DE102009037371B3 - Coating device for substrate, comprises atomizing chamber, in which coating solution or coating dispersion is converted into aerosol by series of ultrasound sources having ultrasonic atomizer - Google Patents

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Abstract

The coating device (01) comprises an atomizing chamber (02), in which a coating solution (03) or coating dispersion is converted into an aerosol by a series of ultrasound sources (05) having an ultrasonic atomizer (04). The flat sheet die (15) forms a width of its outlet port (22) in the area of the width of a substrate (24).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungsvorrichtung für ein Substrat mit einem Zerstäubungsraum, in dem eine Beschichtungslösung oder -dispersion mittels eines zumindest eine Reihe von Ultraschallquellen aufweisenden Ultraschallzerstäubers in ein Aerosol überführt wird, und mit einem strömenden Transportgas zur Hinleitung des Aerosols zu einer Breitschlitzdüse, über die das Aerosol in einer breiten Front auf das Substrat geleitet wird, wobei die Breitschlitzdüse eine Breite ihrer Ausgangsöffnung im Bereich der Breite des Substrats aufweist.The invention relates to a coating apparatus for a substrate having a Zerstäubungsraum in which a coating solution or dispersion is transferred by means of at least one row of ultrasonic sources having ultrasonic atomizer in an aerosol, and with a flowing transport gas for forwarding the aerosol to a slot die over the aerosol is directed onto the substrate in a wide front, wherein the slot die has a width of its exit opening in the region of the width of the substrate.

Beschichtungsvorrichtungen sind in unterschiedlichen technischen Anwendungsgebieten bekannt und dienen grundsätzlich dem Aufbringen einer irgendwie gearteten Beschichtung auf ein geeignetes Substrat, d. h. auf ein Trägermaterial. Beschichtungsvorrichtungen arbeiten automatisch und ersetzen damit manuelle Beschichtungsvorgänge. Das Substrat kann als Einzelsubstrat oder auch als Rollensubstrat eingeführt werden. Die Beschichtungen können nach unterschiedlichen Verfahren vorgenommen werden, beispielsweise durch Abscheiden aus der Dampfphase oder durch Sputtern. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Beschichtung eines Substrats mit einem Material, das zuvor in einem Lösungsmittel gelöst und mittels eines Ultraschallzerstäubers (Ultraschallvernebler) in ultrafeine Tröpfchen überführt wird. Dieser Vorgang wird als Zerstäubung oder Verneblung bezeichnet. Es bildet sich ein Aerosol (auch als Spray bezeichnet) als Mischung aus Tröpfchen und einem Gas, das mit Hilfe eines Transportgases zum Substrat geleitet wird und sich dort ablagert. Anschließend kann die Beschichtung durch Verdunsten des Lösungsmittels oder auch durch eine Reaktion mit weiteren Materialien oder durch weitere Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise Heizen, fertig gestellt werden.Coating devices are known in various technical fields of application and basically serve to apply a kind of coating to a suitable substrate, i. H. on a carrier material. Coating devices operate automatically, replacing manual coating operations. The substrate can be introduced as a single substrate or as a roll substrate. The coatings can be made by different methods, for example by vapor deposition or by sputtering. The present invention is concerned with the coating of a substrate with a material which is previously dissolved in a solvent and converted into ultrafine droplets by means of an ultrasonic atomizer (ultrasonic nebulizer). This process is called nebulization or nebulization. It forms an aerosol (also referred to as spray) as a mixture of droplets and a gas, which is conducted by means of a transport gas to the substrate and deposited there. Subsequently, the coating can be completed by evaporation of the solvent or by a reaction with other materials or by further processing steps, such as heating.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein guter Überblick über das Gebiet der Ultraschall-Zerstäubung ist der Veröffentlichung „Techniken und Anwendungen der Ultraschall-Zerstäubung – ein Rückblick auf 35 Jahre Forschung und Entwicklung” (E. G. Lierke; Chemie Ingenieur Technik (70) 7/98, pp 815–826) zu entnehmen. Für eine möglichst gleichmäßige, großflächige Verteilung eines Aerosols wird hier über einen „Regenschirm-Zerstäuber” des Batelle-Instituts berichtet.A good overview of the field of ultrasonic atomization is the publication "Techniques and Applications of Ultrasonic Atomization - A Review of 35 Years of Research and Development" (EG Lierke, Chemie Ingenieur Technik (70) 7/98, pp 815-826). refer to. For an even, large-scale distribution of an aerosol, an "umbrella vaporizer" of the Batelle Institute is reported here.

Aus der EP 0 860 211 A1 ist eine Vorrichtung mit einem Ultraschallzerstäuber bekannt, bei dem mehrere Ultraschallquellen kreisförmig angeordnet sind. Weiterhin ist aus der DE 34 34 11 A1 ein Flüssigkeitszerstäuber bekannt, bei dem zur Vermeidung von Restflüssigkeit eine indirekte Zerstäubung mit einer Koppelflüssigkeit zur Übertragung der Schwingungen eingesetzt wird.From the EP 0 860 211 A1 a device with an ultrasonic atomizer is known in which a plurality of ultrasonic sources are arranged in a circle. Furthermore, from the DE 34 34 11 A1 a liquid atomizer is known in which an indirect atomization with a coupling liquid for the transmission of vibrations is used to avoid residual liquid.

Die aus der EP 0 411 499 A1 bekannten Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats mit einer Flüssigkeitsresistschicht soll so weiterentwickelt werden, dass die Homogenität, die Gleichmäßigkeit und die Verankerung des Schichtaufbaus der Beschichtung auf dem Substrat bei hoher Beschichtungsgeschwindigkeit und geringem Trocknungsaufwand für den aufgebrachten Schichtaufbau erhöht werden kann. Dazu verfügt die bekannte Beschichtungsvorrichtung über einen Zerstäubungsraum, in dem eine Beschichtungslösung oder -dispersion, das verdampfbare Lösungsmittel- und Feststoffkomponenten enthält, mittels eines Ultraschallzerstäubers in ein Aerosol überführt wird und anschließend mit einem strömenden Transportgas zu einer Breitschlitzdüse geleitet wird. Dabei steht die Beschichtungslösung in direktem Kontakt mit den Ultraschallquellen des Ultraschallzerstäubers, sodass keine aggressiven Beschichtungslösungen eingesetzt werden können. Die Ultraschallquellen sind in einer einzigen Reihe angeordnet und werden in Längsrichtung von dem Transportgas überströmt, sodass sich die Konzentration an vernebelten Teilchen im Transportgas zunehmend erhöht, was zu Inhomogenitäten im Aerosol führen kann. Über die Breitschlitzdüse wird das Aerosol dann in einer breiten Front auf das Substrat geleitet, wobei die Breitschlitzdüse in ihrer Breite an die Breite des Substrats angepasst ist. Vorher durchläuft das Aerosol noch eine Verdampfungskammer, in der durch Erwärmung das Lösungsmittel verdampft wird. Somit ist die Breitschlitzdüse die Ausgangsdüse der Verdampfungskammer, wobei nicht weiter ausgeführt wird, wie der Übergang zwischen der Verdampfungskammer und der Eingangsöffnung der Breitschlitzdüse ausgeführt ist. Das Substrat wird als Rollensubstrat gleichmäßig an der Breitschlitzdüse vorbeigeführt. Im Bereich der Breitschlitzdüse ist oberhalb des Substrats ein Absaugkanal zum Absaugen nicht abgelagerten Materials vorgesehen.The from the EP 0 411 499 A1 known apparatus for coating a substrate with a liquid resist layer is to be further developed so that the homogeneity, the uniformity and the anchoring of the layer structure of the coating on the substrate at high coating speed and low drying costs for the applied layer structure can be increased. For this purpose, the known coating device has an atomization space in which a coating solution or dispersion containing evaporable solvent and solid components is transferred by means of an ultrasonic atomizer into an aerosol and is then passed with a flowing transport gas to a slot die. The coating solution is in direct contact with the ultrasound sources of the ultrasonic atomizer so that no aggressive coating solutions can be used. The ultrasonic sources are arranged in a single row and are overflowed in the longitudinal direction of the transport gas, so that the concentration of aerosolized particles in the transport gas increases increasingly, which can lead to inhomogeneities in the aerosol. About the slot die, the aerosol is then passed in a wide front on the substrate, the slot die is adapted in width to the width of the substrate. Before that, the aerosol still passes through an evaporation chamber in which the solvent is evaporated by heating. Thus, the slot die is the exit nozzle of the vaporization chamber, not further explained as the transition between the vaporization chamber and the entrance port of the slot die is made. The substrate is passed as a roller substrate evenly past the slot die. In the region of the slot die, a suction channel is provided above the substrate for sucking off non-deposited material.

Der nächstliegende Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, wird in der US 4 656 963 A offenbart. Aus dieser ist eine Beschichtungsvorrichtung für ein Substrat mit einem Zerstäubungsraum bekannt, in dem eine Beschichtungslösung mittels eines Ultraschallzerstäubers in ein Aerosol überführt wird, und mit einem strömenden Transportgas zur Hinleitung des Aerosols zu einer Ausgangsöffnung des Zerstäubungsraums, wobei die Ultraschallquellen mit einer Koppelflüssigkeit abgedeckt sind, in die der Zerstäubungsraum mit seinem unteren Bereich eintaucht. Bei der bekannten Beschichtungsvorrichtung werden jedoch der Zerstäubungsraum und das Transportgas unter einen hohen Druck gesetzt. Über Druckventile wird das Transportgas in den Zerstäubungsraum gedrückt, über eine Absaugung wird das Aerosol in eine zusätzliche Sammelkammer geleitet. Durch diese Anordnung ergibt sich eine spezielle Funktion des Aerosoltransportes und eine spezielle grundsätzliche Geometrie der Zerstäubungskammern. Dementsprechend sind spezielle Absaugvorrichtungen und zusätzliche Sammelkammern bei der bekannten Beschichtungsvorrichtung erforderlich.The closest prior art from which the present invention is based is disclosed in U.S.P. US Pat. No. 4,656,963 disclosed. From this, a coating apparatus for a substrate with an atomization space is known, in which a coating solution is transferred into an aerosol by means of an ultrasonic atomizer, and with a flowing transport gas for the delivery of the aerosol to an exit opening of the atomization space, wherein the ultrasonic sources are covered with a coupling liquid, into which the atomization chamber with its lower area dives. In the known coating apparatus, however, the atomization space and the transport gas are put under a high pressure. About pressure valves, the transport gas is forced into the Zerstäubungsraum, a suction, the aerosol is in a directed to additional collection chamber. This arrangement results in a special function of the aerosol transport and a special basic geometry of the sputtering chambers. Accordingly, special suction devices and additional collection chambers are required in the known coating device.

AUFGABENSTELLUNGTASK

Die AUFGABE für die vorliegende Erfindung ist darin zu sehen, eine gattungsgemäße Beschichtungsvorrichtung anzugeben, bei der mit möglichst geringem apparativem Aufwand eine gut Homogenität des Aerosols direkt vor dem Aufbringen auf das Substrat erreicht ist, sodass eine möglichst gleichmäßige Beschichtung des Substrats erzielt werden kann. Dabei soll eine möglichst hohe Beschichtungsrate erreicht werden. Weiterhin soll die Beschichtungsvorrichtung unempfindlich gegen den Einsatz von aggressiven Beschichtungslösungen sein. Die erfindungsgemäße LÖSUNG für diese Aufgabe ist dem Hauptanspruch zu entnehmen, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen aufgezeigt und im Folgenden im Zusammenhang mit der Erfindung näher erläutert.The TASK for the present invention is to provide a generic coating device, in which a good homogeneity of the aerosol is achieved directly before application to the substrate with the least possible expenditure on equipment, so that the most uniform possible coating of the substrate can be achieved. In this case, the highest possible coating rate should be achieved. Furthermore, the coating device should be insensitive to the use of aggressive coating solutions. The solution according to the invention for this task can be found in the main claim, advantageous developments of the invention are shown in the subclaims and explained in more detail below in connection with the invention.

Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß durch eine Reihe von Merkmalen aus. Zunächst ist die Breitschlitzdüse als Ausgangsdüse des Zerstäubungsraums konzipiert. Eine Verdampfungskammer zwischen Zerstäubungsraum und Breitschlitzdüse entfällt, sodass keine Inhomogenitäten durch ungleichmäßige Verdampfung auftreten können. Weiterhin ist eine weitere Breitschlitzdüse als Eingangsdüse des Zerstäubungsraums zur Einleitung des Transportgases vorgesehen. Durch den Einlass des Transportgases können somit ebenfalls keine Verwirbelungen entstehen, das Transportgas wird gleichmäßig über die gesamte Breite der Breitschlitzdüse als Eingangsdüse eingeblasen. Weiterhin ist die Ausgangsöffnung der Eingangsdüse parallel zu der Eingangsöffnung der Ausgangsdüse angeordnet. Somit ergibt sich durch den Zerstäubungsraum eine ungestört laminare, verwirbelungsfreie Strömung. Dies wird noch dadurch unterstützt, dass gleiche Breiten der Ausgangsöffnung der Eingangsdüse, der Eingangsöffnung der Ausgangsöffnung und des Zerstäubungsraums in einem Bereich der Substratbreite vorgesehen sind. Damit sind bei der Erfindung die wesentlichen aerosolführenden Elemente alle gleich breit bemessen: die Ausgangsöffnung der Eingangsdüse, der komplette Zerstäubungsraum und die komplette Ausgangsdüse mit Eingangs- und Ausgangsöffnung, was eine vollständig verwirbelungsfreie Strömung des Aerosols ermöglicht. Damit gleichzeitig das Aerosol auch über die gesamte Breite des Zerstäubungsraums gleichmäßig erzeugt wird, ist bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung vorgesehen, dass die zumindest einen Reihe von Ultraschallquellen über die gesamte Breite der Ausgangsöffnung der Eingangsdüse angeordnet ist. Alle Ultraschallquellen einer Reihe werden somit in Querrichtung gleichzeitig überströmt.The coating device according to the invention is characterized according to the invention by a number of features. First of all, the slot die is designed as the exit nozzle of the atomization chamber. An evaporation chamber between atomization chamber and slot die is eliminated, so that no inhomogeneities can occur due to uneven evaporation. Furthermore, a further slot die is provided as the inlet nozzle of the atomization space for introducing the transport gas. By the inlet of the transport gas thus also no turbulence can arise, the transport gas is injected uniformly over the entire width of the slot die as an input nozzle. Furthermore, the outlet opening of the inlet nozzle is arranged parallel to the inlet opening of the outlet nozzle. This results in an undisturbed laminar, turbulence-free flow through the atomization space. This is further assisted by providing equal widths of the exit opening of the entrance nozzle, the entrance opening of the exit opening and the atomization space in a region of the substrate width. Thus, in the invention, the essential aerosol guiding elements are all sized the same width: the outlet opening of the inlet nozzle, the complete atomization space and the complete outlet nozzle with inlet and outlet openings, which allows a completely turbulence-free flow of the aerosol. In order for the aerosol to be generated uniformly even over the entire width of the atomization space, it is provided in the case of the coating device according to the invention that the at least one row of ultrasound sources is arranged over the entire width of the outlet opening of the inlet nozzle. All ultrasound sources in a row are thus overflowed simultaneously in the transverse direction.

Schließlich ist bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung noch der Ultraschallzerstäuber abgekoppelt von der Beschichtungslösung, sodass diese die Ultraschallquellen nicht angreifen kann. Somit können auch aggressive Beschichtungslösungen, beispielsweise mit Lösungsmittel verdünnte Lösungen, eingesetzt werden. Dazu sind bei der Erfindung die Ultraschallquellen mit einer Koppelflüssigkeit bedeckt, in die der Zerstäubungsraum oberhalb des Ultraschallschwingers flüssigkeitsdicht eintaucht.Finally, in the case of the coating apparatus according to the invention, the ultrasonic atomizer is still uncoupled from the coating solution, so that it can not attack the ultrasound sources. Thus, aggressive coating solutions, such as solutions diluted with solvent, can be used. For this purpose, in the invention, the ultrasound sources are covered with a coupling liquid into which the atomization space immersed liquid-tight above the ultrasonic transducer.

Die bei der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung erzielbare sehr hohe Homogenität der Beschichtung wird unter anderem auch durch die besonders gleichmäßige Erzeugung und Führung des Aerosols bedingt. Zur Vermeidung von jeglichen Verwirbelungen weisen alle aerosolführenden Komponenten die gleich Breite auf. Über diese Breite wird dann auch gleichmäßig das Aerosol durch die Ultraschallquellen erzeugt. Eine weitere Maßnahme zur Vermeidung von Verwirbelungen besteht vorteilhaft in einer gegenüberliegenden Anordnung von Eingangsdüse und Ausgangsdüse in einer Sekantenebene des zylinderförmig ausgebildeten Zerstäubungsraumes. Das Aerosol steigt im Zerstäubungsraum auf, gelangt in den Transportgasstrom und wird kontinuierlich in Richtung auf die Ausgangsdüse transportiert. Zusätzlich kann vorteilhaft der Übergang zwischen dem Zerstäubungsraum und der Eingangsöffnung der Ausgangsdüse abgerundete Kanten aufweisen, sodass auch hier keine Wirbelecken entstehen können.The very high homogeneity of the coating that can be achieved in the coating device according to the invention is partly due to the particularly uniform generation and guidance of the aerosol. To avoid any turbulence, all aerosol-carrying components have the same width. The aerosol is then evenly generated by the ultrasound sources over this width. Another measure for avoiding turbulence is advantageously in an opposing arrangement of the inlet nozzle and outlet nozzle in a secant plane of the cylindrically shaped atomization chamber. The aerosol rises in the atomization chamber, enters the transport gas stream and is continuously transported in the direction of the outlet nozzle. In addition, advantageously, the transition between the atomization chamber and the inlet opening of the outlet nozzle have rounded edges, so that no vortex corners can arise here.

In diesem Sinne hat sich als besonders vorteilhafte Form für den Zerstäubungsraum eine zylinderförmige Ausbildung ergeben, die insbesondere Ecken und Kanten vermeidet und sich besonders gut zwischen Eingangs- und Ausgangsdüse oberhalb des Ultraschallzerstäubers integrieren lässt. Als Abmessungen haben sich vorteilhaft dabei ein Durchmesser des zylinderförmig ausgebildeten Zerstäubungsraumes in einem Bereich von 10 cm und/oder einer Wandstärke zylinderförmig ausgebildeten Zerstäubungsraumes in einem Bereich von 0,5 mm ergeben. Durch eine derart dünne Bewandung können die Schwingungen der Ultraschallschwinger über die Koppelflüssigkeit gut übertragen werden. Dies wird noch verstärkt, wenn es sich um eine flexible Wandung handelt. Als Zerstäubungsraum sind daher besonders gut Kunststoffbehälter geeignet. Diese können durchsichtig sein, um die Füllstandshöhe der Beschichtungslösung im Inneren gut erkennen zu können. Unabhängig davon wird die Füllstandshöhe natürlich auch über elektrische oder optische Füllstandssensoren detektiert.In this sense, has emerged as a particularly advantageous form for the Zerstäubungsraum a cylindrical design that avoids especially corners and edges and can be particularly well integrated between the inlet and outlet nozzle above the Ultraschallzerstäubers. As dimensions, a diameter of the cylindrically shaped atomizing space in a range of 10 cm and / or a wall thickness of a cylindrically shaped atomizing space in a range of 0.5 mm has advantageously resulted. By such a thin walling the vibrations of the ultrasonic vibrator can be well transferred via the coupling fluid. This is further enhanced if it is a flexible wall. As atomization space plastic containers are therefore particularly well suited. These can be transparent in order to be able to clearly recognize the filling level of the coating solution on the inside. Regardless, the Level of course also detected by electrical or optical level sensors.

Unabhängig von der Ausprägung des Zerstäubungsraums hat sich bei der Erfindung eine besonders gute Zerstäubungsleistung bei einer Befüllung des Zerstäubungsraumes bis zu einem Drittel seiner maximalen Höhe mit der Beschichtungslösung ergeben. Bei einem Zylinder entspricht dies einem Drittel seines Durchmessers. Bei einer derartigen Befüllungshöhe wird einerseits die Beschichtungslösung vollständig von den Ultraschallwellen durchdrungen, andererseits erreicht das aufsteigende Aerosol schnell und gleichmäßig die laminare Ausströmung zwischen Eingangs- und Ausgangsdüse.Irrespective of the extent of the atomization chamber, the invention has a particularly good atomization performance when the atomization space is filled up to one third of its maximum height with the coating solution. For a cylinder, this corresponds to one third of its diameter. At such a filling height, on the one hand, the coating solution is completely penetrated by the ultrasonic waves, on the other hand reaches the rising aerosol quickly and evenly laminar outflow between the inlet and outlet nozzle.

Durch die Breitengleichheit von Eingangs- und Ausgangsöffnung der Ausgangsdüse ergibt sich ein flächiger Verlauf der Ausgangsdüse. Die charakteristische Düsenverengung tritt in vertikaler Richtung beim Übergang zwischen dem Zerstäubungsraum und dem Substrat auf. Vorteilhaft kann die flächige Ausgangsdüse daher einen geschwungenen Verlauf mit einem ansteigenden Anteil hinter dem Zerstäubungsraum und einem zum Substrat hin abfallenden Anteil aufweisen. Durch den ersten ansteigenden Anteil wird ein Rückfluss von ggfs. entstandenem Kondensat aus dem Aerosol in den Zerstäubungsraum erreicht. Der abfallende zweite Anteil unterstützt durch Schwerkrafteinwirkung die gleichmäßige Beschichtung des Substrats. Alternativ kann die flächige Ausgangsdüse vorteilhaft auch biegsam ausgebildet sein, sodass eine einfache Anpassung an beliebige konstruktive Gegebenheiten innerhalb der Beschichtungsvorrichtung und in Bezug auf das Substrat möglich ist.Due to the uniformity of the width of the inlet and outlet openings of the outlet nozzle results in a flat course of the outlet nozzle. The characteristic nozzle constriction occurs in the vertical direction at the transition between the atomization space and the substrate. Advantageously, the flat exit nozzle can therefore have a curved course with a rising portion behind the atomization space and a portion sloping towards the substrate. Due to the first rising portion, a reflux of any resulting condensate from the aerosol into the atomization space is achieved. The sloping second portion supports by gravity the uniform coating of the substrate. Alternatively, the flat exit nozzle can advantageously also be made flexible so that a simple adaptation to any structural conditions within the coating device and with respect to the substrate is possible.

Für eine Erhöhung der Zerstäubungsleistung kann bei der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass vor der Ausgangsöffnung der Eingangsdüse mehrere parallele Reihen von Ultraschallquellen angeordnet sind. Dabei können vorteilhaft die Ultraschallquellen zwischen den einzelnen Reihen versetzt zueinander angeordnet sein, sodass sich einer weitere Vergleichmäßigung der Zerstäubung der Beschichtungslösung ergibt.In order to increase the atomization power, in the case of the coating device according to the invention it can furthermore be advantageously provided that a plurality of parallel rows of ultrasound sources are arranged in front of the outlet opening of the inlet nozzle. In this case, the ultrasound sources between the individual rows can advantageously be arranged offset from one another, resulting in a further homogenization of the atomization of the coating solution.

Zur Verbesserung der Anhaftung des Aerosols am Substrat kann bei der Erfindung weiterhin vorteilhaft eine gegenpolige elektrostatische Aufladung von Beschichtungslösung und Substrat vorgesehen sein. Neben der Adhäsion treten dann auch elektrostatische Kräfte zur Anheftung auf, die aber im weiteren Prozessverlauf neutralisiert werden können.In order to improve the adhesion of the aerosol to the substrate, it is further advantageous in the case of the invention for a counterpolar electrostatic charging of the coating solution and the substrate to be provided. In addition to the adhesion, electrostatic forces also occur for attachment, but they can be neutralized in the further course of the process.

Als Beschichtungslösung kann jede beliebige Lösung eingesetzt werden. Insbesondere können bei der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung auch aggressive Beschichtungslösungen eingesetzt werden, da ein direkter Kontakt mit den Ultraschallquellen vermieden ist. Vorteilhaft kann deshalb auch eine alkoholhaltige Precursorlösung als Beschichtungslösung eingesetzt werden. Weiterhin können bevorzugt Stickstoff als Transportsgas und Wasser als Koppelflüssigkeit eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um preiswerte, ungefährliche Medien. Bei der Parametereinstellung kann bevorzugt ein Volumenstrom des Transportgases in einem Bereich von 15 l/min, eine Zerstäubungsrate jeder Ultraschallquelle von 1,5 ml/min bei einer Schallfrequenz von MHz der Ultraschallquellen gewählt werden. Es ergibt sich ein homogenes Aerosol mit einer Tröpfchengröße von 2 μm–5 μm, welche optimal auf dem Substrat abgelagert werden können. Dabei bedeutet „optimal” eine maximale Ablagerung bei maximaler Vorschubgeschwindigkeit des Substrats, sodass eine kostengünstige hohe Effizienz erzielt werden kann.As a coating solution, any solution can be used. In particular, aggressive coating solutions can also be used in the coating device according to the invention, since direct contact with the ultrasound sources is avoided. Advantageously, therefore, an alcohol-containing precursor solution can be used as a coating solution. Furthermore, preference may be given to using nitrogen as the transport gas and water as the coupling liquid. These are inexpensive, harmless media. In the parameter setting, a volume flow of the transport gas in a range of 15 l / min, a sputtering rate of each ultrasonic source of 1.5 ml / min at a sound frequency of MHz of the ultrasonic sources may be preferably selected. The result is a homogeneous aerosol with a droplet size of 2 microns-5 microns, which can be optimally deposited on the substrate. Here, "optimal" means maximum deposition at maximum feed rate of the substrate so that cost effective high efficiency can be achieved.

Insbesondere kann die Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft bei einer Beschichtung eines Substrats nach dem ILGAR-Verfahren (Ion Lager Gas Reaction) eingesetzt werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn in der Beschichtungsvorrichtung noch eine Beschichtungskammer vorgesehen ist, in die die Ausgangsdüse eingeführt ist. Das Substrat, bei dem es sich um konfektioniert Stücke (Glas) oder um ein Endlosmaterial aus Metall oder Kunststoff handeln kann, wird mit einem Laufband durch Schleusen in die Beschichtungskammer geführt und dort unterhalb der Ausgangsdüse beschichtet. Das Transportgas wird über eine Ableitung abgeführt. Das beschichtete Substrat wird anschließend auf dem Laufband über Schleusen aus der Beschichtungskammer herausgeführt. Beim ILGAR-Verfahren wird als Beschichtungslösung eine Precursorlösung aus beispielsweise einem in Ethanol gelösten Metallsalz verwendet. Diese wird zerstäubt und als Aerosol dem Substrat zugeführt. Anschließend wird das Lösungsmittel verdampft (oder verdunstet) und die Metallpartikel haften durch reine Adsorption gleichmäßig an der – ggfs. auch hinterschnittenen – Oberfläche des Substrats. Nach der Beschichtung in der Beschichtungskammer wird das Substrat in eine Reaktionskammer überführt, in die ein Chalkogenwasserstoffgas eingeleitet wird. Das Chalkogen reagiert mit der Metallablagerung auf dem Substrat und bildet eine äußerst widerstandsfähige Metallchalkogenidschicht, die zu unterschiedlichsten Zwecken, insbesondere aber auch als Pufferschicht (Indiumsulfid) in der Solartechnik, eingesetzt werden kann. Insbesondere beim Einsatz der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung beim ILGAR-Verfahren zeigen sich deren Vorteile in Form einer nahezu beliebigen Aufskalierungsmöglichkeit der Vorrichtung, bei der das zerstäubte Aerosol mit gleich bleibend feinsten Tröpfchen unterhalb von 5 μm Durchmesser auf ein breites, zügig bewegtes Substrat mit einer hohen Zerstäuberleistung besonders gleichmäßig aufgesprüht werden kann.In particular, the coating device according to the invention can advantageously be used in a coating of a substrate according to the ILGAR (Ion Bearing Gas Reaction) method. For this purpose, it is advantageous if in the coating device, a coating chamber is still provided, in which the outlet nozzle is inserted. The substrate, which may be made-up pieces (glass) or a continuous material made of metal or plastic, is guided by a treadmill into the coating chamber through locks and coated there beneath the exit die. The transport gas is removed via a discharge. The coated substrate is then led out of the coating chamber via sluices on the treadmill. In the ILGAR process, a precursor solution of, for example, a metal salt dissolved in ethanol is used as the coating solution. This is atomized and supplied to the substrate as an aerosol. Subsequently, the solvent is evaporated (or evaporated) and the metal particles adhere by pure adsorption evenly on the - if necessary, also undercut - surface of the substrate. After coating in the coating chamber, the substrate is transferred to a reaction chamber into which a chalcogen hydrogen gas is introduced. The chalcogen reacts with the metal deposit on the substrate and forms an extremely resistant metal chalcogenide layer, which can be used for a wide variety of purposes, but especially as a buffer layer (indium sulfide) in solar technology. In particular, when using the coating device according to the invention in the ILGAR process, their advantages in the form of almost any Aufskalierungsmöglichkeit the device, in which the atomized aerosol with consistently fine droplets below 5 microns in diameter on a wide, rapidly moving substrate with a high Atomizer performance can be sprayed particularly evenly.

Weitere Details zu der preisgünstig und leicht zu wartenden Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung zum besonders gleichmäßigen Vernebeln und Versprühen von großen Flüssigkeitsvolumina sind dem nachfolgenden speziellen Beschreibungsteil zu entnehmen. Further details on the inexpensive and easy-to-maintain coating device according to the invention for particularly uniform atomization and spraying of large volumes of liquid can be found in the following special description part.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELEmbodiment

Ausbildungsformen der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Figuren zum weiteren Verständnis der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:Embodiments of the coating apparatus according to the invention are explained in more detail below with reference to the schematic figures for further understanding of the invention. Showing:

1 einen Querschnitt der Beschichtungsvorrichtung 1 a cross section of the coating device

2 eine perspektivische Ansicht der Beschichtungsvorrichtung, 2 a perspective view of the coating apparatus,

3 eine Aufsicht der Beschichtungsvorrichtung und 3 a plan view of the coating apparatus and

4 die Beschichtungsvorrichtung mit weiteren Komponenten. 4 the coating device with other components.

Die 1 zeigt die Beschichtungsvorrichtung 01 nach der Erfindung in einem Querschnitt. Dargestellt ist ein zylinderförmig ausgebildeter Zerstäubungsraum 02, in dem sich eine Beschichtungslösung 03 (oder auch Beschichtungsdispersion, beispielsweise Precursorlösung) befindet. Optimal ist der Zerstäubungsraum 02 bis zu einem Drittel seiner Höhe H mit der Beschichtungslösung 03 befüllt. Der Zerstäubungsraum 02 ist oberhalb eines Ultraschallzerstäubers 04 angeordnet, der mehrere Ultraschallquellen 05 umfasst. Die Ultraschallquellen 05 befinden sich in einer Koppelflüssigkeit 06 (beispielsweise Wasser) zur Übertragung der Schallwellen auf die Beschichtungslösung 03 im Zerstäubungsraum 02. Die Koppelflüssigkeit 06 ist in einen Behälter 07 eingefüllt und dient der Vermeidung der Berührung von Beschichtungslösung 03 und Ultraschallquellen 05. Im Zerstäubungsraum 02 wird die Beschichtungslösung 03 durch Einwirken der Ultraschallwellen zerstäubt und in ein Aerosol 08 (fein verteilte Flüssigkeitströpfchen in Gas) überführt.The 1 shows the coating device 01 according to the invention in a cross section. Shown is a cylindrically shaped atomization space 02 in which is a coating solution 03 (or coating dispersion, such as precursor solution) is located. Optimal is the atomization space 02 up to a third of its height H with the coating solution 03 filled. The atomization room 02 is above an ultrasonic atomizer 04 arranged, the multiple ultrasound sources 05 includes. The ultrasound sources 05 are in a coupling fluid 06 (For example, water) for transmitting the sound waves to the coating solution 03 in the atomization room 02 , The coupling fluid 06 is in a container 07 filled and serves to avoid the contact of coating solution 03 and ultrasound sources 05 , In the atomization room 02 becomes the coating solution 03 atomized by the action of ultrasonic waves and in an aerosol 08 (finely divided liquid droplets in gas) transferred.

In einem oberen Bereich 09 des Zerstäubungsraums 02 sind eine Eingangsdüse 10 und eine Ausgangsdüse 11 in einer gemeinsamen Sekantenebene 12 des zylinderförmigen Zerstäubungsraums 02 angeordnet. Durch die Eingangsdüse 10 wird ein Transportgas 13 (beispielsweise Stickstoff N2) in den Zerstäubungsraum 02 eingeleitet, das dann mit der zerstäubten Beschichtungslösung 03 als Aerosol 08 durch die Ausgangsdüse 11 aus dem Zerstäubungsraum 02 ausströmt.In an upper area 09 of the spraying room 02 are an input nozzle 10 and an exit nozzle 11 in a common secant plane 12 of the cylindrical atomization space 02 arranged. Through the inlet nozzle 10 becomes a transport gas 13 (For example, nitrogen N 2 ) in the Zerstäubungsraum 02 initiated, then with the atomized coating solution 03 as an aerosol 08 through the exit nozzle 11 from the atomization room 02 flows.

In der 2 ist die Beschichtungsvorrichtung 01 gemäß 1 in der Perspektive dargestellt. Zu erkennen ist der zylinderförmige (beispielsweise Durchmesser 10 cm) Zerstäubungsraum 02, der mit der Beschichtungslösung 03 gefüllt ist und in deren unteren Bereich 14 von der Koppelflüssigkeit 06 zur Entkopplung der Beschichtungslösung 03 von den korrodierbaren Ultraschallquellen 05 des Ultraschallzerstäubers 04 umgeben ist. Gut zu erkennen ist die Ausgestaltung der Eingangsdüse 10 und der Ausgangsdüse 11 als Breitschlitzdüsen 15. Die Eingangsdüse 10 weist dementsprechend eine breite Ausgangsöffnung 16 auf, durch das zugeführte Transportgas 13 in einer breiten Front 17 in den oberen Bereich 09 des Zerstäubungsraum 02 einströmt. Eine Eingangsöffnung 30 der Eingangsdüse 10 zur Zuführung des Transportgases 13 ist mit einer geringeren Breite ausgeführt, um die Gaszufuhr beispielsweise aus einer Zuleitung zu erleichtern. Es ist aber zu erkennen, wie sich die Breite der Eingangsdüse 10 in Richtung auf die Ausgangsöffnung 16 zunehmend erweitert, sodass ggfs. auftretende Turbulenzen im Transportgas 13 aufgelöst werden. Zusammen mit der zerstäubten Beschichtungslösung 03 strömt das Transportgas 13 (max. Volumenstrom 15 l/min) als Aerosol 08 dann durch eine breite Eingangsöffnung 18 in die Ausgangsdüse 11. Dabei weist die Eingangsöffnung 18 der Ausgangsdüse 11 gerundete Kanten 19 auf, um Verwirbelungen am Übergang zu vermeiden. Weiterhin zeigt im gewählten Ausführungsbeispiel die Ausgangsdüse 11 einen geschwungenen Verlauf mit einem ansteigenden Anteil 20 an der Eingangsöffnung 18 für einen ggfs. auftretenden Kondensatrückfluss und einem abfallenden Anteil 21 an einer Ausgangsöffnung 22. Über diese wird das Aerosol 08 dann in einer breiten Front 23 in Richtung auf ein Substrat 24 geblasen.In the 2 is the coating device 01 according to 1 presented in perspective. Evident is the cylindrical (for example diameter 10 cm) Zerstäubungsraum 02 that with the coating solution 03 is filled and in its lower part 14 from the coupling fluid 06 for decoupling the coating solution 03 from the corrodible ultrasound sources 05 of the ultrasonic atomizer 04 is surrounded. Good to see is the design of the input nozzle 10 and the exit nozzle 11 as slot dies 15 , The inlet nozzle 10 has accordingly a wide exit opening 16 on, by the supplied transport gas 13 in a broad front 17 in the upper area 09 the atomization room 02 flows. An entrance opening 30 the inlet nozzle 10 for supplying the transport gas 13 is designed with a smaller width to facilitate the gas supply, for example, from a supply line. But it can be seen how the width of the input nozzle 10 towards the exit opening 16 increasingly extended, so that possibly occurring turbulence in the transport gas 13 be dissolved. Together with the atomized coating solution 03 the transport gas flows 13 (maximum volume flow 15 l / min) as aerosol 08 then through a wide entrance opening 18 into the outlet nozzle 11 , In this case, the inlet opening 18 the outlet nozzle 11 rounded edges 19 on to avoid turbulence at the transition. Furthermore, in the selected embodiment, the exit nozzle 11 a curved course with an increasing share 20 at the entrance opening 18 for a possibly occurring condensate reflux and a falling portion 21 at an exit opening 22 , About this is the aerosol 08 then in a broad front 23 towards a substrate 24 blown.

Gut zu erkennen ist in der 2, dass zur Vergleichmäßigung der Strömung und zur Erzielung einer optimalen Beschichtungsrate die Austrittsöffnung 16 der Eingangsdüse 10, der Zerstäuberraum 02 und Eingangsöffnung 18 sowie Ausgangsöffnung 22 der Ausgangsdüse 11 in etwa die gleiche Breite im Bereich der Breite des Substrats 24 aufweisen. Außerdem ist die Ausgangsöffnung 16 der Eingangsdüse 10 parallel zu der Eingangsöffnung 18 der Die 3 zeigt die Beschichtungsvorrichtung 01 nach der Erfindung in einer Aufsicht. Neben den bekannten Komponenten (siehe vorhergehende FIGUREN und Beschreibung) ist insbesondere der Aufbau des Ultraschallschwingers 04 zu erkennen. Dargestellt ist die Anordnung der Ultraschallquellen 05 (max. Zerstäubungsrate beispielsweise 1,5 ml/min bei einer Frequenz von 2 MHz) in einer Reihe 25 parallel zur Ausgangsöffnung 16 der Eingangsdüse 10. Somit werden die Ultraschallquellen 05 quer von dem Transportgas 13 überstrichen, sodass es nicht zu Inhomogenitäten in der Aerosolverteilung kommen kann. Weiterhin ist eine weitere Reihe 26 von Ultraschallschwingern 05 dargestellt, die ebenfalls parallel zur Ausgangsöffnung 16 der Eingangsdüse 10 angeordnet sind. Dabei sind die Ultraschallquellen 05 der Reihe 25 versetzt zu den Ultraschallquellen 05 der Reihe 24 angeordnet. Da die Ausgangsöffnung 16 der Eingangsdüse 10 parallel zur Eingangsöffnung 18 der Ausgangsdüse 11 angeordnet ist, sind damit alle Reihen 25, 26 von Ultraschallquellen 05 parallel auch zur Ausgangsdüse 11 angeordnet. Weitere Reihen von Ultraschallquellen 05 können vorgesehen sein, die dann den gesamten Querschnitt des Zerstäubungsraums 02 erfassen. Dadurch ist sicher gewährleistet, dass die gesamte Beschichtungslösung 03 von Ultraschallwellen (bevorzugt 2 MHz) erregt und das Aerosol 08 gleichmäßig erzeugt wird.Good to see in the 2 in that to equalize the flow and to obtain an optimum coating rate, the outlet opening 16 the inlet nozzle 10 , the atomizer room 02 and entrance opening 18 as well as exit opening 22 the outlet nozzle 11 approximately the same width in the width of the substrate 24 exhibit. In addition, the exit opening 16 the inlet nozzle 10 parallel to the entrance opening 18 the die 3 shows the coating device 01 according to the invention in a plan view. In addition to the known components (see previous FIGURES and description) is in particular the structure of the ultrasonic vibrator 04 to recognize. Shown is the arrangement of the ultrasound sources 05 (maximum sputtering rate, for example, 1.5 ml / min at a frequency of 2 MHz) in a row 25 parallel to the exit opening 16 the inlet nozzle 10 , Thus, the ultrasound sources become 05 across from the transport gas 13 overlined, so that it can not lead to inhomogeneities in the aerosol distribution. Furthermore, another series 26 of ultrasonic transducers 05 shown, which are also parallel to the exit opening 16 the inlet nozzle 10 are arranged. These are the ultrasound sources 05 the series 25 offset to the ultrasound sources 05 the series 24 arranged. Because the exit opening 16 the inlet nozzle 10 parallel to the entrance opening 18 the outlet nozzle 11 is arranged, so are all rows 25 . 26 from ultrasound sources 05 parallel to the outlet nozzle 11 arranged. More rows of ultrasound sources 05 can be provided which then the entire cross section of the atomization space 02 to capture. This will surely ensure that the entire coating solution 03 of ultrasonic waves (preferably 2 MHz) excited and the aerosol 08 is generated evenly.

Weiterhin ist in der 3 aufgezeigt, dass im gewählten Ausführungsbeispiel jede Ultraschallquelle 05 über eine Schallmembran 27, einen Füllstandssensor 28 und einen elektrischen Anschluss 29 verfügt.Furthermore, in the 3 shown that in the selected embodiment, each ultrasonic source 05 over a sound membrane 27 , a level sensor 28 and an electrical connection 29 features.

In der 4 ist eine Beschichtungsvorrichtung 01 nach der Erfindung mit zusätzlichen Komponenten für eine automatisierte Beschichtung dargestellt. Zu erkennen ist eine gasdichte Beschichtungskammer 31, durch die über ein Laufband 32 das Substrat 24 geführt wird. Im Eingangsbereich 36 der Beschichtungskammer 31 ist eine Eingangsschleuse 33 zum gasdichten Einführen des Substrats 24, im Ausgangsbereich 37 eine Ausgangsschleuse 34 zum gasdichten Ausführen des Substrats 24 vorgesehen. Die Ausgangsdüse 11 der Beschichtungsvorrichtung 01 reicht in die Beschichtungskammer 31 bis kurz oberhalb des bewegten Substrats 24 hinein, sodass das Aerosol 08 direkt auf die Substratoberfläche geleitet werden kann. Die Beschichtung 38 erfolgt über die gesamte Breite des Substrats 24. Das Transportgas 13 (ohne die vernebelten Beschichtungströpfchen) wird über eine Ableitung 35 aus der Beschichtungskammer 31 wieder herausgeführt.In the 4 is a coating device 01 according to the invention with additional components for an automated coating. Evident is a gas-tight coating chamber 31 through which a treadmill 32 the substrate 24 to be led. In the entrance area 36 the coating chamber 31 is an entrance lock 33 for gas-tight insertion of the substrate 24 , in the exit area 37 an exit lock 34 for gas-tight execution of the substrate 24 intended. The outlet nozzle 11 the coating device 01 reaches into the coating chamber 31 until just above the moving substrate 24 into it, so that the aerosol 08 can be passed directly to the substrate surface. The coating 38 takes place over the entire width of the substrate 24 , The transport gas 13 (without the nebulized coating droplets) is via a derivative 35 from the coating chamber 31 brought out again.

Das mit der Beschichtung 38 benetzte Substrat 24 kann anschließend getrocknet werden, sodass die aufgebrachten Precursormaterialien, beispielsweise ein Metallsalz, das in einer aggressiven Alkohollösung gelöst ist, durch Adsorption am Substrat 24 halten. In einem weiteren Verfahrensschritt kann dann beispielsweise ein Chalkogenwasserstoffgas auf die Oberfläche geleitet werden, sodass sich das Chalkogen dann mit dem Metall zu einer festen Komponente verbindet (ILGAR-Verfahren, vergleiche beispielsweise DE 101 60 504 C2 , DE 198 31 214 C2 , DE 199 16 403 C1 ). Es ergibt sich eine homogene großflächige Beschichtung 38 mit Tröpfchengrößen des Aerosols 08 von 2 μm–5 μm. Dabei kann ein maximal mögliches Verhältnis der Zerstäubungsrate zur besprühten Flächenbreite des Substrats 24 von 0,6 ml/min cm (mindestens 0,4 ml/min cm) erreicht werden. Diese Schicht kann beispielsweise als Pufferschicht in einem Dünnschicht-Solarzellenaufbau mit einem Kunststoffsubstrat verwendet werden.That with the coating 38 wetted substrate 24 can then be dried so that the applied precursor materials, for example a metal salt, which is dissolved in an aggressive alcohol solution, by adsorption to the substrate 24 hold. In a further process step, for example, a chalcogen hydrogen gas can then be conducted onto the surface, so that the chalcogen then combines with the metal to form a solid component (ILGAR process, compare, for example DE 101 60 504 C2 . DE 198 31 214 C2 . DE 199 16 403 C1 ). This results in a homogeneous large-area coating 38 with droplet sizes of the aerosol 08 from 2 μm to 5 μm. In this case, a maximum possible ratio of the sputtering rate to the sprayed area width of the substrate 24 of 0.6 ml / min cm (at least 0.4 ml / min cm). This layer can be used, for example, as a buffer layer in a thin-film solar cell assembly with a plastic substrate.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0101
Beschichtungsvorrichtungcoater
0202
Zerstäubungsraumnebulization
0303
Beschichtungslösungcoating solution
0404
Ultraschallzerstäuberultrasonic nebulizer
0505
Ultraschallquelleultrasound source
0606
Koppelflüssigkeitcoupling fluid
0707
Behältercontainer
0808
Aerosolaerosol
0909
oberer Bereich von 02 upper area of 02
1010
Eingangsdüseinlet nozzle
1111
Ausgangsdüseoutlet nozzle
1212
Sekantenebenesecant
1313
Transportgastransport gas
1414
unterer Bereich von 02 lower area of 02
1515
Breitschlitzdüseslot die
1616
Ausgangsöffnung von 10 Exit opening of 10
1717
breite Front von 16 wide front of 16
1818
Eingangsöffnung von 11 Entrance opening of 11
1919
abgerundete Kanterounded edge
2020
ansteigender Anteil von 11 increasing share of 11
2121
abfallender Anteil von 11 decreasing share of 11
2222
Ausgangsöffnung von 11 Exit opening of 11
2323
breite Front von 22 wide front of 22
2424
Substratsubstratum
2525
eine Reihe von 05 a row of 05
2626
weitere Reihe von 05 another series of 05
2727
Schallmembransound membrane
2828
Füllstandssensorlevel sensor
2929
elektrischer Anschlusselectrical connection
3030
Eingangsöffnung von 10 Entrance opening of 10
3131
Beschichtungskammercoating chamber
3232
Laufbandtreadmill
3333
Eingangsschleuseentry lock
3434
Ausgangsschleuseexit lock
3535
Ableitungderivation
3636
Eingangsbereichentrance area
3737
Ausgangsbereichoutput range
3838
Beschichtungcoating
HH
Höhe von 02 Height of 02

Claims (13)

Beschichtungsvorrichtung (01) für ein Substrat (24) mit einem Zerstäubungsraum (02), in dem eine Beschichtungslösung (03) oder -dispersion mittels eines zumindest eine Reihe (25) von Ultraschallquellen (05) aufweisenden Ultraschallzerstäubers (04) in ein Aerosol (08) überführt wird, und mit einem strömenden Transportgas (13) zur Hinleitung des Aerosols (08) zu einer Breitschlitzdüse (15), über die das Aerosol (08) in einer breiten Front (23) auf das Substrat (24) geleitet wird, wobei • die Breitschlitzdüse (15) eine Breite ihrer Ausgangsöffnung (22) im Bereich der Breite des Substrats (24) aufweist und als Ausgangsdüse (11) des Zerstäubungsraums (02) ausgebildet ist, • eine weitere Breitschlitzdüse (15) als Eingangsdüse (10) des Zerstäubungsraums (02) zur Einleitung des Transportgases (13) vorgesehen ist, • die Ausgangsöffnung (16) der Eingangsdüse (10) parallel zur Eingangsöffnung (18) der Ausgangsdüse (11) angeordnet ist, • die Ausgangsöffnung (16) der Eingangsdüse (10), die Eingangsöffnung (18) der Ausgangsdüse (11) und des Zerstäubungsraums (03) in etwa gleiche Breiten in einem Bereich der Breite des Substrats (24) aufweisen, • die zumindest eine Reihe (25) von Ultraschallquellen (05) über die breite Front (17) der Ausgangsöffnung (16) der Eingangsdüse (10) angeordnet ist und • die Ultraschallquellen (05) mit einer Koppelflüssigkeit (07) bedeckt sind, in die der Zerstäubungsraum (02) in seinem unteren Bereich (14) flüssigkeitsdicht eintaucht.Coating device ( 01 ) for a substrate ( 24 ) with an atomization space ( 02 ), in which a coating solution ( 03 ) or dispersion by means of at least one row ( 25 ) of ultrasound sources ( 05 ) having ultrasonic atomizer ( 04 ) in an aerosol ( 08 ), and with a flowing transport gas ( 13 ) for the delivery of the aerosol ( 08 ) to a slot die ( 15 ) through which the aerosol ( 08 ) in a broad front ( 23 ) on the substrate ( 24 ), wherein • the slot die ( 15 ) a width of its exit opening ( 22 ) in the region of the width of the substrate ( 24 ) and as exit nozzle ( 11 ) of the atomization space ( 02 ), • another slot die ( 15 ) as an inlet nozzle ( 10 ) of the atomization space ( 02 ) for the introduction of the transport gas ( 13 ), the exit opening ( 16 ) of the input nozzle ( 10 ) parallel to the entrance opening ( 18 ) of the outlet nozzle ( 11 ), the exit opening ( 16 ) of the input nozzle ( 10 ), the entrance opening ( 18 ) of the outlet nozzle ( 11 ) and the atomization space ( 03 ) in approximately equal widths in a range of the width of the substrate ( 24 ), the at least one row ( 25 ) of ultrasound sources ( 05 ) across the broad front ( 17 ) of the exit opening ( 16 ) of the input nozzle ( 10 ) and • the ultrasound sources ( 05 ) with a coupling fluid ( 07 ) are covered, in which the atomization space ( 02 ) in its lower area ( 14 ) dips liquid-tight. Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gerundete Kanten (19) der Eingangsöffnung (18) der Ausgangsdüse (11) am Zerstäubungsraum (02).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by rounded edges ( 19 ) of the entrance opening ( 18 ) of the outlet nozzle ( 11 ) at the atomization room ( 02 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zylinderförmige Ausbildung des Zerstäubungsraums (02).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by a cylindrical formation of the atomization space ( 02 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine gegenüberliegende Anordnung von Eingangsdüse (10) und Ausgangsdüse (11) in einer Sekantenebene (12) des zylinderförmig ausgebildeten Zerstäubungsraums (02).Coating device ( 01 ) according to claim 3, characterized by an opposing arrangement of inlet nozzle ( 10 ) and exit nozzle ( 11 ) in a secant plane ( 12 ) of the cylindrical spray chamber ( 02 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Durchmesser des zylinderförmig ausgebildeten Zerstäubungsraums (02) in einem Bereich von 10 cm und/oder eine Wandstärke des zylinderförmig ausgebildeten Zerstäubungsraums (02) in einem Bereich von 0,5 mm.Coating device ( 01 ) according to claim 3, characterized by a diameter of the cylindrical spray chamber ( 02 ) in a range of 10 cm and / or a wall thickness of the cylindrical spray chamber ( 02 ) in a range of 0.5 mm. Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Befüllung des Zerstäubungsraums (02) bis zu einem Drittel seiner maximalen Höhe (H) mit der Beschichtungslösung (03).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by a filling of the atomization space ( 02 ) up to one third of its maximum height (H) with the coating solution ( 03 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geschwungenen Verlauf der Ausgangsdüse (11) mit einem ansteigenden Anteil (20) im Bereich der Eingangsöffnung (18) und einem abfallenden Anteil (21) im Bereich der Ausgangsöffnung (22) der Ausgangsdüse (11).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by a curved course of the outlet nozzle ( 11 ) with an increasing proportion ( 20 ) in the area of the entrance opening ( 18 ) and a decreasing share ( 21 ) in the region of the exit opening ( 22 ) of the outlet nozzle ( 11 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine biegsame Ausbildung der Ausgangsdüse (11).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by a flexible design of the outlet nozzle ( 11 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch durch mehrere parallele Reihen von Ultraschallquellen entlang der Breite der Ausgangsöffnung der Eingangsdüse, wobei die Ultraschallquellen zwischen den einzelnen Reihen versetzt zueinander angeordnet sind.Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by a plurality of parallel rows of ultrasonic sources along the width of the exit opening of the entrance nozzle, the ultrasonic sources being arranged offset from each other between the individual rows. Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gegenpolige elektrostatische Aufladung von Beschichtungslösung (03) und Substrat (24).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by a gegenpolige electrostatic charging of coating solution ( 03 ) and substrate ( 24 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine alkoholhaltige Precursorlösung als Beschichtungslösung (03) und/oder Stickstoff als Transportsgas (13) und/oder Wasser als Koppelflüssigkeit (07).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by an alcohol-containing precursor solution as coating solution ( 03 ) and / or nitrogen as transport gas ( 13 ) and / or water as coupling fluid ( 07 ). Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Volumenstrom des Transportgases (13) in einem Bereich von 15 l/min und/oder eine Zerstäubungsrate jeder Ultraschallquelle (05) von 1,5 ml/min bei einer Schallfrequenz von MHz und/oder eine Tröpfchengröße von 2–5 μm.Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by a volume flow of the transport gas ( 13 ) in a range of 15 l / min and / or a sputtering rate of each ultrasound source ( 05 ) of 1.5 ml / min at a sound frequency of MHz and / or a droplet size of 2-5 μm. Beschichtungsvorrichtung (01) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorsehen einer Beschichtungskammer (31), in die die Ausgangsdüse (11) eingeführt ist, mit einem Laufband (32) zum Transport des Substrats (24), einer Ableitung für das Transportgas (13) aus der Beschichtungskammer (31) und mehreren Schleusen (33, 34) im Ein- und Ausgangsbereich (36, 37) der Beschichtungskammer (31) für das Substrat (24).Coating device ( 01 ) according to claim 1, characterized by providing a coating chamber ( 31 ) into which the exit nozzle ( 11 ) with a treadmill ( 32 ) for transporting the substrate ( 24 ), a derivative for the transport gas ( 13 ) from the coating chamber ( 31 ) and several locks ( 33 . 34 ) in the input and output area ( 36 . 37 ) of the coating chamber ( 31 ) for the substrate ( 24 ).
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