热平台的保温作用，当温度达到后再打开隔热翻板。 在所述一体化超声雾化喷嘴的旁侧安置有与喷射射流形状相近的保护罩。
在所述一体化超声雾化喷嘴的停靠处、工作台上设有喷嘴清洗区。
本发明与现有技术相比，具有如下优点本发明利用一体化超声雾化喷嘴，克服了传统超声喷雾方式超声频率高、气雾不均匀、机构复杂的问题；利用外设冷却气体喷嘴，克服了一体化超声雾化喷嘴通常在低温环境下使用的问题，实现高温成膜；利用隔离罩和过渡板，将三维运动机构与沉积室分开，克服了三维运动机构容易被腐蚀性气体侵蚀、且在高温下易变形的问题；加热平台通过分组加热克服了大面积成膜，基片温度不均匀的问题，通过设置隔热翻板保证基片温度可达到450°C ;抽气系统设置环形的排气管路，均匀分布的进气口保证抽气气流不影响喷雾形状，使成膜均匀。
图1为本发明的总体结构示意图； 图2为一体化超声雾化喷嘴和过渡板结构示意图； 图3为三维运动机构的结构示意图； 图4为分组加热器的结构示意图； 图5为隔热翻板运动机构的结构图； 图6为排气管路的结构示意图； 图7为加热平台侧面剖视图； 附图标记说明1-机架，2-三维运动机构，3-排气管路，4-隔离罩，5-轴流风机，6_加热平台，7_匀热板，S-分组加热器，9-隔热翻板运动机构，10-控制模块，ll-L型连接件，12-触摸屏，13-输液泵，14-超声波发生器，15-过渡板，16-保护罩，17-喷嘴清洗区，18-工作台，19-围板，20-脚轮，21-储气罐，22-供液管过渡接头，23-外冷却气管，24-信号线引出孔，25-载片平台，26-载气过渡接头，27-内冷进气过渡接头，28-内冷出气过渡接头，29-外冷过渡接头，30- —体化超声雾化喷嘴载气喷头，31- —体化超声雾化喷嘴，32- —体化超声雾化喷嘴载气管，33-外冷却喷头，34-内冷却进气管，35-内冷却出气管，36-供液管，37-信号线，38-加热控制器，39-Y轴滚珠丝杠导轨，40-X轴滚珠丝杠导轨，41-Z轴滚
6珠丝杠导轨，42-直线模组，43-支架连接件，441-X轴电机，442-Y轴电机，443-Z轴电机， 45-加热外圈，46-加热中圈，47-加热内圈，48-外圈热电偶，49-内圈热电偶，50-中圈热电 偶，51-隔热翻板，52-等效凸轮机构，53-三相电机，54-进风口 ， 55-排气口 ， 60-沉积室。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例一 请参阅图1所示，一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，包括机架1、储气 罐21，设置在机架1上的输液泵13，在机架1上方设有三维运动机构2，以及用于控制该三 维运动机构2做三维运动的控制模块10 ;在机架1内、三维运动机构2下方设有可控温的 加热平台6 ;在加热平台6和三维运动机构2之间设有可高温镀膜的一体化超声雾化喷嘴 系统，一体化超声雾化喷嘴系统朝向所述加热平台，输液泵13与一体化超声雾化喷嘴系统 连通，该一体化超声雾化喷嘴系统还与三维运动机构2滑动连接。该装置已经可以实现所 说的大面积宽温区镀膜。 该装置还可以进行如下的改进请参阅图2所示，一体化超声雾化喷嘴系统包括 有过渡板15，设置在机架1上的超声波发生器14 ;过渡板15通过L型连接件11滑动连接到 三维运动机构2上，在过渡板15下侧上设有一体化超声雾化喷嘴31，该一体化超声雾化喷 嘴31的供液管36通过过渡板15上的供液管过渡接头22弓I出连接到所述输液泵13， 一体化 超声雾化喷嘴31的信号线37通过过渡板1 5上的信号线引出孔24引出，并与超声波发生 器14连接；在过渡板15上设有外冷却喷头33，该外冷却喷头33通过相连接的外冷却气管 23从过渡板15上的外冷过渡接头29引出连接到储气罐21 ;在一体化超声雾化喷嘴31上 还设有与储气罐21连接的内冷却进气管34及由过渡板15上的内冷出气过渡接头28引出 的内冷却出气管35，内冷却进气管34通过过渡板15上的内冷进气过渡接头27连接到储气 罐21 ;—体化超声雾化喷嘴系统还包括有设置在过渡板1 5下方的一体化超声雾化喷嘴载 气喷头30，该一体化超声雾化喷嘴载气喷头30与一体化超声雾化喷嘴载气管32连接， 一体 化超声雾化喷嘴载气管32通过过渡板15上的载气过渡接头26引出，并与储气瓶21连接。 喷嘴的载气是空气或者是氮气、氩气等惰性气体，载气喷头喷出的气流带动气雾射向基片， 在基片表面沉积成膜；喷涂的面积取决于喷雾气流的形状、以及喷嘴与基片的距离，喷嘴与 基片的距离越小，喷涂面积越大，通常将喷嘴与基片的距离控制在10cm-50cm之间。这种一 体化超声雾化喷嘴由于具有内置的压电陶瓷换能器，只能在低温下(低于130°C )工作；如 需强化冷却效果，还可在冷却气体进入喷嘴前先通过制冷系统降温；冷却气管采用可承压 的塑料管或者金属管；通过冷却气体喷嘴的设置， 一体化超声雾化喷嘴可在基片温度高达 45(TC情况使用。为一体化超声雾化喷嘴供应液体原料的输液泵13可采用可稳定输送微量 液体的微量注射泵、或者微量齿轮泵。 —体化超声雾化喷嘴31和超声波发生器14可由市场购买，其特点是设有内置的 压电陶瓷换能器，由换能器产生的超声波通过变幅杆传送至喷嘴头，从而使流经变幅杆内 部孔道并由喷嘴流出的溶液在喷嘴端面均匀雾化；也就是说，由输液泵13输出的溶液通过 进液管36进入一体化超声雾化喷嘴31变幅杆的内部孔道，最后在喷嘴端面流出并均匀雾 化。一体化超声雾化喷嘴所产生的气雾雾滴的大小由超声波频率、液体的密度粘度决定，其中超声波频率起主要作用， 一般情况下频率越高，雾滴粒径就越小，例如对于60KHz的一体 化超声雾化喷嘴，雾滴直径在10-100 iim之间；可根据需要选用25、35、48，60，120KHz的一 体化超声雾化喷嘴。 一体化超声雾化喷嘴的流量范围主要取决于是喷嘴孔径，可选用的喷 嘴孔径在0. 38mm-6. 35mm之间，最大流量在2. 4ml/min-360ml/min之间，可根据需要选择。 超声功率通常设置在起始雾化功率以上0. 5-1. 5W的范围内； 该装置还可以进行如下的改进请参阅图3所示，三维运动机构2包括直线模组 42、 X轴滚珠丝杠导轨40、 X轴电机441 、 Y轴滚珠丝杠导轨39、 Y轴电机442、 Z轴滚珠丝杠 导轨41、Z轴电机443和支架连接件43 ;由Y轴电机442带动的Y轴滚珠丝杠导轨39和直 线模组42通过支架连接件43相互竖直平行的设置于机架1上，组成桥式Y轴，在Y轴滚珠 丝杠导轨39和直线模组42之间轴向连接有由X轴电机441带动的X轴滚珠丝杠导轨40作 为X轴，该X轴滚珠丝杠导轨40的一端与Y轴滚珠丝杠导轨39上的滑块刚性连接，另一端 与直线模组42的直线轴承连接，且采用可自动补偿安装偏差的连接方式，以确保扫描运动 平稳；由Z轴电机443带动的Z轴滚珠丝杠导轨41与X轴滚珠丝杠导轨40竖直刚性连接作 为Z轴；控制模块10为PLC控制器，其设置在机架1的底端，该控制模块10还连接到可用 于预先设定一体化超声雾化喷嘴扫描轨迹的触摸屏12 ;所述一体化超声雾化喷嘴系统(具 体为过渡板15)与Z轴滚珠丝杠导轨41上的滑块连接。 为了及时地排除薄膜沉积过程中产生的废气，可将上述一体化超声喷雾热解大面 积宽温区镀膜装置放在落地式通风柜中使用。此外，在机架1底部设有脚轮20，可自由移 动，并可调节水平。 —体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置可按照如下的步骤进行镀膜 (1)关闭隔热翻板运动机构9，启动一体化超声雾化喷嘴的内冷却进气管34、外冷
却喷头33 ; (2)将待处理基片放在加热平台6上，启动加热平台6的加热程序，使加热平台6 温度达到设定温度； (3)设定三维运动机构2的扫描参数，包括一体化超声雾化喷嘴31的起始位置，扫 描波形，喷嘴31在三维运动机构2的X轴和Y轴方向的扫描行程、扫描速度和扫描段数，喷 嘴离开基片的高度； (4)开启一体化超声雾化喷嘴载气喷头30，将载气调到合适的压力待用，一般在 0. 1-0. 2Mpa之间；启动输液泵13，并调节液体流量至所需值；启动超声波发生器14，调节超
声功率至所需值；
(5)开始抽气； (6)启动三维运动机构2， 一体化超声雾化喷嘴31根据设定的运动轨迹进行扫描 喷涂； (7)扫描结束后，一体化超声雾化喷嘴31自动回到加热平台6以外的停留位置；
(8)关闭超声波发生器14，停止输液泵13，关闭一体化超声雾化喷嘴载气喷头
30 ; (9)加热平台6停止工作或者合拢隔热罩51，加热平台6按照所设定的升温_保 温程序完成材料的热处理过程； (10)外冷却喷头33继续开启，至加热平台6温度降低至IO(TC以下时停止；
8
(n)继续抽气，直至加热平台6温度低于IO(TC时，取出镀膜的样片。
本发明提出的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置可用于喷雾各种无机 非金属薄膜(如氧化物、硫化物等)，金属薄膜(如银、钼等)。只要根据实际需要配制不同 浓度的前驱体溶液，就可以通过喷雾热分解过程获得所需的薄膜。本实施例以Ti02薄膜的 制备进行具体说明 (1)配制0. 5mo1/1的钛酸丁酯的乙醇溶液，用注射器抽取80ml钛酸丁酯溶液，并 安装到微量输液泵13上，接通微量输液泵13的电源；(2)采用市售的一体化超声雾化喷嘴 31，超声频率为60KHz ;启动一体化超声雾化喷嘴的内冷却进气管34、外冷却喷头33 ; (3) 将面积为300mmX300mm的钢化玻璃基片放在加热平台6上，启动加热平台6的加热程序， 使加热平台6温度达到200°C; (4)驱动一体化超声雾化喷嘴31至扫描起始位置，设定三维 运动机构2的扫描参数设定扫描波形为齿波，设定喷嘴31在三维运动机构2的X轴和Y 轴方向的扫描行程分别为350mm和4mm，设定喷嘴31在X轴和Y轴方向的扫描合速为90mm/ s，设定喷嘴31在X轴和Y轴方向的扫描段数分别为100段，喷嘴31离开基片的高度设定 为20mm ; (5)将载气调到合适的压力待用， 一般在0. 1_0. 2Mpa之间；启动微量输液泵13，并 调节液体流量至120 ml/h ;启动超声波发生器14，调节超声功率至2W ; (6)启动轴流风机 5 ; (7)打开隔热翻版51，启动三维运动机构2，一体化超声雾化喷嘴31根据设定的运动轨 迹进行扫描喷涂；(8)扫描结束后，一体化超声雾化喷嘴31自动回到加热平台6以外的停 留位置；(9)关闭超声波发生器14，停止微量注射泵13，关闭载气喷头30;(10)加热平台6 停止加热；(11)继续开启外冷却喷头33冷却，直至加热平台6温度降低至IO(TC以下时停 止；(12)继续抽气，直至加热平台6温度低于IO(TC时，取出镀膜的样片。
可得到成膜均匀的面积为300mmX300mm的Ti (0H)X薄膜，经过45(TC热处理后可 得到1102薄膜。
实施例二 请参阅图1所示，本实施例与实施例一镀膜装置结构和组装方式基本相同，不同 的是为了使三维运动机构2避免受到高温及腐蚀性气体的损坏，本实施例在机架1下方的 工作台18与三维运动机构2之间设置了隔离罩4，该隔离罩4沿过渡板1 5边缘固定，隔离 罩4、过渡板15与机架四周围板19、工作台18组成沉积室60，隔离罩4将沉积室60和三维 运动机构2隔离开，隔离罩4由柔性复合材料制成。在超声雾化喷嘴31的旁侧安置有与喷 射射流形状相近的保护罩16，保护罩能防止喷雾射流受到抽气气流的扰动，以达到较好的 喷射效果。 该装置还可以进行如下的改进请参阅图7所示，其包括载片平台25、匀热板7、分 组加热器8、加热控制器38，请参阅图4所示，由于加热平台的中心与边缘的散热条件不一 致，采用分组加热器8由中部至边缘分三组分别加热，因此将分组加热器8从中部至边缘分 为用于分别加热与控制的加热内圈47、加热中圈46、加热外圈45的三个环状加热区域，与 三个环状加热区域还分别对应有内圈热电偶49、中圈热电偶50、外圈热电偶48对特定位置 进行实时采样测温，同时把温度信息反馈到加热控制器38，加热控制器38通过运算判断输 出控制分组加热器8的断开与关闭，从而达到控制整体加热器温度均匀的目的，匀热板7覆 盖在分组加热器8的上方，使得分组加热器8辐射出的红外加热光线更加均匀，同时保证加 热平台的温度均匀性在士3(TC以内，然后在整体的分组加热器8上表面外包载片平台25，载片平台25使用来承载基片，载片平台25的材料可选用石英、耐高温陶瓷，石英和耐高温 陶瓷载片平台的热变形参数低，能保证加热平台的平整度。 该装置还可以进行如下的改进请参阅图5所示，为了减少加热平台6表面热量的 散发，縮短基片加热时间，在加热平台6旁侧设有隔热翻板运动机构9，该隔热翻板运动机 构9包括有三相电机53、与三相电机53连接的等效凸轮机构52，该等效凸轮机构52的端部 上设有隔热翻板51，该隔热翻板51覆盖于加热平台6的上方，热翻板运动机构9由三相电 机53通过等效凸轮机构52带动隔热翻板51打开或者合拢，隔热翻板的打开和合拢可通过 自动或手动控制方式实现，主要用于减少加热平台表面热量的散发，可縮短基片加热时间， 隔热翻板的材料可以是石英玻璃，隔热翻板的设置可更好地保证基片温度达到450°C以上， 满足高温成膜的需要。 该装置还可以进行如下的改进请参阅图6所示，为了及时地排除薄膜沉积过程 中产生的废气，在沉积室60的上方设有环形的排气管路3，在排气管路3上对称地开设孔径 可调的进风口 54，排气管路3的排气口 55由沉积室60后方引出，并与设置在机架1上的轴 流风机5连接。 该装置还可以进行如下的改进在一体化超声雾化喷嘴31的停靠处、工作台18上 设有喷嘴清洗区17，可收集清洗废液，方便喷嘴的清洗以及调试。 本实施例以Ti02薄膜的制备进行具体说明本实施例和实施例一的镀膜制备步骤 基本相同，不同的是本实施例中加热平台的温度设置为45(TC，而实施例一中加热平台的加 热温度是200。C。 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发 明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求
一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，包括机架(1)、储气罐(21)，设置在机架(1)上的输液泵(13)，其特征在于在所述机架(1)上方设有三维运动机构(2)，以及用于控制该三维运动机构(2)做三维运动的控制模块(10)；在机架(1)内、三维运动机构(2)下方设有可控温的加热平台(6)；在所述加热平台(6)和三维运动机构(2)之间设有可高温镀膜的一体化超声雾化喷嘴系统，一体化超声雾化喷嘴系统朝向所述加热平台(6)，所述输液泵(13)与一体化超声雾化喷嘴系统连通，该一体化超声雾化喷嘴系统还与所述三维运动机构(2)滑动连接。
2. 如权利要求1所述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于一体化超声雾化喷嘴系统包括有过渡板(15)，设置在机架(1)上的超声波发生器(14);所述过渡板(15)通过L型连接件(11)滑动连接到三维运动机构(2)上，在过渡板(15)下侧 上设有一体化超声雾化喷嘴(31)，该一体化超声雾化喷嘴(31)的供液管(36)通过过渡板 (15)上的供液管过渡接头(22)引出连接到所述输液泵(13)，一体化超声雾化喷嘴(31)的 信号线(37)通过过渡板(15)上信号线引出孔(24)引出，并与超声波发生器(14)连接； 在所述过渡板(15)上设有外冷却喷头(33)，该外冷却喷头(33)通过相连接的外冷却气管 (23)从过渡板(15)上的外冷过渡接头(29)引出连接到储气罐(21);在一体化超声雾化喷 嘴(31)上还设有与储气罐(21)连接的内冷却进气管(34)及由过渡板(15)上的内冷出气 过渡接头(28)引出的内冷却出气管(35)。
3. 如权利要求2所述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于所 述一体化超声雾化喷嘴系统还包括有设置在过渡板(15)下方的一体化超声雾化喷嘴载气 喷头(30)，该一体化超声雾化喷嘴载气喷头(30)与一体化超声雾化喷嘴载气管(32)连接， 一体化超声雾化喷嘴载气管(32)通过过渡板(15)上的载气过渡接头(26)引出，并与所述 储气瓶(21)连接。
4. 如权利要求1所述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于所 述三维运动机构(2)包括直线模组(42) 、 X轴滚珠丝杠导轨(40) 、 X轴电机(441) 、 Y轴滚 珠丝杠导轨(39) 、 Y轴电机(442) 、 Z轴滚珠丝杠导轨(41) 、 Z轴电机(443)和支架连接件 (43);由所述Y轴电机(442)带动的Y轴滚珠丝杠导轨(39)和直线模组(42)通过支架连接 件(43)相互竖直平行的设置于机架(1)上，在Y轴滚珠丝杠导轨(39)和直线模组(42)之 间轴向连接有由X轴电机(441)带动的X轴滚珠丝杠导轨(40)，该X轴滚珠丝杠导轨(40) 的一端与Y轴滚珠丝杠导轨(39)上的滑块刚性连接，另一端与直线模组(42)的直线轴承 连接；由Z轴电机(443)带动的Z轴滚珠丝杠导轨(41)与X轴滚珠丝杠导轨(40)竖直刚 性连接；所述控制模块(10)为PLC控制器，其设置在机架(1)的底端，该控制模块(10)还 连接到可用于预先设定一体化超声雾化喷嘴扫描轨迹的触摸屏(12);所述一体化超声雾 化喷嘴系统与所述Z轴滚珠丝杠导轨(41)上的滑块连接。
5. 如权利要求1所述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于在 所述机架(1)的下方设有工作台(18)，所述加热平台(6)设置于工作台(18)上；在所述三 维运动机构(2)与工作台(18)之间设置有隔离罩(4)，该隔离罩(4)沿过渡板(15)边缘 固定，隔离罩(4)、过渡板(15)与机架(1)的四周围板(19)、工作台(18)之间形成沉积室 (60)。
6. 如权利要求5述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于在所述沉积室(60)的上方设有环形的排气管路(3)，在排气管路(3)上对称地开设孔径可调的进风口 (54)，排气管路(3)的排气口 (55)由沉积室(60)后方引出，并与设置在机架(1)上的轴流风机(5)连接。
7. 如权利要求1所述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于所述加热平台(6)包括载片平台(25)、匀热板(7)、分组加热器(8)、加热控制器(38)，所述分组加热器(8)从中部至边缘分为用于分别加热与控制的加热内圈(47)、加热中圈(46)、加热外圈(45)，并分别对上述加热区域设置内圈热电偶(49)，中圈热电偶(50)，外圈热电偶(48)对特定区域进行实时采样测温，同时把温度信息反馈到温度控制器(38)的，加热控制器(38)通过运算判断输出控制分组加热器(8)的断开与关闭，所述匀热板(7)覆盖在分组加热器(8)的上方，在匀热板(7)上外包载片平台(25)。
8. 如权利要求1述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于在所述加热平台(6)旁侧设有隔热翻板运动机构(9)，该隔热翻板运动机构(9)包括有三相电机(53)、与三相电机(53)连接的等效凸轮机构(52)，该等效凸轮机构(52)的端部上设有可被驱动打开或合拢的隔热翻板(51)，该隔热翻板(51)覆盖于加热平台(6)的上方。
9. 如权利要求1述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于在所述一体化超声雾化喷嘴(31)的旁侧安置有与喷射射流形状相近的保护罩(16)。
10. 如权利要求5述的一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，其特征在于在所述一体化超声雾化喷嘴(31)的停靠处、工作台(18)上设有喷嘴清洗区(17)。
全文摘要
本发明公开了一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，包括机架、储气罐，设置在机架上的输液泵，在所述机架上方设有三维运动机构，以及用于控制该三维运动机构做三维运动的控制模块；在机架内、三维运动机构下方设有可控温的加热平台；在所述加热平台和三维运动机构之间设有可高温镀膜的一体化超声雾化喷嘴系统，一体化超声雾化喷嘴系统朝向所述加热平台，所述输液泵与一体化超声雾化喷嘴系统连通，该一体化超声雾化喷嘴系统还与所述三维运动机构滑动连接。本发明利用一体化超声雾化喷嘴，克服了传统超声喷雾方式超声频率高、气雾不均匀、机构复杂的问题；利用外设冷却气体喷嘴，克服了一体化超声雾化喷嘴通常在低温环境下使用的问题，实现高温成膜。
文档编号C03C17/00GK101759372SQ200910214490
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者徐刚, 徐雪青, 王平倬, 罗立明, 黄华凛 申请人:中国科学院广州能源研究所