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Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsdüse zum intermittierenden Auftragen eines Mediums auf ein sich in Transportrichtung bewegendes Substrat mit einem Düsenkörper, der wenigstens eine Zuführung und einen sich quer zur Transportrichtung und parallel zum Substrat erstreckenden Austrittsspalt für das Medium aufweist, welcher Düsenkörper zwischen dem Austrittsspalt und der Zuführung einen Kanal für das Medium aufweist, in welchem Kanal ein Sperrmittel angeordnet ist, mit dem der Kanal geöffnet und geschlossen wird, um den intermittierenden Auftrag in Transportrichtung zu bewirken. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Beschichtungsdüse mit einem Düsenkörper, der einen sich senkrecht zur Transportrichtung und parallel zum Substrat erstreckenden Austrittsspalt für das Medium aufweist.
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Eine solche Beschichtungsdüse ist aus der früheren Patentanmeldung
DE 10 2010 017 965 A1 der Anmelderin bekannt. Es hat sich bei einer derartigen Düse gezeigt, dass beim Unterbrechen des Auftrags des Mediums durch das Sperrmittel unter anderem aufgrund der Sogwirkung des sich am Austrittspalt vorbei bewegenden Substrats noch Medium aus der Düse hinausgezogen wird. Es gelangt daher zwischen den Auftragsbereichen weiterhin unregelmäßig Medium auf das Substrat, so dass nicht immer eine einwandfreie unterbrochene Beschichtung in Transportrichtung erzielt werden kann.
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Die
DE 102 56 641 A1 beschreibt eine Beschichtungsdüse, bei der die Auftragsbreite des Mediums durch einen Stellkörper verändert werden kann. Eine Unterbrechung der Mediumszufuhr und somit ein intermittierender Auftrag in Transportrichtung ist hier nicht vorgesehen.
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Die
DE 38 26 395 A1 betrifft eine Beschichtungsdüse zum Auftragen eines Mediums auf ein Substrat. Es ist eine Hauptkammer vorhanden, die einerseits mit dem Mündungsspalt in Verbindung steht. Anderseits steht diese Hauptkammer in Verbindung mit einer Unterdruckquelle, um das in der Hauptkammer und dem Mündungsspalt vorhandene Material abzuziehen. Damit soll ein Nachtropfen des Mediums vermieden werden.
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Die
DE 299 18 424 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Auftragen eines Mediums auf ein Substrat, bei welcher der Mediumsauftrag durch eine Unterdruckeinrichtung unterbrochen wird. An welcher Stelle der Unterdruck auf das Medium aufgebracht wird, wird nicht beschrieben. Auch fehlt das für einen intermittierenden Auftrag des Mediums erforderliche Sperrmittel in einem Zuführkanal.
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In der
WO 2004/027152 A1 wird eine andere Vorrichtung zum kontinuierlichen Auftragen eines Mediums auf ein Substrat beschrieben. Das Medium wird durch den Auftragskopf in Form eines Vorhanges aufgetragen. Für einen gleichmäßigen Auftrag in Breitenrichtung verjüngt sich die Auftragskammer von der Zuführseite zur gegenüberliegenden Seite. Die in Strömungsrichtung dahinter liegende Verteilkammer erweitert sich gegenläufig. Hierdurch soll ein gleichmäßiger Austritt des Mediums aus dem Düsenschlitz bewirkt werden. Ein Unterbrechen der Mediumszufuhr mit einem Sperrmittel für einen intermittierenden Auftrag in Transportrichtung wird nicht beschrieben.
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Die
JP 2002 028 553 A betrifft eine Auftragsvorrichtung, bei welcher die Auftragsdicke des Mediums auf dem Substrat durch einen Kolben eingestellt wird. Der Kolben ist in einer zylindrischen Kammer hin- und herbewegbar, so dass der Druck im Medium verändert wird, um die Dicke des aufgetragenen Mediums zu beeinflussen. Ein intermittierendes Unterbrechen der Zufuhr ist bei dieser Vorrichtung weder vorgesehen noch möglich.
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Die
JP 2001 191 005 A beschreibt eine Auftragsdüse, mit der ein Auftrag des Mediums in Transportrichtung intermittierend möglich ist. Allerdings ist für die Unterbrechung der Mediumszufuhr kein Sperrmittel vor dem Austrittsspalt vorgesehen. Vielmehr wird die Mediumszufuhr durch das Anlegen eines Unterdrucks in Strömungsrichtung vor der Verteilkammer unterbrochen. Eine Kolben-Zylindereinheit soll diesen Vorgang unterstützen.
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Bei den vorbekannten Beschichtungsdüsen fehlt ein Sperrmittel zum Unterbrechen der Mediumszufuhr. Sofern die Unterbrechung durch Unterdruck bewirkt wird, wirkt der Unterdruck auf ein relativ großes Volumen in der Beschichtungsdüse, so dass eine schnelle und saubere Unterbrechung des Mediumsauftrags nicht möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsdüse der eingangs geschilderten Art so auszubilden, dass eine einwandfrei unterbrochene Beschichtung eines Substrats in Transportrichtung gewährleistet wird.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Kanal in Strömungsrichtung des Mediums hinter dem Sperrmittel und vor dem Austrittsspalt mit Unterdruck beaufschlagbar ist, um bei geschlossenem Sperrmittel das Medium in der Beschichtungsdüse zu halten. Durch den auf das Medium wirkenden Unterdruck erfolgt eine Kompensierung der Sogwirkung aufgrund der Bewegung des Substrats an der Beschichtungsdüse vorbei. Dadurch wird erreicht, dass das Medium sicher im Düsenkörper gehalten wird, ohne aus dem Austrittspalt austreten zu können. Sobald das Sperrmittel geöffnet wird, gelangt das Medium wieder aus dem Austrittspalt.
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Es ist hierbei günstig, wenn der Unterdruck in Abhängigkeit vom Sperrmittel steuerbar ist derart, dass der Unterdruck nur bei geschlossenem Sperrmittel anliegt, während bei geöffnetem Sperrmittel kein Unterdruck anliegt. Dann kann das Medium ohne Zeitverzögerung wieder austreten, so dass ein einwandfreier Beginn des nächstfolgenden Auftragsfelds der Beschichtung erreicht wird.
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Wie der Unterdruck erzeugt wird, ist grundsätzlich beliebig. Es muss jedoch sichergestellt sein, dass der Unterdruck über die gesamte Länge des Austrittspalts quer zur Transportrichtung im Wesentlichen gleichmäßig auf das Medium einwirkt, um dieses vollständig und sicher im Kanal über dessen gesamten Breite vor dem Austrittspalt zu halten.
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Es kann vorgesehen werden, dass im Kanal zwischen der Zuführung und dem Austrittsspalt eine sich parallel zum Austrittspalt verlaufende Erweiterung vorhanden ist, die mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Die Erweiterung kann als Kammer ausgebildet sein, die sich parallel zum Austrittsspalt erstreckt. Eine solche Erweiterung ist bei der vorbekannten Beschichtungsdüse bereits als weitere Verteilkammer vorhanden, um das Medium in Breitenrichtung gut zu verteilen. Diese Verteilkammer kann mit Unterdruck beaufschlagt werden, um das Medium sicher im Kanal zu halten. Es befindet sich demnach nur relativ wenig Medium zwischen dem Austrittsspalt und der Stelle, an der der Unterdruck erzeugt wird. Es muss daher wenig Masse bewegt beziehungsweise angehalten werden. Es reicht demnach bereits ein geringer Unterdruck aus, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Auch können nur kurze Unterbrechungen zwischen den einzelnen Auftragsfeldern gut hergestellt werden.
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Es kann vorgesehen werden, dass die Erweiterung entlang ihrer Längserstreckung mehrere Durchbrechungen aufweist, die mit einer Unterdruckquelle verbunden sind. Hierdurch wird ein gleichmäßiger Unterdruck über die gesamte Auftragsbreite erzeugt, so dass eine einwandfreie Unterbrechung des Auftrags möglich ist. Die Durchbrechungen können dabei als Bohrungen oder als Schlitze ausgebildet sein.
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Die Durchbrechungen können über weitere Kanäle an eine zentrale Unterdruckquelle angeschlossen sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Erweiterung oder die Durchbrechungen auf ihrer dem Kanal abgekehrten Seite von einer Membran verschlossen sind oder in einen Raum münden, der von einer Membran verschlossen ist, die auf ihrer dem Kanal abgekehrten Seite mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Dies hat den Vorteil, dass das aufzutragende Medium nicht bis zur Unterdruckquelle gelangen kann. Vielmehr wird durch die Bewegung der Membran aufgrund des Unterdrucks weg vom Kanal die gewünschte Kraft auf das Medium ausgeübt, die es im Kanal hält. Beim Freigeben der Membran wird die Mediumslücke zwischen dem vorderen Ende des Austrittsspalts und dem Substrat wieder geschlossen, und ein präziser Beginn der Beschichtung ist möglich. Weiterhin reicht eine zentrale Unterdruckquelle aus, die den Unterdruck auf der dem Kanal abgekehrten Seite der Membran erzeugt.
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Die Membran kann als länglicher elastischer Streifen ausgebildet sein, der sich entlang der Kammer oder über eine Vielzahl von Durchbrechungen und insbesondere über alle Durchbrechungen erstreckt. Dadurch kann der gewünschte Unterdruck gleichmäßig entlang der Kammer oder an allen Durchbrechungen anliegen.
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Auf der dem Kanal abgekehrten Seite der Membran kann ein Raum vorhanden sein, in den sich die Membran bei der Beaufschlagung mit Unterdruck ausdehnt. Der Raum erstreckt sich dabei über die Länge der Membran, so dass sich die Membran gleichmäßig über ihre Länge ausdehnen kann. Damit wird über die gesamte Länge des Austrittsspalts quer zur Transportrichtung ein gleichmäßiger Unterdruck.
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Vorzugsweise ist die Tiefe des Raums quer zu seiner Längserstreckung so bemessen, dass der Weg der Membran bei der Beaufschlagung mit Unterdruck begrenzt ist derart, dass das Medium sicher im Austrittsspalt gehalten ist. Durch eine definierte Begrenzung des Wegs der Membran wird bewirkt, dass das Medium zwischen der Erweiterung und dem Austrittspalt nicht zu weit in den Kanal zurückgezogen wird. Es ist möglich, dass das Medium nahezu bündig mit der Austrittsöffnung abschließend im Kanal gehalten wird. Ein einwandfreies Beenden des einen und Beginnen des nachfolgenden Auftragsfeldes des Mediums in Transportrichtung sind damit möglich.
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Es kann weiterhin vorgesehen werden, dass die Membran mit Überdruck beaufschlagbar ist. Hierdurch kann der einwandfreie Beginn des Auftrags des Mediums für das nächstfolgende Auftragsfeld unterstützt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch einen Düsenkörper einer Beschichtungsdüse gemäß der Erfindung und
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2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils II in der 1.
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Der in der Zeichnung dargestellte Düsenkörper 11 einer Beschichtungsdüse weist zwei Längsteile 12, 13 auf, die in der in 1 gezeigten zusammengebauten Lage eine Verteilkammer 14 und einen Kanal 15 für das Medium begrenzen. Der Kanal 15 verbindet eine Zuführung 16 für das Medium mit einem Austrittsspalt 17, durch den das Medium auf das nicht gezeigte Substrat aufgetragen wird. Die Verteilkammer 14 als auch der Kanal 15 und der Austrittspalt 17 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Düsenkörpers senkrecht zur Zeichnebene der 1. Die Ausbildung eines derartigen Düsenkörpers ist grundsätzlich bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
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Zwischen der Verteilkammer
14 und dem Austrittspalt
17 ist ein Sperrmittel in einer Ausnehmung
18 gehalten, um den Kanal
15 zu verschließen. Der Schließköper des Sperrmittels ist in der Ausnehmung drehbar gelagert und kann somit den Kanal
15 verschließen. Die Ausbildung eines solchen Sperrmittels ist aus der eingangs erwähnten früheren Patentanmeldung
DE 10 2010 017 965 A1 der Anmelderin bekannt, auf welche Patentanmeldung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Es kann einen zylindrischen Körper mit einem Spalt umfassen, der in der geöffneten Stellung die in die Ausnehmung mündenden Enden des Kanals miteinander verbindet. Durch ein Verdrehen des Körpers in der Ausnehmung um einen geringen Winkel wird diese Verbindung und somit der Transport des Mediums zum Austrittsspalt
17 unterbrochen.
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Zwischen der Verteilkammer 14 und dem Austrittsspalt 17 kann der Kanal 15 mit Unterdruck beaufschlagt werden. Im Einzelnen ist die Anordnung so getroffen, dass im Verlauf des Kanlals 15 in Strömungsrichtung des Mediums hinter der Verteilkammer 14 eine Erweiterung oder weitere Kammer 19 vorhanden ist, die mit dem Unterdruck beaufschlagbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass bei geschlossenem Sperrmittel das sich im Kanalabschnitt 20 zwischen der Kammer 19 und dem Austrittsspalt 17 befindliche Medium sicher im Düsenkörper gehalten wird. Ein weiterer Austritt des Mediums aus dem Austrittsspalt wird zuverlässig verhindert. Die Kammer 19 erstreckt sich ebenfalls über die Länge des Düsenkörpers senkrecht zur Zeichnebene der 1.
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Die Kammer 19 steht über wenigstens eine Durchbrechung 21 in Verbindung mit einem Raum 22, der von einer Membran 23 verschlossen ist. Die Membran 23 kann auf ihrer dem Kanal 15 abgekehrten Seite mit dem Unterdruck einer nicht gezeigten Unterdruckquelle beaufschlagt werden. Hier ist die Anordnung so getroffen, dass auf der dem Kanal 15 abgekehrten Seite der Membran 23 ein weiterer Raum 24 vorhanden ist, in den sich die Membran 23 bei der Beaufschlagung mit Unterdruck ausdehnen kann.
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Die Tiefe dieses Raums 24 begrenzt die Bewegung der Membran 23 in Richtung weg von dem Kanal 15. Die Membran dehnt sich nur um ein geringes Maß aus, so dass zum einen deren Belastung gering gehalten wird. Zum anderen wird dadurch sichergestellt, dass bei geschlossenem Sperrmittel und anliegendem Unterdruck lediglich eine definierte Menge Medium in den Kanal zurückgezogen wird. Eine exakte und insbesondere auch kurze Unterbrechung des Auftrags in Transportrichtung sind daher möglich.
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Die Membran 23 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als länglicher elastischer Streifen ausgebildet, der sich senkrecht zur Zeichenebene der 1 ersteckt und den Raum 22 überlappt. Die Membran 23 wird durch eine Abschlussplatte 25 dichtend über dem Raum 22 am Düsenkörper gehalten. Der gegenüberliegende Raum 24 ist in der Abschlussplatte 25 eingearbeitet, so dass die Räume 22, 24 auf den sich gegenüberliegenden Seiten der Membran in der montierten Lage gebildet und dichtend abgeschlossen werden. Die Membran 23 kann bei dieser Konstruktion mit einfachen Mitteln ausgetauscht oder gereinigt werden.
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In den Raum 24 mündet ein Anschluss 26 für die nicht gezeigte Unterdruckquelle. Es braucht nur ein zentraler Anschluss 26 vorhanden zu sein, da der Unterdruck aufgrund des Raums 24 gleichmäßig auf die Membran einwirkt. Der gegenüberliegende Raum 22 steht über eine Vielzahl von Durchbrechungen 21 in Verbindung mit der Kammer 19, die sich insbesondere in Längserstreckung der Kammer gleichmäßig verteilen. Auf das Medium im Kanalabschnitt 20 kann somit ein gleichmäßiger Unterdruck einwirken, so dass es sicher über die gesamte Länge des Austrittsspalts gehalten wird. Ein Austreten des Mediums an der einen oder anderen Stelle des Austrittsspalts bei geschlossenem Sperrmittel wird zuverlässig verhindert.
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Die Membran wird durch die Unterdruckquelle mit Unterdruck beaufschlagt, wenn das Sperrmittel geschlossen wird. Die Membran dehnt sich in den Raum 24 aus, wodurch das Medium im Kanalabschnitt 21 sicher gegen Austreten gehalten wird. Sobald das Sperrmittel sich wieder öffnet, wird die Beaufschlagung mit Unterdruck unterbrochen, so dass sich die Membran wieder in die in 1 gezeigte Ruhestellung bewegt. Das Medium kann aus dem Austrittsspalt austreten. Es kann auch vorgesehen werden, dass die Membran bei der Öffnung des Sperrmittels mit einem Überdruck beaufschlagt wird, um ein einwandfreies Austreten des Mediums aus dem Austrittsspalt zu bewirken.
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Das Vorsehen einer derartigen Membran hat den Vorteil, dass ein gleichmäßiger Unterdruck über die gesamte Länge des Austrittspalts erzeugt wird. Weiterhin kann die Membran leicht gereinigt oder ausgetauscht werden. Auch sind keine weiteren beweglichen Teile vorhanden, die mit dem Medium in Kontakt kommen. Ein Verschleiß oder eine Verschmutzung unter anderem der Unterdruckquelle sind nicht zu befürchten.
