DE102021212166A1

DE102021212166A1 - Rakelvorrichtung zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche, Druckeinrichtung sowie Verfahren zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche

Info

Publication number: DE102021212166A1
Application number: DE102021212166.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Guyenot; Ulrich Kessler; Rainer Holz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rakelvorrichtung (30) zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials (5), insbesondere einer Paste und/oder eines Pulvers, auf eine Oberfläche (6), umfassend wenigstens eine erste Rakel (40) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer ersten Hauptachse (42) erstreckenden Form, wobei die erste Rakel (40) eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial (5) durch eine Bewegung der ersten Rakel (40) parallel zu der Oberfläche (6) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, wobei die erste Rakel (40) um eine senkrecht zu der Oberfläche (6) und senkrecht zu der ersten Hauptachse (42) ausgerichteten ersten Drehachse (32) drehbar ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Rakelvorrichtung zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials, insbesondere einer Paste und/oder eines Pulvers, auf eine Oberfläche, einer Druckeinrichtung, insbesondere einer Schablonendruckeinrichtung, mit einer solchen Rakelvorrichtung sowie einem Verfahren zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials, insbesondere einer Paste und/oder eines Pulvers, auf eine Oberfläche nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Ein in der Aufbau- und Verbindungstechnik gängiges Verfahren, um beispielsweise zwei Bauteile miteinander zu verbinden, ist die Nassbestückung oder die Trocken- oder Heißbestückung. Hierbei wird in der Regel auf eines der beiden zu verbindenden Bauteile eine Schicht aus einem Verbindungsmaterial üblicherweise unter Verwendung einer Schablone aufgebracht. Insbesondere bei der Trocken- oder Heißbestückung ist eine gleichmäßige Schicht wichtig, um unerwünschte Nachteile beim Verbinden der beiden Bauteile zu vermeiden.
Die EP 0 787 585 A1 offenbart eine Rakel für den Siebdruck von elektrischen Elementen und Strukturen auf einer Trägerplatte mit Unebenheiten.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Rakelvorrichtung zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche vorgestellt. Die Rakelvorrichtung umfasst wenigstens eine erste Rakel mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer ersten Hauptachse erstreckenden Form. Darunter kann verstanden werden, dass die Rakel eine im Vergleich zu einer Länge der Rakel deutlich geringere Breite und Höhe aufweist. Die erste Rakel ist eingerichtet, das Beschichtungsmaterial durch eine Bewegung der ersten Rakel, insbesondere mit der ersten Hauptachse parallel zu der Oberfläche ausgerichtet, auf der Oberfläche zu verteilen. Bevorzugt wird hierbei das Beschichtungsmaterial homogen und/oder gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt. Die Rakelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Rakel um eine senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der Hauptachse ausgerichteten ersten Drehachse drehbar ist. Darunter kann verstanden werden, dass die Rakelvorrichtung eingerichtet ist, die erste Rakel um eine senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der Hauptachse ausgerichteten ersten Drehachse zu drehen.
Unter dem fließfähigen Beschichtungsmaterial kann bevorzugt eine Paste und/oder ein Pulver verstanden werden. Die Paste und oder das Pulver können hierbei Partikel mit einer Größe beispielsweise zwischen 0,1 µm und 40 µm aufweisen. Die Paste und/oder das Pulver können hierbei Silber, insbesondere Silber-Partikel, aufweisen oder daraus bestehen. Die Paste kann hierbei eine organische Matrix aufweisen, in welcher die Partikel dispergiert sind. Unter einer Paste kann ferner eine Sinterpaste, eine Lotpaste, ein Lack, ein Klebstoff oder eine spezielle Paste für Dickschichttechnik verstanden werden. Die Rakel kann entlang der Hauptachse einen runden, ovalen oder mehreckigen, insbesondere rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt aufweisen. Unter einer Oberfläche kann hierbei eine Oberfläche eines Bauteils verstanden werden, welches mit einem weiteren Bauteil, insbesondere einer weiteren Oberfläche des weiteren Bauteils, verbunden werden soll. Hierbei kann die Oberfläche wenigstens bereichsweise mit einer Schablone abgedeckt sein, um das Beschichtungsmaterial gezielt und nur auf bestimmte Bereiche der Oberfläche aufzubringen. Hierbei kann es prozessbedingt zu Unebenheiten auf einer Oberfläche des Beschichtungsmaterials kommen. Insbesondere an Rändern oder Randbereichen des auf der Oberfläche des Bauteils aufgebrachten Beschichtungsmaterials können Inhomogenitäten auftreten. Darunter kann beispielsweise verstanden werden, dass ein Querschnitt einer aus dem aufgebrachten Beschichtungsmaterial gebildeten Schicht nicht rechteckig ist, sondern an den Randbereichen entweder abgerundete bzw. abgeflachte Kanten und/oder Überhöhungen aufweist.
Vorteile der Erfindung
Durch die Rotation der ersten Rakel senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der Hauptachse ausgerichteten ersten Drehachse erfährt das Beschichtungsmaterial in vorteilhafter Weise eine erhöhte Scherung, was zu einer Verringerung einer Viskosität des Beschichtungsmaterials während eines Rakelvorgangs führt. Durch die vorgeschlagene Rakelvorrichtung kann somit eine Schicht aus dem Beschichtungsmaterial gebildet werden, die einen homogenen Querschnitt und/oder eine gleichbleibende Schichtdicke zwischen 10 µm und 600 µm, insbesondere mit einer Varianz von +/-3 % über die gesamte Schicht hinweg aufweist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakelvorrichtung wenigstens eine weitere, insbesondere zweite, Rakel mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer weiteren Hauptachse erstreckenden Form umfasst, wobei die weitere Rakel eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial durch eine Bewegung der weiteren Rakel, insbesondere mit der weiteren Hauptachse parallel zu der Oberfläche ausgerichtet, auf der Oberfläche, insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, wobei die weitere Rakel um eine senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der weiteren Hauptachse ausgerichteten weiteren Drehachse drehbar ist. Hierdurch wird eine Effizienz des Rakelvorgangs wesentlich erhöht. Ferner wird hierdurch die Scherung des Beschichtungsmaterials während eines Rakelvorgangs weiter vorteilhaft erhöht und die Viskosität des Beschichtungsmaterials weiter herabgesetzt. Dies führt dazu, dass die sich ausbildende Schicht besonders homogen und/oder gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt wird bzw. ist. Eine Winkelgeschwindigkeit der Rotation der ersten Rakel und/oder der weiteren Rakel kann beispielsweise 10 U/min bis 120 U/min betragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Drehachse und die weitere Drehachse konzentrisch angeordnet sind. Hierdurch wird die Rakelvorrichtung bzw. eine konstruktionelle Ausführung der Rakelvorrichtung deutlich vereinfacht. Ferner wird durch diese Maßnahme die Homogenität und/oder Gleichmäßigkeit der sich ausbildenden Schicht verbessert.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die erste Drehachse die Mitte, insbesondere den Schwerpunkt, der ersten Rakel schneidet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die weitere Drehachse die Mitte, insbesondere den Schwerpunkt, der weiteren Rakel schneidet. Mit anderen Worten ist/sind die erste Rakel und/oder die weitere Rakel mittig gelagert oder aufgehangen. Hierdurch wird eine Rotation der ersten Rakel und/oder der weiteren Rakel mit einer möglichst geringen Unwucht ermöglicht, was sich positiv auf die Homogenität und/oder Gleichmäßigkeit der sich ausbildenden Schicht auswirkt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die erste Hauptachse und die weitere Hauptachse in einem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zueinander angeordnet sind. Denn abhängig von dem Beschichtungsmaterial kann es vorteilhaft sein, die erste Hauptachse und die weitere Hauptachse in einem bestimmten Winkel zueinander anzuordnen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste Hauptachse und die weitere Hauptachse parallel zu der Oberfläche und senkrecht zueinander angeordnet, wobei beide Rakeln um die gleiche Drehachse drehbar sind bzw. gedreht werden. Durch die sich hierbei ausbildende x- bzw. kreuzförmige Anordnung der beiden Rakeln wird eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht erzielt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakelvorrichtung eine laterale Begrenzungseinheit aufweist, innerhalb derer die erste Rakel und/oder die weitere Rakel angeordnet sind und die eingerichtet ist, eine durch die Bewegung der ersten Rakel und/oder der weiteren Rakel verursachte Verteilung des Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche lateral zu beschränken. Die laterale Begrenzungseinheit kann hierbei, insbesondere geschlossen, um einen Rakelbereich, in welchem sich die erste Rakel und/oder die weitere Rakel bewegt/bewegen bzw. dreht/drehen, geführt sein. Die laterale Begrenzungseinheit kann auf der zu beschichtenden Oberfläche aufliegen oder mit einem einstellbaren Abstand zu der Oberfläche beanstandet angeordnet sein. Hierdurch verbleibt das Beschichtungsmaterial innerhalb des Rakelbereichs und kann dort vorteilhafter Weise dazu beitragen, dass sich eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht ausbildet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Begrenzungseinheit als Umhausung der ersten Rakel und/oder der weiteren Rakel ausgebildet ist. Die Umhausung kann hierbei insbesondere haubenartig oder topfförmig ausgebildet sein. Die Umhausung kann den Rakelbereich bevorzugt im Wesentlichen hermetisch von einer Umgebung der Rakelvorrichtung abschirmen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Beschichtungsmaterial eine flüchtige Flüssigkeit aufweist und/oder als Paste ausgeführt ist. Denn durch die Umhausung kann verhindert werden, dass die sich ausbildende Schicht zu schnell austrocknet und so gegebenenfalls noch nicht ausgeglichene Unebenheiten oder Fehlstellen in der noch fluidförmigen Schicht in die getrocknete Schicht überführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die erste Rakel und/oder die weitere Rakel relativ zu der Begrenzungseinheit bewegbar, insbesondere drehbar, ausgebildet ist/sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Rakel und/oder die weitere Rakel zu der Begrenzungseinheit starr ausgebildet ist/sind. Hierdurch kann die Rakelvorrichtung vorteilhaft an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials angepasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die erste Rakel und/oder die weitere Rakel entlang einer zu der Oberfläche parallelen Richtung bewegbar ist/sind. Durch die Überlagerung einer translatorischen und einer rotatorischen Bewegung der ersten Rakel und/oder der weiteren Rakel kann ein Ablösen des Beschichtungsmaterials von der ersten Rakel und/oder der weiteren Rakel verbessert werden. Hierdurch kann das Beschichtungsmaterial in einer besonders homogenen und/oder gleichmäßigen Schicht aufgebracht werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Rakelvorrichtung eine erste Antriebseinheit aufweist, die eingerichtet ist, die erste Rakel um die erste Drehachse zu drehen und/oder die weitere Rakel um die weitere Drehachse zu drehen. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Rakelvorrichtung alternativ oder zusätzlich eine weitere Antriebseinheit aufweist, die eingerichtet ist, die erste Rakel und/oder die weitere Rakel entlang einer zu der Oberfläche parallelen Richtung zu bewegen. Alternativ kann die Rakelvorrichtung derart eingerichtet sein, dass eine Antriebseinheit sowohl die erste Rakel um die erste Drehachse, die weitere Rakel um die weitere Drehachse und die erste Rakel und/oder die weitere Rakel entlang der zu der Oberfläche parallelen Richtung zu bewegen. Hierbei kann vorteilhafter Weise die erste Rakel unabhängig von der weiteren Rakel bewegt werden.
Ferner wird mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Druckeinrichtung, insbesondere eine Schablonendruckeinrichtung, mit einer Rakelvorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, einer Schablone und einer Zuführeinrichtung zum Zuführen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche vorgestellt für welche die zuvor genannten Vorteile in entsprechender Weise gelten. Bei dem Beschichtungsmaterial kann es sich insbesondere um eine Silber aufweisende Paste und/oder ein Silber aufweisendes Pulver handeln.
Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein Verfahren zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche. Bevorzugt kann das Verfahren mit einer Rakelvorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden. Bei dem Beschichtungsmaterial kann es sich insbesondere um eine Silber aufweisende Paste und/oder ein Silber aufweisendes Pulver handeln.
Das Verfahren weist einen Schritt des Bereitstellens eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf einer Oberfläche auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Bewegens wenigstens einer ersten Rakel mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer ersten Hauptachse erstreckenden Form parallel zu der Oberfläche auf, um das Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche, insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen. Hierbei wird die erste Rakel um eine senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der ersten Hauptachse ausgerichteten ersten Drehachse gedreht.
Alternativ oder zusätzlich weist das Verfahren einen Schritt des Bewegens wenigstens einer weiteren Rakel mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer weiteren Hauptachse erstreckenden Form parallel zu der Oberfläche auf, um das Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche, insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen. Hierbei wird die weitere Rakel um eine senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der weiteren Hauptachse ausgerichteten weiteren Drehachse gedreht. Durch das Verfahren wird eine besonders hohe Güte der sich ausbildenden Schicht erreicht. Insbesondere kann hierdurch eine Schicht aus dem Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche aufgebracht werden, welche sich durch eine möglichst geringe Variation in der Schichtdicke auszeichnet. Insbesondere werden Erhöhungen und/oder Abflachung bzw. Rundungen an Rändern der Schicht vermieden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die erste Rakel und/oder die weitere Rakel entlang einer zu der Oberfläche parallelen bewegt wird/werden. Hierbei kann die Geschwindigkeit beispielsweise 5 mm/s bis 100 mm/s betragen. Hierdurch kann die Güte der Schicht weiter verbessert werden und eine Effizienz des Verfahrens wird gesteigert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die, insbesondere translatorische, Bewegung der ersten Rakel entlang der zu der Oberfläche parallelen Richtung unabhängig von der, insbesondere rotatorischen, Bewegung der ersten Rakel um die senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der ersten Hauptachse ausgerichteten ersten Drehachse und/oder der, insbesondere rotatorischen, Bewegung der weiteren Rakel um die senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der weiteren Hauptachse ausgerichteten weiteren Drehachse erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die, insbesondere translatorische, Bewegung der weiteren Rakel entlang der zu der Oberfläche parallelen Richtung unabhängig von der, insbesondere rotatorischen, Bewegung der ersten Rakel um die senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der ersten Hauptachse ausgerichteten ersten Drehachse und/oder der, insbesondere rotatorischen, Bewegung der weiteren Rakel um die senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der weiteren Hauptachse ausgerichteten weiteren Drehachse erfolgt. Hierdurch kann das Verfahren bzw. die das Verfahren ausführende Rakelvorrichtung in besonders einfacher Weise an die Eigenschaften oder die Verarbeitungsanforderungen des Beschichtungsmaterials angepasst werden.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer gerakelten Schicht entlang einer Bewegungsrichtung einer Rakel gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der gerakelten Schicht quer zu der Bewegungsrichtung der Rakel gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 schematische Darstellung einer Rakelvorrichtung zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche mittels der Rakelvorrichtung sowie einer Druckeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie
5 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Aufbringen des fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Rakelvorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche beschrieben, wobei die sich ausbildende Schicht besonders homogen und/oder gleichmäßig ausgebildet ist.
In 1 ist ein Querschnitt einer gerakelten Schicht 1 entlang einer Bewegungsrichtung 20 (angedeutet durch den nach rechts weisenden Pfeil) einer Rakel aus dem Stand der Technik gemäß einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Entlang einer Ordinatenachse H ist eine Höhe der Schicht 1 und entlang der Abszissenachse L eine Länge der Schicht 1 skizziert. Es ist deutlich zu erkennen, dass in einem Einlaufbereich I die Schicht 1 eine über eine bestimmte Länge, insbesondere rampenartig, ansteigende Höhe aufweist, bevor die Schicht einen Plateaubereich II erreicht, in welchem die Höhe der Schicht 1 im Wesentlichen gleich bleibt. Kurz vor einem Ende der Schicht, insbesondere ab einem Auslaufbereich III, steigt die Höhe der Schicht 1 nochmals an bevor sie nicht abrupt, sondern kontinuierlich abfällt. Dieser unerwünschte kontinuierliche Anstieg am Anfang und der unerwünschte kontinuierliche Abstieg am Ende der Schicht 1 sowie eine sich kurz vor dem Ende der Schicht 1 ausbildende Überhöhung treten nahezu unabhängig von der Länge der Schicht 1 auf und verstärken sich mit steigender Höhe der Schicht 1.
In 2 ist ein Querschnitts der gerakelten Schicht 1 aus 1 der Rakel aus dem Stand der Technik gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Hierbei zeigt die Bewegungsrichtung 20 (angedeutet durch einen Punkt innerhalb eines Kreises) in die Bildebene hinein, sodass der Querschnitt senkrecht zu der Bewegungsrichtung 20 dargestellt ist. Die Ordinatenachse H repräsentiert wieder die Höhe der Schicht 1 wohingegen die Abszissenachse B nunmehr die Breite der Schicht 1 repräsentiert. Der mittlere Bereich, der Plateaubereich II, zeigt eine im Wesentlichen gleichbleibende Höhe der Schicht 1 über die Breite der Schicht 1. Jedoch fällt die Schicht 1 an einem ersten Randbereich IV und einem zweiten, dem ersten Randbereich gegenüberliegenden Randbereich V über einen bestimmten Breitenabschnitt kontinuierlich - und nicht wie gewünscht nahezu abrupt - ab. Auch diese beiden Effekte treten nahezu unabhängig von der Länge der Schicht 1 auf und verstärken sich mit steigender Höhe der Schicht 1. Aufgrund dieser unerwünschten Effekte werden die zu beschichtenden Bereiche auf der Oberfläche länger und/oder breiter gewählt, sodass gewährleistet ist, dass auf einer Mindestlänge und/oder Mindestbreite die Schichtdicke der Schicht 1 im Wesentlichen gleich ist. Hierdurch wird einerseits mehr fließfähiges Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche aufgebracht als eigentlich notwendig wäre und andererseits beansprucht dieses zusätzlich aufgebrachte fließfähige Beschichtungsmaterial mehr Platz auf der Oberfläche als notwendig wäre.
In 3 sind schematische Darstellungen einer Rakelvorrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Auf der linken Seite in 3 ist die Rakelvorrichtung 30 perspektivisch von oben abgebildet. Auf der rechten Seite in 3 ist die Rakelvorrichtung 30 perspektivisch von unten abgebildet. Die Rakelvorrichtung 30 weist eine erste Rakel 40 auf, die sich entlang einer ersten Hauptachse 42 erstreckt. Optional kann die Rakelvorrichtung 30 eine weitere Rakel 50 aufweisen, wobei sich die weitere Rakel 50 entlang einer weiteren Hauptachse 52 erstreckt. Die erste Rakel 40 und/oder die weitere Rakel 50 sind hierbei um eine erste Drehachse 32 der Rakelvorrichtung 30 drehbar gelagert bzw. angeordnet. Die erste Rakel 40 und die weitere Rakel 50 sind bevorzugt mit ihren Unterseiten in einer gleichen Höhe in Bezug auf eine zu beschichtete Oberfläche angeordnet. Hierbei kann die erste Hauptachse 42 in einem beliebigen Winkel zu der weiteren Hauptachse 52 angeordnet sein. Bevorzugt beträgt der Winkel 90°. Die erste Rakel 40 und/oder die weitere Rakel 50 können hierbei derart an der Rakelvorrichtung 30 angeordnet sein, dass die Drehachse 32 gerade eine Mitte der ersten Rakel 40 und/oder der weiteren Rakel 50 schneidet. In dieser Ausführung sind die erste Rakel 40 und die weitere Rakel 50 konzentrisch um die Drehachse 32 angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die erste Rakel 40 und die weitere Rakel 50 verschiedene Drehachsen aufweisen, wobei die verschiedenen Drehachsen ihrerseits parallel zu der Drehachse 32 angeordnet sind. Ferner ist es denkbar, dass sowohl die erste Rakel 40 als auch die weitere Rakel 50 asymmetrisch ihre jeweiligen Drehachsen angeordnet sind.
Weiterhin umfasst die Rakelvorrichtung 30 in diesem Ausführungsbeispiel eine als Rand 60 ausgestaltete laterale Begrenzungseinheit, welche die erste Rakel 40 und/oder die weitere Rakel 50 lateral umgibt bzw. nach außen hin begrenzt. Bevorzugt ist der Rand 60 in der gleichen Höhe zu der zu beschichtenden Oberfläche angeordnet, wie die erste Rakel 40 und/oder die weitere Rakel 50. Ferner kann die Rakelvorrichtung 30 einen Deckel 62 umfassen, der zusammen mit dem Rand 60 eine, insbesondere haubenartige, Umhausung der ersten Rakel 40 und/oder der weiteren Rakel 50 bildet. Der Deckel 62 kann hierbei als Löcher 63 aus gebildete Aussparungen aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Deckel 62 jedoch keine Löcher auf und schließt somit die erste Rakel 40 und/oder die weitere Rakel 50 zusammen mit der zu beschichtenden Oberfläche im Wesentlichen hermetisch ab.
In dieser Ausführungsform sind die erste Rakel 40 und/oder die weitere Rakel 50 in Bezug auf den Rand 60 und den Deckel 62 beweglich bzw. drehbar ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform kann jedoch vorgesehen sein, dass die erste Rakel 40 und/oder die weitere Rakel 50 starr mit dem Rand 60 und den Deckel 62 verbunden sind und sich letztere somit bei einer Drehung der ersten Rakel 40 und/oder der weiteren Rakel 50 um die Drehachse 32 mit drehen. Durch diese Rakelvorrichtung 30 kann die erste Rakel 40 um die senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der ersten Hauptachse 42 ausgerichteten Drehachse 32 gedreht werden und/oder kann die weitere Rakel 50 um die senkrecht zu der Oberfläche und senkrecht zu der weiteren Hauptachse 52 ausgerichteten Drehachse 32 gedreht werden, wodurch das Beschichtungsmaterial in vorteilhafter Weise eine erhöhte Scherung erfährt, was zu einer Verringerung einer Viskosität des Beschichtungsmaterials während eines Rakelvorgangs führt. Durch die vorgeschlagene Rakelvorrichtung kann somit eine Schicht aus dem Beschichtungsmaterial gebildet werden, die einen homogenen Querschnitt und/oder eine gleichbleibende Schichtdicke über die gesamte Schicht 1 hinweg aufweist.
In 4 ist ein Verfahren zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials 5 auf eine Oberfläche 6 mittels der Rakelvorrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Das Beschichtungsmaterial 5 kann bevorzugt Silber bzw. Silberpartikel enthalten. Insbesondere kann das Beschichtungsmaterial 5 als Silberpartikel enthaltende Paste ausgebildet sein. Die Oberfläche 6 kann beispielsweise eine Oberfläche eines Bauteils sein, welches mit einem weiteren Bauteil, insbesondere einer weiteren Oberfläche des weiteren Bauteils, verbunden werden soll. Die Rakelvorrichtung 30 kann hierbei ein Teil einer Druckeinrichtung 90 sein, wobei die Druckeinrichtung 90 ferner eine Schablone 92 sowie eine nicht dargestellte Zuführeinrichtung zum Zuführen des fließfähigen Beschichtungsmaterials 5 auf die Oberfläche 6 aufweist. Mittels der Schablone 92 kann das Beschichtungsmaterial 5 auf bestimmte Bereiche der Oberfläche 6 aufgebracht werden. Die Rakelvorrichtung 30 weist in dieser Ausführungsform die erste Rakel 40 und die weitere Rakel 50 auf, welche um die gemeinsame Drehachse 32 rotieren.
Weiterhin weist die Rakelvorrichtung 30 den Rand 60 auf, welcher die erste Rakel 40 und die weitere Rakel 50 lateral begrenzt. Durch eine Rotation um die gemeinsame Drehachse 32 (angedeutet durch einen kreisförmigen Pfeil 33) wird das Beschichtungsmaterial 5 homogen und/oder gleichmäßig auf der Oberfläche 6 bzw. auf der Schablone 92 verteilt. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu der Rotation der ersten Rakel 40 und der weiteren Rakel 50 die Rakelvorrichtung 30 entlang der Bewegungsrichtung 20 parallel zu der Oberfläche 6 bewegt wird. Hierbei kann die Rakelvorrichtung 30 eine oder mehrere (nicht dargestellte) Antriebseinheit/en aufweisen, die die erste Rakel 40 und die weitere Rakel 50 sowohl rotatorisch als auch translatorisch bewegt/bewegen. Die Antriebseinheit/en ist/sind derart ausgebildet, dass die Rotation der beiden Rakeln 40, 50 um die Drehachse 32 hierbei unabhängig von der Translation der beiden Rakeln 40, 50 entlang der Bewegungsrichtung 20 erfolgen kann. Ferner ist/sind die Antriebseinheit/en ausgebildet, die erste Rakel 40 unabhängig von der weiteren Rakel 50 zu drehen. Hierdurch wird die sich ausbildende Schicht 1 besonders homogen und gleichmäßig und ein Querschnitt sowohl in Richtung als auch senkrecht zu der Bewegungsrichtung 20 bildet sich im Wesentlichen quadratisch bzw. rechteckig ohne abgerundete Kanten aus.
In 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Aufbringen des fließfähigen Beschichtungsmaterials 5 auf eine Oberfläche 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 101 erfolgt ein Bereitstellen des fließfähigen Beschichtungsmaterials 5 auf der Oberfläche 6. In einem zweiten Verfahrensschritt 102 erfolgt ein Bewegen wenigstens einer ersten Rakel 40 mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer ersten Hauptachse 42 erstreckenden Form parallel zu der Oberfläche 6, um das Beschichtungsmaterial 5 auf der Oberfläche 6, insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen. Hierbei wird die erste Rakel 40 um eine senkrecht zu der Oberfläche 6 und senkrecht zu der ersten Hauptachse 42 ausgerichteten ersten Drehachse 32 gedreht. Alternativ oder zusätzlich kann ein dritter Verfahrensschritt 103 erfolgen, bei welchem wenigstens eine weitere Rakel 50 mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer weiteren Hauptachse 52 erstreckenden Form parallel zu der Oberfläche 6 bewegt wird, um das Beschichtungsmaterial 5 auf der Oberfläche 6, insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen. Hierbei wird die weitere Rakel 50 um eine senkrecht zu der Oberfläche 6 und senkrecht zu der weiteren Hauptachse 52 ausgerichteten weiteren Drehachse gedreht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0787585 A1 [0003]

Claims

Rakelvorrichtung (30) zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials (5), insbesondere einer Paste und/oder eines Pulvers, auf eine Oberfläche (6), umfassend wenigstens eine erste Rakel (40) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer ersten Hauptachse (42) erstreckenden Form, wobei die erste Rakel (40) eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial (5) durch eine Bewegung der ersten Rakel (40) parallel zu der Oberfläche (6) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rakel (40) um eine senkrecht zu der Oberfläche (6) und senkrecht zu der ersten Hauptachse (42) ausgerichteten ersten Drehachse (32) drehbar ist.
Rakelvorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelvorrichtung (30) wenigstens eine weitere, insbesondere zweite, Rakel (50) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer weiteren Hauptachse (52) erstreckenden Form umfasst, wobei die weitere Rakel (50) eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial (5) durch eine Bewegung der weiteren Rakel (50) parallel zu der Oberfläche (6) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, wobei die weitere Rakel (50) um eine senkrecht zu der Oberfläche (6) und senkrecht zu der weiteren Hauptachse (52) ausgerichteten weiteren Drehachse drehbar ist.
Rakelvorrichtung (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (32) und die weitere Drehachse konzentrisch angeordnet sind.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (32) die Mitte, insbesondere den Schwerpunkt, der ersten Rakel (40) schneidet und/oder dass die weitere Drehachse die Mitte, insbesondere den Schwerpunkt, der weiteren Rakel (50) schneidet.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hauptachse (42) und die weitere Hauptachse (52) in einem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zueinander angeordnet sind.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelvorrichtung (30) eine laterale Begrenzungseinheit aufweist, innerhalb derer die erste Rakel (40) und/oder die weitere Rakel (50) angeordnet sind und die eingerichtet ist, eine durch die Bewegung der ersten Rakel (40) und/oder der weiteren Rakel (50) verursachte Verteilung des Beschichtungsmaterials (5) auf der Oberfläche (6) lateral zu beschränken.
Rakelvorrichtung (30) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinheit als, insbesondere haubenartige, Umhausung der ersten Rakel (40) und/oder der weiteren Rakel (50) ausgebildet ist.
Rakelvorrichtung (30) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rakel (40) und/oder die weitere Rakel (50) relativ zu der Begrenzungseinheit bewegbar, insbesondere drehbar, ausgebildet ist oder dass die erste Rakel (40) und/oder die weitere Rakel (50) zu der Begrenzungseinheit starr ausgebildet ist.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rakel (40) und/oder die weitere Rakel (50) entlang einer zu der Oberfläche (6) parallelen Richtung (20) bewegbar ist/sind.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelvorrichtung (30) eine erste Antriebseinheit aufweist, die eingerichtet ist, die erste Rakel (40) um die erste Drehachse (32) zu drehen und/oder die weitere Rakel (50) um die weitere Drehachse zu drehen und dass die Rakelvorrichtung (30) eine weitere Antriebseinheit aufweist, die eingerichtet ist, die erste Rakel (40) und/oder die weitere Rakel (50) entlang der zu der Oberfläche (6) parallelen Richtung (20) zu bewegen.
Druckeinrichtung (90), insbesondere Schablonendruckeinrichtung, mit einer Rakelvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, einer Schablone (92) und einer Zuführeinrichtung zum Zuführen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials (5), insbesondere einer Silber aufweisenden Paste und/oder einem Silber aufweisenden Pulver, auf eine Oberfläche (6).
Verfahren (100) zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials (5), insbesondere einer Paste und/oder eines Pulvers, auf eine Oberfläche (6), insbesondere mittels einer Rakelvorrichtung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den Schritten: - Bereitstellen (101) des fließfähigen Beschichtungsmaterials (5) auf der Oberfläche (6); - Bewegen (101) wenigstens einer ersten Rakel (40) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer ersten Hauptachse (42) erstreckenden Form parallel zu der Oberfläche (6), um das Beschichtungsmaterial (5) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, wobei die erste Rakel (40) um eine senkrecht zu der Oberfläche (6) und senkrecht zu der ersten Hauptachse (42) ausgerichteten ersten Drehachse (32) gedreht wird und/oder - Bewegen (103) wenigstens einer weiteren Rakel (50) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer weiteren Hauptachse (52) erstreckenden Form parallel zu der Oberfläche (6), um das Beschichtungsmaterial (5) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, wobei die weitere Rakel (50) um eine senkrecht zu der Oberfläche (6) und senkrecht zu der weiteren Hauptachse (52) ausgerichteten weiteren Drehachse gedreht wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rakel (40) und/oder die weitere Rakel (50) entlang einer zu der Oberfläche (6) parallelen Richtung (20) bewegt wird/werden.
Verfahren (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere translatorische, Bewegung der ersten Rakel (40) und/oder der weiteren Rakel (50) entlang der zu der Oberfläche (6) parallelen Richtung (20) unabhängig von der, insbesondere rotatorischen, Bewegung der ersten Rakel (40) um die senkrecht zu der Oberfläche (6) und senkrecht zu der ersten Hauptachse (42) ausgerichteten ersten Drehachse (32) und/oder der, insbesondere rotatorischen, Bewegung der weiteren Rakel (50) um die senkrecht zu der Oberfläche (6) und senkrecht zu der weiteren Hauptachse (52) ausgerichteten weiteren Drehachse erfolgt.