DE10137763A1 - Process for coating a surface of a substrate with a coating material used in the production of coatings for bulbs comprises pre-treating the surface using a laser, and coating the surface with the coating material - Google Patents

Process for coating a surface of a substrate with a coating material used in the production of coatings for bulbs comprises pre-treating the surface using a laser, and coating the surface with the coating material

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DE10137763A1 DE2001137763 DE10137763A DE10137763A1 DE 10137763 A1 DE10137763 A1 DE 10137763A1 DE 2001137763 DE2001137763 DE 2001137763 DE 10137763 A DE10137763 A DE 10137763A DE 10137763 A1 DE10137763 A1 DE 10137763A1
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Abstract

Process for coating a surface of a substrate (2) with a coating material comprises pre-treating the surface using a laser (3), and coating the surface with the coating material. An Independent claim is also included for a vacuum deposition arrangement comprising a laser for pre-treating the substrate surface. Preferred Features: The laser is integrated into the vacuum deposition arrangement. The substrate is made from metal, glass, ceramic or plastic. An exchangeable window (5) is arranged between the laser and the surface of the substrate. The coating material is applied in a PVD, CVD or sol-gel process.

Description

  • [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates und eine dafür entsprechend geeignete Beschichtungsanlage. The present invention relates to a method for coating a surface to be coated of a substrate and a correspondingly suitable for this coating system. Um eine hohe bzw. ausreichende Haftfestigkeit von auf ausgewählte Substrate aufzubringende Schichten zu erzielen, sind im Allgemeinen Oberflächenvorbehandlungen der zu beschichtenden Substrate notwendig. To achieve high and sufficient bonding strength of substrates to be applied to selected layers of the substrates to be coated are generally necessary surface pretreatments. Bei den zu beschichtenden Substraten kann es sich dabei beispielsweise um Metalle, Keramiken, Glas, Quarz oder auch um Kunststoffe handeln. The substrates to be coated, this may be, for example, metals, ceramics, glass, quartz or also be plastics. Die Beschichtung der Substrate kann beispielsweise mittels bekannter Vakuumbeschichtungsverfahren, wie z. Coating of the substrates can, for example, by known vacuum deposition techniques, such. B. einem PVD-, einem CVD-Verfahren oder einem Sol-Gel-Verfahren, durchgeführt werden. B. be a PVD, a CVD method or a sol-gel process performed.
  • [0002]
    Unter einem PVD-Verfahren versteht man dabei ganz allgemein eine physikalische Abscheidung aus der Gasphase (physical vapour deposition, PVD). Under a PVD process is understood to mean generally a physical deposition from the vapor phase (physical vapor deposition, PVD). Diese Prozesse können in einem Bedampfen, Sputtern oder Ionenplattieren sowie in reaktiven Varianten dieser einzelnen Prozesse bestehen. These processes may exist in a vapor deposition, sputtering or ion plating as well as in reactive variants of these individual processes. Bedampfen ist ein in Vakuum ausgeführter Prozess, bei dem das Schichtmaterial in einer heizbaren Quelle verdampft wird, die Dampfatome sich praktisch geradlinig ausbreiten und auf dem Substrat niederschlagen. Vapor deposition is a process executed in a vacuum, wherein the layer material is evaporated in a heatable source vapor atoms propagate practically straight and deposited on the substrate. Sputtern ist ebenfalls ein Vakuumprozess, bei dem Ionen auf das Schichtmaterial treffen und dieses durch Impulsübertragung zerstäuben. Sputtering is also a vacuum process, in which meet ions to the layer material and spraying this by momentum transfer. Die zerstäubten Atome oder Moleküle schlagen sich auf dem Substrat als Schicht nieder. The sputtered atoms or molecules are deposited on the substrate as a layer. Ionenplattieren ist ein Vakuumprozess, bei dem ein Teil der zum Substrat gelangenden Atome ionisiert und durch ein elektrisches Feld beschleunigt wird. Ion plating is a vacuum process, in which ionizes a part of reaching to the substrate atoms and accelerated by an electric field. Dadurch wird die Energie, mit der diese Teilchen auf das Substrat treffen, erhöht, was sich günstig auf die Wachstumsbedingungen der Schicht und ihre Eigenschaften auswirkt. Thereby, the energy with which meet these particles to the substrate is increased, which has a favorable effect on the growth conditions of the layer and its properties. Die Hauptanwendungen der PVD-Verfahren bestehen darin, dünne Schichten für optische, optoelektronische, magnetische und mikroelektronische Bauelemente herzustellen. The main applications of the PVD processes consist to produce thin films for optical, opto-electronic, magnetic and microelectronic devices.
  • [0003]
    CVD-Verfahren sind Prozesse der chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (chemical vapour deposition). CVD processes are processes of chemical deposition from the vapor phase (chemical vapor deposition). Darunter fallen thermische CVD, plasma-aktivierte CVD, photonen-aktivierte und laser-induzierte CVD. These include thermal CVD, plasma-activated CVD, photon-activated and laser-induced CVD.
  • [0004]
    Sol-Gel-Verfahren sind Prozesse, bei denen zunächst ein Sol, dh eine kolloidale Suspension des Beschichtungsmaterials hergestellt wird. Sol-gel processes are processes in which a sol, ie, a colloidal suspension of the coating material is first prepared. Dieses Sol kann dann beispielsweise auf die zu beschichtende Oberfläche eines Substrates aufgebracht werden, wo sich ein Gel ausbildet. This sol may be applied to the surface to be coated of a substrate then, for example, where a gel is formed. Nach entsprechend geeigneten Trocken- und Heizbehandlungen bildet sich eine feste Schicht des Beschichtungsmaterials aus. After drying and other appropriate Heizbehandlungen a solid layer of the coating material is formed.
  • [0005]
    All diese Verfahren setzen zum einen eine möglichst saubere Oberfläche voraus und zum anderen eine Oberflächenstruktur, die eine gute Haftung der aufzubringenden Schicht gewährleistet. All these methods use for a clean surface as possible ahead of and on the other a surface structure which ensures good adhesion of the layer to be applied. Insbesondere sehr glatte Oberflächen erweisen sich bei der Beschichtung im Allgemeinen als kritisch. In particular, very smooth surfaces prove to be in the coating generally considered critical. Üblicherweise werden als Oberflächenvorbehandlungsverfahren beispielsweise Plasmareinigen oder -ätzen eingesetzt. Typically, for example, plasma cleaning or etch are used as surface pretreatment process. Denkbar ist es auch, eine Aufrauhung der zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates mittels abräsiver Strahlverfahren bzw. mittels Sandstrahlen oder auch durch chemische Ätzung zu erzielen. It is also conceivable to achieve roughening of the surface to be coated of a substrate by means of abräsiver jet method or by means of sand blasting or by chemical etching. Allerdings ist die erzielte Aufrauhung nicht bei allen Materialien zufriedenstellend bzw. für die weitere Behandlung ausreichend. However, the roughening achieved is not satisfactory or sufficient for further treatment at all materials.
  • [0006]
    Dies ist beispielsweise der Fall bei zu beschichtenden Substraten bzw. Gegenständen, die bei ihrer Verwendung einem hohen Temperaturgradienten ausgesetzt sind, wie beispielsweise Autolampen oder Hochtemperaturdehnungssensoren. This is for example the case with substrates to be coated or objects which are exposed in use to a high temperature gradients, such as automotive lamps or high-temperature strain sensors. Um zu verhindern, dass Autolampen den Gegenverkehr blenden, müssen mittels geeigneter Beschichtungen auf dem Glaskolben der Lampe Anteile des von den Lampen erzeugten Lichts zurückgehalten bzw. absorbiert werden. In order to prevent dazzling oncoming traffic car lamps must be retained on the glass bulb of the lamp units of light produced by the lamps and absorbed by means of suitable coatings. Der Glaskolben der Lampe und somit auch die Beschichtung sind aufgrund des lichterzeugenden Brenners im Inneren des Kolbens ständig einem hohen Temperaturgradienten ausgesetzt. The glass bulb of the lamp and thus also the coating are constantly exposed to a high temperature gradient due to the light-generating burner in the interior of the piston. Nur bei einer sehr guten Haftvermittlung zwischen Beschichtung und Glaskolben kann hierbei ein Ablösen der Beschichtung verhindert werden. Only a very good adhesion between coating and glass bulb peeling of the coating can hereby be prevented. Mittels der bislang eingesetzten Verfahren kann dies meist nicht erreicht werden. By the methods used so far can not be achieved this mostly. Ferner eignen sich die genannten und bislang eingesetzten Verfahren nur unzureichend für sogenannte In-Line- Beschichtungsprozesse, insbesondere für Vakuum-In-Line- Beschichtungsprozesse. Furthermore, the procedure referred and used so far are suitable only for so-called insufficient in-line coating processes, particularly for vacuum in-line coating processes. Das bedeutet, dass diese Verfahren sich nicht unmittelbar in die Abfolge von Verfahrensschritten bei der Beschichtung einreihen bzw. integrieren lassen. This means that this method is not classified directly into the sequence of process steps in the coating and can be integrated.
  • [0007]
    In manchen Anwendungsfällen ist es ferner nötig, nur ausgewählte Teile der Oberfläche des Substrats zu beschichten. In some applications, it is further necessary to coat only selected portions of the surface of the substrate. Bei Autolampen wird beispielsweise nur ein Teil des Glaskolbens mit einer geeigneten Absorberschicht beschichtet, so dass genau ein gesetzlich festgelegter Lichtkegel entsteht, der den Gegenverkehr nicht blendet. In automotive lamps only one part of the glass bulb with a suitable absorber layer is coated, for example, so that exactly one legally defined light cone is produced which does not dazzle oncoming traffic. Bei der Oberflächenvorbehandlung des Glaskolbens mittels der genannten und bislang eingesetzten Verfahren wird dabei eine sogenannte Maskentechnik eingesetzt. In the surface treatment of the glass bulb by means of said method and used hitherto thereby a so-called mask technique is used.
  • [0008]
    Die im Allgemeinen verwendete Maskentechnik ist geeignet für planare Oberflächen, aber zu ungenau für runde bzw. nicht planare Oberflächen, wie beispielsweise die Oberfläche von Lampenkolben. The mask technique used is generally suitable for planar surfaces, but not accurate enough for round or non-planar surfaces, such as the surface of the bulb. Dies liegt darin begründet, dass die mechanisch gefertigte Maske der Oberfläche angepasst sein muss, denn Maßungenauigkeiten der zu behandelnden Produkte bzw. Substrate sind sehr kritisch für das Reinigungsergebnis und damit auch für das Beschichtungsergebnis. This is because that the mechanically-made mask the surface has to be adjusted because of the dimensional inaccuracies products to be treated or substrates are very critical for the cleaning result and thus also for the coating result. Ferner sind die durch die genannten Verfahren erzielbaren Strukturen ungenau. Further, the achievable by the processes mentioned structures are inaccurate.
  • [0009]
    Da nicht nur Rohteile, sondern auch fast fertige Produkte, wie beispielsweise eine sogenannte D2R-Automobil-Lampe, vorbehandelt und beschichtet werden sollen, ist das Erfordernis nach Werkstoffbeständigkeit und nach Sauberkeit mittels der genannten Verfahren nicht zufriedenstellend erfüllbar. Since not only blanks, but also almost finished products, such as a so-called D2R automobile lamp to be pretreated and coated, that the requirement on the material resistance and cleanliness by means of the said method is not satisfactorily fulfilled. Ferner lässt sich beispielsweise Glas, insbesondere Quarz-Glas nur durch Flusssäure ätzen. Furthermore, it can, for example, glass, especially quartz etch glass only by hydrofluoric acid. Keramikwerkstoffe sind nur zum Teil und wenn nur mit starken Säuren- bzw. Laugengemischen oder gar nicht chemisch ätzbar. Ceramic materials are chemically etched if only with strong either acid or caustic mixtures, or not only partially and.
  • [0010]
    Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es ein alternatives, gegenüber den bisher bekannten Verfahren verbessertes Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung einer zu beschichtenden Oberfläche bereitzustellen. was to provide an alternative, improved over the previously known process process for the surface pretreatment of a surface to be coated, an object of the present invention. Ferner war es eine weitere Aufgabe der Erfindung eine entsprechend geeignete Beschichtungsanlage aufzuzeigen. Furthermore, there was a further object of the invention to provide a correspondingly suitable coating system.
  • [0011]
    Gelöst werden diese Aufgaben durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufgezeigt. These objects are achieved by the independent claims 1 and 7. Further advantageous embodiments of the invention are set forth in the corresponding subclaims.
  • [0012]
    Gemäß Anspruch 1 wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Beschichtung einer zu beschichtenden Oberfläche eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial bereitgestellt, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: According to claim 1 a method for coating a surface to be coated of a substrate according to the invention provided with a coating material, said method comprising the steps of at least:
    • a) Vorbehandeln der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates, a) pretreating the surface to be coated of the substrate,
    • b) Beschichten der zu beschichtenden, vorbehandelten Oberfläche des Substrates mit dem Beschichtungsmaterial b) coating to be coated of the pretreated surface of the substrate with the coating material
    wobei die zu beschichtende Oberfläche des Substrates in Schritt a. wherein the surface to be coated of the substrate in step a. mittels eines Lasers vorbehandelt wird. is pretreated by means of a laser.
  • [0013]
    Aus der US 6,221,696 B1 ist es bereits bekannt, bei elektrischen Halbleiterbauelementen die Adhäsion zwischen Metall und einer Plastikumhüllung mit Hilfe einer Laserbestrahlung zu verbessern. From US 6,221,696 B1 it is known to improve the adhesion between the metal and a plastic coating with the aid of a laser irradiation in electrical semiconductor components. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wird jedoch in der US 6,221,696 B1 mittels des Lasers eine Oberflächenvorbehandlung für ein nachfolgendes Fügeverfahren und nicht für ein Oberflächenbeschichtungsverfahren vorgenommen. Unlike the present invention, however, made in the US 6,221,696 B1 by means of the laser, a surface treatment for a subsequent joining process, and not for a surface coating method.
  • [0014]
    Die Bearbeitung bzw. Vorbehandlung der zu beschichtenden Oberfläche mittels eines Lasers ist sauber, genau und reproduzierbar. The processing or pretreatment of the surface to be coated by means of a laser is clean, accurate and reproducible. Die Reproduzierbarkeit lässt sich beispielsweise durch einen softwaregesteuerten Laser sicherstellen. The reproducibility can be ensured for example by a software-controlled laser. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auf verschiedene Werkstoffe leicht abstimmbar. Further, the inventive method is easily adjustable to different materials. Es ist ebenfalls leicht möglich, eine Änderung der erwünschten sauberen Oberflächengeometrie vorzunehmen. It is easily possible also to make a change to the desired clean surface geometry. Das Verfahren ist demnach sehr variabel. Accordingly, the method is very variable. Eine der größten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, dass bei Anwendung des Verfahrens keine Maskentechnik benötigt wird. One of the greatest advantages of the method according to the invention is that when the method no mask technique is required.
  • [0015]
    In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Laser in Abhängigkeit von der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates und/oder des Beschichtungsmaterials ausgewählt. In a preferred embodiment the laser is selected depending on the surface to be coated of the substrate and / or the coating material. Der Laser kann dabei kontinuierlich oder gepulst eingesetzt werden. The laser can be used here continuous or pulsed. Durch Einsatz eines an die speziellen Eigenschaften eines Substrates, dessen Oberfläche beschichtet werden soll, angepassten Lasers lässt sich die zu beschichtende Oberfläche des Substrates sehr gut für ein nachfolgendes Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise für ein PVD- oder CVD-Verfahren, vorbereiten. By using a to the special properties of a substrate whose surface is to be coated, laser adapted to the surface to be coated of the substrate can be very good for a subsequent coating method such as a PVD or CVD process to prepare. Dies kommt insbesondere bei nichtplanaren Oberflächen, wie beispielsweise bei zylindrischen Lampenkolben für Leuchtmittel aller Art zum Tragen. This is common in non-planar surfaces, such as in cylindrical lamp bulb for lamps of all kinds to bear. Durch die Möglichkeit der Variation der Lasereigenschaften, dh dessen Leistung, Wellenlänge, kontinuierlich oder gepulst, kann dabei der Grad der Oberflächenvorbehandlung in Abhängigkeit von dem entsprechenden Substrat von einer leichten "Aktivierung" über eine Aufrauhung der Oberfläche durch Aufschmelzung bis hin zum Materialabtrag reichen. The possibility of variation in the laser characteristics, ie rich its power, wavelength, continuous or pulsed, as well, the degree of surface treatment, depending on the corresponding substrate of a slight "activation" by a roughening of the surface by melting up to the removal of material.
  • [0016]
    Mittels des erfindungsgemäßen Einsatzes eines Lasers zur Oberflächenvorbehandlung einer zu beschichtenden Oberfläche ist es ferner auch möglich, auf der entsprechenden Oberfläche gezielt Risse zu erzeugen. Through the use of a laser according to the invention for the surface pretreatment of a surface to be coated, it is also possible further to generate targeted cracks on the corresponding surface. Das bedeutet, dass es möglich ist, eine definierte Gravur auf der Oberfläche vorzunehmen. This means that it is possible to pre-defined engraving on the surface. Ein Laser emittiert im Allgemeinen eine oder sehr wenige diskrete Wellenlängen. A laser emits one or very few discrete wavelengths in general. Die ausgesandten Spektrallinien sind außerordentlich eng, ihre relative Breite, (dh Halbwertsbreite/Wellenlänge) ist von der Größenordnung 10 -10 . The emitted spectral lines are extremely close, their relative width (ie, half-value width / wavelength) is of the order of 10 -10. Zudem ist das Laserlicht kohärent mit einer Kohärenzlänge von mehreren Kilometern. In addition, the laser light is coherent with a coherence length of several kilometers. Dadurch kann es in einem optischen Resonator stehende Wellen formen und so außerordentlich paralleles Licht bilden. Thereby, it can form standing waves in an optical resonator and so extraordinarily form parallel light. Infolge der Kohärenz und Parallelität eines Laserbündels können die Laserstrahlen und somit ein beträchtlicher Energiebetrag auf einen Brennfleck fokussiert werden, der kaum mehr als den beugungsoptisch bedingten Durchmesser in Größenordnung einer Wellenlänge des Lasers hat. Due to the coherence and parallelism of a laser beam, the laser beams and therefore a considerable amount of energy can be focused to a focal spot having little more than the diffraction-optically induced diameter in order of a wavelength of the laser. Man erreicht so mehr als die 10 10 -fache Intensität des Sonnenlichtes. To reach the more than 10 10-fold intensity of sunlight. Es können Energiedichten > 10 10 W/cm 2 erreicht werden. It can power densities> 10 10 W / cm 2 can be achieved. Ein derart stark gebündelter Strahl kann somit gezielt auf die zu beschichtende Oberfläche fokussiert werden. Such highly focused beam can thus be focused specifically on the surface to be coated. Durch gezielte Führung des fokussierten und stark gebündelten Laserstrahls auf der zu beschichtenden Oberfläche kann aufgrund des daraus resultierenden entsprechenden lokalen Temperatureintrags des Lasers auf der Oberfläche eine exakt definierte Gravur bzw. eine Art Laserspur erzeugt werden. Through specific guide of the focused and highly focused laser beam on the surface to be coated a precisely defined engraving or a type of laser track can be generated due to the resulting local temperature corresponding entry of the laser on the surface. Das bedeutet, dass die Vorbehandlung der zu beschichtenden Oberfläche und damit im Allgemeinen auch die Haftung der im nachfolgenden Verfahren aufzubringenden Schicht auf diese Laserspur beschränkt werden. This means that the pretreatment of the surface to be coated and thus in general the adhesion of the applied layer in the subsequent process in this laser trace is limited. Dies erlaubt eine Beschichtung eines Substrates mit einer vorbestimmbaren definierten Geometrie. This allows coating a substrate with a predeterminable defined geometry. Dies ist beispielsweise von großer Bedeutung bei Beschichtungssystemen für nichtplanare Oberflächen für Produkte aller Art, so beispielsweise bei Abdeckbeschichtungen für Projektionslampen, wo kleine Fehler große Projektionsfehler verursachen. This is all kinds, for example, of great importance in coating systems for non-planar surfaces for products, such as for barrier coatings for projection lamps, where small errors cause large projection errors. Bei Automobillampen kann es beispielsweise zu einer erheblichen Blendgefahr kommen. In automotive lamps for example, may be a significant risk of glare. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren gut einsetzbar im Falle von Werkzeugbeschichtungen. Further, the inventive method is well applicable in the case of tool coatings. Bei optischen Anwendungen, in der Mikrotechnik oder in der Displaytechnik ist ebenfalls eine hohe Genauigkeit bezüglich der Oberflächenvorbehandlung gefordert, welcher das erfindungsgemäße Verfahren gerecht wird. In optical applications in the micro-technology or in display technology, a high accuracy is also required with respect to the surface treatment which meets the inventive method.
  • [0017]
    Durch eine geeignete Lasersteuerung lassen sich Strukturen mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit auf planaren, gekrümmten und zylindrischen sowie beliebig geformten 3D- Substraten erzielen. By a suitable laser controller, structures with high accuracy and reproducibility on planar, curved and cylindrical as well as arbitrarily shaped 3D substrates can be achieved.
  • [0018]
    Im Falle, dass zur Beschichtung ein Vakuumbeschichtungsverfahren vorgesehen ist, ist der Laser in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in eine entsprechende Beschichtungsanlage integriert. In the case that a vacuum coating process is provided for the coating, the laser is integrated in a preferred embodiment of the method according to the invention in a corresponding coating line. Dadurch werden Kontaminationen der vorbehandelten zu beschichtenden Oberflächen, wie beispielsweise durch Wasseraufnahme oder Oxidation, die eine erhebliche Verschlechterung der Beschichtungseigenschaften verursachen könnten, ebenfalls vermieden. This will contamination of the surfaces to be coated pretreated as also avoided for example by water absorption or oxidation that could cause a significant deterioration in the coating properties.
  • [0019]
    Vorzugsweise ist das Substrat aus Metall, Glas, Keramik oder Kunststoff. Preferably, the substrate is made of metal, glass, ceramic or plastic. Das Beschichten der zu beschichtenden, vorbehandelten Oberfläche des Substrates mit dem Beschichtungsmaterial wird vorzugsweise mittels eines PVD-Verfahrens, eines CVD- Verfahrens oder eines Sol-Gel-Verfahrens vorgenommen. The coating to be coated of the pretreated surface of the substrate with the coating material is preferably carried out by means of a PVD method, a CVD method or a sol-gel method.
  • [0020]
    Ferner stellt die Erfindung eine Beschichtungsanlage bereit, insbesondere eine Vakuumbeschichtungsanlage, wobei ein Laser derart mit der Beschichtungsanlage gekoppelt ist, dass der Laser zur Oberflächenvorbehandlung einer in der Beschichtungsanlage zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates einsetzbar ist. Further, the invention provides a coating system ready, especially a vacuum coating system, wherein a laser is coupled to the coating machine, that the laser for surface pretreatment is a suitable surface to be coated of a substrate in the coating system.
  • [0021]
    In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage ist der Laser austauschbar. In a preferred embodiment of the coating system according to the invention the laser is exchanged. Dadurch wird es möglich, den Laser in Abhängigkeit der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates und/oder des Beschichtungsmaterials auszuwählen, um so eine angepasste Oberflächenvorbehandlung zu erzielen. This makes it possible to select the laser in dependence on the surface to be coated of the substrate and / or the coating material, so as to obtain an adapted surface pretreatment.
  • [0022]
    Vorzugsweise ist zwischen dem Laser und einer in der Beschichtungsanlage zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates ein geeignetes, austauschbares Fenster angeordnet. Preferably, a suitable, exchangeable window is arranged between the laser and to be coated in the coating installation surface of a substrate. Ein geeignetes Fenster bedeutet dabei, dass die Absorptions- und/oder Reflexionseigenschaften des Fensters auf den Laser und die zu beschichtende Oberfläche des Substrats entsprechend dem gewünschten Energieeintrag abgestimmt sind. A suitable window in this context means that the absorption and / or reflection properties of the window on the laser and which are adapted to be coated surface of the substrate corresponding to the desired energy input.
  • [0023]
    Ferner umfasst die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage zur Herstellung von geeigneten Beschichtungen auf Lampenkolben. Further, the invention encompasses the use of the inventive method or the coating system of the invention for the preparation of appropriate coatings on the lamp bulb.
  • [0024]
    Beispielsweise könnte das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von lichtdichten, dh UV, VIS und IR-dichten, haft- und/oder kratzfesten, temperaturbeständigen und reflexionsarmen Beschichtungen auf Lampenkolben, beispielsweise von D2R-Entladungslampen bei Autos, mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens Anwendung finden. For example, the inventive method in the production of light-tight could, ie UV, VIS and IR-dense, adherent and / or scratch-resistant, temperature-resistant and low-reflection coatings on the lamp vessel, for example, of D2R-discharge lamps for cars, by means of a vacuum coating process apply. Eine partielle Oberflächenbehandlung des äußeren Quarz-Schutzkolbens mittels eines Lasers, beispielsweise mittels eines CO 2 -Lasers, führt bei der nachfolgenden Beschichtung durch ein Sputterverfahren zu wohldefinierten Beschichtungsgeometrien, was letztlich einen genau festgelegten Lichtkegel garantiert und somit eine Blendgefahr ausschließt. A partial surface treatment of the outer quartz protection piston by means of a laser, for example by means of a CO 2 laser, resulting in the subsequent coating by a sputtering method to well-defined coating geometries, which ultimately ensures a well-defined light cone and therefore excludes the risk of glare.
  • [0025]
    Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Further advantages of the invention are illustrated in the following figures. Es zeigen: Show it:
  • [0026]
    Fig. 1 Seitenansicht einer schematischen Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage, Fig. 1 side view of a schematic representation of an embodiment of a coating system according to the invention,
  • [0027]
    Fig. 2 Frontansicht einer schematischen Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage. Fig. 2 front view of a schematic representation of another embodiment of a coating system according to the invention.
  • [0028]
    Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Beschichtungsanlage 1 . Fig. 1 shows a side view of a coating system 1. Dargestellt ist der Bereich der Beschichtungsanlage 1 , in welchem eine Oberflächenvorbehandlung eines zu beschichtenden Substrats 2 vorgenommen wird. Shown is the area of the coating unit 1, is carried out in which a surface pre-treatment of a substrate 2 to be coated. Das Substrat 2 wird von einem Laser 3 bestrahlt. The substrate 2 is irradiated by a laser. 3 Der von dem Laser 3 ausgesandte Laserstrahl 4 muss dabei ein zwischen dem Laser 3 und dem Substrat 2 angeordnetes Fenster 5 passieren. The beam emitted from the laser 3 laser beam 4 has to pass a window 5 arranged between the laser 3 and the substrate. 2 Das Fenster 5 ist dabei so gewählt, dass es genau für die Wellenlänge durchlässig ist, die für eine Oberflächenvorbehandlung des Substrats 2 geeignet ist. The window 5 is chosen so that it exactly is transparent to the wavelength that is suitable for surface pretreatment of the substrate. 2 Ist der Laser 3 entsprechend gewählt, so ist das Fenster 5 genau für die Laserwellenlänge des Lasers 3 durchlässig und für alle anderen Wellenlängen undurchlässig. If the laser is selected according to 3, the window 5 is impervious precisely for the laser wavelength of the laser 3-permeable and for all other wavelengths. Dadurch wird erreicht, dass nur der Laserstrahl 4 das Fenster 5 passieren kann und somit das zu beschichtende Substrat 2 mit einer definierten Energie bestrahlt wird. It is thereby achieved that only the laser beam 4 can pass through the window 5, and thus the irradiating substrate 2 to be coated with a defined energy. In Abhängigkeit von dem Laserstrahl 4 bzw. von dessen Energie und dem zu beschichtenden Substrat 2 kann der Grad der bewirkten Oberflächenvorbehandlung des zu beschichtenden Substrats 2 von einer leichten Aktivierung über eine Aufrauhung der Oberfläche durch Aufschmelzung bis hin zum Materialabtrag reichen. In response to the laser beam 4 or of its energy and the substrate 2 to be coated, the degree of induced surface pretreatment of the substrate 2 to be coated may range from a slight activation by a roughening of the surface by melting up to the removal of material.
  • [0029]
    In Fig. 2 ist eine Frontansicht einer weiteren Beschichtungsanlage 1 dargestellt. In Fig. 2 is a front view of another coating system 1 is shown. Mittels eines Pfeils, der von links nach rechts verläuft, wird der Transport eines in der Beschichtungsanlage 1 zu beschichtenden Substrats 2 bei Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens angedeutet. By means of an arrow which extends from left to right, of the transport of a substrate 2 to be coated in the coating unit 1 is indicated at the end of the process of the invention. Das Substrat 2 wird dabei zunächst von links in die Beschichtungsanlage 1 eingeführt. The substrate 2 is first inserted from the left in the coating installation. 1 Sodann wird es nach rechts transportiert und vor einem Laser 3 positioniert. Then, transports it to the right and positioned in front of a laser. 3 Zwischen dem Laser 3 und dem Substrat 2 befindet sich ein Fenster 5 . Between the laser 3 and the substrate 2 is a window. 5 Das Fenster 5 ist für eine zur Oberflächenvorbehandlung des Substrats 2 geeigneten Wellenlänge durchlässig, für alle anderen Wellenlängen undurchlässig. The window 5 is permeable to a suitable surface preparation of the substrate 2 wavelength impermeable to all other wavelengths. Entsprechend der geeigneten Wellenlänge wird der Laser 3 ausgewählt. Accordingly, the suitable wavelength of the laser 3 is selected. Nach erfolgter Oberflächenvorbehandlung wird das Substrat 2 weiter nach rechts vor ein Magnetron 6 transportiert. After surface pretreatment of the substrate 2 is transported further to the right in front of a magnetron. 6 Mittels des Magnetrons 6 wird dann das Substrat 2 auf der vorbehandelten Oberfläche beschichtet. By means of the magnetron 6, the substrate 2 on the pretreated surface is then coated. Diese unmittelbare Abfolge von Verfahrensschritten bei der Beschichtung, wie sie hier in Fig. 2 verdeutlicht wird, wird als ein sogenanntes In-Line-Beschichtungsverfahren bezeichnet. This immediate sequence of process steps in the coating as is illustrated here in Fig. 2 is referred to as a so-called in-line coating method.

Claims (10)

  1. 1. Verfahren zur Beschichtung einer zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates ( 2 ) mit einem Beschichtungsmaterial, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: 1. A method for coating a surface to be coated of a substrate (2) with a coating material, said method comprising the steps of at least:
    a) Vorbehandeln der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates ( 2 ), a) pretreating the (surface to be coated of the substrate 2),
    b) Beschichten der zu beschichtenden, vorbehandelten Oberfläche des Substrates ( 2 ) mit dem Beschichtungsmaterial, b) coating to be coated, pre-treated surface of the substrate (2) with the coating material,
    dadurch gekennzeichnet , characterized in
    dass in Schritt a. in that in step a. die zu beschichtende Oberfläche des Substrates ( 2 ) mittels eines Lasers ( 3 ) vorbehandelt wird. the surface to be coated of the substrate (2) is pretreated by means of a laser (3).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser in Abhängigkeit von der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats und/oder des Beschichtungsmaterials ausgewählt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the laser in dependence on the surface to be coated of the substrate and / or the coating material is selected.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ( 3 ) in eine Beschichtungsanlage ( 1 ), insbesondere in eine Vakuumsbeschichtungsanlage integriert wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the laser (3) in a coating installation (1) is integrated in particular in a vacuum coating installation.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ( 2 ) aus einer der Stoffgruppen Metalle, Gläser, Keramiken oder Kunststoffe gewählt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the substrate (2) is selected metals, glasses, ceramics, or plastics from a group of substances.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der zu beschichtenden, vorbehandelten Oberfläche des Substrats ( 2 ) mit dem Beschichtungsmaterial mittels eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines Sol-Gel-Verfahrens vorgenommen wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that to be coated, the coating of the pretreated surface of the substrate (2) with the coating material by means of a PVD method, a CVD method or a sol-gel method is carried out.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ( 3 ) auf der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates ( 2 ) eine definierbare Struktur erzeugt. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser (3) on the surface to be coated of the substrate (2) generates a definable structure.
  7. 7. Beschichtungsanlage, insbesondere Vakuumbeschichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser ( 3 ) derart mit der Beschichtungsanlage ( 1 ) gekoppelt ist, dass der Laser ( 3 ) zur Oberflächenvorbehandlung einer in der Beschichtungsanlage ( 1 ) zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates ( 2 ) einsetzbar ist. 7. The coating plant, especially a vacuum coating plant, characterized in that a laser (3) is connected to the coating installation (1) is coupled to the laser (3) to the surface pretreatment of a in the coating installation (1) to be coated surface of a substrate (2) use is.
  8. 8. Beschichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ( 3 ) austauschbar ist. 8. The coating system according to claim 7, characterized in that the laser (3) is replaceable.
  9. 9. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Laser ( 3 ) und einer in der Beschichtungsanlage ( 1 ) zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates ( 2 ) ein geeignetes, austauschbares Fenster ( 5 ) angeordnet ist. 9. The coating system according to one of claims 7 or 8, characterized in that between the laser (3) and one in the coating installation (1) to be coated surface of a substrate (2), a suitable, removable window (5) is arranged.
  10. 10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der Beschichtungsanlage ( 1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 zur Herstellung von geeigneten Beschichtungen auf Lampenkolben. 10. Use of the method according to any one of claims 1 to 6 or the coating installation (1) according to any one of claims 7 to 9 for the manufacture of suitable coatings on lamp bulbs.
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