(주)노아닉스

TECHNICAL OVERVIEW​

Ultrasonic Nozzle

초음파 노즐은 액체 필름에서 모세관파를 생성하는 노즐 팁에 작용하는 압전 변환기에 의해 생성되는 고주파 음파를 사용하는 스프레이 노즐의 한 종류입니다. 모세관파의 진폭이 임계 높이에 도달하면(발전기가 공급하는 전력 수준으로 인해) 너무 높아져서 스스로 지탱할 수 없게 되고 작은 물방울이 각 파동의 끝에서 떨어져 원자화가 발생합니다. 생성된 초기 물방울 크기에 영향을 미치는 주요 요인은 진동 빈도, 표면 장력 및 액체의 점도입니다. 주파수는 일반적으로 20-180kHz 범위에 있으며, 사람의 청각 범위를 벗어나 가장 높은 주파수에서 가장 작은 드롭 크기를 생성합니다.

역사

초음파 분무라고 불리는 현상은 19세기 말 음향 물리학, 특히 소리의 이론의 작가인 제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿의 작품에 뿌리를 두고 있습니다. 1962년 로버트 랭 박사는 이 연구를 계속했고, 본질적으로 레일리의 액체 파장에 상대적으로 원자화된 물방울 크기 사이의 상관관계를 증명했습니다. 초음파 노즐은 Harvey. L. Berger. 박사에 의해 상업적으로 처음 출시되었습니다. 1975년 1월21일 출판된 USA 3861852 “초음파 분무기가 개선된 연료 버너”는 Harvey. L. Berger에게 배정되었습니다. 버거 박사의 연구의 첫 번째 적용은 1970년대 미국의 에너지 위기 동안 더 효율적인 버너를 만들고 연료를 절약하기 위한 시도로 가정 난방 오일 버너에 사용되었습니다. 이 기술의 후속 사용에는 채혈 튜브 코팅, 인쇄 회로 기판에 플럭스 분사, 삽입식 약물 용출 스텐트 및 풍선/카테터 코팅, 플로트 유리 제조 코팅, 식품에 대한 항균 코팅, 정밀 반도체 코팅 및 태양 전지 및 연료 전지 제조를 위한 대체 에너지 코팅 등에 사용되고 있습니다.

초음파 노즐 활용

약물 용출 스텐트(DSE) 및 약물 용출 풍선(DEB) 약물 용출 스텐트(DES) 및 약물 용출 풍선(DEB)의 표면은 폴리머 유무에 관계없이 사용되는 시롤리무스(rapamycin), 파클리탁셀 등의 약물이 코팅이 필요합니다. 약물 용출 스텐트 및 약물 용출 풍선과 같은 기기는 크기가 작기 때문에 매우 좁은 스프레이 패턴, 저속 분무 스프레이 및 저압 공기가 필요한데 초음파 스프레이의 경우 용액의 손실이 거의 없으며 위와 같은 좁은 스프레이 패턴, 저속 분무, 저압 공기 등의 이점을 갖기 때문에 초음파 스프레이를 활용합니다. 연료 전지 연구에 따르면 초음파 노즐은 양성자 교환막 연료전지를 제조하는데 효과적으로 사용될 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 잉크는 백금-탄소 현탁액으로, 백금은 셀 내부에서 촉매 역할을 합니다. 양성자 교환막에 촉매를 적용하는 일반적인 방법은 스크린 인쇄 또는 닥터 블레이트를 사용합니다. 그러나 이러한 방법은 촉매가 덩어리를 형성하는 경향으로 인해 셀에서 불균일한 가스 흐름을 초래하고 촉매가 완전히 노출되는 것을 금지하여 바람직하지 않은 셀 성능을 초래할 수 있어 용매 또는 캐리어 액체가 누출될 수 있는 위험이 있습니다. 초음파 노즐을 사용하는 경우, 분무는 작고 균일한 액적 크기의 특성으로 인해 액적이 이동하는 거리를 변경하고 액적이 건조되도록 기판에 낮은 열을 가함으로써 필요한 만큼 건조되도록 만들 수 있습니다. 사용자는 다른 기술에 비해 이러한 변수를 더 세밀하게 제어할 수 있습니다. 또한 초음파 노즐은 미립화 직전과 도중에 서스펜션에 에너지를 전달하기 때문에 서스펜션의 가능한 응집체가 분해되어 촉매가 균일 하게 분포되어 촉매 효율이 높아지고 연료 전지의 효율이 높아집니다. 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT) CNT 박막은 유기 태양 전지 활성층 뿐만 아니라 터치 패널 디스플레이 또는 기타 유리 기판용 투명 전도성 필름을 만드는 대체 재료로 사용됩니다. Photoresist Spray onto MEMs Wafers 마이크로 전기 기계 시스템(Micro Electim Mechanical Systems; MEMs)은 전기 및 기계 구성 요소를 결합한 소형 미세 가공 장치입니다. 장치는 크기가 1마이크론 미만에서 밀리미터에 이르기까지 다양하며 개별적으로 또는 배열로 기능하며 마이크로 스케일에서 기계적 프로세스를 감지, 제어 및 활성화합니다. 예를 들면 압력 센서, 가속도계 및 마이크로 엔진이 있습니다. MEMS의 제조에는 균일한 포토레지스트 층을 실리콘 웨이퍼에 증착하는 작업이 포함되는데 포토레지스트는 전통적으로 스핀 코팅 기술을 사용해 IC제조에서 웨이퍼에 적용되어 왔습니다. 종횡비가 높은 식각 영역이 있는 복잡한 MEMS 장치에서는 과잉을 제거하는 데 필요한 높은 스핀 속도로 인해 스핀 코팅 기술을 사용하여 깊은 홈과 트렌치의 상단, 측면 벽 및 하단을 따라 균일한 커버리지를 달성하기 어렵습니다. 이에 종횡비가 높은 MEMS 장치에 균일한 코팅을 하기 위해 초음파 스프레이를 활용하여 포토레지스트의 사용 및 용액의 소모를 최소화할 수 있습니다.   인쇄회로기판 초음파 노즐의 막히지 않는 특성, 노즐에 의해 생성되는 작고 균일한 액적 크기, 엄격하게 제어되는 에어 성형 장치로 분무 액적군을 성형할 수 있다는 사실로 인해 웨이브 솔더링 공정에서 매우 성공적으로 적용할 수 있습니다. 시장에 나와 있는 거의 모든 용제의 점도는 기술의 기능에 잘 맞습니다. 납땜 에서는 “무세척” 용제가 매우 선호됩니다. 그러나 과도한 양을 적용하면 공정으로 인해 회로 어셈블리 하단에 부식성 잔류물이 남게 됩니다. 태양전지 광전지 및 염료 감응형 태양열 기술은 모두 제조 공정 중에 액체 및 코팅 적용이 필요합니다. 이러한 물질의 대부분은 매우 비싸기 때문에 초음파 노즐을 사용하면 과도한 스프레이 또는 품질 관리로 인한 손실이 최소화됩니다. 기존에 배치 기반의 Poosphyl Chloride 또는 POCl3 방법을 사용하여 수행되었던 Solar cell의 제조 비용을 줄이기 위한 노력에서, 실리콘 웨이퍼 위에 얇은 수성 기반 필름을 적층하는 초음파 노즐을 사용하면 균일한 표면 저항을 갖는 N형 층을 형성하는 확산 공정으로 효과적으로 사용될 수 있음이 밝혀졌습니다. 초음파 분무 열분해 초음파 분무 열분해 는 박막 또는 나노입자 형태의 다양한 재료를 형성하는 데 사용되는 화학 기상 증착(CVD) 방법입니다. 전구체 재료는 종종 졸-겔 방법을 통해 제조되며 그 예로는 수성 질산은의 형성, 지르코니아 입자의 합성, 고체 산화물 연료 전지 SOFC 음극 의 제조가 있습니다.
고온 초음파 노즐
초음파 노즐에서 생성된 분무 스프레이는 일반적으로 섭씨 300~400도 범위의 가열된 기판에 노출됩니다. 스프레이 챔버의 고온으로 인해 탈부착 가능한 팁과 같은 초음파 노즐에 대한 연장이 차체를 보호하면서 고온을 받도록 설계되었습니다. 일반적으로 스프레이 챔버 외부 또는 기타 격리 수단을 통해 온도에 민감한 압전 소자를 포함하는 초음파 노즐이 필수입니다.