DE102014004323B4

DE102014004323B4 - Coating device for at least partially coating a surface

Info

Publication number: DE102014004323B4
Application number: DE102014004323.1A
Authority: DE
Inventors: Marc Wurz; Lutz Rissing; Friedrich Wilhelm Bach; Jürgen Becker
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: DE102014004323A1

Abstract

Beschichtungseinrichtung (1) zum zumindest teilweisen Beschichten eines Beschichtungsbereiches einer Oberfläche (18) eines Bauteils (16), wobei die Beschichtungseinrichtung (1) eine Vakuumkammer (2) und eine Aufbringeinrichtung (4) zum Aufbringen wenigstens einer Schicht auf den Beschichtungsbereich aufweist, wobei die Aufbringeinrichtung (4) in der Vakuumkammer (2) angeordnet ist, die Vakuumkammer (2) eine Öffnung (12) und einen Kontaktbereich (14) mit einem Kontaktelement sowie einen Dichtungsbereich mit Dichtungselement aufweist, der die Öffnung (12) an einer Außenseite der Vakuumkammer (2) umgibt, wobei die Öffnung (12) so ausgebildet ist, dass die Oberfläche (18) des Bauteils (16) dichtend an dem Kontaktbereich (14) positionierbar ist, wobei Kontaktbereich (14) und Dichtungsbereich nebeneinander angeordnet sind und im Dichtungsbereich wenigstens ein Dichtungselement (28), und im Kontaktbereich (14) wenigstens ein Kontaktelement (55) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktelement (55) von wenigstens zwei Dichtungselementen (28) umgeben ist, wobei die Vakuumkammer (2) ein abtrennbares Andockelement (6) aufweist, an dem die Öffnung (12) und der Kontaktbereich (14) angeordnet sind und das ein Verschließelement (22) aufweist, das in eine Verschließposition bringbar ist, in der ein Innenraum des Andockelementes (6) ein dichtes Volumen bildet, wenn die Oberfläche des Bauteiles (16) dichtend an dem Kontaktbereich (14) positioniert ist. Beschichtungseinrichtung (1) nach ist.Coating device (1) for at least partial coating of a coating area of a surface (18) of a component (16), the coating device (1) having a vacuum chamber (2) and an application device (4) for applying at least one layer to the coating area, the Applicator (4) is arranged in the vacuum chamber (2), the vacuum chamber (2) has an opening (12) and a contact area (14) with a contact element and a sealing area with a sealing element, which has the opening (12) on an outside of the vacuum chamber (2), the opening (12) being designed so that the surface (18) of the component (16) can be positioned in a sealing manner on the contact area (14), the contact area (14) and the sealing area being arranged next to one another and in the sealing area at least a sealing element (28), and at least one contact element (55) is provided in the contact area (14), characterized in that a Contact element (55) is surrounded by at least two sealing elements (28), the vacuum chamber (2) having a separable docking element (6) on which the opening (12) and the contact area (14) are arranged and which has a closing element (22) which can be brought into a locking position in which an interior space of the docking element (6) forms a tight volume when the surface of the component (16) is positioned sealingly on the contact area (14). Coating device (1) is after.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung zum zumindest teilweisen Beschichten eines Beschichtungsbereiches gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a coating device for at least partially coating a coating area according to the preamble of claim 1.

Beschichtungseinrichtungen und -verfahren, mit denen die Oberfläche eines Bauteiles zumindest teilweise beschichtet werden können, sind heute in vielen Bereichen der Technik bekannt und werden für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt. Ursprünglich wurde eine derartige Beschichtung beispielsweise als Verschleißschutz oder im Bereich der Mikrotechnologie zur Herstellung von Mikrochips verwendet. Durch Beschichtungen können bestimmte Glanz-, Rauhigkeits- oder Farbwerte, aber auch chemische oder physikalische, beispielsweise optische, Eigenschaften der beschichteten Bauteile gezielt eingestellt werden. Dabei ist zwischen einer vollflächigen Beschichtung, wie sie beispielsweise als Verschleißschutz oder beim Verspiegeln oder Entspiegeln von Scheiben, beispielsweise für Schaufenster, verwendet wird und einer nur teilweisen und strukturierten Beschichtung, wie sie beispielsweise für die Herstellung von Mikrochips verwendet wird, zu unterscheiden. Durch das strukturierte Aufbringen mehrerer Schichten gegebenenfalls unterschiedlicher Materialien auf eine Oberfläche eines Bauteiles können heute Sensoren zur Überwachung von Bauteileigenschaften unmittelbar auf das Bauteil aufgebracht werden. Dazu sind eine Reihe unterschiedlicher Beschichtungsverfahren bekannt, die die Gemeinsamkeit aufweisen, dass sie in einer mit Unterdruck beaufschlagten Vakuumkammer durchgeführt werden.Coating devices and methods with which the surface of a component can be at least partially coated are known today in many areas of technology and are used for a wide variety of applications. Such a coating was originally used, for example, as wear protection or in the field of microtechnology for the production of microchips. By means of coatings, certain gloss, roughness or color values, but also chemical or physical, for example optical, properties of the coated components can be set in a targeted manner. A distinction must be made between a full-surface coating, as is used, for example, as wear protection or when mirroring or anti-reflective coating of panes, for example for shop windows, and an only partial and structured coating, such as is used, for example, for the production of microchips. By applying several layers of possibly different materials to a surface of a component in a structured manner, sensors for monitoring component properties can now be applied directly to the component. For this purpose, a number of different coating processes are known which have the common feature that they are carried out in a vacuum chamber subjected to negative pressure.

In der Vakuumkammer befindet sich die eigentliche Aufbringeinrichtung, in der beispielsweise beim Sputtern das abzuscheidende Material beispielsweise in fester Form bereitgestellt wird. Das Material wird verdampft oder mit einem anderen Verfahren in eine aufbringbare Form gebracht und anschließend beispielsweise magnetisch, elektrisch oder ballistisch auf das Bauteil aufgebracht. Natürlich sind auch andere Verfahren zum Aufbringen von Schichten aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielhaft seien nur die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) genannt.The actual application device is located in the vacuum chamber, in which the material to be deposited is provided, for example in solid form, for example during sputtering. The material is vaporized or brought into a form that can be applied using another method and then applied to the component, for example magnetically, electrically or ballistically. Of course, other methods for applying layers are also known from the prior art. Chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD) are the only examples.

Durch die Beschichtung mit mehreren Schichten aufbringbare Sensoren umfassen insbesondere Sensoren für die Detektion mechanischer Belastungen wie beispielsweise Zugkräfte, Druckkräfte oder Torsionen. Um derartige Sensoren direkt auf das Bauteil aufzubringen, muss das Bauteil in die Vakuumkammer eingeführt werden, in der es nach der Evakuierung der Kammer durch die Aufbringeinrichtung beschichtet wird. Die Größe der dafür notwendigen Beschichtungseinrichtung und insbesondere deren Vakuumkammer sind folglich von der Größe des Bauteils abhängig. Daher ist es ab einer bestimmten Bauteilgröße nicht mehr in wirtschaftlich sinnvoller Weise möglich, derartige Sensoren direkt auf das Bauteil aufzubringen. Stattdessen wird eine Folie auf ein Substrat aufgebracht, dass in die Vakuumkammer eingeführt wird und dort mit den Sensorschichten beschichtet wird. Die Folie wird anschließend vom Substrat getrennt und in einem weiteren Verfahrensschritt auf die Oberfläche des Bauteiles aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt.Sensors that can be applied by coating with a plurality of layers include, in particular, sensors for the detection of mechanical loads such as tensile forces, compressive forces or torsions. In order to apply such sensors directly to the component, the component must be introduced into the vacuum chamber, in which it is coated after the chamber has been evacuated by the application device. The size of the coating device required for this and, in particular, its vacuum chamber are consequently dependent on the size of the component. Therefore, above a certain component size, it is no longer possible in an economically sensible way to apply such sensors directly to the component. Instead, a film is applied to a substrate that is inserted into the vacuum chamber and coated there with the sensor layers. The film is then separated from the substrate and, in a further process step, applied to the surface of the component, for example glued on.

Aus der DE 196 17 155 B4 ist beispielsweise eine Sputterbeschichtungsstation, die über ein paar sich gegenüberliegender Sputterquellen verfügt. Damit ist es möglich, Bauteile, die sich zwischen diesen Sputterquellen befinden, allseitig zu beschichten. Die DE 195 06 515 C1 beschreibt ein Verfahren zur reaktiven Beschichtung nach dem Magnetronprinzip. Auch hierbei muss der zu beschichtende Gegenstand vollständig in einer Vakuumkammer aufgenommen werden.From the DE 196 17 155 B4 is, for example, a sputter coating station that has a pair of opposing sputter sources. This makes it possible to coat components located between these sputtering sources on all sides. the DE 195 06 515 C1 describes a process for reactive coating based on the magnetron principle. Here, too, the object to be coated must be completely accommodated in a vacuum chamber.

Aus der EP 0 607 787 A2 ist eine Vorrichtung zum Beschichten oder Ätzen von Substraten bekannt, bei denen eine Plasmaanordnung in einer Plasmakammer angeordnet ist. Das zu beschichtende Substrat wird in der Plasmakammer an der Elektrode der Plasmaanordnung vorbeigeführt.From the EP 0 607 787 A2 a device for coating or etching substrates is known, in which a plasma arrangement is arranged in a plasma chamber. The substrate to be coated is guided past the electrode of the plasma arrangement in the plasma chamber.

Die DE 199 16 666 A1 beschreibt eine Vakuumkammer für flache Substrate die insbesondere als Schleusenkammer für Beschichtungsanlagen eingesetzt wird, in denen Flachgas oder ähnliche flache aber ausgedehnte Substrate beschichtet werden. Mit derartigen Kammern ist es möglich, die zu beschichtenden Substrate in die jeweilige Beschichtungskammer hinein und wieder aus ihr herauszuführen, ohne dass das relativ große Volumen der tatsächlichen Beschichtungskammer belüftet und evakuiert werden muss.the DE 199 16 666 A1 describes a vacuum chamber for flat substrates which is used in particular as a lock chamber for coating systems in which flat gas or similar flat but extensive substrates are coated. With such chambers it is possible to guide the substrates to be coated into and out of the respective coating chamber without the relatively large volume of the actual coating chamber having to be ventilated and evacuated.

In diesem Fall befindet sich der Sensor jedoch nicht direkt auf dem Bauteil, was zu Ungenauigkeiten in den Messergebnissen führt. Zwischen dem Sensor und dem eigentlich zu vermessenden Bauteil befinden sich eine Klebstoffschicht und die Folie, die als Trägermaterial für den Sensor dient. Diese Materialien weisen mechanische Eigenschaften, beispielsweise Zug- und Druckfestigkeit, auf, die sich von denen des eigentlich zu vermessenden Bauteiles deutlich unterscheiden können. Dies gilt insbesondere für die Temperaturabhängigkeiten der genannten Größen, so dass insbesondere bei erwärmten Bauteilen sich die durch einen so aufgebrachten Sensor aufgenommenen Messwert deutlich von denen unterscheiden, die durch einen Sensor erfasst würden, der direkt auf das Bauteil aufgebracht ist.In this case, however, the sensor is not located directly on the component, which leads to inaccuracies in the measurement results. Between the sensor and the component actually to be measured there is an adhesive layer and the film that serves as the carrier material for the sensor. These materials have mechanical properties, for example tensile and compressive strength, which can differ significantly from those of the component actually to be measured. This applies in particular to the temperature dependencies of the variables mentioned, so that, particularly in the case of heated components, the measured values recorded by a sensor applied in this way differ significantly from those that would be recorded by a sensor that is applied directly to the component.

DE 43 13 353 A1 offenbart eine Vakuumsbeschichtungsanlage mit einem topfförmigen Rezipienten gegen dessen offene Seite ein Teilbereich des Substrates dichtend gehalten werden kann. Dabei ist im Rezipienten eine Beschichtungsquelle angeordnet, mit der auf das Substrat eine örtliche Beschichtung erzeugt werden kann. DE 43 13 353 A1 discloses a vacuum coating system with a pot-shaped recipient against the open side of which a portion of the substrate can be held in a sealing manner. A coating source with which a local coating can be produced on the substrate is arranged in the recipient.

Aus der DE 44 01 718 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken in einer Vakuumatmosphäre bekannt. Aus der US 5 364 481 A ist eine Einrichtung zur Herstellung eines Fotovoltaikwandlers in Dünnschichttechnik bekannt. Aus der DE 10 2004 024 461 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements mit zumindest einer aktiven organischen Schicht bekannt. Aus der DE 10 2010 042 017 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats bekannt.From the DE 44 01 718 C1 a method and a device for machining workpieces in a vacuum atmosphere are known. From the U.S. 5,364,481 A a device for producing a photovoltaic converter using thin-film technology is known. From the DE 10 2004 024 461 A1 a device and a method for producing an electronic component having at least one active organic layer are known. From the DE 10 2010 042 017 A1 a method for coating a substrate is known.

Grundsätzlich werden strukturierte Schichten für Sensoren in mehreren Verfahrensschritten auf die gewünschte Oberfläche aufgebracht. Dabei wird zunächst eine nahezu vollflächige Beschichtung des jeweiligen Beschichtungsbereiches vorgenommen und anschließend die gewünschte Struktur in die Schicht eingebracht. Dies kann beispielsweise durch photolithographische Verfahren oder durch nachträgliche Strukturierung mittels Laserstrahlung erfolgen. Dass der Schichtaufbau und damit auch die zu beschichtende Oberfläche des Bauteiles dazu aus der Vakuumkammer entfernt werden muss, stellt bei heutigen Verfahren kein Problem dar, da für die nächste Schicht das Bauteil wieder in die Vakuumkammer eingebracht wird und dort in nahezu optimaler Weise ausgerichtet werden kann, insbesondere bei photolithographischen Verfahren wird die Beschichtung und Entwicklung der photoaktiven Schicht folglich außerhalb des Vakuums vorgenommen und die beschichtete Photoschicht durch Benetzen mit den dafür nötigen Substanzen entwickelt.In principle, structured layers for sensors are applied to the desired surface in several process steps. In this case, an almost full-area coating of the respective coating area is first carried out and then the desired structure is introduced into the layer. This can be done, for example, by photolithographic processes or by subsequent structuring by means of laser radiation. The fact that the layer structure and thus also the surface of the component to be coated must be removed from the vacuum chamber for this purpose is not a problem with today's methods, since the component is reinserted into the vacuum chamber for the next layer and can be aligned there in an almost optimal way , in particular in the case of photolithographic processes, the coating and development of the photoactive layer is consequently carried out outside the vacuum and the coated photo layer is developed by wetting it with the substances required for it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungseinrichtung vorzuschlagen, die so mobil und flexibel gestaltet werden kann, dass auch große Bauteile oder Bauteilsysteme, die zu groß sind, um sie in herkömmliche Vakuumanlagen einbringen zu können, zumindest teilweise beschichtet werden können. Derartige Bauteile sind beispielsweise Tragflächen von Flugzeugen, Flügel von Windkraftanlagen oder andere große Bauteile, die durch aufzubringende Sensoren insbesondere in ihren mechanischen Eigenschaften überwacht werden sollen.The invention is based on the object of proposing a coating device that can be designed so mobile and flexible that even large components or component systems that are too large to be able to be introduced into conventional vacuum systems can be at least partially coated. Such components are, for example, the wings of aircraft, wings of wind turbines or other large components whose mechanical properties are to be monitored by sensors to be applied.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Beschichtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die sich dadurch auszeichnet, dass Kontaktbereich und Dichtungsbereich nebeneinander angeordnet sind. Dabei weist die Vakuumkammer in einer Wandung eine Öffnung auf, die mindestens so groß ist, wie die Größe des zu beschichtenden Beschichtungsbereiches der Oberfläche des Bauteiles. An der Außenseite der Vakuumkammer wird diese Öffnung wiederum durch einen Kontaktbereich umgeben, an dem die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteiles hermetisch dichtend und elektrisch kontaktierbar positionierbar ist.The invention solves the problem posed by a coating device according to the preamble of claim 1, which is characterized in that the contact area and sealing area are arranged next to one another. The vacuum chamber has an opening in one wall which is at least as large as the size of the coating area of the surface of the component to be coated. On the outside of the vacuum chamber, this opening is in turn surrounded by a contact area on which the surface of the component to be coated can be positioned in a hermetically sealing and electrically contactable manner.

Durch diese Ausgestaltung wird ein Teil des Bauteiles, dessen Oberfläche zumindest teilweise zu beschichten ist, ein kontaktierter und abgedichteter Teil der Vakuumkammer, bei dem der Dichtungs- und Kontaktierungsvorgang durch die vorgesehene Positionierung miteinander gekoppelt werden kann.As a result of this configuration, a part of the component, the surface of which is at least partially to be coated, becomes a contacted and sealed part of the vacuum chamber, in which the sealing and contacting process can be coupled to one another through the intended positioning.

Unter einem Nebeneinanderliegen von Kontakt- und Dichtungsbereich ist dabei eine Anordnung der beiden Bereiche zu verstehen, bei dem die beiden Bereiche übergangslos aneinander angrenzen.A juxtaposition of the contact and sealing areas is to be understood as an arrangement of the two areas in which the two areas adjoin one another without a transition.

Unter einer dichtenden Positionierbarkeit versteht man wiederum, dass innerhalb der Vakuumkammer ein ausreichender Unterdruck erzeugt werden kann, wenn die Oberfläche des Bauteiles am Kontakt- und Dichtungsbereich positioniert wurde. Sealed positionability is understood to mean that a sufficient negative pressure can be generated within the vacuum chamber if the surface of the component has been positioned at the contact and sealing area.

Wichtig ist lediglich, dass gegebenenfalls durch die Aufrechterhaltung einer Pumpleistung innerhalb der Vakuumkammer, deren Öffnung nun durch die Oberfläche des Bauteiles verschlossen wird, ein zum Aufbringen der wenigstens einen Schicht mit der jeweiligen Aufbringeinrichtung ausreichender Unterdruck erzeugbar ist.It is only important that, if necessary, by maintaining a pumping power within the vacuum chamber, the opening of which is now closed by the surface of the component, a negative pressure can be generated that is sufficient to apply the at least one layer with the respective application device.

Auf diese Weise wird erreicht, dass die Größe der Beschichtungseinrichtung nicht mehr von der Größe des zu beschichtenden Bauteiles sondern lediglich von der Größe des zu beschichtenden Beschichtungsbereiches der Oberfläche des Bauteiles abhängt.In this way it is achieved that the size of the coating device no longer depends on the size of the component to be coated but only on the size of the coating area of the surface of the component to be coated.

Da herkömmlicherweise entsprechende Sensoren nur eine relativ kleine flächige Ausdehnung aufweisen, kann die Beschichtungseinrichtung ebenfalls klein ausgebildet werden. Auf diese Weise ist es möglich beispielsweise Tragflächen von Flugzeugen oder Flügel von Windkraftanlagen direkt mit Sensoren zu beschichten und so einen entsprechenden Sensor direkt auf diese Bauteile aufzubringen, ohne dass eine Vakuumkammer benötigt wird, die die Ausmaße des Bauteils aufweist. Die Art und Weise, in der der Kontaktbereich ausgeführt wird, ist dabei vorteilhafterweise an die zu beschichtenden Werkstoffe und deren Oberflächen- und Stabilitätseigenschaften angepasst.Since conventionally corresponding sensors only have a relatively small two-dimensional extent, the coating device can also be made small. In this way it is possible, for example, to coat the wings of aircraft or the wings of wind turbines directly with sensors and thus apply a corresponding sensor directly to these components without the need for a vacuum chamber that has the dimensions of the component. The way in which the contact area is implemented is advantageously adapted to the materials to be coated and their surface and stability properties.

Die Erfindung sieht dabei im Dichtungsbereich wenigstens ein Dichtungselement, und im Kontaktbereich wenigstens ein Kontaktelement vorgesehen vor. Hierdurch kann der Vorgang des Kontaktierens und des Dichtens auf demselben Oberflächenabschnitt durch die jeweiligen Elemente vorgenommen werden. Besonders vorteilhaft ist dabei ein Kontaktelement von wenigstens zwei Dichtungselementen umgeben.The invention provides at least one sealing element in the sealing area and at least one contact element in the contact area. This allows the process of the Contacting and sealing are made on the same surface section by the respective elements. A contact element is particularly advantageously surrounded by at least two sealing elements.

Dies hat den Vorteil, dass zum einen das in der Vakuumkammer innenliegende Dichtungselement beim Vakuumziehen eine erste Abdichtung schafft, ein darauffolgendes Kontaktelement den elektrischen Kontakt herstellt und anschließend ein zweites Dichtungselement eine umfassende Vakuumisierung garantiert.This has the advantage that, on the one hand, the sealing element located inside the vacuum chamber creates a first seal during vacuum drawing, a subsequent contact element makes the electrical contact and then a second sealing element guarantees comprehensive vacuuming.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht eine annähernd gleiche Beabstandung von Dichtungs- und Kontaktelement vor.A particularly advantageous embodiment provides an approximately equal spacing between the sealing and contact elements.

Dies hat den Vorteil, dass während des Vakuumisierungsprozesses Innen- sowie Außendrücke über den Kontaktierungs- und Dichtungsbereich gleich verteilt werden, was für die Stabilität der platzierten Beschichtungseinrichtung von Vorteil ist.This has the advantage that internal and external pressures are evenly distributed over the contacting and sealing area during the vacuuming process, which is advantageous for the stability of the coating device in place.

Bei der Ausführung eines Dichtungselements aus einem flexiblen Werkstoff kann die Dynamik der Beschichtungseinrichtung während des Abdicht- und Kontaktierungsprozesses wie folgt beschrieben werden:

Nach der oberflächigen Anordnung von Beschichtungs- und Kontaktbereich mit den zugehörigen Dicht- und Kontaktelementen und der Erzeugung des Unterdrucks wird sich die Beschichtungseinrichtung zur zu beschichtenden Oberfläche bewegen was besonders durch einen flexiblen Werkstoff realisiert werden kann. Dabei entsteht durch den atmosphärischen Druck eine Anpresskraft der Beschichtungseinrichtung, die auf die flexible Dichtung wirkt, die diese Anpresskraft teilweise an den zu beschichtenden Oberflächenbereich weiterleitet. Gleichzeitig wird der Kontaktbereich mit Kontaktelement in Richtung des zu beschichtenden Oberflächenabschnitts bewegt und eine Kontaktierung wird vorgenommen. Hierbei dient das Kontaktierungselement konstruktionsbedingt als mechanischer „Begrenzer“ des Dichtelements, sodass ein Abrutschen des Dichtelements durch das Kontaktelement verhindert wird.

When a sealing element is made from a flexible material, the dynamics of the coating device during the sealing and contacting process can be described as follows:

After the surface arrangement of the coating and contact area with the associated sealing and contact elements and the generation of the negative pressure, the coating device will move to the surface to be coated, which can be achieved in particular by a flexible material. The atmospheric pressure creates a contact pressure of the coating device, which acts on the flexible seal, which partially transfers this contact force to the surface area to be coated. At the same time, the contact area with the contact element is moved in the direction of the surface section to be coated and contact is made. Due to the design, the contacting element serves as a mechanical “limiter” of the sealing element, so that the sealing element is prevented from slipping through the contact element.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung kann die Vakuumkammer als an einer Seite offene Glocke ausgebildet sein, in den meisten Fällen ist jedoch eine derart große Öffnung nicht nötig und kann insbesondere bei Bauteilen aus einem mechanisch instabilen, flexiblen und/oder elastischen Material zu Stabilitätsproblemen führen. Vorteilhafterweise ist daher die Größe der Öffnung an die Größe des zu beschichtenden Beschichtungsbereiches der Oberfläche des Bauteiles angepasst.In a structurally particularly simple embodiment, the vacuum chamber can be designed as a bell open on one side, but in most cases such a large opening is not necessary and can lead to stability problems, especially with components made of a mechanically unstable, flexible and / or elastic material. The size of the opening is therefore advantageously adapted to the size of the coating area to be coated on the surface of the component.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Aufbringeinrichtung ein Beschichtungsmaterial auf, das zum Beschichten auf den Beschichtungsbereich aufgebracht wird. Dies kann durch Verdampfen oder ein anderes Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise Sputtern, CVD, Laser-CVD oder ähnliches geschehen. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn die Aufbringeinrichtung mehrere unterschiedliche Beschichtungsmaterialien aufweist. In diesem Fall ist es möglich, mehrere Schichten aus unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteiles aufzubringen, ohne dass die Vakuumkammer belüftet und geöffnet werden müsste, um beispielsweise einen neuen Behälter mit einem anderen Beschichtungsmaterial einzuführen.In a preferred embodiment, the application device has a coating material which is applied to the coating area for coating. This can be done by evaporation or another coating process such as sputtering, CVD, laser CVD or the like. It has been found to be particularly advantageous if the application device has several different coating materials. In this case it is possible to apply several layers of different coating materials to the surface of the component to be coated without the vacuum chamber having to be ventilated and opened, for example in order to introduce a new container with a different coating material.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Aufbringeinrichtung eine Strukturierungseinrichtung auf, durch die wenigstens eine Schicht strukturiert auf den Beschichtungsbereich aufbringbar ist oder eine auf den Beschichtungsbereich aufgebrachte Schicht strukturierbar ist. Dadurch kann nahezu das gesamte Beschichtungsverfahren in einem Arbeitsschritt durchgeführt werden, ohne dass die Vakuumkammer belüftet und geöffnet werden müsste, um beispielsweise andere Beschichtungsmaterialien oder andere Strukturierungseinrichtungen in der Vakuumkammer anordnen zu können. Die Strukturierungseinrichtung weist vorteilhafterweise wenigstens eine, besonders vorteilhafterweise mehrere unterschiedliche Masken auf. Derartige Masken, beispielsweise Schattenmasken, können beispielsweise in Form einer Folie vorliegen, die für das entsprechende Beschichtungsmaterial durchlässige und nicht durchlässige Bereiche aufweist. Die Maske wird in einen gewünschten Abstand zu der zu beschichtenden Oberfläche des Bauteiles gebracht, wobei die Maske vorteilhafterweise auf der zu beschichtenden Oberfläche aufliegt. Anschließend wird die Beschichtung vorgenommen, wobei der Beschichtungsbereich der zu beschichtenden Oberfläche nur in den Bereichen beschichtet wird, an denen sich die für das Material durchlässigen Teile der Maske befinden. Nachdem die Beschichtung durchgeführt wurde, wird die entsprechende Maske von der Oberfläche entfernt und auf der Oberfläche verbleibt eine strukturierte Schicht. Soll nun anschließend eine weitere Schicht mit einer anderen Struktur aufgebracht werden, kann beispielsweise für den Fall, dass die Strukturierungseinrichtung über mehrere Masken verfügt, eine andere Maske vor der zu beschichtenden Oberfläche positioniert werden, insbesondere auf diese aufgelegt werden. Anschließend wird beispielsweise das Beschichtungsmaterial geändert, wenn die zusätzliche Schicht aus einem anderen Material als die bereits aufgebrachte Schicht bestehen soll. Anschließend wird der Beschichtungsprozess wiederholt. Je nach Größe der Vakuumkammer und der Anzahl der unterschiedlichen Strukturen und gegebenenfalls Materialien ist es möglich, alle für die Aufbringung eines Sensors benötigten Beschichtungsmaterialien und strukturierten Masken innerhalb der Vakuumkammer anzuordnen. Dies kann beispielsweise in Form von Revolveranordnungen geschehen, bei denen die jeweils benötigte Maske in den Beschichtungsweg, den das Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche nimmt, gedreht wird.In an advantageous embodiment of the present invention, the application device has a structuring device, by means of which at least one layer can be applied to the coating area in a structured manner or a layer applied to the coating area can be structured. As a result, almost the entire coating process can be carried out in one work step without the vacuum chamber having to be ventilated and opened in order, for example, to be able to arrange other coating materials or other structuring devices in the vacuum chamber. The structuring device advantageously has at least one, particularly advantageously several, different masks. Such masks, for example shadow masks, can be in the form of a film, for example, which has areas that are permeable and non-permeable for the corresponding coating material. The mask is brought into a desired distance from the surface of the component to be coated, the mask advantageously resting on the surface to be coated. The coating is then carried out, the coating area of the surface to be coated being coated only in the areas where the parts of the mask that are permeable to the material are located. After the coating has been carried out, the corresponding mask is removed from the surface and a structured layer remains on the surface. If a further layer with a different structure is then to be applied, for example in the event that the structuring device has several masks, another mask can be positioned in front of the surface to be coated, in particular placed on it. Then, for example, the coating material is changed if the additional layer is to consist of a different material than the layer that has already been applied. The coating process is then repeated. Depending on the size of the vacuum chamber and the number of different Structures and optionally materials, it is possible to arrange all coating materials and structured masks required for the application of a sensor within the vacuum chamber. This can be done, for example, in the form of turret arrangements in which the respectively required mask is rotated into the coating path that the coating material takes on the surface.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Strukturierungseinrichtung einen Laser aufweisen. Mit Hilfe des vom Laser ausgesandten Laserstrahls können ebenfalls bereits auf die Oberfläche aufgebrachte Schichten strukturiert werden, wobei jedoch zu beachten ist, dass es mit dieser Technik schwieriger ist, nur die jeweils zu strukturierende Schicht oder Schichten zu strukturieren und die darunter liegenden Schichten nicht zu beeinflussen. Prinzipiell können jedoch sämtliche Aufbringungs- und Strukturierungsverfahren verwendet werden, die im Vakuum anwendbar sind. Die Verwendung photolithographischer Verfahren ist jedoch aufgrund der zu verwendenden Flüssigkeit beispielsweise zum Entwickeln der aufgebrachten Schicht problematisch und mit technischem Aufwand verbunden. Unmöglich ist jedoch auch eine derartige Form der Strukturierung und Beschichtung nicht.As an alternative or in addition to this, the structuring device can have a laser. With the aid of the laser beam emitted by the laser, layers that have already been applied to the surface can also be structured, although it should be noted that with this technique it is more difficult to structure only the layer or layers to be structured and not to influence the layers below . In principle, however, all application and structuring processes that can be used in a vacuum can be used. The use of photolithographic processes, however, is problematic and involves technical effort because of the liquid to be used, for example for developing the applied layer. However, such a form of structuring and coating is not impossible either.

Erfindungsgemäß weist die Vakuumkammer ein abtrennbares Andockelement auf, an dem die Öffnung und der Kontaktbereich angeordnet sind und das ein Verschließelement aufweist, das in eine Verschließposition bringbar ist, in der ein Innenraum des Andockelementes ein dichtes Volumen bildet, wenn die Oberfläche des Bauteiles dichtend an dem Kontaktbereich positioniert ist.According to the invention, the vacuum chamber has a separable docking element on which the opening and the contact area are arranged and which has a closing element which can be brought into a closing position in which an interior of the docking element forms a tight volume when the surface of the component is sealed against the Contact area is positioned.

Dieses Verschließelement wirkt wie eine Schleuse. Die Oberfläche des Bauteiles wird zunächst an dem Kontaktbereich, der die Öffnung in der Vakuumkammer umgibt, positioniert. Dabei kommt es zu einem dichtenden Kontakt, sodass beim Evakuieren der Vakuumkammer der für die Beschichtung durch die Aufbringeinrichtung nötige Unterdruck entsteht. Das Andockelement ist mit dem Rest der Vakuumkammer ebenfalls dichtend verbunden und der Innenraum des Andockelementes bildet mit dem Innenraum der restlichen Vakuumkammer ein Volumen, in dem sich nach dem Evakuieren der Vakuumkammer der Unterdruck befindet. Wird nun in diesem Zustand das Verschließelement in die Verschließposition gebracht, wird dieses einheitliche Volumen in zwei Teil-Volumina aufgeteilt, von denen eines durch den Innenraum des Andockelementes gebildet wird, in diesem Fall kann der restliche Anteil der Vakuumkammer belüftet und geöffnet und beispielsweise der restliche Anteil der Vakuumkammer vom Andockelement getrennt werden. Dann können unterschiedliche Umbauarbeiten im Inneren der Vakuumkammer, beispielsweise durch das Einsetzen weiterer oder anderer Strukturierungseinrichtungen oder zusätzlicher oder anderer Beschichtungsmaterialien vorgenommen werden. Das Andockelement bleibt dichtend mit dem Bauteil verbunden und sorgt auf diese Weise dafür, dass eine neuerliche Ausrichtung des Bauteiles relativ zur Vakuumkammer und damit relativ zur Beschichtungseinrichtung nicht nötig ist. Sind die notwendigen Umbau- und/oder Umrüstarbeiten innerhalb der Vakuumkammer vorgenommen, kann der restliche Anteil der Vakuumkammer wieder mit dem Andockelement verbunden werden. Die Vakuumkammer wird evakuiert und das Verschließelement wird wieder aus der Verschließposition gebracht, sobald sich der Druck in den beiden Teilvolumina angeglichen hat. Der Innenräume des Andockelementes und der Innenraum des restlichen Teils der Vakuumkammer bilden wieder ein gemeinsames Volumen und die Beschichtung kann mit den nun in der Vakuumkammer vorhandenen Einrichtungen durchgeführt werden. So können auch kleine Vakuumkammern verwendet werden, um unterschiedliche Schichten aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Strukturen auf den Beschichtungsbereich der Oberfläche des Bauteiles aufzubringen, ohne dass eine erneute Ausrichtung und Positionierung der Beschichtungseinrichtung am Bauteil vorgenommen werden muss. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn sich in der Vakuumkammer eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Beschichtungsbereiches befindet. Damit ist es möglich, zunächst an dem Beschichtungsbereich der Oberfläche des Bauteiles gegebenenfalls anhaftende Verschmutzungen und Verunreinigungen zu entfernen und so eine für die Beschichtung optimal vorbereitete Oberfläche zu erreichen. Der Kontaktbereich kann durch mehrere Dichtungssysteme gebildet werden, die eine dichtende Positionierung des Bauteiles an dem Kontaktbereich sicherstellen. Dazu können beispielsweise unterschiedliche Dichtungsringe, beispielsweise O-Ringe, die hintereinander angeordnet werden, verwendet werden, die dazu beitragen, dass beispielsweise ein Hochvakuum realisiert werden kann, im Falle zu großer Oberflächenrauheiten der Oberfläche des Bauteiles ist gegebenenfalls zusätzlich ein abdichtendes Medium auf den Kontaktbereich und/oder die Oberfläche des Bauteiles aufzutragen, um auch hier einen dichtenden Kontakt herzustellen. Insbesondere bei der Beschichtung mit einem Beschichtungsverfahren, bei dem das Beschichtungsmaterial durch elektrische Felder geführt wird, ist es sinnvoll, ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement zu verwenden, durch das: beispielsweise das Bauteil kontaktiert werden kann. Für den Fall, dass das Bauteil aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, kann auch ein zusätzliches elektrisch leitfähiges Kontaktelement verwendet werden, das als separates Bauteil ausgebildet ist und beispielsweise außerhalb der Vakuumkammer auf einer der Vakuumkammer abgewandten Seite des Bauteiles angeordnet wird. Durch ein derartiges Kontaktelement zum Kontaktieren des Bauteiles oder zum Anordnen an der der Vakuumkammer abgewandten Seite des Bauteiles wird die Voraussetzung zum Erzeugen des elektrischen Feldes geschaffen, durch das das Beschichtungsmaterial geführt wird. Die Kontaktierung kann beispielsweise zwischen einzelnen Dichtungsbereichen vorgesehen sein. Mit der Herstellung des Hochvakuums beziehungsweise des verwendeten Unterdrucks wird die Vakuumkammer mit der sich daran befindenden Oberfläche des Bauteiles zudem weiter abgedichtet und vorteilhafterweise gleichzeitig der elektrische Kontakt mit dem Bauteil hergestellt. Durch die geometrische Form der Öffnung und der Kontur und Form der Wand der Vakuumkammer, in der sich die Öffnung befindet, können auch Bauteile beschichtet werden, deren Oberfläche nicht eben, sondern beispielsweise gewölbt ist. Insbesondere für die Beschichtung unebener und/oder gewölbter Oberflächen können als Strukturierungseinrichtung auch Masken aus einem flexiblen Material verwendet werden, die beispielsweise zur Benutzung abgerollt und nach der Benutzung wieder aufgerollt werden können. Die so ausgebildete Maske liegt nach dem Abrollen vollflächig an der unebenen beziehungsweise gewölbten Oberfläche an, so dass hier eine optimale Beschichtung erfolgen kann. Natürlich sind als Aufbringeinrichtung sämtliche Vorrichtungen denkbar, die zum Aufbringen und/oder Strukturieren einer Schicht denkbar sind. Dabei können Ionenstrahlen oder Laserstrahlen beispielsweise zum Strukturieren verwendet werden und Bedampfungsanlagen, CVD- oder PVD Anlagen oder Sputteranlagen verwendet werden.This closing element acts like a lock. The surface of the component is first positioned on the contact area that surrounds the opening in the vacuum chamber. This creates a sealing contact, so that when the vacuum chamber is evacuated, the negative pressure required for the coating by the application device is created. The docking element is also sealingly connected to the rest of the vacuum chamber and the interior of the docking element forms a volume with the interior of the remaining vacuum chamber in which the negative pressure is located after the vacuum chamber has been evacuated. If the closing element is now brought into the closing position in this state, this uniform volume is divided into two partial volumes, one of which is formed by the interior of the docking element, in this case the remaining part of the vacuum chamber can be ventilated and opened and, for example, the remaining part Part of the vacuum chamber to be separated from the docking element. Different reconstruction work can then be carried out inside the vacuum chamber, for example by inserting further or different structuring devices or additional or different coating materials. The docking element remains sealingly connected to the component and in this way ensures that a new alignment of the component relative to the vacuum chamber and thus relative to the coating device is not necessary. Once the necessary conversion and / or conversion work has been carried out within the vacuum chamber, the remaining portion of the vacuum chamber can be reconnected to the docking element. The vacuum chamber is evacuated and the closing element is brought out of the closing position again as soon as the pressure in the two partial volumes has equalized. The interior of the docking element and the interior of the remaining part of the vacuum chamber again form a common volume and the coating can be carried out with the devices now present in the vacuum chamber. Small vacuum chambers can also be used to apply different layers of different materials with different structures to the coating area of the surface of the component without having to re-align and position the coating device on the component. It has been found to be particularly advantageous if a cleaning device for cleaning the coating area is located in the vacuum chamber. This makes it possible to first remove any dirt and impurities that may have adhered to the coating area of the surface of the component and thus to achieve a surface that is optimally prepared for the coating. The contact area can be formed by several sealing systems which ensure a sealing positioning of the component on the contact area. For this purpose, for example, different sealing rings, for example O-rings, which are arranged one behind the other, can be used, which help to ensure that, for example, a high vacuum can be achieved; / or to apply the surface of the component in order to establish a sealing contact here as well. In particular when coating with a coating process in which the coating material is passed through electrical fields, it makes sense to use an electrically conductive contact element through which: for example, the component can be contacted. In the event that the component consists of an electrically non-conductive material, an additional electrically conductive contact element can be used, which is designed as a separate component and is arranged, for example, outside the vacuum chamber on a side of the component facing away from the vacuum chamber. By such a thing Contact element for making contact with the component or for arranging it on the side of the component facing away from the vacuum chamber creates the prerequisite for generating the electrical field through which the coating material is guided. The contact can be provided, for example, between individual sealing areas. With the production of the high vacuum or the negative pressure used, the vacuum chamber with the surface of the component located thereon is further sealed and, advantageously, the electrical contact with the component is made at the same time. Due to the geometric shape of the opening and the contour and shape of the wall of the vacuum chamber in which the opening is located, it is also possible to coat components whose surface is not flat but, for example, curved. In particular for the coating of uneven and / or curved surfaces, masks made of a flexible material can also be used as structuring devices, which masks can be unrolled for use and then rolled up again after use. After unrolling, the mask formed in this way lies fully against the uneven or curved surface, so that an optimal coating can take place here. Of course, all devices that are conceivable for applying and / or structuring a layer are conceivable as the application device. Ion beams or laser beams can be used for structuring, for example, and vapor deposition systems, CVD or PVD systems or sputter systems can be used.

Neben dem Aufbringen von teilweisen Beschichtungen oder strukturierten Beschichtungen, beispielsweise zum Aufbringen von Sensoren auf die Oberfläche eines Bauteiles, können mit einer hier beschriebenen Beschichtungseinrichtung auch bereits aufgebrachte Beschichtungen repariert und nachgebessert werden. Wird beispielsweise ein großes Bauteil vollflächig beschichtet, können Schadstellen oder Beschädigungen in der Beschichtung vorliegen, die mit der hier beschriebenen Beschichtungseinrichtung schnell, einfach, kostengünstig und dennoch sicher repariert und nachgebessert werden können. Eine erneute vollflächige Beschichtung ist nicht mehr nötig, so dass das jeweilige Bauteil schnell wieder einsatzbereit ist.In addition to applying partial coatings or structured coatings, for example for applying sensors to the surface of a component, a coating device described here can also be used to repair and improve coatings that have already been applied. If, for example, a large component is coated over the entire surface, there may be damage or damage in the coating that can be repaired and touched up quickly, easily, inexpensively and yet safely with the coating device described here. A new full-surface coating is no longer necessary, so that the respective component is quickly ready for use again.

Natürlich wird die Vakuumkammer in Größe, Gestalt und Material an die verwendete Aufbringeinrichtung, das verwendete Beschichtungsverfahren, die möglichen Materialien und natürlich die Größe des Beschichtungsbereiches angepasst. So kann es beispielsweise sinnvoll sein, die Vakuumkammer aus zwei ineinander liegenden Kammern auszubilden, wenn beispielsweise toxische Stoffe bei der Beschichtung verwendet werden oder entstehen können. Dabei kann die äußere der beiden ineinander liegenden Vakuumkammern mit einem stärkeren Unterdruck beaufschlagt werden als die innere der beiden Vakuumkammern, so dass ein Austreten des toxischen Stoffes aus der Beschichtungseinrichtung sicher verhindert wird.Of course, the size, shape and material of the vacuum chamber is adapted to the application device used, the coating method used, the possible materials and of course the size of the coating area. For example, it can make sense to design the vacuum chamber from two chambers lying one inside the other if, for example, toxic substances are used or can arise during the coating. The outer of the two nested vacuum chambers can be subjected to a stronger negative pressure than the inner of the two vacuum chambers, so that the toxic substance is reliably prevented from escaping from the coating device.

Mit Hilfe einer Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Dies dient allein der Veranschaulichung der Erfindung, ohne Beschränkung der Allgemeinheit:Exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with the aid of a drawing. This serves only to illustrate the invention, without restricting the generality:

Es zeigen:

1 die schematische Schnittdarstellung durch eine Beschichtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Beschichtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
3 eine Haltevorrichtung für eine Maske in einer Draufsicht und einer Schnittansicht,
4 eine geschnitten Draufsicht des Kontakt- und Dichtungsbereichs der Beschichtungseinrichtung in unmittelbarer Nähe vom zu beschichtenden Bauteil,
5 eine geschnittene Seitenansicht des Kontakt und Dichtungsbereichs der Beschichtungseinrichtung mit Bauteil vor der Kontaktierung,
6. ebenfalls eine geschnittene Seitenansicht des Kontakt- und Dichtungsbereichs der Beschichtungseinrichtung mit Bauteil nach der Kontaktierung.

Show it:

1 the schematic sectional illustration through a coating device according to a first embodiment of the present invention,
2 a schematic sectional illustration through a coating device according to a second embodiment of the present invention and
3 a holding device for a mask in a plan view and a sectional view,
4th a sectional top view of the contact and sealing area of the coating device in the immediate vicinity of the component to be coated,
5 a sectional side view of the contact and sealing area of the coating device with component before contacting,
6th . also a sectional side view of the contact and sealing area of the coating device with the component after contacting.

1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Beschichtungseinrichtung 1. Sie umfasst eine Vakuumkammer 2, in der sich eine Aufbringeinrichtung 4 befindet. Am in 1 unteren Ende der Vakuumkammer 2 befindet sich ein Andockelement 6, das Teil der Vakuumkammer 2 ist und mit dem verbleibenden Anteil der Vakuumkammer 2 über Verbindungselemente 8 verbunden ist. Zwischen jeweils zwei der Verbindungselemente 8 befindet sich ein erster Dichtring 10. Am unteren Ende des Andockelementes 6 befindet sich eine Öffnung 12 , die an einer Außenseite des Andockelementes 6 und damit der Vakuumkammer 2 von einem Kontaktbereich 14 umgeben wird, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Dichtring ausgebildet ist. Daran angeordnet ist ein Bauteil 16, dessen Oberfläche 18 zu beschichten ist. Es wird im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Haltevorrichtung 20 in Position gehalten. Das Andockelement 6 verfügt über ein Verschließelement 22, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schieber ausgebildet ist, der sich momentan nicht im Innern des Andockelementes 6 befindet. Er ist entlang eines Doppelpfeils 24 verschieblich angeordnet. Wird das Verschließelement 22 im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nach rechts verschoben, trennt es einen Innenraum 26 des Andockelementes 6 vom restlichen Anteil der Vakuumkammer 2 ab. Dabei sind Dichtringe 28 vorgesehen, die dafür sorgen, dass der Innenraum 26 dicht abgeschlossen wird. An der Vakuumkammer 2 ist eine Pumpeinrichtung 30 angeordnet, durch die die Vakuumkammer 2 evakuiert werden kann. Dabei sind Leitungen 32 dargestellt, durch die auch für den Fall, dass sich das Verschließelement 22 in der Verschließposition, also in 1 nach rechts verschoben, befindet, sowohl der Innenraum 26 des Andockelementes 6 als auch der restliche Innenraum der Vakuumkammer evakuiert werden kann. 1 shows a sectional view through a coating device 1 . It includes a vacuum chamber 2 , in which there is an application device 4th is located. At in 1 lower end of the vacuum chamber 2 there is a docking element 6th , the part of the vacuum chamber 2 is and with the remaining portion of the vacuum chamber 2 via fasteners 8th connected is. Between every two of the connecting elements 8th there is a first sealing ring 10 . At the lower end of the docking element 6th there is an opening 12th on an outside of the docking element 6th and thus the vacuum chamber 2 from a contact area 14th is surrounded, which is designed as a sealing ring in the embodiment shown. A component is arranged on it 16 , its surface 18th is to be coated. In the exemplary embodiment shown, it is via a holding device 20th held in position. The docking element 6th has a locking element 22nd , which is designed as a slide in the embodiment shown, which is currently not in the interior of the docking element 6th is located. He's along a double arrow 24 arranged displaceably. Becomes the closing element 22nd in in 1 The embodiment shown shifted to the right, it separates an interior space 26th of the docking element 6th from the remaining part of the vacuum chamber 2 away. There are sealing rings 28 provided that ensure that the interior space 26th is tightly closed. At the vacuum chamber 2 is a pumping device 30th arranged through the the vacuum chamber 2 can be evacuated. There are lines 32 represented by the also in the event that the locking element 22nd in the locking position, i.e. in 1 shifted to the right, is located, both the interior 26th of the docking element 6th as well as the remaining interior of the vacuum chamber can be evacuated.

Wie im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aufbringeinrichtung 4 durch ein Verschlusselement („Shutter“) 34 verschlossen. Ein Aufdampfen eines Materials auf die Oberseite 18 des Bauteiles 16 ist in diesem Zustand nicht möglich, im Innenraum 26 des Andockelementes 6 ist eine Schattenmaske 36 angeordnet, die dafür sorgt, dass eine durch die Aufbringeinrichtung 4 aufgebrachte Beschichtung ein der Schattenmaske 36 entsprechende Beschichtung aufweist. Soll durch die Aufbringeinrichtung 4 eine Schicht aufgebracht werden, wird das Verschlusselement 34 entfernt und die Aufbringeinrichtung 4 entlang des Doppelpfeils 38 nach unten verschoben. Nach dem Aufbringen der Schicht kann die Aufbringeinrichtung 4 entlang des Doppelpfeils 38 wieder nach oben verschoben werden. Soll beispielsweise die Aufbringeinrichtung 4 gegen eine andere Aufbringeinrichtung ausgetauscht werden oder beispielsweise ein anderes Beschichtungsmaterial verwendet werden, wird das Verschließelement 22 nach rechts verschoben, so dass der Innenraum 26 vom restlichen Innenraum der Vakuumkammer 2 abgetrennt wird. Der restliche Anteil der Vakuumkammer 2 wird belüftet und kann mittels eines Schwenkarms 40 verschwenkt werden, so dass der Innenraum der Vakuumkammer 2 zugänglich wird. Nach den erforderlichen Umbau- oder Umrüstmaßnahmen wird der Schwenkarm 40 und damit der restliche Anteil der Vakuumkammer 2 wieder in die gezeigte Position verschwenkt und über die Pumpeinrichtung 30 evakuiert. Dann kann das Verschließelement 22 wieder in die gezeigte Position verschoben werden und eine weitere Beschichtung durchgeführt werden. Durch ein Verschieben der Aufbringeinrichtung 4 entlang des Doppelpfeils 38 kann auch eine gegebenenfalls andere benötigte Schattenmaske 36 nahe der Oberfläche 18 des zu beschichtenden Bauteils 16 positioniert werden.As in the in 1 The embodiment shown is the application device 4th closed by a closure element (“shutter”) 34. A vapor deposition of a material on top 18th of the component 16 is not possible in this state, in the interior 26th of the docking element 6th is a shadow mask 36 arranged, which ensures that one through the application device 4th applied coating on the shadow mask 36 Has corresponding coating. Should by the application device 4th a layer are applied, the closure element 34 removed and the application device 4th along the double arrow 38 moved down. After the layer has been applied, the application device 4th along the double arrow 38 moved back up. Should, for example, the application device 4th be exchanged for another application device or, for example, a different coating material is used, the closing element 22nd shifted to the right so that the interior 26th from the rest of the interior of the vacuum chamber 2 is separated. The remaining part of the vacuum chamber 2 is ventilated and can be adjusted by means of a swivel arm 40 be pivoted so that the interior of the vacuum chamber 2 becomes accessible. After the necessary conversion or conversion measures, the swivel arm 40 and thus the remaining part of the vacuum chamber 2 pivoted back into the position shown and over the pumping device 30th evacuated. Then the closing element 22nd can be moved back into the position shown and another coating can be carried out. By moving the application device 4th along the double arrow 38 can also be another shadow mask that may be required 36 near the surface 18th of the component to be coated 16 be positioned.

2 zeigt eine andere Ausführungsform der Beschichtungseinrichtung 1, beider die Vakuumkammer 2 wieder das Andockelement 6 aufweist. Auch hier ist der verbleibende Teil der Vakuumkammer 2 über den Schwenkarm 40 verschwenkbar, so dass im Innern der Vakuumkammer die Aufbringeinrichtung 4 für die nächste auf die Oberfläche 18 des Bauteils 16 aufzubringende Beschichtung ausgerüstet werden kann. Die Aufbringvorrichtung 4 ist wieder entlang des Doppelpfeils 38 nach oben und unten verschiebbar. Zusätzlich ist die Aufbringeinrichtung 4 im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel auch um ihre Längsachse drehbar, was durch den Pfeil 42 angedeutet wird. Dadurch können im Innern der Vakuumkammer 2 in der Aufbringeinrichtung 4 beispielsweise mehrere Schattenmasken, Beschichtungselemente oder Beschichtungsmaterialien vorgesehen sein, die nach Art einer Revolverhalterung jeweils in den Beschichtungsweg, den das Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche 16 des Bauteils 18 nimmt, eingebracht werden. Dies führt zwar dazu, dass die Vakuumkammer 2 größer ausgebildet werden muss als dies bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist, allerdings muss die Vakuumkammer 2 weniger häufig belüftet, geöffnet und umgerüstet werden. 3 zeigt eine Halterung 44 für eine Schattenmaske 36 in einer Draufsicht (unten) und in einer Schnittdarstellung (oben). In eine Halteplatte 46 wird ein Rahmen 48 eingesetzt, der über eine kreisförmige Öffnung 50 verfügt, in der die Schattenmaske 36 angeordnet werden kann. Der Rahmen 48 wird über Kugelelemente 52, die durch Federn 54 belastet sind, in Position gehalten. Auf diese Weise lässt sich ein Rahmen 48 leicht gegen einen anderen Rahmen austauschen, in dem sich eine andere Schattenmaske 36 befindet. 2 shows another embodiment of the coating device 1 , both the vacuum chamber 2 again the docking element 6th having. Again, the remaining part is the vacuum chamber 2 via the swivel arm 40 pivotable, so that the application device inside the vacuum chamber 4th for the next to the surface 18th of the component 16 The coating to be applied can be equipped. The application device 4th is again along the double arrow 38 can be moved up and down. In addition, there is the application device 4th in in 2 The embodiment shown can also be rotated about its longitudinal axis, as indicated by the arrow 42 is indicated. This allows inside the vacuum chamber 2 in the application device 4th For example, a plurality of shadow masks, coating elements or coating materials can be provided which, in the manner of a revolver holder, are each in the coating path that the coating material on the surface 16 of the component 18th takes, be introduced. Although this leads to the vacuum chamber 2 must be made larger than in the case of the in 1 The embodiment shown is the case, but the vacuum chamber must 2 ventilated, opened and retrofitted less frequently. 3 shows a bracket 44 for a shadow mask 36 in a top view (below) and in a sectional view (above). In a holding plate 46 becomes a frame 48 inserted through a circular opening 50 in which the shadow mask 36 can be arranged. The frame 48 is about spherical elements 52 made by springs 54 are loaded, held in position. This way you can create a frame 48 can easily be exchanged for another frame in which there is a different shadow mask 36 is located.

4 zeigt eine Draufsicht eines Kontakt- (14) und Dichtungsbereichs mit zwei umlaufenden Dichtungselementen (28) und einem mittig, umlaufenden Kontaktelements (55). 4th shows a top view of a contact ( 14th ) and sealing area with two circumferential sealing elements ( 28 ) and a central, circumferential contact element ( 55 ).

5 zeigt eine Seitenansicht des Kontakt- (14) und Dichtungsbereichs der 4 mit den umlaufenden Dichtungselementen (28) und einem mittigen umlaufenden Kontaktelement (55) kurz vor dem Kontaktierungsprozess mit dem Bauteil (16). 5 shows a side view of the contact ( 14th ) and sealing area of the 4th with the surrounding sealing elements ( 28 ) and a central circumferential contact element ( 55 ) shortly before the contacting process with the component ( 16 ).

6 zeigt eine Seitenansicht des Kontakt- (14) und Dichtungsbereichs der 4 mit den umlaufenden Dichtungselementen (28) und einem mittigen umlaufenden Kontaktelement (55) nach dem Kontaktierungsprozess mit dem Bauteil (16) bei dem ein Unterdruck erzeugt wurde und die Dichtungselemente sich verformt haben. 6th shows a side view of the contact ( 14th ) and sealing area of the 4th with the surrounding sealing elements ( 28 ) and a central circumferential contact element ( 55 ) after the contacting process with the component ( 16 ) in which a negative pressure was generated and the sealing elements have deformed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: BeschichtungseinrichtungCoating device
22: VakuumkammerVacuum chamber
44th: AufbringeinrichtungApplication device
66th: AndockelementDocking element
88th: VerbindungselementConnecting element
1010: Erster DichtringFirst sealing ring
1212th: Öffnungopening
1414th: KontaktbereichContact area
1616: BauteilComponent
1818th: Oberflächesurface
2020th: HaltevorrichtungHolding device
2222nd: VerschließelementLocking element
2424: DoppelpfeilDouble arrow
2626th: Innenrauminner space
2828: DichtringSealing ring
3030th: PumpeinrichtungPumping device
3232: Leitungmanagement
3434: VerschlusselementClosure element
3636: SchattenmaskeShadow mask
3838: DoppelpfeilDouble arrow
4040: SchwenkarmSwivel arm
4242: Pfeilarrow
4444: Halterungbracket
4646: HalteplatteRetaining plate
4848: Rahmenframe
5050: Öffnungopening
5252: KugelelementSpherical element
5454: Federfeather
5555: KontaktelementContact element

Claims

Coating device (1) for at least partially coating a coating area of a surface (18) of a component (16), the coating device (1) having a vacuum chamber (2) and an application device (4) for applying at least one layer to the coating area, the Applicator (4) is arranged in the vacuum chamber (2), the vacuum chamber (2) has an opening (12) and a contact area (14) with a contact element and a sealing area with a sealing element, which has the opening (12) on an outside of the vacuum chamber (2), wherein the opening (12) is designed so that the surface (18) of the component (16) can be positioned sealingly on the contact area (14), the contact area (14) and sealing area being arranged next to one another and in the sealing area at least a sealing element (28), and at least one contact element (55) is provided in the contact area (14), characterized in that ei n contact element (55) is surrounded by at least two sealing elements (28), the vacuum chamber (2) having a separable docking element (6) on which the opening (12) and the contact area (14) are arranged and which has a closing element (22 ) which can be brought into a locking position in which an interior of the docking element (6) forms a tight volume when the surface of the component (16) is positioned sealingly on the contact area (14). Coating device (1) is after.

Coating device (1) according to the preceding claim, characterized in that at least one sealing element (28) consists of a flexible material.

Coating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the application device (4) has at least one coating material which is applied to the coating area for coating.

Coating device (1) according to the preceding claim, characterized in that the application device (4) has several different coating materials.

Coating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the application device (4) has a structuring device by means of which at least one layer can be applied to the coating area in a structured manner or a layer applied to the coating area can be structured.

Coating device (1) according to the preceding claim, characterized in that the structuring device has at least one mask, in particular a shadow mask (36).

Coating device (1) according to the preceding claim, characterized in that the structuring device has several different masks, in particular several different shadow masks (36).