DE102016204228A1 - Dispensing device for glass dispensing - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine Dispensierungsvorrichtung, mit der geschmolzenes Glas auf ein Substrat bringbar ist. Hierfür ist eine Düse vorgesehen, aus der das geschmolzene Glas austreten kann. Zum Benetzen des Substrats kann die Düse zum Substrat bewegt werden und im Anschluss wieder weg bewegt werden.Disclosed is a dispensing device with which molten glass can be brought onto a substrate. For this purpose, a nozzle is provided, from which the molten glass can escape. For wetting the substrate, the nozzle can be moved to the substrate and then moved away again.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Dispensierungsvorrichtung, mit der ein Glas, beispielsweise als Klebstoff, auf ein Substrat aufbringbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dispensierung von Glas mit der Dispensierungsvorrichtung.The invention is based on a dispensing device with which a glass, for example as an adhesive, can be applied to a substrate. Moreover, the invention relates to a method for dispensing glass with the dispensing device.
Bei Beleuchtungsanwendungen wird oftmals ein Verbund zweier oder mehrerer Komponenten benötigt, wobei eine Verbindungsstelle zum einen transparent und zum anderen dauerhaft temperaturbeständig sein soll. Speziell im Bereich des Solid State Lighting sind die Verbindungsstellen teilweise maßgeblich relevant für eine Funktion, eine Lebensdauer und einer Effizienz des gesamten Systems. Typischerweise wird ein solcher Verbund mit temperaturbeständigen Klebstoffen, wie beispielsweise Silikonen, realisiert. Diese sind insbesondere temperaturbeständig bis etwa 160°C. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Glasloten, die in Pastenform, beispielsweise über eine Dispensiervorrichtung, appliziert und anschließend entbindert werden.In lighting applications, a composite of two or more components is often required, with a connection point being transparent on the one hand and permanently temperature-resistant on the other. Especially in the field of solid state lighting, the joints are in some cases significantly relevant to a function, a lifetime and an efficiency of the entire system. Typically, such a composite is realized with temperature-resistant adhesives, such as silicones. These are in particular temperature resistant up to about 160 ° C. Another possibility is the use of glass solders which are applied in paste form, for example via a dispensing device, and then debinded.
Somit ist mit einer bekannten Dispensiervorrichtung eine Paste aus Glaspulver auf ein Substrat aufbringbar. Mit der Paste kann auf dem Substrat ein Bauteil, insbesondere ein Konversionselement zur Wellenlängenkonversion von Laserlicht für die LARP(Laser Activated Remote Phosphor)-Technologie, verklebt werden. Nachteilig hierbei ist, dass für die Paste ein Glaspulver benötigt wird, wodurch beim Erwärmen Atmosphäre zwischen den Partikeln eingeschlossen wird. Üblicherweise weist die Paste ein Binde- und Lösungsmittel auf, weswegen ein Trocknungsschritt und ein Entbinderungsschritt erfolgen müssen, bevor das Glaspulver erweicht. Die Herstellung des Glaspulvers und der Paste ist zeitaufwendig und kostenintensiv. Durch den Mahlprozess bei der Herstellung des Glaspulvers können Verunreinigungen eingebracht werden.Thus, with a known dispensing device, a paste of glass powder can be applied to a substrate. With the paste, a component, in particular a conversion element for wavelength conversion of laser light for the LARP (Laser Activated Remote Phosphor) technology, can be bonded to the substrate. The disadvantage here is that a glass powder is required for the paste, whereby upon heating atmosphere between the particles is included. Usually, the paste has a binder and solvent, and therefore, a drying step and a debinding step must be performed before the glass powder softens. The preparation of the glass powder and the paste is time consuming and costly. Through the grinding process in the production of the glass powder impurities can be introduced.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Glasdispensierungsvorrichtung zu schaffen, die einfach ausgestaltet ist, und mit der eine kostengünstige Glasdispensierung mit einer hohen Qualität erfolgen kann. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung ein kostengünstiges Verfahren zur Glasdispensierung zu schaffen.The object of the present invention is to provide a Glasdispensierungsvorrichtung, which is simple in design, and can be done with a low-cost glass dispensing with a high quality. Furthermore, it is an object of the invention to provide a cost-effective method for Glasdispensierung.
Diese Aufgabe wird gelöst hinsichtlich der Glasdispensierungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Substrats gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9.This object is achieved with regard to the glass dispensing device according to the features of claim 1, with respect to the substrate according to the features of
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist eine Dispensierungsvorrichtung mit einem Tiegel oder mit einem Behältnis zum Erzeugen von Schmelzen oder mit einem Vorratshohlraum oder mit einem Dosiertiegel vorgesehen. Der Tiegel dient zur Aufnahme einer Glasschmelze beziehungsweise zum Schmelzen von Glasgemenge oder Aufschmelzen von Glas, z.B. in Form von Scherben, Glasschmelze, Bruch, Fritte, Formteilen, wie z.B. Kugeln, Faserabschnitte, Gobs. Der Einsatz von Glaspulver ist ebenfalls möglich, aber nicht die favorisierte Ausführungsform. Über einen Kanal kann der Tiegel nach außen geöffnet sein, um geschmolzenes Glas auf ein Substrat aufzubringen. Der Kanal mündet vorzugsweise in einer äußeren Dispensierungsfläche. Diese kann in Vertikalrichtung gesehen nach unten weisen. Geschmolzenes Glas kann dann, insbesondere als Glastropfen, über den Kanal und/oder über die Dispensierungsfläche auf ein, insbesondere unterhalb der Dispensierungsfläche angeordnetes, Substrat aufgebracht werden. Mit Vorteil ist die Dispensierungsfläche und/oder das Substrat in Vertikalrichtung verschiebbar.According to the invention, a dispensing device is provided with a crucible or with a container for producing melts or with a storage cavity or with a metering crucible. The crucible serves to receive a glass melt or to melt glass mixtures or to melt glass, e.g. in the form of broken glass, glass melt, breakage, frit, moldings, e.g. Balls, fiber sections, gobs. The use of glass powder is also possible, but not the preferred embodiment. Through a channel, the crucible can be opened to the outside to apply molten glass to a substrate. The channel preferably opens in an outer dispensing area. This can point downwards as seen in the vertical direction. Molten glass can then, in particular as a glass drop, be applied via the channel and / or via the dispensing surface to a substrate, in particular arranged below the dispensing surface. Advantageously, the dispensing surface and / or the substrate is displaceable in the vertical direction.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass mit einer derartigen Dispensierungsvorrichtung auf vorrichtungstechnisch einfache Weise Glas in vorher genannten Formen als Dispensierungsmaterial einsetzbar ist. Das eigentliche Dispensieren kann dann einfach durch Benetzen des Substrats mit dem geschmolzenen Glas (Linsenkontakt) und/oder durch Kontaktieren der Dispensierungsfläche (Dosierdüse) und durch anschließendes Abheben der Dispensierungsfläche erfolgen.This solution has the advantage that, with such a dispensing device, it is possible to use glass in previously mentioned forms as a dispensing material in a manner that is simple in terms of the apparatus. The actual dispensing can then be done simply by wetting the substrate with the molten glass (lens contact) and / or by contacting the dispensing surface (dispensing nozzle) and then lifting the dispensing surface.
Mit Vorteil ist neben dem Tiegel auch das Substrat, insbesondere unabhängig vom Tiegel, beheizbar, wodurch eine dauerhafte Verbindung des Glases mit dem Substrat ermöglicht wird und der Dispensprozess besser regelbar ist. Letzteres beinhaltet auch eine Prozesssteuerung hinsichtlich des Kristallisationsverhaltens des Glases. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verschiebegeschwindigkeit der Dispensierungsfläche und/oder des Substrats, insbesondere in Abhängigkeit vom Verschiebeweg, einstellbar. Die Verschiebegeschwindigkeit hat Einfluss auf die Ausgestaltung des auf das Substrat aufgebrachten geschmolzenen Glases, womit auf einfache Weise Einfluss auf die Ausgestaltung der Klebestelle genommen werden kann.Advantageously, in addition to the crucible and the substrate, in particular independently of the crucible, heatable, whereby a permanent connection of the glass with the substrate is made possible and the dispensing process is better controlled. The latter also includes a process control with regard to the crystallization behavior of the glass. In a further embodiment of the invention, a displacement speed of the dispensing surface and / or the substrate, in particular in dependence on the displacement, adjustable. The displacement speed has an influence on the design of the molten glass applied to the substrate, which makes it possible to influence the design of the adhesive joint in a simple manner.
Vorteilhafterweise ist die Temperatur des Tiegels und/oder des Substrats einstell-/ regelbar. Advantageously, the temperature of the crucible and / or the substrate can be adjusted / regulated.
Durch die Verschiebegeschwindigkeit und/oder durch eine Abhebegeschwindigkeit und/oder durch eine Temperaturführung des Tiegels und/oder des Substrats und/ oder die Düsengeometrie kann die Dosiermenge reguliert werden.By the displacement speed and / or by a lift-off speed and / or by a temperature control of the crucible and / or the substrate and / or the nozzle geometry, the metered amount can be regulated.
Vorzugsweise ist der Kanal ein Teil einer Düse. Der Kanal kann als Dispensierbohrung oder Bohrung ausgestaltet sein. Es hat sich gezeigt, dass der Kanal einen etwa konstanten Querschnitt aufweisen kann, was vorrichtungstechnisch äußerst einfach ist. Der Kanal erstreckt sich vorzugsweise insgesamt oder abschnittsweise oder zumindest mit seinem in der Dispensierungsfläche mündenden Abschnitt etwa in einer Vertikalrichtung. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein Durchmesser des Kanals zwischen größer oder gleich 0,05 mm und kleiner oder gleich 0,5 mm liegt, insbesondere wenn dieser einen etwa kreisförmigen Querschnitt hat. Alternativ, insbesondere bei eine kreisförmigen Querschnitt oder bei einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt, beispielsweise etwa eine Vieleck- oder Rechteckform, kann eine Querschnittsfläche des Kanals zwischen 0,01 mm2 und 5mm2, vorzugsweise zwischen 0,02mm2 und 0,2 mm2 betragen. Hierbei wird das Glas insbesondere durch die wirkenden Kapillarkräfte vom Vorratstiegel zur Dispensierungsfläche transportiert. Preferably, the channel is part of a nozzle. The channel can be designed as a dispensing bore or bore. It has been shown that the channel can have an approximately constant cross-section, which is extremely simple in terms of device technology. The channel preferably extends in whole or in sections, or at least with its opening in the dispensing surface portion approximately in a vertical direction. It has proven to be advantageous if a diameter of the channel is greater than or equal to 0.05 mm and less than or equal to 0.5 mm, in particular if this has an approximately circular cross-section. Alternatively, in particular in the case of a circular cross section or in the case of a cross section deviating from the circular shape, for example a polygonal or rectangular shape, a cross sectional area of the channel may be between 0.01 mm 2 and 5 mm 2 , preferably between 0.02 mm 2 and 0.2 mm 2 amount. In this case, the glass is transported, in particular by the acting capillary forces, from the storage crucible to the dispensing surface.
Vorzugsweise ist die Dispensierungsfläche ein Teil der Düse. Damit sich an der Dispensierungsfläche durch Adhäsionskräfte und Kohäsionskräfte das geschmolzene Glas etwa in einer Linsenform ausbildet, ist die Dispensierungsfläche vorzugsweise etwa eben ausgestaltet und/oder sie erstreckt sich in einer Horizontalrichtung und/oder ist etwa kreisförmig oder eckig oder etwa rechteckig. Damit sich das an der Dispensierungsfläche ansammelnde geschmolzene Glas nicht beliebig ausdehnt, ist die Dispensierungsfläche von einer Außenkante begrenzt. Über die Außenkante kann dann eine, insbesondere maximale horizontale auf Adhäsionskräften basierende Ausbreitung eines Glastropfens begrenzt werden. Vorzugsweise weist die Dispensierungsfläche eine Größe zwischen 0,02 mm2 und 10mm2, insbesondere zwischen 0,04 mm2 und 3 mm2 auf. Die Dispensierungsfläche hat vorzugsweise einen Durchmesser zwischen größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 1 mm, insbesondere wenn sie etwa kreisförmig ist. Preferably, the dispensing surface is part of the nozzle. In order for the molten glass to form approximately in a lens mold at the dispensing surface through adhesion forces and cohesive forces, the dispensing surface is preferably approximately planar and / or extends in a horizontal direction and / or is approximately circular or angular or approximately rectangular. So that the molten glass accumulating on the dispensing surface does not expand at will, the dispensing surface is delimited by an outer edge. On the outer edge can then be limited, in particular maximum horizontal adhesive forces based propagation of a glass drop. Preferably, the Dispensierungsfläche a size between 0.02 mm 2 and 10mm 2, preferably between 0.04 mm 2 and 3 mm 2. The dispensing surface preferably has a diameter of greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 1 mm, in particular if it is approximately circular.
Mit anderen Worten hat der Tiegel (Düse) ein Glasaustrittsende, an dem sich ein kleiner Absatz mit einer ebenen Fläche befindet. Diese Fläche wird durch Adhäsionskräfte mit dem flüssigen Glas benetzt, wobei eine Grenze die Außenkante des Ansatzes ist. Durch Kohäsionskräfte bildet sich eine Linse aus. Die Form dieser Linse ist abhängig von einer Oberflächenspannung eines Düsenmaterials und des Glases, einer Düsengeometrie und einer Viskosität des Glases.In other words, the crucible (nozzle) has a glass exit end at which there is a small ledge with a flat surface. This surface is wetted by adhesion forces with the liquid glass, with a boundary being the outer edge of the projection. Cohesive forces form a lens. The shape of this lens is dependent on a surface tension of a nozzle material and the glass, a nozzle geometry and a viscosity of the glass.
Vorzugsweise verjüngt sich die Düse in einer Richtung weg vom Tiegel kegelförmig, wobei sie endseitig, also mit ihrem vom Tiegel weg weisenden Endabschnitt, die Dispensierungsfläche aufweist.Preferably, the nozzle tapers conically in a direction away from the crucible, wherein it has the dispensing surface at its end, that is to say with its end section facing away from the crucible.
Optional ist das geschmolzene Glas, insbesondere tiegelseitig, mit einem zusätzlichen Druck, also zusätzlich zum atmosphärischen Druck, beaufschlagbar. Optionally, the molten glass, in particular crucible side, with an additional pressure, so in addition to the atmospheric pressure, acted upon.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen zumindest ein Teil von Kontaktflächen oder alle Kontaktflächen des Tiegels und/oder der Düse, die mit dem geschmolzenen Glas in Kontakt bringbar sind, eine Oberfläche auf, die nicht mit dem geschmolzenen Glas reagiert. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Tiegel und/oder die Düse zumindest teilweise aus einem Material besteht, das nicht mit dem geschmolzenen Glas reagiert. Insbesondere weist der Tiegel und/oder die Düse als Material ein Metall oder eine Keramik oder ein Glas oder eine Glaskeramik auf. Es ist auch denkbar, dass der Tiegel und/oder die Düse als Material ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung aufweisen, die vorteilhafterweise zusätzlich eine gute Wärmeleitung haben und durch Glas schlecht benetzbar sind.In a further embodiment of the invention, at least a portion of contact surfaces or all contact surfaces of the crucible and / or the nozzle, which are brought into contact with the molten glass, a surface which does not react with the molten glass. Alternatively or additionally, it can be provided that the crucible and / or the nozzle at least partially consists of a material which does not react with the molten glass. In particular, the crucible and / or the nozzle has as material a metal or a ceramic or a glass or a glass ceramic. It is also conceivable that the crucible and / or the nozzle have as material a noble metal or a noble metal alloy, which advantageously additionally have good heat conduction and are poorly wettable by glass.
Mit anderen Worten besteht der Dosiertiegel mit der Düse aus einem geeigneten Material, das nicht mit der Glasschmelze reagiert. In other words, the metering cup with the nozzle is made of a suitable material that does not react with the glass melt.
Erfindungsgemäß ist ein Substrat vorgesehen, das vorzugsweise für die Dispensierungsvorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte verwendet ist. Das Substrat besteht hierbei vorzugsweise zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus einem Metall und/oder aus einer Keramik und/oder aus einem Glas und/oder einer Glaskeramik.According to the invention, a substrate is provided, which is preferably used for the dispensing device according to one or more of the preceding aspects. The substrate here preferably consists at least substantially or completely of a metal and / or a ceramic and / or a glass and / or a glass ceramic.
Des Weiteren ist denkbar, dass das Substrat Schichten oder Schichtstapel aufweist. Hierbei ist denkbar, dass eine oder mehrere oder alle der Schichten zumindest eine Funktion haben. Es ist beispielsweise denkbar, dass als Funktion eine filternde und/oder passivierende und/oder schützende und/oder reflektierende Funktion oder Wirkung vorgesehen ist. Hat das Substrat einen Schichtaufbau, dann ist es vorteilhaft, wenn eine Abschlussschicht oder Außenschicht des Substrats mit dem geschmolzenen Glas benetzt wird. Die Abschlussschicht oder Außenschicht weist dann vorzugsweise ein oxidisches Material auf. Furthermore, it is conceivable that the substrate has layers or layer stacks. It is conceivable that one or more or all of the layers have at least one function. It is conceivable, for example, that a filtering and / or passivating and / or protective and / or reflective function or effect is provided as a function. If the substrate has a layer structure, it is advantageous if a top layer or outer layer of the substrate is wetted with the molten glass. The finishing layer or outer layer then preferably comprises an oxidic material.
Denkbar ist auch, dass es sich bei dem Substrat um ein optoelektronisches Bauteil handelt. It is also conceivable that the substrate is an optoelectronic component.
Mit Vorteil sind die Dispensierungsfläche und das Substrat oder die zu benetzende Schicht des Substrats etwa im Parallelabstand oder planparallel zueinander angeordnet. Mit anderen Worten wird die Glaslinse an der Düse beispielsweise so mit der Abschlussschicht des Substrats kontaktiert, dass die Düsenaustrittsfläche vorzugsweise planparallel zum Substrat ausgerichtet ist. Advantageously, the dispensing surface and the substrate or the layer to be wetted of the substrate are arranged approximately at a parallel distance or plane-parallel to one another. In other words, the glass lens at the nozzle is contacted, for example, with the end layer of the substrate such that the Nozzle exit surface is preferably aligned plane-parallel to the substrate.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Dispensierung von geschmolzenem Glas mit einer Dispensierungsvorrichtung, insbesondere gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte, sind folgende Schritte vorgesehen:
- – Befüllen des Tiegels mit Glas in vorher genannten Formen,
- – Erhitzen des Tiegels und/oder Düse zum Schmelzen des Glases,
- – Optional Beheizen des Substrats,
- – Dispensierungsfläche zum Substrat führen bis das geschmolzene Glas und/oder die Dispensierungsfläche das Substrat mechanisch kontaktiert. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat zur Dispensierungsfläche geführt werden, bis das geschmolzene Glas und/oder die Dispensierungsfläche das Substrat mechanisch kontaktiert.
- – Wegbewegen der Dispensierungsfläche vom Substrat und/oder Wegbewegen des Substrats von der Dispensierungsfläche, insbesondere mit einer kontrollierten und/oder gesteuerten Geschwindigkeit.
- Filling the crucible with glass in previously mentioned forms,
- Heating the crucible and / or nozzle to melt the glass,
- Optionally heating the substrate,
- - Dispensierungsfläche lead to the substrate until the molten glass and / or the dispensing surface mechanically contacts the substrate. Alternatively or additionally, the substrate can be guided to the dispensing surface until the molten glass and / or the dispensing surface mechanically contacts the substrate.
- Moving the dispensing surface away from the substrate and / or moving the substrate away from the dispensing surface, in particular at a controlled and / or controlled speed.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht vorgesehen, eine Paste aus Glaspulver, wie im Stand der Technik, einzusetzen. Hierdurch weist das geschmolzene Glas weniger Poren bei einer vergleichbaren Arbeitstemperatur auf. Es ist weder ein Entbinderungsschritt noch ein Trocknungsschritt durch den Einsatz der Glasschmelze erforderlich, womit weniger Prozessschritte im Vergleich zum Stand der Technik vorgesehen sind, da das Glas direkt aus der Schmelze verarbeitet werden kann. Eine Herstellung des Glaspulvers und der Paste entfallen ebenfalls. Außerdem können keine Verunreinigungen vom Mahlprozess für das Glaspulver und keine Schwankungen der Eigenschaften der Paste und des Glaspulvers auftreten. Eine Spezifikation dieser entfällt komplett. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren ein kostengünstiger Prozess mit im Vergleich zum Stand der Technik weniger Prozessschritten, womit auch hierdurch bedingte Qualitätsschwankungen verringert sind. Außerdem sind durch die geringere Anzahl von Prozessschritten weniger Prüfschritte erforderlich. With the method according to the invention it is not intended to use a paste of glass powder, as in the prior art. As a result, the molten glass has fewer pores at a comparable working temperature. There is neither a debinding step nor a drying step required by the use of glass melt, which fewer process steps are provided compared to the prior art, since the glass can be processed directly from the melt. A production of the glass powder and the paste are also eliminated. In addition, impurities from the grinding process for the glass powder and variations in the properties of the paste and the glass powder can not occur. A specification of this is completely eliminated. Thus, the method according to the invention is a cost-effective process with fewer process steps compared to the prior art, which also reduces quality fluctuations caused thereby. In addition, fewer test steps are required due to the smaller number of process steps.
Mit anderen Worten kann ein Verbund von verschiedenen Komponenten durch die Verwendung eines aufgeschmolzenen Glases, vorzugsweise niederschmelzend, realisiert werden. Das Glas wird dabei in einem Hochtemperatur-Dosiersystem oder der Dispensierungsvorrichtung auf einer Temperatur vorgehalten, bei der es in einem niederviskosen Zustand vorliegt. Dieses flüssige Glas wird dann direkt in gewünschter Form und Menge auf die vorgeheizten Verbundpartner appliziert.In other words, a composite of different components can be realized by the use of a molten glass, preferably low melting. The glass is held in a high-temperature metering system or the dispensing device at a temperature at which it is in a low-viscosity state. This liquid glass is then applied directly in the desired form and amount to the preheated composite partners.
Das Glas wird vorzugsweise bis zu einer bestimmten glasspezifischen Temperatur erwärmt, bei der eine Viskosität zwischen kleiner oder gleich 107,6 dPa·s und größer oder gleich 100 dPa·s vorliegt (100 dPa·s ≤ Viskosität ≤ 107,6 dPa·s). Insbesondere beträgt die Viskosität kleiner oder gleich 104 dPa·s und größer oder gleich 101 dPa·s (101 dPa·s ≤ Viskosität ≤ 104 dPa·s). Vorzugsweise wird die Temperatur derart gewählt, dass das Glas während der Verarbeitungsdauer nicht kristallisiert und keine Glasbestandteile verdampfen. Des Weiteren kann die Erhitzung des Glases derart erfolgen, dass der Kristallisations- und Keimbildungsbereich des Glases möglichst schnell durchschritten wird. Beispielsweise hat das Glas eine Erweichungstemperatur zwischen 250°C bis 450°C, vorzugsweise zwischen etwa 300°C und 350°C. Das Glas oder die Glasscherben können dann im Tiegel in diesem Fall auf eine Temperatur zwischen 400°C bis 800°C, vorzugsweise zwischen 500°C bis zu 700°C erwärmt werden.The glass is preferably heated up to a certain specific glass temperature at a viscosity of between less than or equal to 10 7.6 dPa · s and greater than or equal to 10 0 dPa.s present (0 10 dPa · s ≤ viscosity ≤ 10 7.6 dPa.s). In particular, the viscosity is less than or equal to 10 4 dPa · s and greater than or equal to 10 1 dPa · s (10 1 dPa · s ≦ viscosity ≦ 10 4 dPa · s). Preferably, the temperature is selected such that the glass does not crystallize during the processing time and does not vaporize glass components. Furthermore, the heating of the glass can take place in such a way that the crystallization and nucleation region of the glass is passed through as quickly as possible. For example, the glass has a softening temperature between 250 ° C to 450 ° C, preferably between about 300 ° C and 350 ° C. The glass or glass shards may then be heated in the crucible to a temperature of between 400 ° C to 800 ° C, preferably between 500 ° C to 700 ° C.
Zusätzlich zum Tiegel wird vorzugsweise das Substrat erwärmt oder erhitzt. Dies erfolgt vorzugsweise bevor oder während die Dispensierungsfläche zum Substrat geführt wird. Vorteilhafterweise liegt eine Temperatur hierbei zwischen 150°C und 700°C, für oben genanntes Beispiel vorzugsweise zwischen 250°C und 550°C, idealerweise zwischen 300°C und 450°C. Diese ist abhängig von der Temperaturbeständigkeit des Substrats. In addition to the crucible, the substrate is preferably heated or heated. This is preferably done before or while the dispensing surface is guided to the substrate. Advantageously, a temperature in this case is between 150 ° C and 700 ° C, for example mentioned above, preferably between 250 ° C and 550 ° C, ideally between 300 ° C and 450 ° C. This depends on the temperature resistance of the substrate.
Eine Geschwindigkeit, bei der die Dispensierungsfläche und das Substrat voneinander weg bewegt werden oder bei der die Dispensierungsfläche vom Substrat weg bewegt wird oder bei der das Substrat von der Dispensierungsfläche weg bewegt wird, liegt beispielsweise zwischen 0,05 mm/s und 100 mm/s, bevorzugterweise zwischen 0,1 mm/s und 5 mm/s.A speed at which the dispensing surface and the substrate are moved away from each other or in which the dispensing surface is moved away from the substrate or in which the substrate is moved away from the dispensing surface is for example between 0.05 mm / s and 100 mm / s , preferably between 0.1 mm / s and 5 mm / s.
Beispielsweise liegt der auf dem Substrat ausgebildete Glastropfen in einem Volumenbereich zwischen 0,0005 bis 0,05 mm3. For example, the glass gob formed on the substrate is in a volume range of 0.0005 to 0.05 mm 3 .
Vorzugsweise ist das geschmolzene Glas oder der Glastropfen auf der Dispensierungsfläche blasenarm und glasig. Für besondere Ausgestaltungen ist auch denkbar, dass der Glastropfen teilweise oder komplett kristallisiert ist. Preferably, the molten glass or glass drop on the dispensing surface is low in bubbles and glassy. For special embodiments, it is also conceivable that the glass gob is partially or completely crystallized.
Bei dem Verfahren wird beispielsweise ein einzelner Glastropfen dispensiert. Dieser kann dann zum Verkleben eines zum Beispiel kreisförmigen Konversionselements mit dem Substrat verwendet werden, wie es beispielsweise bei der LARP-Technologie mit einer statischen Lichtquelle oder Laserlichtquelle vorgesehen sein kann. Denkbar ist auch, dass mit dem Verfahren mehrere Glastropfen auf das Substrat aufgebracht werden, die getrennt voneinander vorliegen oder sich zu einer Fläche verbinden können. Diese könnten beispielsweise zum Verkleben eines größeren Konversionselements mit dem Substrat eingesetzt werden, wie es beispielsweise bei der LARP-Technologie mit einer dynamischen Lichtquelle oder Laserlichtquelle vorgesehen sein kann. Außerdem ist denkbar, dass mit dem Verfahren eine oder mehrere Linien aus geschmolzenem Glas auf dem Substrat ausgebildet werden können. Diese können auch für eine Verklebung eines größeren Konversionselements mit dem Substrat oder beispielsweise auch für eine Anordnung von hermetisch dichten Verkapselungen vorgesehen sein. Außerdem ist denkbar, dass mit dem Verfahren eine Fläche dispensiert wird, die beispielsweise auch zum Verkleben eines größeren Konversionselements mit dem Substrat eingesetzt werden kann. Auch können mit dem Verfahren mehrere Schichten übereinander dispensiert werden. Dies ist vorteilhaft für erhöhte Schichtdicken oder auch für Übergangsglaskombinationen. Hierbei können die einzelnen Schichten unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, um beispielsweise eine thermische Ausdehnung graduell zwischen einer untersten Schicht und einer obersten Schicht zu verändern. Mit mehreren übereinander ausgebildeten Schichten ist auch denkbar, komplexe dreidimensionale Strukturen auszubilden. Bei Bedarf ist auch eine Kombination der vorstehend angeführten Varianten von Dispensierungsarten denkbar. Denkbar ist auch, verschiedene Gläser einzusetzen und zu kombinieren.In the method, for example, a single glass drop is dispensed. This can then be used for bonding a, for example, circular conversion element to the substrate, as may be provided, for example, in the LARP technology with a static light source or laser light source. It is also conceivable that with the method several glass gobs are applied to the substrate, which are present separately or combine to form a surface can. These could be used for example for bonding a larger conversion element to the substrate, as may be provided for example in the LARP technology with a dynamic light source or laser light source. In addition, it is conceivable that with the method one or more lines of molten glass can be formed on the substrate. These can also be provided for bonding a larger conversion element to the substrate or, for example, also for an arrangement of hermetically sealed encapsulations. It is also conceivable that the method dispenses an area which, for example, can also be used for bonding a larger conversion element to the substrate. Also, with the method several layers can be dispensed one above the other. This is advantageous for increased layer thicknesses or even for transition glass combinations. Here, the individual layers may have different properties, for example to change a thermal expansion gradually between a lowermost layer and an uppermost layer. With several layers formed on top of each other, it is also conceivable to form complex three-dimensional structures. If necessary, a combination of the above-mentioned variants of Dispensierungsarten is conceivable. It is also conceivable to use and combine different glasses.
Mit der erfindungsgemäßen Dispensierungsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Glas in definierter Menge und Form direkt als Glasschmelze auf einen oder mehrere Verbundpartner aufgebracht werden. Eine Vorkonfektionierung des Glases ist nicht erforderlich, sei es als Glaslotpaste oder in fester Form. Ein Entbinderungsschritt, wie bei der Verwendung von aufgedruckten Glaslotpasten, entfällt. Die Verarbeitungstemperaturen sind im Vergleich zur Glaslotpaste geringer, da keine Lufteinschlüsse ausgetrieben werden müssen. Durch das Vorheizen der Verbundpartner können Verfahrenszeiten verkürzt werden. Bei Verwendung eines geeigneten Glases ist die Verbindung z.B. auch langzeitstabil bei Temperaturen größer als 200°C und somit auch für thermisch belastete Anwendungen verwendbar.With the dispensing device according to the invention and the method according to the invention glass can be applied in a defined amount and form directly as glass melt on one or more composite partners. Pre-assembly of the glass is not required, whether as glass solder paste or in solid form. A debinding step, as with the use of printed glass solder pastes, is eliminated. The processing temperatures are lower compared to the glass solder paste, since no air bubbles must be expelled. By preheating the partners, process times can be shortened. When using a suitable glass, the compound is e.g. also long-term stable at temperatures greater than 200 ° C and thus also suitable for thermally stressed applications.
Die Anmelderin behält sich vor, einen Anspruch auf eine Verwendung des Substrats für die Dispensierungsvorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte zu richten. Des Weiteren behält sich die Anmelderin vor, eine Verwendung von Glasscherben für eine Dispensierungsvorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte zu beanspruchen.The Applicant reserves the right to make a claim to use of the substrate for the dispensing device according to one or more of the preceding aspects. Furthermore, Applicant reserves the right to claim the use of broken glass for a dispensing device according to one or more of the preceding aspects.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:
Gemäß
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Halteelement
Gemäß
Gemäß
Gemäß
In
Offenbart ist eine Dispensierungsvorrichtung, mit der geschmolzenes, insbesondere niederschmelzendes Glas auf ein Substrat bringbar ist. Hierfür ist eine Düse vorgesehen, aus der das geschmolzene Glas austreten kann. Zum Benetzen des Substrats kann die Düse zum Substrat bewegt werden und im Anschluss wieder weg bewegt werden oder es kann das Substrat zur Düse hin und wieder weg bewegt werden.Disclosed is a dispensing device with which melted, in particular low-melting glass can be brought onto a substrate. For this purpose, a nozzle is provided, from which the molten glass can escape. For wetting the substrate, the nozzle can be moved to the substrate and subsequently moved away again, or the substrate can be moved away from the nozzle every now and then.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Dispensierungsvorrichtung Dispensierungsvorrichtung
- 22
- Tiegel crucible
- 44
- Düse jet
- 66
- Halteelement retaining element
- 88th
- Halteschenkel holding leg
- 1010
- Isolationselement insulation element
- 1212
- Halteschenkel holding leg
- 1414
- Antriebseinheit drive unit
- 1616
- Vertikalrichtung vertical direction
- 1818
- Vorrichtung für Tiegelwechsel Device for crucible change
- 2020
- Dispensierungsfläche Dispensierungsfläche
- 2222
- Kanal channel
- 2424
- Substrat substratum
- 2626
- Glasschmelze molten glass
- 2828
- Oberseite top
- 3030
- Glasschmelze molten glass
Claims (13)
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