DE10045785C2 - Verfahren zum Beschichten eines Bauteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen mindes­ tens einer Schicht auf eine Teil-Oberfläche eines Bauteils. Mit einem solchen Verfahren können z. B. Beschichtungen auf die Lichtaustrittsfläche einer Lampe aufgebracht werden. Sol­ che Beschichtungen können dazu dienen, die Lichtaussendeei­ genschaften der Lampe gezielt zu verändern; diese Beschich­ tungen können aus lichtabsorbierenden oder aus lichtreflek­ tierenden Materialien bestehen.

Bei einem solchen Verfahren ist es denkbar, die Schicht auf die Teil-Oberfläche des Bauteils mit Hilfe eines Zeichengerä­ tes, wie z. B. eines Pinsels oder eines Stiftes, aufzubrin­ gen. Diese Art des Aufbringens benötigt jedoch besonders bei kompliziert geformten zu beschichtenden Teil-Oberflächen eine lange Zeit und ist aufwendig. Ein automatisiertes Verfahren mit einem Zeichengerät ist darüber hinaus dann schwierig zu realisieren, wenn die zu beschichtende Teil-Oberfläche des Bauteils z. B. durch Produktions- oder Montageungenauigkeiten eine Abweichung von der im Normalzustand vorhandenen Gestalt oder Lage der Teil-Oberfläche aufweist.

In der deutschen Patentschrift DE 41 31 530 C1 ist ein Verfahren zum Aufbringen von Beschichtungen auf rotierende zylinderförmige Körper beschrieben, bei dem eine die Körperoberfläche berührende Maske mit einer auf die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Körpers abgestimmten Geschwindigkeit bewegt wird und durch Durchbrüche der Maske hindurch die Beschichtung mittels eines Sputterprozesses aufgebracht wird.

In der europäischen Patentanmeldung EP 0 237 647 A1 ist eine Kraftfahrzeuglampe beschrieben, welche eine durch einen Tauchvorgang aufgebrachte strahlungsabsorbierende Beschichtung aus Silizium-Eisenoxid aufweist.

In der US-Patentschrift US 3,784,861 ist eine Lampe beschrieben, deren Kolben an vorbestimmten Teilbereichen mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung versehen ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 01 010 A1 ist ein Verfahren zum Aufdampfen einer sichtbare Strahlung reflektierenden Beschichtung auf die Innenseite eines Lampenkolbens bekannt, bei dem nicht zu beschichtende Teile des Kolbens von einem Schatter verdeckt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an­ zugeben, mit dem das Aufbringen von Schichten auf Teil-Ober­ flächen eines Bauteils verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schicht durch Vakuumbeschichten aufgebracht wird unter Verwendung mindestens einer zum Bauteil beabstandet angeordneten Blende zum Abdecken der nicht zu beschichtenden Oberfläche des Bauteils, wobei die Blende mindestens eine Blendenöffnung aufweist, die kleiner ist als die Fläche der aufzubringenden Schicht, die relative Lage des Bauteils zur Blende verändert wird und die Beschichtung des Bauteils in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten jeweils nach der Veränderung der relativen Lage des Bauteils zur Blende vorgenommen wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere den Vor­ teil, dass sich auch kompliziert geformte Teil-Oberflächen des Bauteils problemlos und präzise beschichten lassen. Durch die Verwendung der zum Bauteil beabstandet angeordneten Blende kommt ein Projektionseffekt zur Geltung, der es er­ laubt, gerade auch kompliziert geformte Teil-Oberflächen von Bauteilen zu beschichten, selbst wenn diese z. B. durch Pro­ duktions- oder Montageungenauigkeiten Abweichungen von ihrer Normalgestalt oder Normallage aufweisen. Durch Anwendung einer relativ kleinen einfach gestalteten Blendenöffnung ist es möglich, in mehreren Schritten auch komplizierte Teil- Oberflächen formgetreu zu beschichten.

Dabei kann eine Blende verwendet werden, deren Blendenöffnung in ihrer flächigen Ausgestaltung einen Ausschnitt der zu be­ schichtenden Teil-Oberfläche darstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann derart ausgestaltet sein, dass eine Blende verwendet wird, deren mindestens eine Blen­ denöffnung in ihrer Kontur veränderbar ist. Dadurch lässt sich die Blende flexibel zur Beschichtung von verschiedenen Teil-Oberflächen von Bauteilen nutzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann derart ausgestaltet sein, dass eine Blende verwendet wird, deren mindestens eine Blen­ denöffnung in ihrer Kontur veränderbar ist, indem eine Maxi­ malöffnung durch partielles Überdecken mit mindestens einer Hilfsblende verkleinert wird. Somit ist auf eine einfache Art und Weise die Kontur der Blendenöffnung zur Beschichtung un­ terschiedlicher Teil-Oberflächen veränderbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann derart ausgestaltet sein, dass mehrere Blenden verwendet werden, deren Öffnungen in ihrer flächenhaften Gestalt an jeweils einen Teilbereich der Flächengestalt der Schicht angepasst sind. Hierbei ist es möglich, kompliziert geformte Teil-Oberflächen in mehreren Schritten mittels mehrerer Blenden zu beschichten, die je­ weils eine bezüglich der gesamten zu beschichtenden Teil- Oberfläche einfach strukturierte Blendenöffnung aufweisen. Eine derartige Blende kann auch für mehr als einen Beschich­ tungsschritt verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls derart ausge­ staltet sein, dass mindestens eine Blende mit einer in min­ destens einer Ebene lediglich geringfügig größeren Abmessung als die aufzubringende Schicht verwendet wird und dass min­ destens eine Zusatzblende zur ergänzenden Abdeckung der von der Blende nicht abgedeckten, nicht in diesem Verfahrens­ schritt zu beschichtenden Teile des Bauteils eingesetzt wird, wobei die Blende und die Zusatzblende gemeinsam angewendet werden. In dieser Beschreibung ist mit dem Begriff "Blende" der gesamte Blendenkörper, der die Blendenöffnung enthält, bezeichnet. Die "Abmessungen" der Blende sind die Außenabmes­ sungen des Blendenkörpers; diese Außenabmessungen sind nicht identisch mit den Abmessungen der in dem Blendenkörper be­ findlichen Blendenöffnung. Die Zusatzblende dient zum Abdecken von Bereichen außerhalb der Blende, beispielsweise kann die Zusatzblende rahmenartig Bereiche um die Blende herum abdecken.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso derart ausgestal­ tet sein, dass mindestens eine Blende mit einer in mindestens einer Ebene kleineren Abmessung als die aufzubringende Schicht verwendet wird und dass mindestens eine Zusatzblende zur ergänzenden Abdeckung der von der Blende nicht abgedeck­ ten, nicht in diesem Verfahrensschritt zu beschichtenden Teile des Bauteils eingesetzt wird, wobei die Blende und die Zusatzblende gemeinsam angewendet werden. Die beiden vorge­ nannten Ausgestaltungsformen weisen insbesondere den Vorteil auf, dass Blenden verwendet werden können, die nur geringfü­ gig größer bzw. sogar kleiner als die Abmessung der aufzu­ bringenden Schicht in einer ausgewählten Ebene sein können. Dadurch kann man Blenden mit relativ kleinen Außenabmessungen verwenden, die sich gut handhaben lassen und die z. B. auch bei dreidimensional kompliziert geformten Bauteilen dicht an die zu beschichtende Teil-Oberfläche herangeführt bzw. ange­ ordnet werden können. Dadurch erhält man beim Beschichten eine sehr genau und exakt aufgebrachte Beschichtung mit einer hohen Kantenschärfe.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch derart ausgestaltet sein, dass die mindestens eine Blende jeweils in eine vorbe­ stimmte Position vor das Bauteil gebracht wird und das Bau­ teil gegenüber der mindestens einen Blende ausgerichtet wird. Bei dieser Ausgestaltungsform können die Blenden beispiels­ weise in einem Beschichtungsgerät verbleiben; lediglich das zu beschichtende Bauteil muss in das Beschichtungsgerät ein­ gebracht und bezüglich der Blenden ausgerichtet werden. Daher kann die Anzahl der in der Massenfertigung benötigten Blenden reduziert werden und es entfällt eine Neumontage der Blenden bei jedem zu beschichtenden Bauteil.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Vorteil zum Be­ schichten von im wesentlichen zylindrischen Bauteilen verwen­ det sein, welche gegenüber der mindestens einen Blende um ihre Längsachse gedreht werden. Hierbei kann vorteilhafter­ weise das im wesentlichen zylindrische Bauteil allseitig un­ ter Verwendung einer Blende beschichtet werden, die im Ver­ gleich zur Beschichtung relativ kleine Außenabmessungen auf­ weist. Ein mehr oder weniger allseitiges Beschichten ist auch dann möglich, wenn die Beschichtungsteilchen sich aus ledig­ lich einer Richtung kommend auf die zu beschichtende Teil­ oberfläche zubewegen.

Das Verfahren kann erfindungsgemäß auch derart ausgestaltet sein, dass der Wölbung des zylindrischen Bauteils entspre­ chend mindestens eine gewölbt geformte Blende verwendet wird. Dadurch kann vorteilhafterweise z. B. an verschiedenen Stelle des Mantels des zylindrischen Bauteils ein annähernd gleich großer Abstand zwischen der Blende und der zu beschichtenden Teil-Oberfläche des zylindrischen Bauteils erreicht werden. Dabei kann es sich z. B. um einen gleichmäßig kleinen Abstand handeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere mit Vorteil zum Beschichten von zylindrisch geformten Lampen geeignet, auf deren lichtdurchlässigen Lampenkolben die mindestens eine Schicht aufgebracht wird.

Die Schicht kann erfindungsgemäß aus einem reinen Metall be­ stehen. Als Metall kann insbesondere Eisen, Kupfer oder Zir­ konium verwendet werden. Weiterhin kann beim erfindungsgemäßen Verfahren als Schicht mindestens eine oxidische oder nitridische Metallverbindung aufgebracht werden. Eine solche Metallverbindung kann insbesondere Eisen, Kupfer oder Zirko­ nium enthalten. Durch die Verwendung von reinen Metallen wie beispielsweise Eisen, Kupfer oder Zirkonium oder oxidischen oder nitridischen Metallverbindungen, wie beispielsweise oxi­ dische oder nitridische Verbindungen der oben genannten Me­ talle, können auf Teil-Oberflächen von Bauteilen festhaftende dünne und abriebfeste Schichten aufgebracht werden, die ab­ hängig von der Schichtdicke z. B. gute lichtabsorbierende Ei­ genschaften aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch derart ausgestaltet sein, dass mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden. Durch das Aufbringen von mehreren Schichten übereinander las­ sen sich vorteilhafterweise z. B. die Eigenschaften von Ein­ zelschichten verschiedener Beschichtungsmaterialien kombinie­ ren und neue Eigenschaften erreichen, die nur bei Kombination mehrerer Schichten erreichbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls derart ausges­ taltet sein, dass der Abstand der mindestens einen Blende zur Teil-Oberfläche des Bauteils und der bei der Vakuumbeschich­ tung herrschende Druck so gewählt werden, dass die von dem Druck abhängige mittlere freie Weglänge der sich bewegenden Beschichtungsteilchen größer ist als der Abstand der min­ destens einen Blende zur Teil-Oberfläche. Durch eine derar­ tige Wahl von Abstand und Druck wird erreicht, dass allen­ falls geringe Störungen des Beschichtungsprozesses durch un­ gewollte Kollisionen der sich bewegenden Beschichtungsteil­ chen mit anderen in der Beschichtungseinrichtung vorhandenen Gasteilchen stattfinden. Mit mittlerer freier Weglänge der sich bewegenden Beschichtungsteilchen ist der Weg bezeichnet, den die sich bewegenden Beschichtungsteilchen im Mittel zu­ rücklegen, bevor sie auf ein anderes Fremd-Teilchen stoßen, welches sich in dem Gas sehr niedrigen Drucks (dem Vakuum) der Vakuumbeschichtungsanlage befindet. Zwischen dem bei der Vakuumbeschichtung herrschenden Druck und der mittleren freien Weglänge besteht eine umgekehrte Proportionalität. Bei der oben angegebenen Wahl des Abstands der Blende zur Teil-Oberfläche und des Drucks ist gewährleistet, dass ein Großteil der Beschichtungsteilchen auf die zu beschichtende Teil-Oberfläche des Bauteils auftrifft, anstatt mit Fremd­ teilchen zusammenzustoßen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann z. B. eine Lampe derart beschichtet werden, dass die Beschichtung die Lichtaussendung der Lampe in mindestens einem vorgegebenen Raumwinkel mindestens verringert. Hierbei ist insbesondere erreichbar, dass je nach Gestaltung der beschichteten Teil-Oberfläche bestimmte Raumwinkel außerhalb der Lampe weniger stark ausgeleuchtet werden als andere.

Eine solche Lampe kann vorteilhaft verwendet werden in Kraftfahrzeugen, wobei die Beschichtung die Blendwirkung reduziert. Damit beispielsweise der Gegenverkehr nicht ge­ blendet wird, kann hierbei die Beschichtung derart auf die Lampe aufgebracht werden, dass bei Einbau der Lampe in einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges zwar bezüglich der Fahrt­ richtung eine Lichtabstrahlung nach vorne und rechts vorne auftritt, nicht jedoch nach links vorne, da durch eine Licht­ abstrahlung in Richtung links vorne Fahrer auf dieser Seite entgegenkommender Fahrzeuge geblendet werden könnten. Für diesen Zweck benötigt man exakt aufgebrachte Schichten, damit die Lampe den Vorschriften zur Blendungsvermeidung genügt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels des Verfahrens zum Aufbringen mindestens einer Schicht auf eine Teil-Oberfläche einer Lampe, in den

Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Ausführungsbeispiele von Blenden, in

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines aus mehreren Blenden bestehenden Blendenmagazins, in

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Beschichtungseinrich­ tung mit einer Blende und einer Hilfsblende und in

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels eines Ablaufs eines Beschichtungsverfahrens mit zwei Blenden dargestellt.

Zur Erläuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beschich­ ten einer Teil-Oberfläche eines Bauteils wird auf Fig. 1 ver­ wiesen. Als zu beschichtendes Bauteil wird in diesem Beispiel eine Lampe 1 verwendet, die eine im wesentlichen zylinderför­ mige Gestalt aufweist und in der Fig. 1 in einer Ansicht von oben dargestellt ist. Teile der Mantelflächen des Zylinders bilden die zu beschichtende Teil-Oberfläche 2 des Bauteils. Weiterhin ist in Fig. 1 ein Vorrat an Beschichtungsmaterial 3 dargestellt, dieser Vorrat an Beschichtungsmaterial 3 wird bei Vakuumbeschichtungsverfahren auch als Target bezeichnet. Zwischen der Lampe 1 und dem Vorrat an Beschichtungsmaterial 3 befindet sich eine Blende 4, welche ebenfalls in einer An­ sicht von oben dargestellt ist. Die Blende 4 enthält eine (in dieser Ansicht mit gestrichelten Linien angedeutete) Blenden­ öffnung 5, die einen Teil der zu beschichtenden Teil-Oberflä­ che 2 der Lampe 1 für die Beschichtung freigibt.

Verfahren zum Vakuumbeschichten gehören zu den sog. PVD-Ver­ fahren (PVD = physical vapor deposition). Bei solchen PVD- Verfahren wird mittels physikalischer Prozesse (Verdampfen, Beschuss mit hochenergetischen Teilchen usw.) ein Target ge­ nanntes Vorratsteil, welches aus Beschichtungsmaterial be­ steht, im Vakuum abgetragen. Das Beschichtungsmaterial schei­ det sich danach auf der zu beschichtenden Teil-Oberfläche des Bauteils ab. Zu den PVD-Verfahren gehören die sog. Sputter- Verfahren.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 soll die Beschichtung durch einen Sputter-Prozess erfolgen. Aus dem Vorrat an Be­ schichtungsmaterial 3 (Target) werden durch Beschuss mit nicht dargestellten hochenergetischen Teilchen Beschichtungs­ materialteilchen herausgeschlagen; diese Beschichtungsmate­ rialteilchen bewegen sich in einer annähernd parallelen Bewe­ gung auf die Lampe zu. Die annähernd parallele Bewegung der Beschichtungsmaterialteilchen ist durch parallele Pfeile 6 symbolisiert. Die Teilchen des Beschichtungsmaterials gelangen zur Blende 4. An den Stellen, an denen die Blende die Blendenöffnung 5 aufweist, können die Teilchen die Blende 4 passieren und gelangen zur Teil-Oberfläche 2 der Lampe 1. Dort schlagen sie sich nieder und bilden eine Schicht, deren Abmessungen von den Abmessung der Blendenöffnung 5 sowie von der geometrischen Anordnung der Teil-Oberfläche 2 der Lampe 1 in Bezug auf die Blende 4 abhängt. An den Stellen, an denen die Blende 4 keine Blendenöffnung aufweist, schlagen sich die Beschichtungsteilchen auf der Blende 4 nieder und gelangen nicht bis zur Lampe 1.

Zwischen der Blende 4 und der Teil-Oberfläche 2 der Lampe 1 besteht in Beschichtungsrichtung 6 ein Abstand; ein solcher Abstand in der Mitte der Blende ist beispielhaft mit "d" ge­ kennzeichnet. Durch das Zusammenwirken der in der Blende 4 vorhandenen mindestens einen Blendenöffnung 5 und dem Abstand "d" zwischen Blende 4 und Lampe 1 und den sich nahezu paral­ lel bewegenden Beschichtungsteilchen findet eine Projektion der Blendenöffnung 5 auf die Teil-Oberfläche 2 der Lampe 1 statt.

Dies hat zur Folge, dass die Projektionsfläche der Blenden­ öffnung 5 auf die Teil-Oberfläche 2 der Lampe mit dem Mate­ rial des Targets 3 beschichtet wird. Die Projektionsfläche (die projizierte Fläche) stellt die Teil-Oberfläche 2 der Lampe dar, welche beschichtet wird. Dies erfolgt unabhängig davon, wie die Oberfläche der Lampe hinter der Öffnung 5 ges­ taltet ist. Beispielsweise kann die Oberfläche herstellungs­ bedingte Unregelmäßigkeiten oder Defekte aufweisen, sie kann also von der idealen zylindrischen Gestalt abweichen.

Vakuumbeschichtungsverfahren und insbesondere auch Sputter­ verfahren können bei verschieden Drücken ausgeführt werden (d. h. bei unterschiedlichen Vakuumdrücken). Je kleiner der Druck in der Vakuumbeschichtungsanlage ist, desto weniger störende Fremd-Teilchen pro Volumeneinheit sind vorhanden. Dementsprechend können die beschleunigten Beschichtungsteil­ chen einen längeren Weg zurücklegen, bis sie mit diesen in Gasen niedrigen Drucks noch vorhandenen Fremd-Teilchen zusam­ menstoßen. Je geringer der Druck in der Vakuumbedampfungsan­ lage ist, desto größer wird also die mittlere freie Weglänge der beschleunigten Beschichtungsteilchen. Wird der Abstand "d" zwischen der Blende 4 und der Teil-Oberfläche 2 der Lampe so gestaltet, dass dieser Abstand kleiner ist als die mitt­ lere freie Weglänge der Teilchen, so erreichen die meisten Teilchen die Teil-Oberfläche der Lampe und können sich auf dieser abscheiden, bevor sie mit den Fremd-Teilchen zusammen­ stoßen. Dadurch ist eine effektive Beschichtung der Lampen­ oberfläche möglich, z. B. kann eine kurze Beschichtungszeit erreicht werden.

Das Beschichtungsverfahren kann auch so gestaltet sein, dass der Abstand zwischen der Blende 4 und der Teil-Oberfläche 2 der Lampe größer ist als die mittlere freie Weglänge der Teilchen. Dadurch kommt es bei einigen Beschichtungsteilchen zu Zusammenstößen mit Fremdteilchen und diese Beschichtungs­ teilchen werden aus ihrer (zu der Bahn der anderen Beschich­ tungsteilchen parallelen) Bahn abgelenkt und können Bereiche der Oberfläche der Lampe treffen, welche von Beschichtungs­ teilchen, die nicht mit Fremdteilchen zusammenstoßen, nicht getroffen werden. Dadurch können Kantenunschärfen der Begren­ zung der Beschichtung entstehen.

Durch Vakuumbeschichtungsverfahren und insbesondere durch Sputterverfahren können lichtdichte, haft- und kratzfeste, temperaturbeständige sowie reflexionsarme Beschichtungen auf­ gebracht werden. Als zu beschichtende Materialien können bei­ spielsweise Keramik, Glas, Quarz, durchsichtige Kunststoffe wie z. B. Plexiglas, Glaskeramik, Saphir oder Polymere ver­ wendet werden. Folgende Beschichtungsmaterialien bzw. Mate­ rialkombinationen sind beispielsweise besonders geignet, um lichtdichte Beschichtungen sowohl für Ultraviolettlicht (UV- Licht), sichtbares Licht (VIS-Licht) und Infrarotlicht (IR- Licht) zu erzeugen: Fe, FeO, "FeO/Fe/FeO", Cu, CuO, "CuO/CuN", "CuO/Cu/CuO", ZrO, "ZrO/ZrN" und "ZrO/Zr/ZrO".

Es ist für die Erfindung wesentlich, dass die Blende 4 bezüg­ lich eines Leuchtmittels 8 der Lampe ausgerichtet ist und nicht bezüglich der Teil-Oberfläche 2 der Lampe. Das Leucht­ mittel 8 ist in der Fig. 1 schematisch als Kreis darge­ stellt. Bei diesem Leuchtmittel kann es sich beispielsweise um einen Lampenbrenner, um eine Glühwendel, eine Gasentla­ dungsstrecke oder um die Gasfüllung einer Leuchtstoffröhre handeln. Das Leuchtmittel 8 ist umgeben von einem zylinder­ förmigen Lampenkolben; Teile der Mantelfläche dieses Lampen­ kolbens bilden die zu beschichtende Teil-Oberfläche 2 der Lampe 1.

In der Praxis ist häufig der Fall anzutreffen, dass das Leuchtmittel 8, welches sich in einer genau definierten Posi­ tion befinden muss, exakt zu einem in der Figur nicht darge­ stellten Lampensockel der Lampe 1 ausgerichtet ist. Auf die­ sen Lampensockel wird der Lampenkolben montiert, der die Teil-Oberfläche 2 der Lampe bildet. Jedoch ist es oftmals nicht möglich, auch den Lampenkolben exakt ausgerichtet zum Sockel zu positionieren, vielmehr wird dieser Lampenkolben gelegentlich schief auf dem Lampensockel montiert, so dass sich der Lampenkolben nicht in der ursprünglich geplanten Lage bezüglich des Leuchtmittels befindet. Würde man zur Festlegung der Lage der aufzubringenden Beschichtungen nun den Lampenkolben verwenden (also die Blende 4 an der Teil- Oberfläche 2 des Lampenkolbens ausrichten), so entstünde eine Beschichtung, die zwar bezüglich des Lampenkolbens an der vorgesehenen Stelle angeordnet wäre, die jedoch nicht bezüg­ lich des Leuchtmittels an der vorgesehenen Stelle angeordnet wäre. In der Regel muss jedoch eine definierte Zuordnung der Beschichtung zum Leuchtmittel erreicht werden.

Richtet man die Lage der Schicht direkt am Leuchtmittel bzw. am Lampensockel aus, so wird auch bei einem gegebenenfalls nicht exakt justierten Lampenkolben eine exakte Lage der Be­ schichtung zum lichtaussendenden Leuchtmittel gewährleistet. Genau dies geschieht durch die Blende 4, welche bezüglich des Leuchtmittels 8 ausgerichtet wird. Im Einzelnen erfolgt dies dadurch, dass die Blende 4 bezüglich des Lampensockels ausge­ richtet wird; dieser Lampensockel ist - wie oben beschrieben - exakt zum Leuchtmittel 8 bei der Montage ausgerichtet wor­ den.

Die Verwendung der Blende 4, welche in Beschichtungsrichtung 6 einen Abstand "d" zur Teil-Oberfläche 2 der Lampe aufweist und die Ausrichtung der Blende 4 bezüglich des Leuchtmittels 8 bzw. des Lampensockels der Lampe 1 ermöglichen also eine Beschichtung der Teil-Oberfläche 2 der Lampe unter Ausnutzung der Projektion der Blendenöffnung 5 der Blende 4 auf die Teil-Oberfläche 2 der Lampe. Dadurch werden störende Ein­ flüsse eines z. B. nicht exakt justierten Lampenkolbens ver­ mieden.

In Fig. 2 sind zwei Ausführungsbeispiele von Blenden in einer Ansicht von schräg oben dargestellt. Hierbei kann es sich um solche Blenden handeln, wie eine in Fig. 1 als Blende 4 in der Ansicht von oben dargestellt ist. In Fig. 2 weist die linke Blende 20 eine Blendenöffnung 21 auf, die die Form eines großen Buchstabens "L" besitzt. Die rechts in der Fig. 2 dargestellte Blende 22 dagegen weist eine Blendenöff­ nung 23 auf, welche die Form eines an einer senkrechten Spie­ gelachse gespiegelten großen Buchstabens "L" besitzt. In die­ sem Beispiel soll angenommen werden, dass die zu beschich­ tende Teiloberfläche des Bauteils (in diesem Fall der Lampe) die Form eines großen Buchstabens "U" besitzt. Diese Teil- Oberfläche in der Form eines großen "U" lässt sich beschich­ ten durch einen ersten Beschichtungsschritt z. B. mit der linksseitig in Fig. 2 dargestellten Blende 20 und einen an­ schließenden zweiten Beschichtungsschritt mit der in Fig. 2 rechtsseitig dargestellten Blende 22. Zwischen den beiden Be­ schichtungsschritten kann die zylinderförmige Lampe um ihre Längsachse gedreht werden, so dass die beiden Schichten, die durch die linksseitige Blendenöffnung 21 bzw. die rechtssei­ tige Blendenöffnung 23 hindurch aufgebracht wurden, an ihren beiden kürzeren waagerechten Schenkeln zusammenstoßen oder sich dort überlappen.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel von zwei Blenden gezeigt, mit welchen sich ebenfalls eine U-förmige Beschichtung auf der Lampe realisieren läßt. Die linksseitige Blende 25 weist eine Blendenöffnung 26 auf, welche die Form eines senkrecht angeordneten Rechteckes besitzt. In der im rechten Teil der Fig. 3 dargestellten Blende 28 befindet sich eine Blendenöffnung 29, die die Form eines waagerecht angeordneten Rechteckes besitzt. Durch drei nacheinander auszuführende Beschichtungsvorgänge lässt sich mittels dieser beiden Blenden 26 und 28 ebenfalls eine U-förmige Beschich­ tung auf der Oberfläche der Lampe aufbringen. Beispielsweise kann in einem ersten Schritt mit der Blende 26 der linke senkrechte Schenkel eines "U" aufgebracht werden. Danach kann die Lampe um ihre Längsachse gedreht und mit derselben Blende 26 der rechte senkrechte Schenkel des "U" aufgebracht werden. Daraufhin wird mit der Blende 28 der untere waagerechte Schenkel des "U", der die beiden senkrechten Schenkel verbin­ det, aufgebracht.

Fig. 4 zeigt in der linken Hälfte eine Blende 40, welche eine relativ großen Blendenöffnung 41 aufweist. Mittels einer Hilfsblende 43, welche die Form eines ebenen Rechteckes auf­ weist, kann nun durch Überdecken der Öffnung 41 mit der Hilfsblende 43 die effektiv wirksame Blendenöffnung der Blende 40 verringert werden. Bei der durch einen Doppelpfeil dargestellten Bewegung der Hilfsblende 43 entsteht bei Bewe­ gung der Hilfsblende nach rechts ein schmales Rechteck als effektive Blendenöffnung der Blende 40; bei Bewegung der Hilfsblende 43 nach links entsteht ein breiteres Rechteck als effektive Blendenöffnung der Blende 40.

Obwohl in der linken Darstellung in Fig. 4 nicht darge­ stellt, ist es ebenso möglich, mehr als eine Hilfsblende für eine Blende zu benutzen. Beispielsweise könnte eine baugleich zur Hilfsblende 43 aufgebaute weitere Hilfsblende zur rechts­ seitigen Überdeckung der Blendenöffnung 41 eingesetzt werden. Stellt man sich für diese weitere Hilfsblende eine Lage vor, wie sie durch Spiegelung der Hilfsblende 43 an einer senk­ rechten Symmetrieachse 45 entstehen würde, so erhält man als effektive Blendenöffnung eine Blendenöffnung ähnlich der in Fig. 3 linke Abbildung dargestellten Blendenöffnung 26.

Analog zu dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel mit der Blende 40 und der Hilfsblende 43 ist in der rechtsseiti­ gen Abbildung der Fig. 4 dargestellt, wie sich mittels einer vertikal bewegbaren Hilfsblende 48, ausgehend von der Öffnung 50 einer Blende 52, eine effektiv wirksame Blendenöffnung verändern lässt.

Die effektiv wirksame Blendenöffnung kann zwischen den ein­ zelnen Beschichtungsschritten in Abhängigkeit von der Lage der zu beschichtenden Lampe durch Verschieben der Hilfsblende verändert werden, nachdem z. B die Lage des Lampensockels und/oder die Lage des in dem Lampenkolben sich befindenden Leuchtmittels beispielsweise durch Lagesensoren (z. B. durch eine Kamera) ermittelt wurde. Dadurch kann auch dann eine be­ züglich des Leuchtmittels exakt angeordnete Beschichtung auf­ gebracht werden, wenn sich z. B. das Leuchtmittel nicht genau in seiner vorgesehenen Position befindet.

Die beiden in Fig. 4 dargestellten Blenden haben insbeson­ dere den Vorteil, dass sich durch eine verschieden weite Überlappung der Blendenöffnung mit Hilfsblenden verschieden große effektive Blendenöffnungen vorgeben lassen. Die Form dieser Blendenöffnung ist sowohl von der Form der Blende als auch von der Form der Hilfsblende abhängig. Somit kann mit einer relativ geringen Anzahl von Blenden und Hilfsblenden eine große Anzahl von effektiv wirksamen Blendenöffnungen re­ alisiert werden, was einen kostengünstigen und leicht an sich verändernde Formen von zu beschichtenden Teiloberflächen an­ paßbaren Beschichtungsprozess ermöglicht.

In Fig. 5 ist in einer Ansicht von oben ein Blendenmagazin 51 dargestellt, welches mehrere hintereinander angeordnete Blenden 53 enthält. Diese Blenden 53 können verschiedene Größen und Formen und verschiedene Blendenöffnungen aufwei­ sen. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel können sich die Blenden z. B. unterscheiden hinsichtlich ihrer Blendenöff­ nungen (in der Ansicht von oben nicht sichtbar) sowie in der Länge der Blenden (in der Ansicht von oben ebenfalls nicht sichtbar). Aus einem derartigen Blendenmagazin 51 kann die für den jeweiligen Beschichtungsvorgang benötigte Blende 53 z. B. durch Herausschieben ausgewählt werden und in die zum Beschichtungsvorgang notwendige Lage zwischen dem Target und dem zu beschichtenden Bauteil gebracht werden.

Ein solches Blendenmagazin 51 kann auch mehrere Blenden mit gleichen Blendenöffnungen enthalten. Wenn eine Blende durch Beschichtungsteilchen verschmutzt ist, kann diese ver­ schmutzte Blende in das Blendenmagazin zurückgezogen werden und eine saubere Blende aus dem Blendenmagazin herausgescho­ ben werden. Dies ist ohne ein Öffnen oder einen aufwendigen Umbau der Beschichtungsanlage möglich, so dass die verschmut­ zungsbedingten Stillstandszeiten der Beschichtungsanlage ge­ ring gehalten werden können.

Fig. 6 zeigt in ihrem rechten Teil die Beschichtung einer zylindrischen Lampe 1. zwischen der zu beschichtenden Lampe 1 (bestehend aus einem Lampenkolben 62 und einem Lampensockel 63) und dem aus Beschichtungsmaterial bestehenden Target 65 befindet sich eine Hilfsblende 67. Oberhalb des Raumes zwi­ schen Hilfsblende 67 und Lampenkolben 62 ist das Blendenmaga­ zin 51 in einer Seitenansicht dargestellt; aus dem Blendenma­ gazin 51 wird eine ausgewählte Blende 72 in den Raum zwischen Hilfsblende 67 und Lampenkolben 62 abgesenkt. Die Hilfsblende 67 dient dazu, die Teile der Lampe 1, die von der Blende 72 nicht abgedeckt werden und die nicht zu beschichten sind, abzudecken (indem z. B. die Hilfsblende 67 ähnlich eines Bilder­ rahmens vor der Blende 72 angeordnet wird und so Bereiche außerhalb der Außenabmessungen der Blende 72 abdeckt) und vor einer unerwünschten Beschichtung zu schützen. Durch gemein­ same Verwendung der Hilfsblende 67 und der Blende 72 kann diese Blende 72 geringe Außenabmessungen aufweisen, so dass sie sich nah an der zu beschichtende Teiloberfläche (in die­ sem Fall die Oberfläche des Lampenkolbens 62) positionieren lässt. Dadurch kann der Abstand zwischen der Blende 72 und der Teil-Oberfläche des Lampenkolbens 62 gering gehalten wer­ den, was insbesondere eine verbesserte Qualität der Beschich­ tung in Bezug auf die Genauigkeit ihrer Struktur und eine gute Kantenschärfe ihrer Begrenzungslinien ermöglicht.

Es ist hierbei auch möglich, die Hilfsblende 67 nach unten hin länger als in Fig. 6 dargestellt zu gestalten, damit sie auch den Lampensockel 63 von einer unerwünschten Beschichtung schützt.

In der linken Seite der Fig. 6 ist derselbe Sachverhalt in einer Ansicht von vorn dargestellt.

In Fig. 7 ist in einer Abfolge von Einzelfiguren 7A bis 7G dargestellt, wie mit Hilfe der beiden in Fig. 2 abgebildeten Blenden 20 und 22 eine U-förmige Beschichtung 82 auf der Oberfläche des zylinderförmigen Lampenkolbens 62, der sich auf dem Lampensockel 63 befindet, vorgenommen werden kann. Die aus Lampenkolben 62 und Lampensockel 63 bestehende Lampe 1 ist um ihre Symmetrieachse 80 drehbar gelagert, wie durch zwei runde Pfeile in Fig. 7A angedeutet ist. Sie kann bei­ spielsweise durch einen Schrittmotor gedreht werden.

Der Lampenkolben 62 wird nun mit der in Fig. 7B dargestell­ ten Blende 20 abgedeckt, wobei diese Blende beispielsweise aus einem Blendenmagazin abgesenkt werden kann und in den Zwischenraum zwischen dem Target 2 und der Lampe 1 einge­ bracht wird. Nach der Beschichtung des Lampenkolbens wird die Blende 20, wie in Fig. 7C durch den senkrecht nach oben wei­ senden Pfeil symbolisiert, nach oben in das Blendenmagazin zurückgezogen. Danach besitzt die Lampe 1 das in Fig. 7D dargestellte Aussehen; auf ihrem Lampenkolben 62 ist eine Be­ schichtung in der Form eines aufrecht stehenden "L" aufge­ bracht. Danach wird die Lampe um ihre Symmetrieachse gedreht.

Daraufhin wird, wie in Fig. 7E dargestellt, dieselbe Lampe mittels der Blende 22 beschichtet; dazu wird die Blende 22 zuerst aus einem nicht dargestellten Blendenmagazin vor den Lampenkolben 62 abgesenkt und ein Beschichtungsvorgang durch­ geführt.

Nach Ende des Beschichtungsprozesses wird die Blende 22 nach oben zurück ins Blendenmagazin bewegt (durch einen senkrech­ ten nach oben weisenden Pfeil in Fig. 7F dargestellt).

Die Lampe 1 weist nun die in Fig. 7G dargestellte U-förmige Beschichtung mit einer Schicht 82 auf.

Mit dem beschriebenen Verfahren können Beschichtungen nahezu beliebiger Struktur mit einer hohen Genauigkeit hinsichtlich der Dimension und Kontur der Beschichtungsstruktur u. a. auf gewölbte oder zylindrische Oberflächen aufgebracht werden. Es sind hierbei z. B. lichtdichte (lichtabsorbierende), haft- und kratzfeste, temperaturbeständige und reflexionsarme Be­ schichtungen auf z. B. Gas-Entladungslampen für Kraftfahr­ zeuge (z. B. zur Reduzierung der Blendwirkung für Fahrer entgegenkommender Kraftfahrzeuge) realisierbar. Das Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf das Beschichten von Lampen, vielmehr können Beschichtungen auf verschiedensten beschicht­ baren Körpern aufgebracht werden. Bei den Beschichtungen kann es sich auch um auf einen Lampenkolben aufbringbare Spiegel­ schichten handeln. Auch die gemeinsame Anwendung von reflek­ tierenden und lichtabsorbierenden Beschichtungen ist möglich.

Claims (17)

1. Verfahren zum Aufbringen mindestens einer Schicht (82) auf eine Teil-Oberfläche (2) eines Bauteils (1), dadurch gekennzeichnet, dass
die Schicht (82) durch Vakuumbeschichten aufgebracht wird unter Verwendung mindestens einer zum Bauteil (1) beabstandet angeordneten Blende (4) zum Abdecken der nicht zu beschichtenden Oberfläche des Bauteils, wobei die Blende (4) mindestens eine Blendenöffnung (5, 20) aufweist, die kleiner ist als die Fläche der aufzubringenden Schicht (82),
die relative Lage des Bauteils (1) zur Blende (4) verän­ dert wird und
die Beschichtung des Bauteils in mehreren aufeinanderfol­ genden Schritten jeweils nach der Veränderung der relati­ ven Lage des Bauteils (1) zur Blende (4) vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (4) verwendet wird, deren mindestens eine Blendenöffnung (20) in ihrer flächigen Ausgestaltung einen Ausschnitt der zu beschichtenden Teil-Oberfläche (2) dar­ stellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (40) verwendet wird, deren mindestens eine Blendenöffnung (41) in ihrer Kontur veränderbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (40) verwendet wird, deren mindestens eine Blendenöffnung (41) in ihrer Kontur veränderbar ist, indem eine Maximalöffnung durch partielles Überdecken mit mindes­ tens einer Hilfsblende (43) verkleinert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Blenden (20, 22) verwendet werden, deren Öffnungen in ihrer flächenhaften Gestalt an jeweils einen Teilbe­ reich der Flächengestalt der Schicht angepasst sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Blende (72) mit einer in mindestens einer Ebene lediglich geringfügig größeren Abmessung als die aufzubringende Schicht (82) verwendet wird und dass min­ destens eine Zusatzblende (67) zur ergänzenden Abdeckung der von der Blende nicht abgedeckten, nicht in diesem Ver­ fahrensschritt zu beschichtenden Teile des Bauteils (1) eingesetzt wird, wobei die Blende (72) und die Zusatz­ blende (67) gemeinsam angewendet werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Blende mit einer in mindestens einer Ebene kleineren Abmessung als die aufzubringende Schicht (82) verwendet wird und dass mindestens eine Zusatzblende (67) zur ergänzenden Abdeckung der von der Blende nicht abge­ deckten, nicht in diesem Verfahrensschritt zu beschichten­ den Teile des Bauteils eingesetzt wird, wobei die Blende und die Zusatzblende (67) gemeinsam angewendet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Blende (4) jeweils in eine vorbe­ stimmte Position vor das Bauteil (1) gebracht wird und
das Bauteil (1) gegenüber der mindestens einen Blende (4) ausgerichtet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (1) ein im wesentlichen zylindrisches Bauteil verwendet wird, welches gegenüber der mindestens einen Blende (4) um seine Längsachse gedreht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wölbung des zylindrischen Bauteils (1) entsprechend mindestens eine gewölbt geformte Blende (4) verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zylindrisches Bauteil eine Lampe (1) verwendet wird, auf deren lichtdurchlässigen Kolben (2) die mindestens eine Schicht (82) aufgebracht wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schicht (82) eine Schicht aus einem reinen Metall auf­ gebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall Eisen, Kupfer oder Zirkonium verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schicht (82) eine Schicht aus mindestens einer oxidi­ schen oder nitridischen Metallverbindung aufgebracht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Bestandteil der Metallverbindung Eisen, Kupfer oder Zirkonium verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten (82) übereinander aufgebracht werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der mindestens einen Blende (4) zur Teil-Ober­ fläche (2) und der bei der Vakuumbeschichtung herrschende Druck so gewählt werden, dass die von dem Druck abhängige mittlere freie Weglänge der sich bewegenden Beschichtungs­ teilchen größer ist als der Abstand (d) der mindestens einen Blende (4) zur Teil-Oberfläche (2).