DE102021212171A1

DE102021212171A1 - Rakelvorrichtung zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche, Druckeinrichtung sowie Verfahren zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche

Info

Publication number: DE102021212171A1
Application number: DE102021212171.3A
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 Rakel (40) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer Hauptachse (42) erstreckenden Form, wobei die Hauptachse (42) der Rakel (40) parallel zu der Oberfläche (6) ausgerichtet ist, wobei die Rakelvorrichtung (30) eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial (5) durch eine Bewegung der Rakel (40) entlang einer ersten Bewegungsrichtung (20) unter einem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zu der Hauptachse (42) und parallel zu der Oberfläche (6) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelvorrichtung (30) eingerichtet ist, die Rakel (40) mit einer Vibration und/oder einer Schwingung zu beaufschlagen.

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 Rakel mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer 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 Hauptachse der Rakel ist hierbei parallel zu der Oberfläche ausgerichtet. Die Rakelvorrichtung ist eingerichtet, das Beschichtungsmaterial durch eine Bewegung der Rakel auf der Oberfläche zu verteilen. Die Bewegung erfolgt hierbei derart, dass ein Winkel zwischen der Hauptachse der Rakel und einer ersten Bewegungsrichtung einstellbar ist bzw. eingestellt wird. Bevorzugt ist die Hauptachse senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung ausgerichtet. Ferner erfolgt die Bewegung parallel zu der Oberfläche. Mit anderen Worten ist die erste Bewegungsrichtung parallel zu der Oberfläche ausgerichtet. Insbesondere erfolgt die Bewegung der Rakel derart, dass das Beschichtungsmaterial homogen und/oder gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt wird. Die Geschwindigkeit der Rakel entlang der ersten Bewegungsrichtung kann beispielsweise 5 mm/s bis 100 mm/s betragen. Die Rakelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rakelvorrichtung eingerichtet ist, die Rakel mit einer Vibration und/oder einer Schwingung zu beaufschlagen. Darunter kann auch verstanden werden, dass die Rakelvorrichtung eingerichtet ist, die Rakel auch ohne die Rakel entlang der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen mit der Vibration und/oder der Schwingung von zu beaufschlagen.
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 Beaufschlagung der Rakel mit der Vibration und/oder der Schwingung erfährt das Beschichtungsmaterial in vorteilhafter Weise eine erhöhte Scherung, was zu einer Verringerung einer Viskosität des Beschichtungsmaterials während eines Rakelvorgangs führt. Dies wiederum unterstützt ein Ablösen des Beschichtungsmaterials von der Rakel. Durch die vorgeschlagene Rakelvorrichtung kann somit eine Schicht aus dem Beschichtungsmaterial gebildet werden, die einen homogenen Querschnitt und/oder eine gleichbleibende Schichtdicke zwischen 10µm und 600µm, 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 eine Schwingungserzeugungseinheit zur Beaufschlagung der Rakel mit der Vibration und/oder der Schwingung aufweist. Hierdurch kann die Rakelvorrichtung die Rakel effektiv und effizient mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagen. Hierbei kann die Schwingungserzeugungseinheit als eine Ultraschallerzeugungseinheit ausgebildet sein, um Ultraschall bzw. Ultraschallwellen in die Rakel einzuprägen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakel entlang der Hauptachse mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt wird. Darunter kann verstanden werden, dass die Vibration und/oder die Schwingung sich als Dichteschwankung bzw. als Längs- oder Longitudinalwelle entlang der Hauptachse ausbreitet und/oder eine stehende Longitudinalwelle entlang der Hauptachse ausbildet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Rakel senkrecht zu der Hauptachse mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt wird. Darunter kann verstanden werden, dass die Vibration und/oder die Schwingung sich als Transversalwelle entlang der Hauptachse ausbreitet und/oder eine stehende Transversalwelle entlang der Hauptachse ausbildet. Die Transversalwelle kann hierbei unter einem willkürlichen Winkel, insbesondere senkrecht, gegenüber der Oberfläche schwingen. Ferner kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Rakel in einer Richtung parallel entlang der Oberfläche mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt wird. Darunter kann verstanden werden, dass die Vibration und/oder die Schwingung sich als Transversalwelle entlang der Hauptachse ausbreitet und/oder eine stehende Transversalwelle entlang der Hauptachse ausbildet, wobei die Transversalwelle im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche schwingt. Durch diese Maßnahme/n lässt sich die Rakelvorrichtung weiterhin vorteilhaft an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials anpassen. Hierdurch wird eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht erzielt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz konstant ist oder verändert wird. Hierbei kann die konstante oder veränderliche Frequenz in einem Frequenzbereich von beispielsweise 10 kHz bis 80 kHz liegen. Hierdurch kann die Rakelvorrichtung vorteilhaft an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials besser angepasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz einen Sweep durchläuft. Unter einem Sweep kann hierbei verstanden werden, dass die Frequenz der Vibration und/oder der Schwingung bei konstanter Amplitude periodisch und stetig einen vorgegebenen Bereich durchläuft. Es kann darunter auch ein frequenzmoduliertes Schwingungs- und/oder Vibrationssignal mit relativ geringer Modulationsfrequenz und einstellbarem Frequenzhub verstanden werden. Hierdurch kann ein Ablösen des Beschichtungsmaterials von der Rakel noch verbessert werden, wodurch eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht erzielt wird.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Schwingung eine Hochfrequenz-Schwingung ist. Denn hierdurch wird das Beschichtungsmaterial besonders effektiv geschert, wodurch es sich leichter von der Rakel ablöst. Besonders vorteilhaft ist die Schwingung als eine Ultraschall-Schwingung ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakel entlang der Hauptachse oszillierend bewegt wird. Durch eine Oszillation der Rakel entlang der Hauptachse wird die Scherung des Beschichtungsmaterials weiter erhöht, was die Viskosität des Beschichtungsmaterials während eines Rakelvorgangs weiter verringert. Hierdurch kann das Beschichtungsmaterial in einer besonders homogenen und/oder gleichmäßigen Schicht aufgebracht werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Oszillation mit einer einstellbaren und/oder veränderlichen Frequenz erfolgt. Die Frequenz der oszillierenden Bewegung liegt hierbei deutlich unterhalb der Frequenz der in den Ausführungsformen zuvor beschriebenen hochfrequenten Schwingung und/oder Vibration.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Frequenz derart einstellbar ist, dass die Rakel bei einer Bewegung der Rakel entlang der ersten Bewegungsrichtung unter einem einstellbaren Winkel zu der Hauptachse und parallel zu der Oberfläche auf der Oberfläche ein zickzack-, ein rechteck- und/oder ein sinusförmiges Muster beschreibt. Bevorzugt ist hierbei die erste Bewegungsrichtung senkrecht zu der Hauptachse ausgerichtet. Hierdurch kann die Rakelvorrichtung weiter vorteilhaft individuell an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials angepasst werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Rakel entlang der Hauptachse mit einer einstellbaren und/oder veränderlichen Amplitude bewegt wird. Unter der Amplitude kann ein Hub bzw. eine Auslenkung der Rakel entlang der Hauptachse oder senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung verstanden werden. Durch diese Maßnahme lässt sich die Rakelvorrichtung weiterhin vorteilhaft an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials anpassen. Hierdurch wird eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht erzielt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakelvorrichtung wenigstens eine Antriebseinheit aufweist, die eingerichtet ist, die Rakel entlang der ersten Bewegungsrichtung, insbesondere unter einem einstellbaren Winkel, bevorzugt senkrecht zu der Hauptachse, und parallel zu der Oberfläche zu bewegen und die eingerichtet ist, die Rakel entlang der Hauptachse zu bewegen. Hierdurch kann die Rakelvorrichtung die Rakel automatisiert und dadurch sehr präzise entlang der Oberfläche bewegen und so das Beschichtungsmaterial besonders gleichmäßig auf der Oberfläche verteilen. Dies trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, dass sich eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht ausbildet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Rakelvorrichtung eine Umhausung aufweist, welche einen Rakel Bereich im Wesentlichen hermetisch von einer Umgebung der Rakelvorrichtung abschirmt. Die Umhausung kann hierbei insbesondere haubenartig oder topfförmig ausgebildet sein. Diese Umhausung 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.
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 einer Rakel mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer Hauptachse erstreckenden Form entlang einer ersten Bewegungsrichtung unter einem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zu der Hauptachse und parallel zu der Oberfläche auf, um das Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche, insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen. Hierbei ist die Hauptachse der Rakel parallel zu der Oberfläche ausgerichtet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Rakel ferner wenigstens bereichsweise und/oder zeitweise mit einer Vibration und/oder einer Schwingung beaufschlagt wird.
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.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakel mittels einer Schwingungserzeugungseinheit, insbesondere einer Ultraschallerzeugungseinheit, mit einer Vibration und/oder einer Schwingung beaufschlagt wird. Hierdurch kann die Rakel effektiv und effizient mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt werden. Hierbei kann die Schwingungserzeugungseinheit als eine Ultraschallerzeugungseinheit ausgebildet sein, um Ultraschall bzw. Ultraschallwellen in die Rakel einzuprägen.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Rakel entlang der Hauptachse, senkrecht zu der Hauptachse und/oder in einer Richtung parallel entlang der Oberfläche mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt wird. Durch diese Maßnahme/n lässt sich die Rakel weiterhin vorteilhaft an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials anpassen. Hierdurch wird eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht erzielt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz konstant bleibt oder verändert wird. Hierdurch kann das Verfahren vorteilhaft an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials besser angepasst werden.
Indem die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz einen Sweep durchläuft, kann die sich ausbildende Schicht besonders homogen und gleichmäßig hergestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakel mit einer Hochfrequenz-Schwingung, insbesondere einer Ultraschall-Schwingung, beaufschlagt wird. Hierdurch wird ein Ablösen des Beschichtungsmaterials von der Rakel weiter verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakel zusätzlich entlang der Hauptachse oszillierend bewegt wird. Die Oszillationen der Rakel entlang der Hauptachse kann hierbei mit einer einstellbaren und/oder veränderlichen Frequenz erfolgen. Hierdurch kann das Verfahren bzw. die das Verfahren ausführende Rakelvorrichtung in besonders einfacher Weise an die Eigenschaften oder die Verarbeitungsanforderungen des Beschichtungsmaterials angepasst werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Frequenz derart einstellbar ist, dass die Rakel bei einer Bewegung der Rakel entlang der ersten Bewegungsrichtung unter dem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zu der Hauptachse und parallel zu der Oberfläche auf der Oberfläche ein zickzack-, ein rechteck- und/oder ein sinusförmiges Muster beschreibt. Hierdurch kann das Verfahren weiter vorteilhaft individuell an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rakel entlang der Hauptachse mit einer einstellbaren und/oder veränderlichen Amplitude bewegt wird.
Durch diese Maßnahme lässt sich das Verfahren weiterhin vorteilhaft an die Eigenschaften der zu beschichtenden Oberfläche und/oder an die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials anpassen. Hierdurch wird eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Schicht erzielt.
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 sowie einer Druckeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie
4 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 ist eine schematische Darstellung einer Rakelvorrichtung 30 zum Aufbringen eines fließfähigen Beschichtungsmaterials 5 auf eine zu beschichtende Oberfläche 6 gezeigt. Die Rakelvorrichtung 30 weist eine Rakel 40 auf, die sich entlang einer Hauptachse 42 erstreckt. Die Hauptachse 42 der Rakel 40 ist parallel zu der Oberfläche 6 ausgerichtet. Die Rakel 40 ist bevorzugt mit ihrer Unterseite in einer gleichen Höhe in Bezug auf die zu beschichtete Oberfläche 6 angeordnet. Die Rakel 40 ist entlang einer ersten Bewegungsrichtung 20 (angedeutet durch den nach unten weisenden Pfeil) bewegbar bzw. wird entlang der ersten Bewegungsrichtung 20 bewegt. Hierbei kann die Rakel 40 sowohl entlang als auch entgegen der ersten Bewegungsrichtung 20 bewegt werden. Ferner kann die Hauptachse 42 in einem beliebigen einstellbaren Winkel zu der ersten Bewegungsrichtung 20 angeordnet sein. Bevorzugt beträgt der Winkel 90°.
Die Rakel 40 kann mit einer Vibration und/oder einer Schwingung beaufschlagt werden. Hierzu kann die Rakelvorrichtung 30 wenigstens eine Schwingungserzeugungseinheit aufweisen, mit welcher die Rakel 40 mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt wird. Insbesondere kann es sich bei der Schwingungserzeugungseinheit um eine Ultraschallerzeugungseinheit handeln. In dieser Ausführungsform sind an der Rakel 40 mehrere Ultraschallerzeugungseinheiten 50, 51, 52 angeordnet, um ein Ultraschallsignal bzw. eine Ultraschallschwingung in die Rakel 40 einzuprägen. Die erste Ultraschallerzeugungseinheit 50 ist hierbei wenigstens an einer Stirnseite der Rakel 40 angebracht. Die erste Ultraschallerzeugung einer 50 kann somit eine Dichteschwankung bzw. eine Längs- oder Longitudinalwelle entlang der Hauptachse 42 in die Rakel 40 einprägen und/oder eine stehende Longitudinalwelle in der Rakel 40 entlang der Hauptachse 42 generieren.
Die zweite Ultraschallerzeugungseinheit 51 ist hierbei wenigstens an einer Position auf einer Oberseite der Rakel 40 angebracht. Die zweite Ultraschallerzeugungseinheit 51 kann somit eine Transversalwelle entlang der Hauptachse 42 in die Rakel 40 einprägen und/oder eine stehende Transversalwelle in der Rakel 40 entlang der Hauptachse 42 generieren. Die sich ausbildende Transversalwelle kann hierbei unter einem willkürlichen Winkel, insbesondere senkrecht, gegenüber der Oberfläche 6 schwingen.
Die dritte Ultraschallerzeugungseinheit 52 ist hierbei wenigstens an einer seitlichen Position auf der Rakel 40 angebracht. Unter der seitlichen Position kann eine Position verstanden werden, welche sowohl zu wenigstens einer der beiden Stirnseiten der Rakel 40 als auch zu der Oberseite der Rakel 40 senkrecht steht. Die dritte Ultraschallerzeugungseinheit 52 kann somit eine Transversalwelle entlang der Hauptachse 42 in die Rakel 40 einprägen und/oder eine stehende Transversalwelle in der Rakel 40 entlang der Hauptachse 42 generieren, wobei die Transversalwelle im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 6 schwingt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass alle Ultraschallerzeugungseinheiten 50, 51, 52 Ultraschallschwingungen in die Rakel 40 einprägen, wobei jede der Ultraschallerzeugungseinheiten 50, 51, 52 derart separat ansteuerbar ist, dass sich beliebige Schwingungsmodi innerhalb der Rakel 40 einstellen lassen.
Ferner kann die Rakel 40 zusätzlich und optional entlang der Hauptachse 42, insbesondere oszillierend, bewegt werden.
Durch die Bewegung der Rakel 40 entlang der ersten Bewegungsrichtung 20 verbunden mit den in die Rakel 40 eingeprägten Ultraschallschwingungen und optional durch die Bewegung entlang der Hauptachse 42 erfährt das Beschichtungsmaterial 5 in vorteilhafter Weise eine erhöhte Scherung, was zu einer Verringerung einer Viskosität des Beschichtungsmaterials 5 während eines Rakelvorgangs führt. Dies wiederum unterstützt ein Ablösen des Beschichtungsmaterials von der Rakel 40, was wiederum dazu führt, dass sich das Beschichtungsmaterial 5 homogen und/oder gleichmäßig auf der Oberfläche 6 bzw. auf der Schablone 92 verteilt. Hierdurch bildet sich die Schicht 1 aus, die einen homogenen Querschnitt und/oder eine gleichbleibende Schichtdicke über die gesamte Schicht 1 hinweg aufweist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann das Beschichtungsmaterial 5 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.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Rakelvorrichtung 30 eine oder mehrere (nicht dargestellte) Antriebseinheit/en aufweist/aufweisen, die die Rakel 40 sowohl entlang der ersten Bewegungsrichtung 20 als auch entlang der Hauptachse 42 bewegt. Die Antriebseinheit/en ist/sind derart ausgebildet, dass die Bewegung der Rakel 40 entlang der ersten Bewegungsrichtung 20 hierbei unabhängig von der Bewegung der Rakel 40 entlang der Hauptachse 42 erfolgen kann. 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 4 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 einer Rakel 40 mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer Hauptachse 42 erstreckenden Form entlang einer ersten Bewegungsrichtung 20 unter einem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zu der Hauptachse 42 und parallel zu der Oberfläche 6, um das Beschichtungsmaterial 5 auf der Oberfläche 6, insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen. Hierbei ist die Hauptachse 42 der Rakel 40 parallel zu der Oberfläche 6 ausgerichtet. Ferner wird die Rakel 40 wenigstens bereichsweise und/oder zeitweise Rakel mit einer Vibration und/oder einer Schwingung beaufschlagt.
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 Rakel (40) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer Hauptachse (42) erstreckenden Form, wobei die Hauptachse (42) der Rakel (40) parallel zu der Oberfläche (6) ausgerichtet ist, wobei die Rakelvorrichtung (30) eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial (5) durch eine Bewegung der Rakel (40) entlang einer ersten Bewegungsrichtung (20) unter einem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zu der Hauptachse (42) und parallel zu der Oberfläche (6) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelvorrichtung (30) eingerichtet ist, die Rakel (40) mit einer Vibration und/oder einer Schwingung zu beaufschlagen.
Rakelvorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelvorrichtung (30) eine Schwingungserzeugungseinheit, insbesondere eine Ultraschallerzeugungseinheit (50, 51, 52), zur Beaufschlagung der Rakel (40) mit der Vibration und/oder der Schwingung aufweist.
Rakelvorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (40) entlang der Hauptachse (42), senkrecht zu der Hauptachse (42) und/oder in einer Richtung parallel entlang der Oberfläche (6) mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt wird.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz konstant ist oder verändert wird.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz einen Sweep durchläuft.
Rakelvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung eine Hochfrequenz-Schwingung, insbesondere eine Ultraschall-Schwingung, ist.
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 vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Bereitstellen (101) des fließfähigen Beschichtungsmaterials (5) auf der Oberfläche (6); - Bewegen (102) einer Rakel (40) mit einer im Wesentlichen länglichen, sich entlang einer Hauptachse (42) erstreckenden Form entlang einer ersten Bewegungsrichtung (20) unter einem einstellbaren Winkel, insbesondere senkrecht, zu der Hauptachse (42) und parallel zu der Oberfläche (6), um das Beschichtungsmaterial (5) auf der Oberfläche (6), insbesondere homogen und/oder gleichmäßig, zu verteilen, wobei die Hauptachse (42) der Rakel (40) parallel zu der Oberfläche (6) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (40) mit einer Vibration und/oder einer Schwingung beaufschlagt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (40) mittels einer Schwingungserzeugungseinheit, insbesondere einer Ultraschallerzeugungseinheit (50, 51, 52), mit einer Vibration und/oder einer Schwingung beaufschlagt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (40) entlang der Hauptachse (42), senkrecht zu der Hauptachse (42) und/oder in einer Richtung parallel entlang der Oberfläche (6) mit der Vibration und/oder der Schwingung beaufschlagt wird.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz konstant bleibt oder verändert wird.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration und/oder die Schwingung in ihrer Frequenz einen Sweep durchläuft.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (40) mit einer Hochfrequenz-Schwingung, insbesondere einer Ultraschall-Schwingung, beaufschlagt wird.