專利名稱：常壓氣溶膠噴霧裝置及利用其形成膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣溶膠噴霧裝置及利用該氣溶膠噴霧裝置形 成月莫的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)噴粉工藝所使用的方法中，粉末會(huì)由于塑性形變而發(fā)生 變形并且由于粉末在高溫、高壓環(huán)境下熔化或利用粉末撞擊板時(shí)產(chǎn) 生的大沖量而使得粉末間的接觸更加緊密。這種方法已經(jīng)被應(yīng)用于 諸如船舶或汽車的結(jié)構(gòu)，并且涂覆在管道的內(nèi)表面和外表面，以改 善耐磨性和耐熱性。
目前正在進(jìn)行一項(xiàng)將噴粉工藝應(yīng)用于電子組件的研究。具體 地，各種嘗試已經(jīng)帶來了可用于在板和芯片制造中形成膜的新應(yīng) 用，這在較小尺寸的應(yīng)用中是關(guān)鍵技術(shù)。由人們熟知的薄膜工藝即傳統(tǒng)的物理氣相沉積(PVD)和化學(xué) 氣相沉積(CVD)形成的涂層在層的厚度為至少幾纟敖米時(shí)具有出現(xiàn) 裂縫或分層的趨勢。
另一方面，熱噴涂工藝能夠以高速提供厚度為至少幾百微米的 涂層。然而，在涂層中會(huì)出現(xiàn)孔。此外，熱噴涂工藝存在以下一些 潛在問題當(dāng)暴露于高溫時(shí)，顆粒會(huì)被氣化或其化學(xué)組成會(huì)發(fā)生改 變，由于顆粒的迅速冷卻會(huì)產(chǎn)生無定形的塊狀物(amorphous mass )， 在涂層表面會(huì)形成裂縫，以及涂層與板之間的粘附力會(huì)下降。盡管 熱噴涂工藝能夠以高速提供厚涂層，但其仍具有一些缺點(diǎn)，即難以 控制涂層厚度且涂層較粗糙。
靜電粉末碰撞沉積 (electrostatic powder impact deposition (EPID))工藝的一個(gè)潛在問題是僅僅是容易帶電荷的顆粒(例如 〃碳和金屬顆并立)^皮f余覆，而其4也顆并立(例如陶瓷顆4立)則不能4皮涂 覆。盡管這種工藝可以提供厚度為幾微米的涂層，但卻不能產(chǎn)生厚 度為幾十^效米的涂層。而且，該涂層伴隨著不同于無定形塊狀物和 原料粉末的類晶體塊狀物 一起形成。
如果^r查在氣相沉積(GD)工藝中形成的、凃?qū)拥臉觀見結(jié)構(gòu)， 就會(huì)注意到用作原料粉末的納米顆粒發(fā)生堆積和沉積，因此使用超 微粒是關(guān)鍵技術(shù)因素。然而，由于金屬超微粒容易被氧化，因此需 要額外的工序。盡管如此，在原料制備工序和涂覆工序過程中仍難 以維持所需的真空度并且難以檢查所使用的空氣的純度。
作為上述傳統(tǒng)工藝的替代，冷噴涂工藝和氣溶膠沉積工藝可以 解決由熱噴涂工藝引起的潛在問題。然而，這些工藝仍具有缺點(diǎn)， 即，由于粉末撞擊板時(shí)產(chǎn)生的沖量大而使得不能在板或芯片上實(shí)施 這些方法。此外，由于密閉系統(tǒng)處于低溫環(huán)境中，會(huì)降低該工藝的靈活性 和經(jīng)濟(jì)性。而且，該工藝會(huì)由于所使用的粉末的類型和大小以及直 徑的大小限制(取決于粉末噴射方法)而受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種氣溶膠噴霧裝置和利用該氣溶膠噴霧裝置 形成膜的方法，該氣溶膠噴霧裝置能夠不受粉末類型和大小限制地 實(shí)施涂覆工藝，由于能夠在常溫和常壓環(huán)境中形成膜而使工藝簡 化，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)控制寬范圍的膜厚度。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種氣溶膠噴霧裝置。根據(jù)本發(fā)明一
種實(shí)施方式用于在板的表面上形成膜的該氣溶膠噴霧裝置包括載 氣噴射單元，其通過使液化氣體氣化而形成載氣并使載氣的壓力增 加；氣溶力交形成單元，其通過將載氣與4分末混合而形成氣溶力交；以 及膜形成單元，其在常壓環(huán)境中將氣溶月交噴霧以在斧反的表面形成膜。
氣溶"交噴霧裝置可進(jìn)一步包括加熱單元，該加熱單元介于氣溶 膠形成單元和膜形成單元之間并使由氣溶膠形成單元提供的氣溶 月交的溫度升高。
液化氣體可由氮?dú)夂投栊詺怏w中的任一種構(gòu)成，而載氣噴射單 元能夠?qū)⑤d氣的壓力范圍保持在1 "加至7 a加。
氣溶膠形成單元可進(jìn)一步包括粉末供給裝置，用于提供粉末； 氣體控制閥，其控制供給至粉末供給裝置的載氣的流入量；以及粉 末控制閥，其控制由粉末供給裝置噴霧的粉末。這里，氣溶膠形成 單元可進(jìn)一步包括旁通閥，其排出氣溶膠形成單元的殘余粉末和雜質(zhì)。該膜形成單元可包括腔室；噴霧單元，位于該腔室內(nèi)并4吏氣 溶膠噴霧；以及位置控制單元，其控制板的位置并且其中從噴霧單 元噴出的氣溶月交:故沉積在4反的位置上。
氣溶膠噴霧裝置可進(jìn)一步包括熱板，其連接于位置控制單元并 且其中壽反安裝在熱壽反上。噴霧單元可以是直徑為1.0至4.5 mm的噴 嘴孔。這里，噴霧單元的噴霧速度可由噴嘴孔的大小和載氣噴射單 元的壓力來;角定。
本發(fā)明的另一方面提供了一種在板的表面上形成膜的方法。 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法可包括通過使液化氣體氣化而 形成載氣、增加載氣的壓力、通過將載氣與粉末混合而形成氣溶膠、 以及在常壓環(huán)境中將該氣溶膠噴霧使得在板的表面上形成膜。
該方法可進(jìn)一步包括在形成氣溶膠和形成膜之間的沖是高氣溶 月交的溫度。
液化氣體可由氮?dú)夂投栊詺怏w中的4壬一種組成，并且可以進(jìn)4亍 增加載氣的壓力以l吏載氣的壓力保持在1 "加至7"加的范圍。
本發(fā)明的另 一方面還提供了 一種制造無源器件的方法。根據(jù)本 發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法可包括制備第一導(dǎo)電層、在該第一導(dǎo)電 層上形成介電層和電阻層中的至少4壬一層、以及在該介電層或電阻 層上形成第二導(dǎo)電層。這里，介電層和電阻層的形成可包括通過使 液化氣體氣化而形成載氣、增加載氣的壓力、通過將載氣與介電粉 末或電阻性粉末混合而形成第 一氣溶膠、以及在常壓環(huán)境中將該第 一氣溶膠噴到第一導(dǎo)電層的表面上。
該方法可進(jìn)一步包纟舌在形成第一氣溶"交之后，4吏該第一氣溶月交 的溫度升高。液化氣體可由氮?dú)夂投栊詺怏w中的任一種組成?；瘹怏w氣化而形成載氣、增 加載氣的壓力、通過將該載氣與導(dǎo)電粉末混合而形成第二氣溶膠、
以及在常壓環(huán)境中將該第二氣溶膠噴在絕緣板(insulation board) 的表面上。
在以下描述中將以單元的方式闡述本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)， 并且由說明書可知單元的方式是顯而易見的，或可從本發(fā)明的實(shí)踐 中獲知。


圖1是#4居本發(fā)明的一個(gè)方面的氣溶月交噴霧裝置的一種實(shí)施方 式的積無圖。
圖2是圖示說明噴霧單元的噴嘴的透視圖。
圖3是圖示說明噴霧單元的噴嘴的分解透#見圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面形成膜的方法的 一 種實(shí)施方式的 流程圖。
圖5至圖8圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面制造無源器件的方法。
具體實(shí)施例方式
由于本發(fā)明允許進(jìn)行各種改變和許多種實(shí)施方式，將在附圖中 圖示i兌明并說明書中詳細(xì)描述特定的實(shí)施方式。然而，這并不是意 在將本發(fā)明限制于特定的實(shí)施方式，而是應(yīng)該理解，不偏離本發(fā)明 的精神和技術(shù)范圍的所有變化、等同替代、以及置換均包含在本發(fā)明中。在本發(fā)明的描述中，當(dāng)我們認(rèn)為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的某些具體解釋 會(huì)不必要地造成本發(fā)明的主旨晦澀難懂時(shí)，將其省略。
術(shù)語"第一"和"第二"等可被用于描述各種組件，但這樣的 組件不必局限于上述術(shù)語。上述術(shù)語^又用于將一個(gè)部件與另 一個(gè)部
件區(qū)分開。例如，在不偏離本發(fā)明的^又利范圍前提下，第一部件可 以是指第二部件，而第二部件同樣可以是指第一部件。術(shù)語"和/
或"包^:所4皮露的多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目的組合和所4皮露的多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目中
的任一者。
本說明書中所使用的術(shù)語僅用于描述特定的實(shí)施方式，而不是 意在限制本發(fā)明。單數(shù)的表達(dá)包括復(fù)數(shù)的表達(dá)，除非上下文中具有 清楚的不同含義。在本說明書中，可以理解諸如"包括，，或"具有" 等的術(shù)語意在表明本說明書中存在所披露的特征、數(shù)目、步驟、行 為、部件、單元、或它們的組合，而不是意在排除一個(gè)或多個(gè)其他 特征、數(shù)目、步驟、行為、部件、單元、或它們的組合可能存在或 添力口的可能'性。
以下將參考附圖更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式 的氣溶膠噴霧裝置和利用該裝置形成膜的方法。在各附圖中相同或 相應(yīng)的部件〗陚予相同的標(biāo)號(hào)，并略去冗余的解釋。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的氣溶月交噴霧裝置的概圖，
圖2是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的噴霧單元的噴嘴的透 視圖。圖3是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的噴霧單元的噴 嘴的分解透視圖，圖4是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的形 成膜的方法的流程圖。
圖1至圖3示出了載氣噴射單元10、液化氣體ll、調(diào)節(jié)器12 和14、蒸發(fā)器13、流量計(jì)15、氣溶膠形成單元20、第一粉末供給裝置21、第二并分末供給裝置22、氣體控制閥23和24、 4分末控制閥 26和27、旁通閥25、力口熱單元31、噴霧單元40、噴嘴42、主體 43、過濾器44、噴頭45、尖端件46、膜形成單元50、熱板51、位 置控制單元52、板53、腔室54以及排氣孑L (exhaust vent) 55。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，氣溶膠噴霧裝置包括載氣噴射 單元，其通過4吏液化氣體氣化而形成載氣并增加載氣的壓力；氣溶 膠形成單元，其通過將載氣與粉末混合而形成氣溶膠；以及膜形成 單元，其在常壓環(huán)境中噴出氣溶膠使得在板的表面形成膜。該氣溶
膠噴霧裝置能夠不受粉末類型和大小限制地實(shí)施涂覆過程，由于能 夠在常溫和常壓環(huán)境中形成膜而使工藝簡化，由于噴嘴的可調(diào)節(jié)速 度范圍寬而易于控制噴射速度，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)控制較寬范圍 的膜厚度。
此外，當(dāng)在常溫和常壓環(huán)境中利用由噴嘴孔形狀和載氣噴射單 元與噴霧單元之間的壓力差造成的出口速度(exit speed)時(shí)，可通
過噴霧固態(tài)粉末而形成具有致密結(jié)構(gòu)和電性能的涂層。
如圖l所示，本發(fā)明的該實(shí)施方式包括載氣噴射單元10、氣溶 月交形成單元20、加熱單元31和膜形成單元50。
首先，在載氣噴射單元10處將液化氣體11氣化(S10),然后 升高所氣化的載氣的壓力(S20)。更具體地，在一定的加壓環(huán)境中 利用調(diào)節(jié)器12將液化氣體11噴射到蒸發(fā)器13中。這里，液化氣 體11可由氮?dú)饣蚨栊詺怏w組成。在下文的描述中將引用本實(shí)施方 式的液4匕氣體11,例如液氮。
液氮11通過蒸發(fā)器13變成低溫氮?dú)?，并可被用作載氣。這里， 通過利用液氮ll,能夠防止所1"吏用的4分末和涂層^皮氧化。而且，具 有相同體積的液氮11與氮?dú)庀啾?，液氮ll更力口經(jīng)濟(jì)，因?yàn)閮?chǔ)存在使其保持在高壓環(huán)境中的容器中的液氮11可以通過使液氮11膨脹 為所需的量來使用。
調(diào)節(jié)器14用于控制所氣^ft的液氮的壓力，以-使液氮能夠以所 需的出口速度噴射。目前，該工藝中使用的載氣的壓力范圍在1 "加 至7 a加之間，且噴霧單元40中的噴嘴42的出口速度范圍可在100 w/y至1000 w/y之間。
可以利用流速計(jì)15以體積流率(例如升/小時(shí))來測量通過管 道的載氣的氣體流量。這里，系統(tǒng)中所使用的管道可由不銹鋼材料 制成，以防止管道^皮氧化。
常規(guī)的冷噴涂工藝要求載氣(主要?dú)怏w)在特定壓力范圍內(nèi)， 例如，在15 a加至35 a加之間。然而，本實(shí)施方式的工藝要求載 氣的壓力在1 至7 之間的'范圍內(nèi)。
氣溶膠形成單元20包括第一粉末供給裝置21、第二粉末供給 裝置22、氣體控制閥23和24、粉末控制閥26和27、以及旁通閥 25。該氣溶膠形成單元20通過將載氣與粉末混合而形成氣溶膠 (S30 )。
向第一粉末供給裝置21和第二粉末供給裝置22提供用于變成 膜(即涂層)的一定量的粉末。該粉末可由金屬和非金屬中的任一 者組成。在該工藝中，可以使用幾十納米至幾十微米的粉末。
金屬4分末可由銅或鎳組成，而非金屬4分末可由陶瓷材沖+組成， 例如BT。由于在噴射單元40的噴嘴42處的待噴射的載氣與環(huán)境壓力之 間的壓力差導(dǎo)致粉末變成氣溶膠。通常，氣溶膠是一種載氣中的大 小為幾百納米至幾百微米之間的細(xì)小固體顆粒的懸浮體。
這里，通過使用氣體控制閥23和24,能夠使載氣的流入通過 或被阻斷，并且能夠控制載氣的量。而且，通過使用粉末控制閥26 和27,可以僅噴出所需類型的粉末，或通過打開所有粉末控制閥 26和27而同時(shí)噴出各種類型的粉末。
當(dāng)同時(shí)噴出不同類型的粉末時(shí)，可利用氣體控制閥23和24來 控制待噴射進(jìn)入氣溶膠形成單元20中的載氣的量，這取決于粉末 的特性。
旁通閥25由管道和球閥構(gòu)成。該旁通閥25用于通過提供載氣 而排出氣溶月交形成單元20的管道中的殘余4分末和雜質(zhì)，同時(shí)除了 旁通閥25之外，連接于氣溶膠形成單元20的所有球閥均被關(guān)閉。
這里，顯然可以增加4分末供給裝置21和22、氣體控制閥23 和24、以及粉末控制閥26和27的數(shù)量，這取決于所需粉末的類型。
根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施方式，在將至少兩個(gè)粉末供給裝置21和 22以及一個(gè)旁通閥25連接于載氣供給管道后，就能夠通過控制閥 門來控制載氣的流動(dòng)。因此，在不替換裝置或添加額外的單獨(dú)工序 的前提下，就能夠噴出幾種不同類型的粉末。
能夠形成具有的厚度為幾微米的膜，這會(huì)花費(fèi)幾分鐘至幾十分 4中的時(shí)間。接著，可以通過粉末控制閥26和27將所產(chǎn)生的氣溶膠供給到 加熱單元31中。然后，在加熱單元31處〗吏所纟是供的氣溶月交的溫度 升高(S40)。
力口，A單元31是開l司型(open and close type) ^!電少戶。力口*杰單 元31使用與系統(tǒng)中所使用的管道直徑相同的管道，并使用能夠承 受對(duì)于鄉(xiāng)會(huì)定直徑的滯留時(shí)間(congestion time )以達(dá)到對(duì)于該直徑所 需的某一溫度的管道。而且，在電爐中使用能夠在滯留時(shí)間內(nèi)被替 換的管道，并且能夠控制溫度和時(shí)間。
電爐內(nèi)的溫度可以4呆持0°C至1000。C之間的恒溫。由于當(dāng)電 爐與外部空氣完全密封時(shí)氣溶膠被加熱，因此能夠保護(hù)氣溶膠不被
氧化。由于氣體的溫度升高，電爐能夠以相對(duì)低的操作壓力將氣體 力口速至高速。
在氣溶膠由金屬粉末組成的情況下，由于氣溶膠的溫度低于熔 點(diǎn)，因此容易發(fā)生塑性變形。因此，當(dāng)氣溶膠被噴到板53上時(shí)， 其容易與板53結(jié)合，并且能夠形成具有微結(jié)構(gòu)的涂層。
月莫形成單元50能夠在常溫常壓環(huán)境中噴霧已在加熱單元31在 加熱的氣溶膠，從而形成膜(S50)。常壓氣溶膠噴霧方法是一種常 溫和常壓工藝，其中能夠在比常規(guī)粉末噴霧工藝更簡單的構(gòu)造和工 藝條件下形成涂層。
換言之，傳統(tǒng)的冷噴涂工藝要求載氣(主要?dú)怏w)的壓力范圍 為15 Wm至35 Wm之間，而本實(shí)施方式的工藝能夠在載氣壓力范 圍為1 Wm至7 Ww之間內(nèi)才喿4乍。而且，常規(guī)的氣溶膠沉積工藝是一種由兩個(gè)主要腔室(其為粉 末4是供腔室和沉積腔室)構(gòu)成的密閉系統(tǒng)。腔室具有的壓力差分別
為800 f釘和1
由于它們之間的壓力差，粉末會(huì)^皮加速，并在1 /ow的低壓下 形成涂層。另一方面，本實(shí)施方式的工藝是一種開放系統(tǒng)，從而能 夠在常壓下實(shí)施該工藝。因此，由于不需要形成真空環(huán)境的額外工 序，因此不需要用于真空狀態(tài)的其他裝置。
膜形成單元50可包括腔室54、噴霧單元40、熱^反51、位置控 制單元52以及排氣孑L 55。
腔室54的形狀類似于矩形平4于六面體，并且能夠在噴霧過:f呈 中使沒有沉積在4反53上而是遠(yuǎn)離々反53的4分末再循環(huán)。通過將月空室 密封以隔絕外部空氣，腔室還能夠防止粉末被氧化。而且，由于腔 室54的形狀能夠影響腔室54內(nèi)的氣體流動(dòng)，因此設(shè)計(jì)是重要的因素。
噴霧單元40 一皮安裝在腔室54內(nèi)以^更將氣溶膠噴霧。更具體地， 噴霧單元40被構(gòu)造為可替換型噴嘴。結(jié)果，根據(jù)所需速度通過替 換具有直徑為1至4.5 ww的噴嘴孔，在不對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)4亍改造的 情況下就能夠控制噴射速度。這里，所需速度的范圍可以在100 m/y 至1000 w/s之間。
由于更加容易地精細(xì)控制氣溶膠的噴霧速度，能夠出現(xiàn)以下的 效果。即，由于與僅同時(shí)使用一種類型的粉末(例如，金屬粉末或 非金屬粉末)時(shí)具有高涂層特性的常規(guī)粉末噴霧方法相比，該氣溶 膠噴霧方法因較容易控制速度在使用金屬或非金屬粉末方面的沒 有限制。而且，可以使用具有范圍從幾十納米到幾十孩t米的各種不 同直徑的粉末。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的噴霧單元的噴嘴的 透視圖，圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的噴霧單元的噴 嘴的分解透^L圖。
圖2和圖3示出了噴嘴42、主體43、過濾器44、噴頭45、尖 端4牛46和尖端4牛47。
主體43是#:連4妄至管道的連4妄單元，并支持噴嘴尖端件46和 47。噴頭45的作用是在主體43的適當(dāng)位置容納噴嘴尖端件46和 47。噴嘴尖端件46和47是噴嘴42的主要部件，它們能夠根據(jù)條 件而被簡單地替換為所需的直徑，因此能夠不替換系統(tǒng)的管道而容 易地控制噴嘴出口處的出口速度。
噴嘴尖端件46和47的類型為扁平型(flat type )。尤其是考慮 到要形成的涂層的形狀為矩形，扁平型能夠減少在噴霧過程中浪費(fèi) 的4分末的量，并形成^"細(xì)的涂層外7見。
以5附m為單位制造噴嘴42的孔的大小，使得形成噴嘴孔的直 徑范圍為1.0ww至4.5mw之間。出口速度由噴嘴孔的尺寸和載氣 的輸出壓力決定。噴嘴42的內(nèi)部形狀類似于收縮噴嘴(converging nozzle),其具有J]欠縮界面并且其中面積減小。
當(dāng)氣溶膠通過噴霧單元的噴嘴42被噴霧時(shí)，能夠形成沉積在 板53上的膜，即涂層。
不i侖4反為^f可種類型，其上形成有涂層的4反53都纟皮安裝在熱板 51的頂部。溫度受控的熱板51被控制在0°C至300°C之間，并且 被控制為保持該溫度以使板53的性能不受影響。將其上安裝有板53的熱板51連接于位置控制單元52,該位置 控制單元52為x-y-z坐標(biāo)臺(tái)。J立置控制單元52能夠通過在x和y 方向上以某一速度移動(dòng)其上安裝有^反53的熱才反51而形成具有均勻 粗糙度的涂層。
除了噴嘴出口處的出口速度和噴霧時(shí)間之外，板53與噴嘴出 口之間的距離(其是該工藝中的另一重要因素)可在z方向上進(jìn)行 精確調(diào)節(jié)，以根據(jù)不同大小的顆粒的慣性形成涂層。
同樣，用于上文已經(jīng)描述的常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)的加工流程和 加工條件的控制方法將在下文中進(jìn)行描述。氮11被用作載氣，從 而防止粉末氧化，并^4居所需粉末的類型將噴射的載氣供給至至少 兩個(gè)粉末供給裝置21和22，以及旁通閥25。這里，不論是供給還 是阻斷，氣體控制閥23和24、以及粉末控制閥26和27都能夠用 于控制同時(shí)供給或單獨(dú)供給。
粉末供給單元21和22內(nèi)的粉末由于壓力差而變成氣溶膠。粉 末的類型可以是金屬或非金屬中的任一種，并且其直徑在幾十納米 至幾十孩i米之間。
這時(shí)，載氣的壓力范圍維持在1 a加至7 a加之間。在通過力口 熱單元31時(shí)將通過這才羊的工藝形成的氣溶力交加熱至0。C至1000。C 的溫度范圍。加熱的氣溶月交通過可替換的噴嘴42噴出，并且噴嘴 孑L6勺直4圣'范圍為1附wz至4.5附附。
噴嘴出口處的速度可由噴嘴孔的大小和栽氣噴射單元10入口 處的載氣壓力來確定，該速度的范圍可以是100w/y至1000w/y。當(dāng) 從噴嘴42噴出的氣溶膠與板53發(fā)生碰撞時(shí)，氣溶膠中的粉末能夠 形成膜。膜的大小以及板53與噴嘴出口之間的噴霧距離可由x-y-z 坐標(biāo)臺(tái)(即，位置控制單元52)來控制。換言之，本實(shí)施方式的常壓氣溶月交噴霧工藝的目的在于通過控 制加工條件(例如載氣的速度、噴霧距離、噴霧時(shí)間以及粉末的類 型)而形成具有所需電特性、厚度和大小的涂層。
實(shí)現(xiàn)這一上述目的的關(guān)鍵工藝是如何控制噴嘴出口處的速度，
而該速度可由載氣噴射單元10和噴霧單元40來控制?？梢酝ㄟ^膜 形成單元50來控制要形成的涂層的大小和粗糙度。而且，可利用 加熱單元31來增加形成涂層的效率并改善涂層的物理和組織性能。
如圖5所示，通過利用如上位所述的常壓氣溶月交噴霧系統(tǒng)，可 在電介質(zhì)斗反上牽'J造諸^口嵌入式電容4反(embedded capacitor board) 100、嵌入式電阻板(embedded resistor board ) 200和嵌入式電容電 阻板(embedded capacitor resistor board ) 300的無源器件。
首先，參考附圖6來簡要描述制造嵌入式電容板100的方法。
首先，如圖6A所示，制備絕緣板110。各種絕緣板，從諸如 氧化鋁的陶資絕續(xù)^反到填充有玻璃纖維的環(huán)氧塑剩4反，都可用作絕 緣板110。
然后，如圖6B所示，利用上述常壓氣溶月交噴霧系統(tǒng)在絕^彖才反 110上形成導(dǎo)電層120。這里，可以使用直徑為約5pw的銅顆粒形 成導(dǎo)電層120,并且顯然可以Y吏用具有各種材并+的金屬顆粒。在絕 緣板110上形成的導(dǎo)電層120形成的厚度在1 pm至500/^m之間， 這取決于所4吏用的金屬顆粒的大小。
之后，如圖6C所示，利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)在導(dǎo)電層120 上形成介電層130。為了形成介電層130,使用諸如鈦酸鋇之類的 介電顆4立。在本實(shí)施方式中，使用平均直徑為約0.45^m的BaTi03 顆粒。除此之外，如果需要的話，顯然可以4吏用與少量添加劑混合的各種介電顆粒。根據(jù)所使用的介電顆粒的大小和加工條件，形成
的介電層130的厚度可以在1 ^ww至50/m7之間。
如圖6D所示，可在介電層130上形成導(dǎo)電層140，從而制造 嵌入式電容板100。這時(shí)，可利用常壓氣溶月交噴霧系統(tǒng)來形成導(dǎo)電 層140，也可以<吏用其<也方法，例3o鍍覆或蒸發(fā)。
盡管如圖6所示披露了利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)形成導(dǎo)電層 120和介電層130的方法，但也可以通過在導(dǎo)電層(例如，通過利 用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)已經(jīng)形成的覆銅板)的一個(gè)表面上形成介電 層來形成嵌入式電容板100。
接著，可以參照附圖7簡要描述制造嵌入式電阻板200的方法。
首先，首先，如圖7A所示，制備絕緣板210。各種絕緣板， 從諸如氧化鋁的陶瓷絕緣板到填充有玻璃纖維的環(huán)氧塑料板，都可 用作絕纟彖^反210。
然后，如圖7B所示，利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)在絕緣板210 上形成導(dǎo)電層220。這里，可以使用直徑為約5pm的銅顆粒形成導(dǎo) 電層220,并且顯然可以4吏用具有各種材并牛的金屬顆粒。在絕纟彖々反 210上形成的導(dǎo)電層220以在1 //w至500 pw之間厚度形成，這取 決于所-使用的金屬顆粒的大小。
之后，如圖7C所示，利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)在導(dǎo)電層220 上形成電阻層230。為了形成電阻層230，可以4吏用平均直徑為約 0.45^w的Ni/Cr顆粒。除此之夕卜，如果需要的話，顯然可以4吏用各 種電阻顆粒。根據(jù)所使用的電阻顆粒的大小和加工條件，電阻層230 可以以1 //w至50 //w之間的厚度形成。如圖7D所示，可在電阻層230上形成導(dǎo)電層240, /人而制造 嵌入式電阻板200。這時(shí)，可利用常壓氣溶"交噴霧系統(tǒng)來形成導(dǎo)電 層240，也可以使用其他方法，例如鍍覆或蒸發(fā)。
盡管如圖7所示披露了利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)形成導(dǎo)電層 220和電阻層230的方法，^旦也可以通過在導(dǎo)電層(例如，通過利 用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)已經(jīng)形成的覆銅板)的一個(gè)表面上形成電阻 層來形成嵌入式電阻板200。
接著，可以參照附圖8簡要描述制造嵌入式電容電阻板300的方法。
首先，如圖8A所示，制備絕緣板310。各種絕緣板，從諸如 氧化鋁的陶資絕緣板到填充有玻璃纖維的環(huán)氧塑料板，都可用作絕 緣板310。
然后，如圖8B所示，利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)在絕緣板310 上形成導(dǎo)電層320。這里，可以使用直徑為約5//m的銅顆粒形成導(dǎo) 電層320，并且顯然可以使用具有各種材料的金屬顆粒。在絕緣板 310上形成的導(dǎo)電層320可以以1戸m至500 //m之間的厚度形成， 這取決于所使用的金屬顆粒的大小。
之后，如圖8C所示，利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)在導(dǎo)電層320 上形成介電層330。為了形成介電層330,使用諸如鈦酸鋇之類的 介電顆4立。在本實(shí)施方式中，使用平均直徑為約0.45^w的BaTi03 顆粒。除此之外，如果需要的話，顯然可以使用與少量添加劑混合 的各種介電顆粒。根據(jù)所使用的介電顆粒的大小和加工條件，形成 的介電層330的厚度可以在1 〃m至50 yuw之間。之后，如圖8D所示，利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)在介電層330 上形成電阻層340。為了形成電阻層340,可以^吏用平均直徑為約 0.45/^2的Ni/Cr顆粒。除此之外，如果需要的話，顯然可以使用各 種電阻顆粒。根據(jù)所使用的電阻顆粒的大小和加工條件，形成的電 阻層340的厚度可以在1 至50 //m之間。
如圖8E所示，可在電阻層340上形成導(dǎo)電層350， 乂人而制造嵌 入式電容電阻板300。這時(shí)，可利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)來形成導(dǎo) 電層350,也可以^吏用其〗也方法，例々口鍍覆或蒸發(fā)。
盡管如圖8所示披露了利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)形成導(dǎo)電層 320、介電層330和電阻層340的方法，〗旦也可以通過在導(dǎo)電層(例 如，通過利用常壓氣溶膠噴霧系統(tǒng)已經(jīng)形成的覆銅板)的一個(gè)表面 上形成介電層和電阻層來形成嵌入式電容電阻板300。
盡管已經(jīng)參照特定實(shí)施方式詳細(xì)描述了本發(fā)明的精神，但實(shí)施 方式僅僅是出于舉例說明的目的而不應(yīng)限制本發(fā)明?？梢岳斫獗绢I(lǐng) 域技術(shù)人員能夠在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下對(duì)實(shí)施方 式進(jìn)行修改和改變。同樣，在所附權(quán)利要求中能夠發(fā)現(xiàn)除上述實(shí)施 方式之外的-i午多實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種氣溶膠噴霧裝置，用于在板的表面上形成膜，所述裝置包括載氣噴射單元，被構(gòu)造成通過使液化氣體蒸發(fā)而形成載氣并使所述載氣的壓力增加；氣溶膠形成單元，被構(gòu)造成通過將所述載氣與粉末混合而形成氣溶膠；膜形成單元，被構(gòu)造成在常壓環(huán)境中使所述氣溶膠噴霧，從而在所述板的表面上形成所述膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠噴霧裝置，進(jìn)一步包括加熱單 元，所述加熱單元介于所述氣溶"交形成單元和所述"莫形成單元 之間，并且被構(gòu)造成使從所述氣溶膠形成單元供給的所述氣溶 膠的溫度升高。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述液化氣體 由氮?dú)夂投栊詺怏w中的任一種組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述載氣噴射 單元使栽氣的壓力范圍保持在1 "加至7"加之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述氣溶膠形 成單元包括粉末供給裝置，被構(gòu)造成供給所述粉末；氣體控制閥，被構(gòu)造成控制供給到所述粉末供給裝置的 所述載氣的流入；以及粉末控制閥，被構(gòu)造成控制從所述粉末供給裝置噴出的 所述粉末。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述氣溶膠形 成單元進(jìn)一步包括旁通閥，所述旁通閥^皮構(gòu)造成排出所述氣溶 月交形成單元中的殘余4分末和雜質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述粉末由金 屬或非金屬中的4壬一種組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述金屬由銅 和鎳中的4壬一種《且成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述非金屬由 陶瓷材料組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述膜形成裝 置包括腔室；噴霧單元，安裝在所述腔室內(nèi)并被構(gòu)造成使所述氣溶膠 噴霧；以及位置控制單元，其被構(gòu)造成控制板的位置，從所述噴霧 單元噴出的所述氣溶"交;陂沉積在所述4反的該4立置上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的氣溶膠噴霧裝置，進(jìn)一步包括連接于 所述位置控制單元的熱纟反，所述4反安裝在所述熱纟反上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述噴霧單 元是直徑為1.0至4.5 wm的噴卩觜孑L。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣溶膠噴霧裝置，其中，所述噴霧單 元的噴霧速度由所述噴嘴孔的大小和所述載氣噴射單元的壓 力來確定。
14. 一種在板的表面形成膜的方法，所述方法包4舌通過使液化氣體蒸發(fā)而形成載氣； 使所述載氣的壓力增加；通過將所述載氣與粉末混合來形成氣溶膠；以及在常壓環(huán)境中噴出所述氣溶月交，/人而在所述^反的表面上 形成所述膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括，在形成所述氣溶 膠和形成所述膜之間，使所述氣溶膠的溫度升高。
16. 才艮據(jù)4又利要求14所述的方法，其中，所述液化氣體由氮?dú)夂?惰性氣體中的任一種組成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，進(jìn)行使所述載氣的壓力 升高的操作，以使得所述載氣的壓力范圍保持在1 a加至7 a加 之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述粉末由金屬或非金 屬中的任一種組成。
19. 才艮據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述金屬由銅和鎳中的 4壬一種組成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述非金屬由陶瓷材料 組成。
21. —種制造無源器件的方法，所述方法包括制備第一導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層上形成介電層和電阻層中的至少任 一層；以及在所述介電層或所述電阻層上形成第二導(dǎo)電層，其中所 述介電層或電阻層的形成包括通過〗吏液化氣體蒸發(fā)而形成載氣；使所述載氣的壓力增加；通過將所述載氣與介電4分末或電阻粉末混合而形 成第一氣溶膠；以及在常壓環(huán)境中將所述第一氣溶膠噴到所述第一導(dǎo) 電層的表面上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括，在形成所述第一 氣溶膠之后，使所述第一氣溶膠的溫度升高。
23. 才艮據(jù)4又利要求21所述的方法，其中，所述液4匕氣體由氮?dú)夂?惰性氣體中的4壬一種組成。
24. 4艮據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電層的制備 包括通過蒸發(fā)液化氣體而形成載氣； 使所述載氣的壓力升高；通過將所述載氣與導(dǎo)電4分末混合而形成第二氣溶膠；以及在常壓環(huán)境中將所述第二氣溶膠噴到絕緣板的表面上。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種常壓氣溶膠噴霧裝置及利用其形成膜的方法。根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的該氣溶膠噴霧裝置包括載氣噴射單元，其通過使液化氣體蒸發(fā)而形成載氣并使載氣的壓力增加；氣溶膠形成單元，其通過將載氣與粉末混合而形成氣溶膠；以及膜形成單元，其在常壓環(huán)境中噴出氣溶膠使得在板的表面形成膜。該裝置能夠不受粉末類型和大小限制而實(shí)施涂覆過程，由于能夠在常溫和常壓環(huán)境中形成膜而使工藝簡化，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)控制寬范圍的膜厚度。
文檔編號(hào)B05B7/00GK101596508SQ20091014308
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者崔厚美, 崔熙圣, 申鉉浩, 金光秀, 金泰成, 金美良 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社