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Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Beschichtungssystem. Die Erfindung betrifft überdies ein Beschichtungsverfahren.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2010 002 259 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden von Partikeln mit einem Substrat. Das Verfahren umfasst die Schritte der Einstellung einer elektrischen Potenzialdifferenz zumindest eines Partikels relativ zu dem Substrat und der Kontaktierung des zumindest einen Partikels mit dem Substrat. Dabei entsteht ein Entladungsstrom, der zu einem Stoffschluss des Partikels mit dem Substrat führt.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Beschichten sowie Positionieren von Partikeln auf einer entsprechenden Aufnahmeeinrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird mit einer Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung wird des Weiteren mit einem Beschichtungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe mit einem Beschichtungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Beschichtungsvorrichtung, mit einer im Bereich eines ersten Saugluftkanals angeordneten ersten Beschichtungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, Werkstoffpartikel mit einem ersten Beschichtungsfluid durch Passieren der Werkstoffpartikel durch einen in einer Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel angeordneten ersten Fluidstrom zu beschichten, und einer mit dem ersten Saugluftkanal verbundenen Ausgabeeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die beschichteten Werkstoffpartikel an eine Aufnahmeeinrichtung auszugeben.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Beschichtungssystem mit einer Beschichtungsvorrichtung, und zumindest einer weiteren Beschichtungsvorrichtung, wobei die Beschichtungsvorrichtung und die zumindest eine weitere Beschichtungsvorrichtung in einer Positionierungsvorrichtung anordbar sind.
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Die vorliegende Erfindung schafft überdies ein Beschichtungsverfahren, mit einem Beschichten von Werkstoffpartikeln mit einem ersten Beschichtungsfluid durch Passieren der Werkstoffpartikel durch einen in einer Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel angeordneten ersten Fluidstrom, und einem Ausgeben der beschichteten Werkstoffpartikel an eine Aufnahmeeinrichtung.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Kombination der Fördereinrichtung und der Beschichtungseinrichtung einzelne Werkstoffpartikel sicher und zuverlässig zu beschichten. Somit können die Werkstoffpartikel für eine spätere Applizierung auf einer Aufnahmereinrichtung aufbereitet werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in einer Ausgebbarkeit der beschichteten Werkstoffpartikel an die entsprechende Aufnahmeeinrichtung.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausgabeeinrichtung einen sequentiell zu dem ersten Saugluftkanal angeordneten zweiten Saugluftkanal aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Werkstoffpartikel durch einen zweiten Saugluftstrom zu transportieren, wobei der zweite Saugluftkanal in einem vorgegebenen Winkel, vorzugsweise senkrecht zu dem ersten Saugluftkanal angeordnet ist. Durch Vorsehen des zweiten Saugluftkanals können die beschichteten Werkstoffpartikel somit sicher und zuverlässig zu der entsprechenden Aufnahmeeinrichtung transportiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass an einem auslassseitigen Endabschnitt des zweiten Saugluftkanals eine Auslassdüse angeordnet ist, über welche die Werkstoffpartikel an die Aufnahmeeinrichtung ausgebbar sind, wobei die Auslassdüse derart ausgebildet ist, dass die Werkstoffpartikel mit einem zusätzlichen Strömungsmedium, vorzugsweise Luft oder einem Schutzgas beaufschlagbar sind. Durch Beaufschlagen der Werkstoffpartikel mit dem zusätzlichen Strömungsmedium kann eine Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel im Bereich eines Auslasses des zweiten Saugluftkanals entsprechend gesteuert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Fluidstrom in einem vorgegebenen Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel angeordnet ist, wobei der erste Fluidstrom ein organisches Flussmittel, einen flüssigen Klebstoff oder einen verflüssigten Lotwerkstoff aufweist. Aufgrund der Anordnung des ersten Fluidstroms in dem vorgegebenen Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel ist eine zuverlässige und gleichmäßige Beschichtung der Werkstoffpartikel durch den ersten Fluidstrom erreichbar. Eine Auswahl des Beschichtungsfluids ist hierbei in vorteilhafter Weise an entsprechende Anforderungen betreffend eine weitere Verarbeitung der Werkstoffpartikel anpassbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine zweite Beschichtungseinrichtung sequenziell zu der ersten Beschichtungseinrichtung angeordnet ist, wobei die Werkstoffpartikel durch die zweite Beschichtungseinrichtung mit dem ersten Beschichtungsfluid oder einem zweiten Beschichtungsfluid beschichtbar ist. Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Beschichtungseinheiten können die Werkstoffpartikel in vorteilhafter Weise mit gleichen oder unterschiedlichen Stoffen übereinander beschichtet werden. Entweder kann so in Summe eine dickere Beschichtung erfolgen, oder es können für einen Lötprozess unterschiedliche Zusatz- und Hilfsstoffe direkt aufgebracht werden und ein Beschichtungssystem ausbilden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Werkstoffpartikel rundsymmetrisch aus einem Metall, insbesondere Kupfer ausgebildet ist, wobei die Werkstoffpartikel durch die erste Beschichtungseinrichtung mit einer Lotpaste mit einer Schichtdicke zwischen 20 µm und 200 µm, vorzugsweise zwischen 40 µm und 100 µm, beschichtbar sind. Somit können die Werkstoffpartikel in vorteilhafter Weise mit einer erforderlichen Beschichtung versehen werden, welche für die weitere Verwendung der Werkstoffpartikel erforderlich ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausgabeeinrichtung dazu ausgebildet ist, die beschichteten Werkstoffpartikel auf eine Oberfläche der als Substrat ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung aufzutragen. Somit kann in vorteilhafter Weise ein hoher Grad an Flexibilität hinsichtlich einer Auftragbarkeit der Werkstoffpartikel auf die Oberfläche des Substrats erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Werkstoffpartikel durch die Fördereinrichtung einzeln in einen ersten Saugluftkanal förderbar sind, wobei der Saugluftkanal dazu ausgebildet ist, die Werkstoffpartikel einzeln durch einen ersten Saugluftstrom zu transportieren, wobei die im Bereich des ersten Saugluftkanals angeordnete erste Beschichtungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Werkstoffpartikel mit dem ersten Beschichtungsfluid durch Passieren der Werkstoffpartikel durch den in der Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel angeordneten ersten Fluidstrom einzeln zu beschichten, und wobei die mit dem ersten Saugluftkanal verbundene Ausgabeeinrichtung dazu ausgebildet ist, die beschichteten Werkstoffpartikel einzeln an eine Aufnahmeeinrichtung auszugeben. Somit kann in vorteilhafter Weise eine genau dosierte Förderung der Werkstoffpartikel sowie eine gleichmäßige Beschichtung der Werkstoffpartikel gewährleistet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Beschichtungsvorrichtung und die zumindest eine weitere Beschichtungsvorrichtung in der Positionierungsvorrichtung relativ zueinander und/oder zur Aufnahmeeinrichtung bewegbar sind. Dadurch können die Werkstoffpartikel an geeigneter Stelle auf der Aufnahmeeinrichtung appliziert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass nach dem Passieren der Werkstoffpartikel durch den ersten Fluidstrom die Werkstoffpartikel in einem zu dem ersten Saugluftkanal sequenziell angeordneten zweiten Saugluftkanal transportiert werden. Durch Vorsehen des zweiten Saugluftkanals können die beschichteten Werkstoffpartikel somit sicher und zuverlässig zu der entsprechenden Aufnahmeeinrichtung transportiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zweite Saugluftkanal die Werkstoffpartikel durch einen zweiten Saugluftstrom transportiert und über eine Auslassdüse an die Aufnahmeeinrichtung ausgibt, wobei die Auslassdüse die Werkstoffpartikel mit einem zusätzlichen Strömungsmedium, vorzugsweise Luft oder einem Schutzgas beaufschlagt. Durch Beaufschlagen der Werkstoffpartikel mit dem zusätzlichen Strömungsmedium kann eine Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel im Bereich eines Auslasses des zweiten Saugluftkanals entsprechend gesteuert werden. Je nach Aufnahmeeinrichtung kann es vorteilhaft sein, als zusätzliches Strömungsmedium ein Schutzgas zu verwenden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Fluidstrom kontinuierlich strömt und eine Oberfläche der Werkstoffpartikel mit dem ersten Beschichtungsfluid gleichmäßig beschichtet, wobei die rundsymmetrisch aus einem Metall, insbesondere Kupfer ausgebildeten Werkstoffpartikel mit einer Lotpaste mit einer Schichtdicke zwischen 20 µm und 200 µm, vorzugsweise zwischen 40 µm und 100 µm, beschichtet werden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Schichtdicke der auf die Werkstoffpartikel aufgebrachten Beschichtung erreicht werden. Des Weiteren können die Werkstoffpartikel in vorteilhafter Weise mit einer erforderlichen Beschichtung versehen werden, welche für die weitere Verwendung der Werkstoffpartikel erforderlich ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Ausgeben der beschichteten Werkstoffpartikel an die Aufnahmeeinrichtung durch Auftragen der Werkstoffpartikel auf eine Oberfläche der als Substrat ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung durchgeführt wird. Somit kann in vorteilhafter Weise ein hoher Grad an Flexibilität hinsichtlich einer Auftragbarkeit der Werkstoffpartikel auf die Oberfläche des Substrats erreicht werden.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines Beschichtungssystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Beschichtungsverfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Beschichtungsvorrichtung 10 weist vorzugsweise eine Fördereinrichtung 12 auf. Die Fördereinrichtung 12 ist in vorteilhafter Weise dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Werkstoffpartikeln 14 in einen ersten Saugluftkanal 16 zu fördern. Die Fördereinrichtung 12 ist vorzugsweise als Behälter zur Aufnahme der Vielzahl von Werkstoffpartikeln 14 ausgebildet. Die Werkstoffpartikel 14 sind vorzugsweise einzeln förderbar. Alternativ können beispielsweise eine Mehrzahl von Werkstoffpartikeln 14 gleichzeitig gefördert werden.
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In dem ersten Saugluftkanal 16 sind die Werkstoffpartikel 14 durch einen ersten Saugluftstrom F1 transportierbar. Die Werkstoffpartikel 14 sind vorzugsweise einzeln transportierbar. Alternativ können beispielsweise eine Mehrzahl von Werkstoffpartikeln 14 gleichzeitig transportiert werden.
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Im Bereich des ersten Saugluftkanals 16 ist vorteilhafterweise eine erste Beschichtungseinrichtung 18 angeordnet. Die erste Beschichtungseinrichtung 18 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Werkstoffpartikel einzeln mit einem ersten Beschichtungsfluid 15 zu beschichten. Das Beschichten der Werkstoffpartikel 14 erfolgt durch Passieren einzelner Werkstoffpartikel 14 durch einen in einer Bewegungstrajektorie T der Werkstoffpartikel 14 angeordneten ersten Fluidstrom 20 der Beschichtungseinrichtung 18. Die Werkstoffpartikel 14 sind vorzugsweise einzeln beschichtbar. Alternativ können beispielsweise eine Mehrzahl von Werkstoffpartikeln 14 gleichzeitig beschichtet werden.
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Der erste Fluidstrom 20 ist vorzugsweise senkrecht zur Bewegungstrajektorie T der Werkstoffpartikel 14 angeordnet. Alternativ kann der erste Fluidstrom 20, beispielsweise in einem anderen geeigneten Winkel β zur Bewegungstrajektorie T der Werkstoffpartikel 14 angeordnet sein. Das erste Beschichtungsfluid 15 weist vorzugsweise einen verflüssigten Lotwerkstoff bzw. eine Lotpaste auf. Alternativ kann das erste Beschichtungsfluid 15 beispielsweise einen flüssigen Klebstoff oder ein organisches Flussmittel aufweisen.
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Die Werkstoffpartikel 14 sind vorzugsweise rundsymmetrisch aus Kupfer ausgebildet. Alternativ können die Werkstoffpartikel 14 beispielsweise eine andere geeignete Form aufweisen und/oder aus einem anderen geeigneten Metall ausgebildet sein. Die Werkstoffpartikel 14 werden vorzugsweise durch die erste Beschichtungseinrichtung 18 mit der Lotpaste mit einer Schichtdicke zwischen 40 µm und 100 µm beschichtet. Alternativ kann die Schichtdicke beispielsweise zwischen 20 µm und 200 µm betragen.
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Sequenziell zu der ersten Beschichtungseinrichtung 18 ist vorzugsweise eine zweite Beschichtungseinrichtung 30 im Bereich des ersten Saugluftkanals 16 angeordnet. Die zweite Beschichtungseinrichtung 30 weist vorzugsweise ein in einem geeigneten Behälter angeordnetes zweites Beschichtungsfluid 31 auf. Des Weiteren weist die zweite Beschichtungseinrichtung einen zweiten Fluidstrom 33 auf. Die Werkstoffpartikel 14 sind somit durch die zweite Beschichtungseinrichtung 30 mit dem zweiten Beschichtungsfluid 31 beschichtbar. Das zweite Beschichtungsfluid 31 unterscheidet sich vorzugsweise von dem ersten Beschichtungsfluid 15 durch dessen Inhaltsstoffe. Alternativ kann das zweite Beschichtungsfluid 31 beispielsweise mit dem ersten Beschichtungsfluid 15 identisch sein.
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Des Weiteren ist sequenziell zu dem ersten Saugluftkanal 16 vorzugsweise ein zweiter Saugluftkanal 26 angeordnet, welcher Teil einer Ausgabeeinrichtung 22 ist. Der zweite Saugluftkanal 26 ist zu dem ersten Saugluftkanal 16 vorzugsweise senkrecht angeordnet. Alternativ kann der zweite Saugluftkanal 26 zu dem ersten Saugluftkanal 16 beispielsweise einen anderen geeigneten Winkel α aufweisen. Somit können die Werkstoffpartikel 14 nach Durchtritt durch den ersten Saugluftkanal 16 in dem zweiten Saugluftkanal 26 weiter transportiert werden. Die Werkstoffpartikel 14 werden in dem zweiten Saugluftkanal 26 analog dem ersten Saugluftkanal 16 durch einen entsprechenden Saugluftstrom F2 transportiert.
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An einem auslassseitigen Endabschnitt 26a des zweiten Saugluftkanals 26 ist vorzugsweise eine Auslassdüse 27 angeordnet. Über die Auslassdüse 27 sind die Werkstoffpartikel 14 in vorteilhafter Weise an eine Aufnahmeeinrichtung 24 einzeln ausgebbar. Alternativ können beispielsweise eine Mehrzahl von Werkstoffpartikeln 14 gleichzeitig ausgegeben werden.
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Die Auslassdüse 27 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Werkstoffpartikel 14 mit einer Zusatzluft beaufschlagbar sind. Alternativ können die Werkstoffpartikel 14 beispielsweise mit einem Schutzgas beaufschlagt werden. Die Ausgabeeinrichtung 22 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Werkstoffpartikel auf eine Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung 24 aufzutragen. Die Aufnahmeeinrichtung 24 ist vorzugsweise als Substrat bzw. Leiterplatte ausgebildet.
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Der zweite Saugluftkanal 26 ist vorzugsweise als Venturi-Düse ausgebildet. Durchmesser und Geometrie der Auslassdüse 27 ist an eine Geometrie der Werkstoffpartikel 14 angepasst. Durch Regelung einer Strömungsgeschwindigkeit eines Luftstroms in den Saugluftkanälen 16, 26 ist eine kinetische Energie der Werkstoffpartikel 14 im Beschichtungssystem steuerbar. Eine Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des ersten Beschichtungsfluids 15 ist an einen Werkstoff, eine Werkstoffgeometrie sowie die Strömungsgeschwindigkeit der Saugluftkanäle 16, 26 angepasst. Für bestimmte Werkstoffe ist eine E-Feld-Unterstützung in den Saugluftkanälen 16, 26 und der Auslassdüse 27 denkbar. Diese dient als Unterstützung zur präzisen Ausrichtung eines Werkstoffstrahls sowie zur Erhöhung der kinetischen Energie der Werkstoffpartikel 14 bei einem Auftreffen auf die Aufnahmeeinrichtung 24.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Beschichtungssystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Beschichtungssystem 1 zum Beschichten von Werkstoffpartikeln weist vorzugsweise die Beschichtungsvorrichtung 10 auf. Des Weiteren weist das Beschichtungssystem 1 eine weitere Beschichtungsvorrichtung 11 auf. Sowohl die Beschichtungsvorrichtung 10 als auch die Beschichtungsvorrichtung 11 sind vorzugsweise in einer Positionierungsvorrichtung 32 angeordnet. Die Positionierungsvorrichtung 32 ist derart ausgebildet, dass die Beschichtungsvorrichtung 10 und die weitere Beschichtungsvorrichtung 11 in der Positionierungsvorrichtung 32 relativ zueinander und zu der im Bereich der Positionierungsvorrichtung 32 angeordneten Aufnahmevorrichtung 24 bewegbar sind. Somit kann in vorteilhafter Weise eine gezielte Applizierung von Werkstoffpartikeln auf der Aufnahmeeinrichtung 24 erfolgen.
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Die Positionierungsvorrichtung 32 ist vorzugsweise durch ein Drei-Achsportal ausgebildet. Dabei können in vorteilhafter Weise Positioniergenauigkeiten von bis zu +/–3 µm erreicht werden. Somit können aus der Ausgabeeinrichtung der ersten Beschichtungsvorrichtung und der Ausgabeeinrichtung der zweiten Beschichtungsvorrichtung unterschiedlich beschichtete Werkstoffpartikel auf die Aufnahmevorrichtung 24 appliziert werden.
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Entsprechend den Anforderungen an eine maximale Produktgröße sowie einen Abstand der untersten und obersten Bearbeitungsebene von mehrstufigen Produkten/Leiterplatten können die Achsen beispielsweise mittels Standardkomponenten ausgeführt sein. Die Ansteuerung des Drei-Achsportals erfolgt vorzugsweise über eine CNC-Anlagentechnik sowie verknüpfte Steuerungstechnik für Druckanlagen.
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Die beschriebene Positionierungsvorrichtung 32 ermöglicht somit in vorteilhafter Weise einen Einsatz mehrerer Ausgabeeinrichtungen bzw. Applikationswerkzeuge, die jeweils unterschiedliche Lotpasten auftragen können. Durch entsprechende Ausführungen der Anlagensteuerung applizieren diese in sequenzieller Reihenfolge. Alternativ können diese beispielsweise parallel applizieren. Somit sind für einen Serienbetrieb verhältnismäßig geringe Taktzeiten realisierbar. Die Applikation der Werkstoffpartikel für Großserien bis hin zu Einzelanfertigungen mit sehr hoher Flexibilität ist somit softwaregestützt ohne Hardwareanpassungen möglich.
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Die zu erreichende Schichtdicke der auftragbaren Werkstoffpartikel bzw. Lotpasten ist für dieses Verfahren ausschließlich durch die Werkstoffpartikel bzw. den Werkstoff an sich begrenzt und ist an allen Applikationsstellen unterschiedlich ausführbar. Gegenüber dem Schablonendruckverfahren sind Kosteneinsparungen durch präziser dosierbaren Einsatz der Lotpastenmenge sowie dem Wegfall des Anfertigens von unterschiedlichen Schablonen möglich. Nicht nur der Einsatz von Lotwerkstoffen ist mit diesem Verfahrensprinzip möglich, als Beschichtungsstoffe sind ebenfalls Klebstoffe mit entsprechender Viskosität und Eigenschaften einsetzbar. Geometrisch bestimmte/rundsymmetrische Glas- oder Keramikpartikel sind ebenso vereinzelbar und beschichtbar, z.B. zur Verwendung als Abstandshalter für Bauteile auf Leiterplatten.
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Potenzial birgt dieses Verfahrensprinzip bei der Verwendung von Werkstoffen zum Diffusionslöten mit Umschmelzen. Durch die niedrigere Verfahrenstemperatur besteht die Möglichkeit zur Ausbildung von bisher nicht herstellbaren Legierungen beim Umschmelzen. Einsatzbereiche dieses Verfahrensprinzips decken sich mit allen Bereichen der elektrischen Aufbau- und Verbindungstechnik, in denen Schablonendruck in Kombination mit Reflow-Löten angewendet wird. Insbesondere auf dem Gebiet der Hochstromtechnik können durch die erweiterte Werkstoffauswahl niedrigere Temperaturen beim Lötprozess erreicht werden, um so die Bauteile nicht zu schädigen. Die Standzeiten der verwendeten Werk- und Beschichtungsstoffe als Ausgangsmaterialien sind gegenüber einer fertig angemischten Lotpaste als höher zu erwarten.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beschichtungsverfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Beschichtungsverfahren umfasst ein Fördern S1 von Werkstoffpartikeln in einem ersten Saugluftkanal. Das Beschichtungsverfahren umfasst des Weiteren ein Transportieren S2 der Werkstoffpartikel in dem ersten Saugluftkanal durch einen ersten Saugluftstrom. Das Beschichtungsverfahren umfasst überdies ein Beschichten S3 der Werkstoffpartikel mit einem ersten Beschichtungsfluid durch Passieren der Werkstoffpartikel durch einen in einer Bewegungstrajektorie der Werkstoffpartikel angeordneten ersten Fluidstrom. Das Beschichtungsverfahren umfasst darüber hinaus ein Ausgeben S4 der beschichteten Werkstoffpartikel an eine Aufnahmeeinrichtung.
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Nach dem Passieren der Werkstoffpartikel durch den ersten Fluidstrom werden die Werkstoffpartikel in einem zu dem ersten Saugluftkanal sequenziell angeordneten zweiten Saugluftkanal transportiert.
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Der erste Fluidstrom strömt vorzugsweise kontinuierlich und beschichtet eine Oberfläche der Werkstoffpartikel gleichmäßig mit dem ersten Beschichtungsfluid. Die Werkstoffpartikel sind vorzugsweise rundsymmetrisch aus Kupfer ausgebildet und werden durch das erste Beschichtungsfluid mit einer Lotpaste mit einer Schichtdicke zwischen 40 µm und 100 µm beschichtet. Alternativ kann die Schichtdicke beispielsweise zwischen 20 µm und 200 µm betragen.
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Der zweite Saugluftkanal transportiert die Werkstoffpartikel vorzugsweise durch einen zweiten Saugluftstrom. Die Werkstoffpartikel werden sodann über eine Auslassdüse an die Aufnahmeeinrichtung ausgegeben. Die Auslassdüse beaufschlagt die Werkstoffpartikel mit Zusatzluft. Alternativ kann die Auslassdüse die Werkstoffpartikel beispielsweise mit einem Schutzgas beaufschlagen. Das Ausgeben der beschichteten Werkstoffpartikel an die Aufnahmeeinrichtung wird vorzugsweise durch Auftragen der Werkstoffpartikel der als Substrat ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung durchgeführt.
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Um die beschichteten Werkstoffpartikel auf der Aufnahmeeinrichtung bzw. dem Substrat für nachfolgende Prozessschritte ausreichend zu fixieren bzw. zu positionieren, wird ein zusätzliches Medium eingesetzt. Das Medium zur Fixierung der beschichteten Werkstoffpartikel auf dem Substrat kann beispielsweise auf mehrere Arten eingebracht werden. Entweder als letzter Beschichtungsschritt entsprechend vorangegangener Beschichtungen nach diesem Beschichtungsverfahren oder durch vorheriges Auftragen einer definierten Schichtdicke in das Substrat durch Verfahren wie z.B. Drucken, Dispensen, etc. In diese Schicht werden dann die beschichteten Werkstoffpartikel über das Applikationswerkzeug bzw. die Ausgabeeinrichtung abgelegt und durch eine Nassklebekraft des aufgetragenen Mediums fixiert.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise können die vorstehend erwähnten Komponenten der Beschichtungsvorrichtung anderweitig zueinander angeordnet und/oder entsprechend jeweiliger Anforderungen dimensioniert und geometrisch ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010002259 A1 [0002]
