DE112018005426T5

DE112018005426T5 - Systeme und Verfahren zur Beschichtung eines Substrats

Info

Publication number: DE112018005426T5
Application number: DE112018005426.8T
Authority: DE
Inventors: Michel van de Vijver; Stephane Etienne; Ronny FRANKEN; Marc Knippenberg
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-06-25
Also published as: US20210195754A1; WO2019094699A1; JP2021502240A; CN111448849A

Abstract

Ein System und Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat werden offenbart. Das System umfasst eine Beschichtungsstation zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat, wobei die Beschichtungsstation einen unteren Abschnitt, einen Ofen zum Aushärten des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat, wobei der Ofen vertikal unter dem unteren Abschnitt angeordnet ist, und einen ersten Lift zum Transportieren des Substrats von der Beschichtungsstation zu dem Ofen aufweist. Das System kann auch eine Prüfstation zur Prüfung des Substrats umfassen. Jedes der separaten Elemente des Beschichtungssystems, einschließlich der Beschichtungsstation, des ersten Lifts, des Ofens und der Prüfstation, kann in sich geschlossene Module definieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/584,259 , die am 10. November 2017 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat und insbesondere ein modulares System zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat, zum Aushärten der Beschichtung und zur Prüfung des Substrats.
HINTERGRUND
Es sind eine Vielzahl von Beschichtungssystemen zum Aufbringen einer konformen Beschichtung auf ein Substrat, wie beispielsweise eine Leiterplatte (PCB) bekannt. Eine konforme Beschichtung ist eine dünne Schicht aus dielektrischem Material, welche auf ein Substrat aufgetragen wird, um die Schaltung auf der Leiterplatte vor Umwelteinflüssen und mechanischen Einflüssen zu schützen. Die Beschichtung schützt die Schaltung vor Feuchtigkeit und verhindert Kurzschlüsse und Korrosion der metallischen Leiter und Lötstellen. Die konforme Beschichtung verhindert oder minimiert auch das dendritische Wachstum (elektrochemische Migration) von Metall an den Lötstellen, welches später zu Kurzschlüssen führen könnte. Nachdem die Beschichtung aufgetragen wurde, kann die Beschichtung auf dem Substrat mit einem oder mehreren Öfen, die in dem Beschichtungssystem enthalten sind, heiß ausgehärtet werden. Darüber hinaus kann die Beschichtung manuell von einem Bediener des Beschichtungssystems oder automatisch durch eine in das Beschichtungssystem integrierte Prüfstation geprüft werden.
Konventionelle Beschichtungssysteme können einen Förderer umfassen, der sich durch jeden Teil des Beschichtungssystems erstreckt, um das Substrat vom Anfang bis zum Ende des Beschichtungsprozesses zu bewegen. Infolgedessen bewegen solche Förderer das Substrat auf einer im Wesentlichen linearen Bahn durch das Beschichtungssystem.
Aufgrund der Größe bestimmter Teile des Beschichtungssystems, insbesondere der großen Länge einiger Öfen, können konventionelle Beschichtungssysteme sehr lang sein. Diese Beschichtungssysteme definieren daher große Stellflächen und benötigen gleichsam eine große Grundfläche für den Betrieb.
Dementsprechend besteht Bedarf nach einem Beschichtungssystem, welches eine reduzierte Stellfläche definiert und somit in einer Fabrikumgebung Bodenfläche einspart.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein System zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat. Das System umfasst eine Beschichtungsstation zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat, wobei die Beschichtungsstation einen unteren Abschnitt aufweist, und einen Ofen zum Aushärten des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat, wobei der Ofen vertikal unter dem unteren Abschnitt angeordnet ist. Das System umfasst auch einen ersten Lift zum Transport des Substrats von der Beschichtungsstation zu dem Ofen.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat. Das Verfahren umfasst das Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat mit einer Beschichtungsstation, den Transport des Substrats von der Beschichtungsstation zu einem Ofen in vertikaler Richtung nach unten und das Aushärten der Beschichtung auf dem Substrat innerhalb des Ofens. Das Verfahren umfasst weiterhin, nach dem Aushärten der Beschichtung, den Transport des Substrats von dem Ofen in vertikaler Richtung nach oben entgegengesetzt zu der Abwärtsrichtung zu einer Prüfstation und die Prüfung des Substrats mit der Prüfstation.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein System zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat. Das System umfasst ein erstes in sich geschlossenes Modul, welches eine Beschichtungsstation zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat und ein zweites in sich geschlossenes Modul mit einem Ofen zum Aushärten des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat aufweist, wobei das zweite in sich geschlossene Modul an das erste in sich geschlossene Modul angrenzt. Das System umfasst ferner ein drittes in sich geschlossenes Modul, welches einen ersten Lift zum Transport des Substrats von dem ersten in sich geschlossenen Modul zu dem zweiten in sich geschlossenen Modul aufweist, wobei das dritte in sich geschlossene Modul an das erste und das zweite in sich geschlossene Modul angrenzt.
Figurenliste
Die vorstehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung der erläuternden Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Zum Zwecke der Illustration der vorliegenden Anmeldung sind in den Zeichnungen erläuternde Ausführungsformen der Offenbarung dargestellt. Die Anmeldung ist jedoch nicht auf die gezeigten genauen Anordnungen und Instrumentarien beschränkt.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beschichtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Beschichtungsstation des in 1 gezeigten Beschichtungssystems;
3A zeigt eine schematische Darstellung einer Prüfstation des in 1 gezeigten Besch ichtu ngssystems;
3B zeigt eine schematische Darstellung einer Prüfstation des in 1 gezeigten Besch ichtu ngssystems;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Beschichtungssystems, wobei einige Elemente aus Klarheitsgründen entfernt wurden;
5 zeigt eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Beschichtungssystems;
6A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beschichtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
6B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beschichtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
6C zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beschichtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
6D zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beschichtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERLÄUTERNDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin wird ein modulares Beschichtungssystem 10 beschrieben, welches eine Beschichtungsstation 24 zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Substrat 100 und einen unter der Beschichtungsstation 24 positionierten Ofen 34 zum Aushärten der Beschichtung umfasst. Bestimmte Terminologien werden in der folgenden Beschreibung des Beschichtungssystems 10 nur der Einfachheit halber verwendet und sind nicht einschränkend. Die Wörter „rechts“, „links“, „unten“ und „oben“ bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Wörter „innen“ und „außen“ beziehen sich auf Richtungen auf die geometrische Mitte der Beschreibung zu bzw. von dieser weg, um das Beschichtungssystem 10 und verwandte Teile davon zu beschreiben. Die Worte „vorwärts“ und „rückwärts“ beziehen sich auf Richtungen in einer seitlichen Richtung 4 und einer der seitlichen Richtung 4 entgegengesetzten Richtung entlang des Beschichtungssystems 10 und verwandter Teile davon. Die Terminologie umfasst die oben aufgeführten Wörter, Ableitungen davon und Wörter von ähnlicher Bedeutung.
Sofern hierin nicht anders angegeben, werden die Begriffe „vertikal“ und „lateral“ verwendet, um die orthogonalen Richtungskomponenten verschiedener Komponenten des Beschichtungssystems 10 zu beschreiben, die durch die vertikale Richtung 2 und die laterale Richtung 4 bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass die vertikalen und lateralen Richtungen 2 und 4 zwar so dargestellt werden, dass sie sich entlang einer vertikalen Ebene erstrecken, dass aber die Ebene, die die verschiedenen Richtungen umfasst, während der Verwendung unterschiedlich sein kann.
Bezug nehmend auf die 1, 4 und 5 ist das Beschichtungssystem 10 eine modulare Baugruppe aus abnehmbaren und austauschbaren Komponenten zum Auftragen eines Beschichtungsmaterials auf ein Substrat 100, zum Aushärten der Beschichtung 102 und zur Prüfung des Substrats 100. Das Substrat 100 kann eine gedruckte Leiterplatte (PCB) sein oder wie gewünscht jede andere Art von Substrat umfassen. Das Beschichtungssystem 10 umfasst einen Ladebereich 20 zum Hinzufügen eines unbeschichteten Substrats 100 zu dem Beschichtungssystem 10 und zum Entfernen eines beschichteten Substrats 100 aus dem Beschichtungssystem 10. Das Substrat 100 kann dem Ladebereich 20 manuell durch einen Bediener des Beschichtungssystems 10 oder automatisch mittels einer Lademaschine zugeführt und entnommen werden. Das Beschichtungssystem 10 kann ein oberes Fördersystem 300 für den Transport des Substrats 100 zwischen verschiedenen Komponenten des Beschichtungssystems 10 umfassen, die über einer ersten Ebene P₁ angeordnet sind, wie im Folgenden beschrieben wird. Insbesondere kann der Ladebereich 20 einen zweiten Abschnitt 312 des oberen Fördersystems 300 umfassen, der das Substrat 100 von dem Ladebereich 20 zu einer Beschichtungsstation 24 transportiert, die sich unmittelbar rechts vom Ladebereich 20 in der Querrichtung 4 befinden kann. In der dargestellten Ausführungsform ist jeder Abschnitt des oberen Fördersystems 300 ein Endlosförderer, wobei jedoch auch andere Ausführungsformen von Fördersystemen in Betracht kommen können.
Unter Bezugnahme auf 2 kann das Beschichtungssystem 10 eine Beschichtungsstation 24 zum Auftragen einer Beschichtung auf das Substrat 100 umfassen. Die Beschichtungsstation 24 kann ein Gehäuse 104 und eine Applikatorbaugruppe 106 umfassen, die so eingerichtet ist, dass sie innerhalb des Gehäuses 104 angeordnet werden kann. Der untere Abschnitt des Gehäuses 104 definiert eine Ebene P₁ , die parallel zur seitlichen Richtung 4 verläuft. Die Applikatorbaugruppe 106 umfasst einen Applikator 108, der in Fluidverbindung mit einer Materialquelle 116 steht und so eingerichtet ist, dass dieser Beschichtungsmaterial (nicht gezeigt) von der Materialquelle 116 bewegt, um eine Beschichtung 102 auf dem Substrat 100 zu bilden. Das Beschichtungsmaterial kann Acryl, Polyurethan, Silikon oder andere Arten von Materialien sein, die typischerweise für die Beschichtung von Substraten verwendet werden. Der Applikator 108 kann wunschgemäß einen Ausstoß-Dispensierer (jetting dispenser), einen Kontaktdispensierer, einen Luft- oder luftlosen Sprühapplikator oder einen anderen Applikatortyp aufweisen. Die Menge des Beschichtungsmaterials, das durch den Applikator 108 auf das Substrat 100 bewegt wird, kann mit einem Durchflussmesser 124 überwacht werden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Durchflussmesser 124 an einem Teil des Applikators 108 angeordnet, wie beispielsweise an der Applikatorspitze 115, sodass der Durchflussmesser 124 messen kann, wie viel Beschichtungsmaterial von dem Applikator 108 zu dem Substrat 100 gelangt. In einer anderen Ausführungsform kann der Durchflussmesser 124 an der Beschichtungsmaterialquelle 116 oder zwischen der Materialquelle 116 und dem Applikator 108 angeordnet werden. Alternativ kann eine Vielzahl von Durchflussmessern an mehreren Stellen innerhalb der Applikatorbaugruppe 106 positioniert werden.
Der Durchflussmesser 124 kann einen oder mehrere Parameter des Flusses von Beschichtungsmaterial messen, während es von der Materialquelle 116 fließt. In einigen Ausführungsformen kann der Durchflussmesser 124 das Volumen, die Geschwindigkeit, den Druck und/oder die Dauer des Flusses messen. Der Durchflussmesser kann an eine Steuerung 402 angeschlossen werden, wobei die Steuerung 402 dazu eingerichtet ist, Daten von dem Durchflussmesser 124 zu empfangen und eine Analyse der Daten durchzuführen. Die Steuerung 402 kann auch dazu eingerichtet sein, andere Parameter des Durchflusses zu analysieren, wie beispielsweise die Art des Beschichtungsmaterials, die Eigenschaften des Applikators 108 und/oder die Eigenschaften anderer Teile des Beschichtungssystems 10. Zusätzlich zum Durchflussmesser 124 kann die Applikatorbaugruppe 106 auch andere Arten von Sensoren zur Erkennung von Eigenschaften des Beschichtungsmaterials umfassen, wie beispielsweise einen Lösungsmittelsensor. Obwohl eine Ausführungsform der Applikatorbaugruppe 106 oben beschrieben ist, wird erwogen, dass die Beschichtungsstation 24 je nach Wunsch verschiedene andere Arten von Applikatorbaugruppen 106 enthalten kann, je nach Art des zu beschichtenden Substrats 100 oder der Art des durchzuführenden Beschichtungsvorgangs. Aufgrund des modularen Charakters des Beschichtungssystems 10 kann die oben beschriebene spezielle Beschichtungsstation 24 leicht aus dem Beschichtungssystem 10 entfernt und durch eine andere Beschichtungsstation ersetzt werden, ohne den Rest des Beschichtungssystems 10 zu beeinflussen. Obwohl beschrieben worden ist, dass die Beschichtungsstation 24 einen Applikator umfasst, der zur konformen Beschichtung eingerichtet ist, kann die Beschichtungsstation 24 alternativ Applikatoren umfassen, die dazu eingerichtet sind, dass sie andere Arten von Beschichtungsverfahren ausführen können. Zum Beispiel kann die Beschichtungsstation 24 einen Applikator umfassen, der dazu eingerichtet ist, dass er Dispensierverfahren wie Unterfüllen, Verkapseln, Dämmen und Füllen oder andere gewünschte Vorgänge ausführen kann.
Bezug nehmend auf die 1, 4 und 5 kann die Beschichtungsstation 24 ferner einen dritten Abschnitt 316 des oberen Fördersystems 300 umfassen. Der dritte Abschnitt 316 ist dazu eingerichtet, das Substrat 100 aus dem Ladebereich 20 aufzunehmen und das Substrat 100 so zu bewegen, dass es für die Aufnahme des Beschichtungsmaterials von der Applikatorbaugruppe 106 geeignet positioniert ist. Nachdem die Beschichtungsstation 24 die Beschichtung 102 auf das Substrat 100 aufgetragen hat, bewegt der dritte Abschnitt 316 des oberen Fördersystems 300 das Substrat 100 zu dem ersten Lift 28, der dazu eingerichtet ist, das Substrat 100 entlang der vertikalen Richtung 2 nach unten zu dem Ofen 34 zu transportieren.
Der erste Lift 28 ist dazu eingerichtet, das Substrat 100 von der Beschichtungsstation 24, insbesondere von dem dritten Abschnitt 316 des oberen Fördersystems 300, durch einen ersten Lifteintritt 320 zu empfangen, welcher durch eine Seite des ersten Lifts 28 definiert ist, die der Beschichtungsstation 24 zugewandt ist. Das Substrat 100 wird von der Beschichtungsstation 24 durch eine obere Kammer 28a des ersten Lifts 28, die sich am oberen Ende des ersten Lifts 28 befindet, empfangen. Sobald sich das Substrat 100 vollständig in der oberen Kammer 28a befindet, kann ein Sensor 29a in der oberen Kammer 28a die Position des Substrats 100 erfassen und die Steuerung 402 benachrichtigen. Die Steuerung 402 leitet sodann den ersten Lift 28 an, das Substrat 100 von der oberen Kammer 28a entlang der vertikalen Richtung 2 nach unten zu einer unteren Kammer 28b des ersten Lifts 28 zu transportieren. Die untere Kammer 28b befindet sich am Boden des ersten Lifts 28 gegenüber der oberen Kammer 28a. Infolgedessen ist die untere Kammer 28b vollständig unterhalb der ersten Ebene P₁ positioniert, während die obere Kammer 28a oberhalb der ersten Ebene P₁ positioniert ist. Sobald das Substrat 100 vollständig in der unteren Kammer 28b angeordnet ist, benachrichtigt ein in der unteren Kammer 28b angeordneter Sensor 29b die Steuerung 402, welche den ersten Lift 28 anweist, das Substrat 100 aus der unteren Kammer 28b durch den ersten Liftauslass 324 in den Ofen 34 zu bewegen.
Der Ofen 34 ist vollständig unterhalb der ersten Ebene P₁ angeordnet und kann modular aufgebaut sein und mehrere separate Öfen 34a - 34c umfassen. Der Ofen 34 enthält ein unteres Fördersystem 304 zum Bewegen des Substrats 100 von dem ersten Lift 28 zu dem zweiten Lift 50 durch den Ofen 34. In einer Ausführungsform kann jeder Teil des unteren Fördersystems 304 ein Endlosförderer sein, obwohl auch andere Arten von Förderern in Betracht gezogen werden. Zusätzlich ist jeder Ofen des Ofens 34 dazu eingerichtet, dass er auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt werden kann. Wie dargestellt, umfasst der Ofen 34 einen ersten Ofen 34a, der unmittelbar links neben dem ersten Lift 28 in Querrichtung 4 angeordnet ist. Zusätzlich ist der erste Ofen 34a vollständig und unmittelbar unterhalb der Beschichtungsstation 24 in vertikaler Richtung 2 angeordnet. Das Innere des ersten Ofens 34a kann auf eine erste Temperatur angehoben und auf dieser Temperatur gehalten werden, um die auf das Substrat 100 aufgetragene Beschichtung 102 thermisch zu härten. Zum Beispiel kann der erste Ofen 34a auf eine Temperatur von etwa 60 Grad Celsius bis etwa 130 Grad Celsius angehoben werden. Das Beschichtungssystem 10 kann eine Dichtung 30 umfassen, die zwischen dem ersten Lift 28 und dem ersten Ofen 34a angeordnet ist, um eine thermische Abdichtung zwischen dem ersten Lift 28 und dem ersten Ofen 34a zu erzeugen. Die Dichtung 30 kann verhindern, dass Wärme aus dem ersten Ofen 34a in den ersten Lift 28 sowie aus dem ersten Ofen 34a in die Umgebung, in der sich das Beschichtungssystem 10 befindet, entweicht. Die Dichtung 30 kann aus Viton, Silikon oder anderen Materialien bestehen, die den in dem Ofen 34 auftretenden Temperaturen standhalten können. Alternativ kann die Dichtung 30 ein Metallflansch sein. Die Dichtung 30 kann einen Teil des ersten Ofens 34a oder des ersten Lifts 28 bilden oder lösbar an dem ersten Ofen 34a und an dem ersten Lift 28 befestigt werden, sodass die Dichtung 30 mit anderen Konfigurationen von Komponenten in dem Beschichtungssystem 10 verwendet werden kann. Der erste Ofen 34a kann einen ersten Abschnitt 328 des unteren Fördersystems 304 zum Bewegen des Substrats 100 von dem ersten Lift 28 durch den ersten Ofen 34a enthalten. Sobald das Substrat 100 den ersten Ofen 34a auf dem ersten Abschnitt 328 des unteren Fördersystems 304 durchläuft, kann das Substrat 100 in einen zweiten Ofen 34b eintreten, der unmittelbar links neben dem ersten Ofen 34a in Querrichtung 4 angeordnet ist.
Der zweite Ofen 34b ist unmittelbar links neben dem ersten Ofen 34a in Querrichtung 4 angeordnet. Zusätzlich ist der zweite Ofen 34b vollständig und unmittelbar unter der Ladebereich 20 angeordnet. Das Innere des zweiten Ofens 34b kann auf eine zweite Temperatur angehoben und auf dieser Temperatur gehalten werden, um die auf das Substrat 100 aufgebrachte Beschichtung 102 weiter wärmezuhärten. Zum Beispiel kann der zweite Ofen 34b auf eine Temperatur von etwa 60 Grad Celsius bis etwa 130 Grad Celsius angehoben werden. Die zweite Temperatur des zweiten Ofens 34b kann gleich oder verschieden von der ersten Temperatur des ersten Ofens 34a sein. Das Beschichtungssystem 10 kann eine Dichtung 38 umfassen, die zwischen dem zweiten Ofen 34b und dem ersten Ofen 34a angeordnet ist, um eine thermische Abdichtung zwischen dem ersten Ofen 34a und dem zweiten Ofen 34b zu schaffen. Die Dichtung 38 kann verhindern, dass sich die Erwärmungsgrade innerhalb des ersten und zweiten Ofens 34a und 34b gegenseitig beeinflussen sowie verhindern, dass Wärme aus dem ersten und dem zweiten Ofen 34a und 34b in die äußere Umgebung entweicht. Die Dichtung 38 kann ähnlich eingerichtet werden wie die Dichtung 30 oder sie kann nach Wunsch unterschiedlich eingerichtet werden. Darüber hinaus kann die Dichtung 38 einen Teil der ersten oder zweiten Öfen 34a und 34b definieren und lösbar an den ersten und zweiten Öfen 34a und 34b befestigt werden, sodass die Dichtung 38 mit anderen Konfigurationen von Komponenten in dem Beschichtungssystem 10 verwendet werden kann. Der zweite Ofen 34b kann einen zweiten Abschnitt 332 des unteren Fördersystems 304 enthalten, um das Substrat 100 von dem ersten Ofen 34a durch den zweiten Ofen 34b zu bewegen. Sobald das Substrat 100 den zweiten Ofen 34b auf dem zweiten Abschnitt 332 des unteren Fördersystems 304 durchläuft, kann das Substrat 100 in einen dritten Ofen 34c eintreten, der unmittelbar links neben dem zweiten Ofen 34b in Querrichtung 4 angeordnet ist.
Der dritte Ofen 34c ist unmittelbar links neben dem zweiten Ofen 34b in Querrichtung 4 angeordnet. Zusätzlich ist der dritte Ofen 34c vollständig und unmittelbar unter der Prüfstation 54 angeordnet, die weiter unten beschrieben werden wird. Das Innere des dritten Ofens 34c kann auf eine dritte Temperatur angehoben und auf dieser Temperatur gehalten werden, um die auf das Substrat 100 aufgebrachte Beschichtung 102 weiter zu wärmehärten. Zum Beispiel kann der dritte Ofen 34c auf eine Temperatur von etwa 60 Grad Celsius bis etwa 130 Grad Celsius angehoben werden. Die dritte Temperatur des dritten Ofens 34c kann die gleiche oder eine andere als die erste und/oder zweite Temperatur sein. Das Beschichtungssystem 10 kann eine Dichtung 42 umfassen, die zwischen dem dritten Ofen 34c und dem zweiten Ofen 34b angeordnet ist, um eine thermische Abdichtung zwischen dem dritten Ofen 34c und dem zweiten Ofen 34b zu schaffen. Die Dichtung 42 kann verhindern, dass sich die Erwärmungsgrade innerhalb des zweiten und dritten Ofens 34b und 34c gegenseitig beeinflussen sowie verhindern, dass Wärme aus dem zweiten und dritten Ofen 34b und 34c in die äußere Umgebung entweicht. Die Dichtung 42 kann ähnlich eingerichtet werden wie die Dichtung 30 und/oder 38, oder sie kann nach Wunsch unterschiedlich eingerichtet werden. Darüber hinaus kann die Dichtung 42 einen Teil der zweiten oder dritten Öfen 34b und 34c definieren oder lösbar an den zweiten und dritten Öfen 34b und 34c befestigt werden, sodass die Dichtung 42 mit anderen Konfigurationen von Komponenten in dem Beschichtungssystem 10 verwendet werden kann. Der dritte Ofen 34c kann einen dritten Abschnitt 336 des unteren Fördersystems 304 umfassen, um das Substrat 100 von dem zweiten Ofen 34b durch den dritten Ofen 34c zu bewegen.
Obwohl der Ofen 34 als drei Öfen 34a - 34c aufweisend beschrieben wird, erlaubt der modulare Aufbau des Beschichtungssystems 10, dass weitere Öfen an dem Beschichtungssystem 10 angeordnet werden können, um verschiedene Arten von Substraten, Beschichtungsmaterialien, Beschichtungsvorgängen etc. unterzubringen, ohne den Rest des Beschichtungssystems 10 wesentlich zu beeinflussen. Ebenso kann jeder der Öfen 34a - 34c beliebig entfernt werden. Zum Beispiel kann der Ofen 34 nur einen Ofen umfassen. Obwohl beschrieben worden ist, dass jeder der Öfen 34a - 34c auf eine bestimmte Temperatur angehoben werden kann, kann jeder der Öfen 34a - 34c intern mehrere Temperaturzonen definieren, sodass jeder der Öfen 34a - 34c gleichzeitig auf eine Vielzahl von Temperaturen angehoben werden kann. Jeder zusätzliche Ofen kann ähnlich konfiguriert werden wie die bereits beschriebenen Öfen 34a - 34c oder alternativ wunschgemäß konfiguriert werden. Jeder zusätzliche Ofen kann auch einen zusätzlichen Förderteil enthalten, der einen Teil des unteren Fördersystems 403 bildet. Unabhängig von der Anzahl der Öfen, aus denen sich der Ofen 34 zusammensetzt, kann die untere Oberfläche jedes der Öfen des Ofens 34 eine zweite Ebene P₂ definieren, die parallel zur Seitenrichtung 4 verläuft. Die zweite Ebene P₂ ist von der ersten Ebene P₁ entlang der vertikalen Richtung 2 beabstandet. Die unteren Flächen der anderen Öfen des Ofens 34 können ebenfalls im Wesentlichen auf der zweiten Ebene P₂ angeordnet werden.
Sobald das Substrat 100 den dritten Ofen 34c durchläuft, kann das Substrat 100 in den zweiten Lift 50 eintreten, der unmittelbar links neben dem dritten Ofen 34c angeordnet ist. Der zweite Lift 50 ist dazu eingerichtet, das Substrat 100 aus dem Ofen 34 durch einen zweiten Lifteingang (nicht gezeigt) zu empfangen und das Substrat 100 entlang der vertikalen Richtung 2 nach oben zur Prüfstation 54 zu transportieren. Das Substrat 100 läuft durch den zweiten Lifteingang, der durch eine dem Ofen 34 zugewandte Seite des zweiten Lifts 50 definiert ist. Das Beschichtungssystem 10 kann eine Dichtung 46 aufweisen, die zwischen dem dritten Ofen 34c und dem zweiten Lift 50 angeordnet ist, um eine thermische Abdichtung zwischen dem dritten Ofen 34c und dem zweiten Lift 50 herzustellen. Die Dichtung 46 kann verhindern, dass die Wärme in dem dritten Ofen 34c den Betrieb des zweiten Lifts 50 beeinträchtigt und dass Wärme aus dem dritten Ofen 34c in die äußere Umgebung entweicht. Die Dichtung kann ähnlich eingerichtet werden wie die Dichtungen 30, 38 und/oder 46, oder sie kann nach Wunsch unterschiedlich eingerichtet werden. Darüber hinaus kann die Dichtung 46 einen Teil des dritten Ofens 34c und des zweiten Lifts 50 definieren oder lösbar am dritten Ofen 34c und an dem zweiten Lift 50 befestigt werden, sodass die Dichtung 46 mit anderen Konfigurationen von Komponenten in dem Beschichtungssystem 10 verwendet werden kann.
Das Substrat 100 wird aus dem Ofen 34 in einer unteren Kammer 50b des zweiten Lifts 50 aufgenommen, die sich am Boden des zweiten Lifts 50 befindet. Sobald sich das Substrat 100 vollständig in der unteren Kammer 50b befindet, kann ein Sensor 51b in der unteren Kammer 50b die Position des Substrats 100 erfassen und die Steuerung 402 benachrichtigen. Die Steuerung 402 leitet sodann den zweiten Lift 50 an, sodass dieser das Substrat 100 von der unteren Kammer 50b entlang der vertikalen Richtung 2 nach oben zu einer oberen Kammer 50a des zweiten Lifts 50 transportiert. Die obere Kammer 50a befindet sich an der Oberseite des zweiten Lifts 50 gegenüber der unteren Kammer 50b. Dadurch ist die obere Kammer 50a vollständig oberhalb der ersten Ebene P₁ positioniert, während die untere Kammer 50b unterhalb der ersten Ebene P₁ liegt. Sobald das Substrat 100 vollständig in der oberen Kammer 50a angeordnet ist, benachrichtigt ein in der oberen Kammer 50a angeordneter Sensor 51a die Steuerung 402, die den zweiten Lift 50 anweist, das Substrat 100 von der oberen Kammer 50a zu der Prüfstation 54 zu bewegen.
Fortfahrend mit den 3A - 3B umfasst die Prüfstation 54 ein Prüfsystem 200. Das Prüfsystem 200 kann ein Beleuchtungs-Subsystem 204 umfassen, das über eine UV-Lichtquelle 208 verfügt, welche UV-Licht auf die Beschichtung 102 lenkt. Die Beschichtung 102 kann einen Indikator enthalten, der in Gegenwart des UV-Lichts fluoresziert. Das Beleuchtungs-Subsystem 204 kann auch eine optionale Weißlichtquelle 212 enthalten, die weißes Licht auf die Beschichtung 102 des Substrats 100 richtet. Das Prüfsystem 200 umfasst außerdem ein Kamera-Subsystem 216, das eine Kamera 240 umfasst. Die Kamera 240 hat eine Linse 244, die über dem Substrat 100 positioniert ist, um ein oder mehrere Bilder des beleuchteten Substrats 100 zu erfassen, wenn Licht auf das Substrat 100 emittiert wird. Insbesondere kann die Kamera 204 abgewinkelt oder senkrecht zur gegenüberliegenden Oberfläche 100a des Substrats 100 positioniert werden. Wenn diese, wie in 3B gezeigt, senkrecht zur gegenüberliegenden Fläche 100a positioniert wird, kann das Prüfsystem 200 einen Winkelspiegel 248 umfassen. Obwohl die Kamera 240 in 3A über dem Substrat 100 und in 3B senkrecht zu dem Substrat 100 dargestellt ist, kann die Kamera 240 beispielsweise in einem Winkel von 45° relativ zu der gegenüberliegenden Oberfläche 100a des Substrats 100 abgewinkelt werden, sodass die Linse 244 ein oder mehrere Kantenbilder einer Außenkante 100b des beleuchteten Substrats 100 erfasst. Die Bilder von der Kamera 240 werden an einen Bildverarbeitungscomputer 224, der die Steuerung 402 sein kann, weitergeleitet, um zu ermitteln, ob das Substrat 100 korrekt beschichtet ist. Alternativ kann der Bildverarbeitungscomputer 224 getrennt von, aber in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 402 sein.
Die Prüfstation 54 kann auch ein Platinenhalter-Subsystem 228 enthalten, das den ersten Abschnitt 308 des oberen Fördersystems 300 umfasst. Der erste Abschnitt 308 kann so eingerichtet werden, dass das Substrat 100 während der Prüfung an einer oder mehreren seiner Kanten gehalten wird. In einer anderen Ausführungsform kann das Platinenhalter-Subsystem 228 Stützstifte (nicht gezeigt) enthalten, die das Substrat 100 während der Prüfung halten. Der erste Abschnitt 308 transportiert das Substrat 100 von dem zweiten Lift 50 zu dem Ladebereich 20, der sich unmittelbar rechts neben der Prüfstation 54 in Querrichtung 4 befinden kann. Um die Position der Kamera 216 einzustellen, kann die Kamera 216 an einem X-Y-Achsen-Motor 220 angeschlossen werden. Der X-Y-Achsen-Motor 220 ist dazu eingerichtet, dass er die Kamera 216 relativ zu dem Substrat 100 nach Erhalt von Anweisungen von einer Bewegungssteuerung 232 und/oder dem Bildverarbeitungscomputer 224 bewegt. Die Bewegungssteuerung 232 kann die Steuerung 402 sein oder aber diese kann alternativ davon getrennt sein, aber in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 402 stehen. Obwohl eine Art von Prüfgerät beschrieben wird, kann die Prüfstation 54 je nach Wunsch verschiedene andere Arten von Prüfgeräten umfassen, wie beispielsweise einen optischen 3D-Scanner, einen 2D-Laser-Profiler oder einen 3D-Laser-Profiler. Alternativ kann das Beschichtungssystem 10 nicht die Prüfstation 54 umfassen, sondern eine manuelle oder halbautomatische Prüfstation (nicht gezeigt), bei der der Bediener des Beschichtungssystems 10 die Beschichtungsqualität jedes Substrats 100 überprüfen muss.
Jedes der einzelnen Elemente des Beschichtungssystems 10, einschließlich der Beschichtungsstation 24, des ersten Lifts 28, des Ofens 34 (und ebenso des ersten, zweiten und dritten Ofens 34a - 34c), des zweiten Lifts 50 und der Prüfstation 54 kann in sich geschlossene, unabhängig voneinander trennbare Module definieren. Folglich kann jedes dieser Module einzeln aus dem Beschichtungssystem 10 entfernt und/oder innerhalb des Beschichtungssystems 10 neu angeordnet werden, ohne die Konfiguration anderer Module des Beschichtungssystems 10 zu beeinflussen. Obwohl zum Beispiel die Beschichtungsstation 24 so dargestellt wird, als ob sie auf dem ersten Ofen 34a angeordnet wäre, kann die Beschichtungsstation 24 oder der erste Ofen 34a aus dem Beschichtungssystem 10 entfernt werden, ohne das andere Modul zu beeinflussen. Ebenso kann, obwohl die Prüfstation 54 auf dem dritten Ofen 34c angeordnet ist, die Prüfstation 54 des dritten Ofens 34c ohne Beeinträchtigung des anderen Moduls aus dem Beschichtungssystem 10 entfernt werden. Aufgrund dieses modularen Aufbaus kann das Beschichtungssystem 10 weitere, nicht bereits erwähnte modulare Stationen enthalten, wie beispielsweise eine Vakuumkammer zum Entfernen von Blasen aus einem Beschichtungsmaterial, ein atmosphärisches oder Vakuum-Plasmasystem zur Oberflächenbehandlung von Substraten oder andere Module nach Wunsch.
Die 6A - D zeigen die Beschichtungssysteme 111, 112, 113 sowie 114. Die Beschichtungssysteme 111, 112, 113 und 114 können als alternative Ausführungsformen oder Konfigurationen des in den 1, 4 und 5 gezeigten Beschichtungssystems 10 dienen. Die Beschichtungssysteme 111, 112, 113 und 114 demonstrieren den modularen Charakter der hier beschriebenen Beschichtungssysteme. Das bedeutet, dass verschiedene hier beschriebene Komponenten des Beschichtungssystems (beispielsweise eine Beschichtungsstation 24, ein Ofen 34, eine Prüfstation 54, ein Ladebereich 20, ein Lift 28 etc.) und/oder Module hinzugefügt (einschließlich zusätzlicher Instanzen einer Komponente oder eines Moduls) oder weggelassen werden können, je nach Bedarf. Darüber hinaus können die verschiedenen Komponenten und/oder Module je nach Bedarf in verschiedenen aufeinanderfolgenden Reihenfolgen konfiguriert werden. Die Beschichtungssystems 111, 112, 113 und 114 können in einigen Aspekten dem Beschichtungssystem 10 ähnlich sein. Dementsprechend betreffen gleichartige Bezugszeichen in den Figuren gleichartige Elemente.
Bezug nehmend auf 6A umfasst das Beschichtungssystem 110 einen Ladebereich 20, in dem ein Substrat vor der Verarbeitung zunächst geladen wird. Das Substrat gelangt zu einer Beschichtungsstation 24, bei der es einem Beschichtungsvorgang unterzogen wird. Das beschichtete Substrat wird anschließend zu einem vierten Ofen 34d befördert, um einen Aushärtungsprozess des beschichteten Substrats zu beginnen. Der vierte Ofen 34d kann ein Modul mit einem darunter befindlichen fünften Ofen 34e bilden. Die Temperaturen des vierten Ofens 34d und des fünften Ofens 34e können getrennt und unabhängig voneinander geregelt werden. Vom vierten Ofen 34d gelangt das beschichtete Substrat in einen Lift 27. Der Lift 27 kann in einigen Aspekten dem Lift 28 der 1, 4 und 5 ähnlich sein. Der Lift 27 besteht aus einem oberen Abschnitt 27a, der für die anfängliche Aufnahme des Substrats eingerichtet ist. Das Substrat wird auf einen unteren Abschnitt 27b des Lifts 27 abgesenkt. Der Lift 27 kann isoliert und/oder beheizt werden, um zu verhindern, dass Substrat während des Transports zwischen dem vierten Ofen 34d und dem fünften Ofen 34e abkühlt. Der obere Abschnitt 27a befindet sich auf der oberen Ebene des Beschichtungssystems 111 und der untere Abschnitt 27b befindet sich auf der unteren Ebene des Beschichtungssystems 111. Von dem unteren Abschnitt 27b des Lifts 27 aus durchläuft das beschichtete Substrat nacheinander einen fünften Ofen 34e, einen ersten Ofen 34a, einen zweiten Ofen 34b und einen dritten Ofen 34c, um den Härtungsprozess abzuschließen. Das Substrat wird durch einen Lift 50 in die obere Ebene gebracht. Das Substrat wird in einer Prüfstation 54 zur Prüfung, beispielsweise zur Prüfung der auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung, positioniert. Das geprüfte Substrat wird danach an dem Ladebereich 20 entladen.
Unter Bezugnahme auf 6B umfasst das Beschichtungssystem 112 einen Ladebereich 20 zur Aufnahme eines unbeschichteten Substrats. Das Substrat wird zur Beschichtung zu einer Beschichtungsstation 24 geführt. Das beschichtete Substrat wird dann zu einem vierten Ofen 34d geleitet, der mit einem Lift 28 den oberen Teil eines vertikalen Stapels bildet. Aus dem vierten Ofen 34d wird das Substrat durch den Lift in die untere Ebene des Beschichtungssystems 112 abgesenkt. Danach wird das Substrat nacheinander durch einen ersten Ofen 34a, einen zweien Ofen 34b und einen dritten Ofen 34c geführt, um den Härtungsprozess des beschichteten Substrats abzuschließen. Das Substrat wird sodann zu einem weiteren Lift 50 bewegt, um das Substrat von der unteren Ebene auf die obere Ebene des Beschichtungssystems 111 anzuheben. Auf der oberen Ebene wird das Substrat an einer Prüfstation 54 geprüft und an dem Ladebereich 20 aus dem Beschichtungssystem entnommen.
Bezug nehmend auf 6C umfasst das Beschichtungssystem 113 einen Anfangsladebereich 20a zur Aufnahme eines unbeschichteten Substrats. Das empfangene Substrat wird zur Beschichtung zu einer Beschichtungsstation 24 gebracht. Das beschichtete Substrat wird mit einem Lift 28 von der oberen Ebene des Beschichtungssystems 113 auf die untere Ebene des Beschichtungssystems 113 abgesenkt. Das beschichtete Substrat wird gehärtet, während es nacheinander einen ersten Ofen 34a, einen zweiten Ofen 34b, einen vierten Ofen 34d und einen dritten Ofen 34c durchläuft. Das Bauteil, das den vierten Ofen 34d umfasst, ist mit einem Entladebereich 20b ausgestattet, der sich über dem vierten Ofen 34d befindet. Das gehärtete Substrat wird von dem dritten Ofen 34c zu einem Lift 50 geführt, der das Substrat auf die obere Ebene des Beschichtungssystems 113 hebt. Danach wird das Substrat zu einer Prüfstation 54 befördert, wo eine Prüfung durchgeführt wird, wie beispielsweise die Prüfung der Beschichtung, dahingehend, wie sie auf das Substrat aufgetragen wurde. Nach der Prüfung wird das Substrat zum Entladen in den Entladebereich 20b gebracht, beispielsweise durch einen menschlichen Bediener oder einen Roboteranhang.
Unter Bezugnahme auf 6D ist das Beschichtungssystem 114 mit einem Ladebereich 22a (in einigen Aspekten ähnlich dem Ladebereich 20 der 1, 4 und 5) am Ende der linearen Anordnung des Beschichtungssystems 113 ausgestattet. Das Substrat gelangt zunächst zu einer Beschichtungsstation 24, wo es einem Beschichtungsprozess unterzogen wird. Das beschichtete Substrat wird über einen Förderbereich 23 zu einer Prüfstation 54 bewegt, welche die Beschichtung auf dem Substrat vor dem Aushärten prüfen kann. Nach der Prüfung wird das Substrat mit einem Lift 28 von der oberen Ebene des Beschichtungssystems 114 auf die untere Ebene abgesenkt. Auf der unteren Ebene wird die Beschichtung auf dem Substrat ausgehärtet, indem das Substrat durch einen ersten Ofen 34a, einen zweiten Ofen 34b und einen dritten Ofen 34c bewegt wird. Nach der endgültigen Aushärtung in dem dritten Ofen 34c wird das Substrat in einen Entladebereich 22b überführt. Der untere Entladebereich 22b ist Teil der gleichen vertikalen Komponente wie der obere Ladebereich 22a.
Weitere Ausführungsformen (nicht gezeigt) werden ebenfalls in Betracht gezogen. Eine Ausführungsform kann eine Beschichtungsstation 24 und/oder eine Prüfstation 54 umfassen, die auf der unteren Ebene eines Beschichtungssystems angeordnet ist, die zusätzlich oder alternativ zu einer Beschichtungsstation 24 oder Prüfstation 54 auf der oberen Ebene des Beschichtungssystems angeordnet sein kann. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform ähnlich wie in den 1, 4 und 5 konfiguriert sein, aber der dritte Ofen 34c wird durch eine andere Prüfstation 54 ersetzt. Das heißt, das Modul mit der Prüfstation 54, die über dem dritten Ofen 34c angeordnet ist, wie in den 1, 4 und 5 dargestellt ist, kann durch ein Modul mit einer ersten Prüfstation 54, die auf der oberen Ebene und über einer zweiten Prüfstation 54 auf der unteren Ebene angeordnet ist, ersetzt werden.
Als weiteres Beispiel kann eine Ausführungsform ähnlich wie das in 6D gezeigte Beschichtungssystem 114 konfiguriert werden, jedoch wird der dritte Ofen 34c durch eine weitere Prüfstation 54 zusätzlich zu der ersten Prüfstation 54 über dem ersten Ofen 34a ersetzt. Somit kann das Modul, das ursprünglich die Beschichtungsstation 24 in 6D umfasste, so umkonfiguriert werden, dass es die Beschichtungsstation 24 auf der oberen Ebene des Beschichtungssystems 114 und eine zweite Prüfstation 54 auf der unteren Ebene umfasst. Ein so konfiguriertes Beschichtungssystem kann eine erste Prüfung der Beschichtung durch die erste Prüfstation 54 (über dem ersten Ofen 34a) ermöglichen, bevor sie durch den ersten Ofen 34a und den zweiten Ofen 34b ausgehärtet wird. Die ausgehärtete Beschichtung auf dem Substrat kann dann von der zweiten Prüfstation 54, die unter der Prüfstation 24 positioniert ist, geprüft werden.
Die hier beschriebenen Beschichtungssysteme können (beispielsweise kann ein Modul) eine Trocknungskomponente und/oder Ablüftungskomponente aufweisen. Beispielsweise kann eine Ausführung ähnlich dem in den 1, 4 und 5 gezeigten Beschichtungssystem 10 sein, jedoch kann der erste Ofen 34a durch eine Trocknungskomponente oder eine Ablüftungskomponente ersetzt werden. So kann eine Beschichtung, die zunächst durch die Beschichtungsstation 24 auf ein Substrat aufgetragen wurde, trocknen, bevor die Beschichtung durch den zweiten Ofen 34b und den dritten Ofen 34c ausgehärtet wird. Eine trocknende Komponente und/oder eine Ablüftungskomponente kann entweder auf der oberen oder der unteren Ebene eines Beschichtungssystems positioniert werden.
Bezug nehmend auf 7 kann das Beschichtungssystem 10 durch ein Steuerungssystem 400 mit einer Steuerung 402 und/oder einem HMI-Gerät 408 in Kommunikation mit der Steuerung 402 gesteuert werden. Die Steuerung 402 kann eine oder mehrere Steuerungen umfassen und kann auch als ein oder mehrere Prozessoren bezeichnet werden. Die Steuerung 402 kann den Bildverarbeitungscomputer 224 umfassen oder getrennt vom Bildverarbeitungscomputer 224, jedoch in elektronischer Kommunikation mit diesem, angeordnet sein. Wie in 7 dargestellt, können die Steuerung 402 und/oder das HMI-Gerät 408 mit jedem Aspekt des Beschichtungssystems 10, wie beispielsweise dem Ladebereich 20, der Beschichtungsstation 24, dem ersten Lift 28, dem Ofen 34, dem zweiten Lift 50 und der Prüfstation 54 in drahtgebundener und/oder drahtloser Verbindung stehen und so konfiguriert sein, dass diese über die drahtlose und/oder drahtgebundene Verbindung Anweisungen an jeden dieser Bestandteile des Beschichtungssystems 10 übertragen. Die Steuerung 402 kann auf einfache Weise mit zusätzlichen Modulen verbunden werden, die im Laufe der Zeit dem Beschichtungssystem hinzugefügt werden. Bei einer Steuerung 402 kann es sich um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine mikroprozessorbasierte Steuerung, einen Personalcomputer oder ein anderes konventionelles Steuergerät handeln, das in der Lage ist, die hier beschriebenen Funktionen so auszuführen, wie sie von einem Fachmann mit gewöhnlichen Kenntnissen auf diesem Gebiet verstanden werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 402 die verschiedenen Verfahren zur Steuerung des Beschichtungssystems 10 auf der Grundlage von Benutzereingaben ausführen, wie unten im Detail beschrieben. Zusätzlich kann die Steuerung 402 die verschiedenen Verfahren zur Steuerung des Beschichtungssystems 10 auf der Grundlage einer Bibliothek von Betriebszyklen oder -sequenzen ausführen, die in einer Speichereinheit 404 der Steuerung 402 gespeichert sind. Die Speichereinheit 404 kann eine oder mehrere Speichereinheiten umfassen und kann auch als Speichergerät bezeichnet werden. Die Betriebssequenzen werden abgerufen und in ein bestimmtes Steuerprogramm eingefügt, das auf der Steuerung 402 ausgeführt wird. Die Betriebssequenzen können so eingestellt werden, dass sie sich an unterschiedliche Dispensieroperationen, unterschiedliche Arten von Substraten oder unterschiedliche Materialtypen anpassen lassen, zum Beispiel durch das HMI-Gerät 408.
Das HMI-Gerät 408 ist in bekannter Weise operativ mit der Steuerung 402 verbunden. Das HMI-Gerät 408 kann Eingabegeräte und Bedienelemente wie Tastatur, Drucktasten, Bedienknöpfe, Touchscreens etc. sowie Ausgabegeräte wie Displays und andere optische Anzeigen enthalten, die von einem Bediener zur Steuerung des Betriebs der Steuerung 402 und damit zur Steuerung des Betriebs des Beschichtungssystems 10 verwendet werden. Das HMI-Gerät 408 kann ferner ein Audio-Ausgabegerät, wie beispielsweise einen Lautsprecher, enthalten, mit dem ein akustischer Alarm an einen Bediener übermittelt werden kann. Mit dem HMI-Gerät 408 kann ein Bediener Parameter, wie die Art des Beschichtungsmaterials, die Art des Substrats 100, ein gewünschtes Beschichtungsmuster, eine gewünschte Temperatur des Ofens 34 etc. eingeben. Zusätzlich können die Steuerung 402 und/oder das HMI-Gerät 408 in drahtgebundener und/oder drahtloser Kommunikation mit einem externen Netzwerk (nicht gezeigt) stehen, sodass der Bediener des Beschichtungssystems 10 von einem separaten System oder Gerät aus auf die Steuerung 402 zugreifen kann.
Im Betrieb beginnt ein Bediener des Beschichtungssystems 10 einen Beschichtungsvorgang, indem er ein Substrat 100 auf den Ladebereich 20, insbesondere den zweiten Abschnitt 312 des oberen Fördersystems 300, legt. Dieses kann manuell durch den Bediener oder durch eine separate Roboter- oder anderweitig automatisierte Vorrichtung (nicht gezeigt), wie beispielsweise einen reversierbaren Förderer, erfolgen. Um den Betrieb des Beschichtungssystems 10 zu starten, betätigt der Bediener eine manuelle Taste oder einen Schalter an dem Gehäuse des Beschichtungssystems 10 oder leitet die Steuerung 402 ferngesteuert an, das Beschichtungssystem 10 in Betrieb zu nehmen, beispielsweise durch das HMI-Gerät 408 der Steuerung 402. Wenn jedoch ein automatischer Lademechanismus verwendet wird, kann der Betrieb des Beschichtungssystems 10 automatisch beginnen. Sobald das Beschichtungssystem 10 den Betrieb aufnimmt, bewegt der zweite Abschnitt 312 des oberen Fördersystems 300 das Substrat 100 in einer ersten Richtung entlang der Querrichtung 4 zu dem dritten Abschnitt 316 des oberen Fördersystems 300 und ebenfalls in das Gehäuse 104 der Beschichtungsstation 24. Die erste Richtung kann entweder nach links oder nach rechts entlang der Querrichtung 4 verlaufen, abhängig von der Ausrichtung des Beschichtungssystems 10. Einmal in der Beschichtungsstation 24 angeordnet, beginnt die Applikatorbaugruppe 106 den Beschichtungsvorgang entweder automatisch auf Anweisung des Bedieners oder auf Anweisung der Steuerung 402. Die verschiedenen Aspekte des Beschichtungsvorgangs (Muster, Richtung etc.) können von dem Bediener über das HMI-Gerät 408 vorgewählt oder von der Speichereinheit 404 der Steuerung 402 abgerufen werden. Nachdem der Beschichtungsvorgang abgeschlossen ist, wird das Substrat 100 durch den dritten Abschnitt 316 des oberen Fördersystems 300 in der ersten Richtung in die obere Kammer 28a des ersten Lifts 28 bewegt. Sobald ein in der oberen Kammer 28a angeordneter Sensor 29a feststellt, dass sich das Substrat 100 vollständig in der oberen Kammer 28a befindet, befördert der erste Lift 28 das Substrat 100 entlang der vertikalen Richtung 2 nach unten in die untere Kammer 28b des ersten Lifts 28. Sobald der in der unteren Kammer 28b angeordnete Sensor 29b feststellt, dass sich das Substrat 100 vollständig in der unteren Kammer 28b befindet, befördert der erste Lift 28 das Substrat 100 zu dem Ofen 34, insbesondere zu dem ersten Ofen 34a, in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Wenn das Substrat 100 in den ersten Ofen 34a eintritt, wird das Substrat 100 auf einem ersten Abschnitt 328 des unteren Fördersystems 304 angeordnet, das das Substrat 100 durch den ersten Ofen 34a transportiert. Der erste Ofen 34a, der sich unterhalb der Beschichtungsstation 24 befinden kann, wird auf eine erste Temperatur aufgeheizt, um einen Teil eines Härtungsvorgangs für die Beschichtung 102 des Substrats 100 durchzuführen. Das Substrat 100 wird für eine erste Zeitspanne in dem ersten Ofen 34a gehalten. Die erste Temperatur und die erste Zeitspanne können von dem Bediener des Beschichtungssystems 10 über das HMI-Gerät 408 ausgewählt und von der Speichereinheit 404 auf der Grundlage eines bestimmten Merkmals des Beschichtungsvorgangs, wie Substrattyp, Beschichtungstyp etc. abgerufen werden oder Standardwerte sein. Nachdem der von dem ersten Ofen 34a auszuführende Teil des Aushärtungsvorgangs abgeschlossen ist, kann der erste Abschnitt 328 des unteren Fördersystems 304 das Substrat 100 zu einem zweiten Ofen 34b des Ofens 34 in der zweiten Richtung befördern.
Wenn das Substrat 100 in den zweiten Ofen 34b eintritt, wird das Substrat 100 auf einem zweiten Abschnitt 332 des unteren Fördersystems 304 angeordnet, welches das Substrat 100 durch den zweiten Ofen 34b transportiert. Der zweite Ofen 34b, der sich unterhalb des Ladebereichs 20 befinden kann, wird auf eine zweite Temperatur aufgeheizt, um einen zweiten Teil des Härtungsvorgangs für die Beschichtung 102 des Substrats 100 durchzuführen. Das Substrat 100 wird im zweiten Ofen 34b für eine zweite Zeitspanne gehalten.
Die zweite Temperatur und die zweite Zeitspanne können von dem Bediener des Beschichtungssystems 10 über das HMI-Gerät 408 ausgewählt und von der Speichereinheit 404 auf der Grundlage eines bestimmten Merkmals des Beschichtungsvorgangs, wie Substrattyp, Beschichtungstyp etc. abgerufen werden oder Standardwerte sein. Die zweite Temperatur und die zweite Zeitspanne können mit der ersten Temperatur bzw. der ersten Zeitspanne identisch sein oder sich wunschgemäß unterscheiden. Nachdem der durch den zweiten Ofen 34b auszuführende Teil des Aushärtungsvorgangs abgeschlossen ist, kann der zweite Abschnitt 332 des unteren Fördersystems 304 das Substrat 100 zu einem dritten Ofen 34c des Ofens 34 in der zweiten Richtung befördern.
Wenn das Substrat 100 in den dritten Ofen 34c eintritt, wird das Substrat 100 auf einem dritten Abschnitt 336 des unteren Fördersystems 304 angeordnet, welches das Substrat 100 durch den dritten Ofen 34c transportiert. Der dritte Ofen 34c, der sich unterhalb der Prüfstation 54 befinden kann, wird auf eine dritte Temperatur aufgeheizt, um einen dritten Teil eines Aushärtungsvorgangs für die Beschichtung 102 des Substrats 100 durchzuführen. Das Substrat 100 wird in dem dritten Ofen 34c für eine dritte Zeitspanne gehalten. Die dritte Temperatur und dritte Zeitspanne können von dem Bediener des Beschichtungssystems 10 über das HMI-Gerät 408 ausgewählt und von der Speichereinheit 404 auf der Grundlage eines bestimmten Merkmals des Beschichtungsvorgangs, wie Substrattyp, Beschichtungstyp etc. abgerufen werden oder Standardwerte sein. Die dritte Temperatur und die dritte Zeitspanne können mit der ersten und zweiten Temperatur bzw. Zeitspanne identisch oder beliebig unterschiedlich sein. Nachdem der Teil des Aushärtungsvorgangs, der von dem dritten Ofen 34c durchgeführt werden soll, abgeschlossen ist, kann der dritte Abschnitt 336 des unteren Fördersystems 304 das Substrat 100 zu dem zweiten Lift 50 in der zweiten Richtung befördern. Obwohl das Beschichtungssystem 10 so beschrieben wird, dass es einen Ofen 34 mit drei separaten Öfen 34a - 34c umfasst, ermöglicht der modulare Aufbau des Beschichtungssystems 10 das Hinzufügen weiterer Öfen oder das Entfernen eines der Öfen 34a - 34c. So kann beispielsweise der zweite Ofen 34b aus dem Beschichtungssystem 10 entfernt werden, sodass nur der erste und dritte Ofen 34a und 34c verbleiben und nur der zweite Abschnitt 332 des unteren Fördersystems 304 unterhalb des Ladebereichs 20 angeordnet ist. Zusätzlich können die ersten und zweiten Öfen 34a und 34b aus dem Beschichtungssystem entfernt werden. Alternativ können der erste bis dritte Ofen 34a - 34c durch einen einzelnen Ofen ersetzt werden, der die Gesamtheit des Ofens 34 umfasst.
Nach Abschluss des Aushärtungsvorgangs wird das Substrat 100 von dem dritten Abschnitt 336 des unteren Fördersystems 304 in der zweiten Richtung in die untere Kammer 50b des zweiten Lifts 50 bewegt. Sobald ein in der unteren Kammer 50b angeordneter Sensor 51b feststellt, dass sich das Substrat 100 vollständig in der unteren Kammer 50b befindet, befördert der zweite Lift 50 das Substrat 100 entlang der vertikalen Richtung 2 nach oben in die obere Kammer 50a des zweiten Lifts 50. Sobald der in der oberen Kammer 50a angeordnete Sensor 51a feststellt, dass sich das Substrat 100 vollständig in der oberen Kammer 50a befindet, befördert der zweite Lift 50 das Substrat 100 in der ersten Richtung zur Prüfstation 54.
Sobald in der Prüfstation 54 angeordnet, beginnt die Applikatorbaugruppe 106 den Prüfvorgang entweder automatisch auf Anweisung des Bedieners oder auf Anweisung der Steuerung 402. Die verschiedenen Aspekte des Prüfvorgangs (welche Teile des Substrats 100 und der Beschichtung 102 geprüft werden, die Art der durchgeführten Prüfung etc.) können vom Bediener über das HMI-Gerät 408 vorgewählt oder von der Speichereinheit 404 der Steuerung 402 abgerufen werden. Obwohl der Prüfvorgang von der Prüfstation 54 selbst durchgeführt werden kann, kann die Prüfung zumindest teilweise auch eine Sichtprüfung durch den Bediener des Beschichtungssystems 10 umfassen, wenn sich das Substrat 100 in der Prüfstation 54 befindet. Wenn die Prüfstation 54 ein Merkmal der Beschichtung 102 des Substrats 100 erkennt, das nicht den Qualitätsstandards entspricht, kann die Prüfstation 54 ein Signal an die Steuerung 402 senden, die den Bediener des Beschichtungssystems 10 über das HMI-Gerät 408 alarmieren kann. Der Alarm kann in Form einer Ton-, Licht- oder Textmeldung etc. erfolgen. Nach Abschluss des Prüfvorgangs wird das Substrat 100 durch den ersten Abschnitt 308 des oberen Fördersystems 300 in die erste Richtung zum Ladebereich 20 bewegt, wo das Substrat 100 aus dem Beschichtungssystem 10 entnommen werden kann. Dies kann manuell durch den Bediener oder durch eine separate Roboter- oder anderweitig automatisierte Vorrichtung, wie zum Beispiel einen reversierbaren Förderer (nicht gezeigt) erfolgen. Optional kann sich ein Bediener auf einer Seite des Ladebereichs 20 befinden, um ein Substrat 100 auf den Ladebereich 20 zu legen, während sich ein anderer Bediener auf der gegenüberliegenden Seite des Ladebereichs 20 befindet, um das Substrat 100 aus dem Ladebereich zu entnehmen.
Obwohl die Erfindung vorliegend unter Verwendung einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wird, sind diese spezifischen Ausführungsformen nicht dazu geeignet, den Umfang der Erfindung, wie sie hier anderweitig beschrieben und beansprucht wird, einzuschränken. Die genaue Anordnung der verschiedenen Elemente und die Reihenfolge der Schritte der hier beschriebenen Artikel und Verfahren sind nicht als einschränkend zu betrachten. Obwohl zum Beispiel die Schritte der Verfahren unter Bezugnahme auf aufeinanderfolgende Reihen von Bezugszeichen und die Abfolge der Blöcke in den Figuren beschrieben werden, kann das Verfahren nach Belieben in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62584259 [0001]

Claims

Ein System zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat, wobei das System aufweist: eine Beschichtungsstation zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat, wobei die Beschichtungsstation einen unteren Abschnitt aufweist; einen Ofen zum Aushärten des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat, wobei der Ofen vertikal unter dem unteren Abschnitt angeordnet ist; und einen ersten Lift zum Transport des Substrats von der Beschichtungsstation zu dem Ofen.
Das System nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Prüfstation zur Prüfung des Substrats.
Das System nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend einen Ladebereich, der zwischen der Prüfstation und der Beschichtungsstation angeordnet ist, wobei der Ladebereich einen Förderer umfasst, der sich von der Prüfstation zur Beschichtungsstation erstreckt.
Das System nach Anspruch 3, wobei der Ofen ein erster Ofen ist und das System weiterhin einen zweiten Ofen aufweist, der vertikal unterhalb des Förderers angeordnet ist, sodass der zweite Ofen ebenfalls vertikal unter dem unteren Abschnitt der Beschichtungsstation angeordnet ist.
Das System nach Anspruch 4, wobei der zweite Ofen benachbart zum ersten Ofen ist.
Das System nach Anspruch 4, wobei der zweite Ofen mit einer anderen Temperatur betrieben wird als der erste Ofen.
Das System nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend einen dritten Ofen, der vertikal unterhalb der Prüfstation positioniert ist, sodass der dritte Ofen ebenfalls unter dem unteren Abschnitt positioniert ist.
Das System nach Anspruch 7, wobei der dritte Ofen von dem ersten Ofen beabstandet ist.
Das System nach Anspruch 7, wobei der dritte Ofen mit einer anderen Temperatur betrieben wird als der erste Ofen.
Das System nach Anspruch 7, weiterhin aufweisend einen zweiten Lift zum Transport des Substrats von dem dritten Ofen zu der Prüfstation.
Das System nach Anspruch 2, wobei die Prüfstation eine Kamera zur Aufnahme von Bildern des Substrats aufweist.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungsstation einen Ausstoß-Dispensierer zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf das Substrat aufweist.
Das System nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Vakuumkammer zum Entfernen von Blasen aus dem Beschichtungsmaterial.
Das System nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Plasmasystem zur Behandlung des Substrats.
Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat, wobei das Verfahren aufweist: Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat mit einer Beschichtungsstation; Transportieren des Substrats von der Beschichtungsstation zu einem Ofen in einer vertikalen Abwärtsrichtung; Aushärten der Beschichtung auf dem Substrat in dem Ofen; nach dem Aushärten der Beschichtung, transportieren des Substrats von dem Ofen in vertikaler Aufwärtsrichtung aufwärts entgegengesetzt zur Abwärtsrichtung zu einer Prüfstation; und Prüfen des Substrats mit der Prüfstation.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Aufbringen der Beschichtung das Bewegen des Substrats entlang einer ersten Richtung durch die Beschichtungsstation umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Prüfen der Beschichtung das Bewegen des Substrats durch die Prüfstation entlang der ersten Richtung umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Härten der Beschichtung das Bewegen des Substrats durch den Ofen entlang einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Ofen einen ersten Ofen und einen zweiten Ofen, der benachbart zu dem ersten Ofen ist, umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Ofen ferner einen dritten Ofen umfasst, der benachbart zu dem zweiten Ofen ist.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Transportieren des Substrats von der Beschichtungsstation das Bewegen des Substrats von oberhalb eines unteren Abschnitts der Beschichtungsstation in der vertikalen Abwärtsrichtung bis unterhalb des unteren Abschnitts umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Transportieren des Substrats aus dem Ofen das Bewegen des Substrats von unterhalb des unteren Abschnitts der Beschichtungsstation in vertikaler Aufwärtsrichtung bis oberhalb des unteren Abschnitts umfasst.
Ein System zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat, wobei das System aufweist: ein erstes in sich geschlossenes Modul, welches eine Beschichtungsstation zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat aufweist; ein zweites in sich geschlossenes Modul mit einem Ofen zum Aushärten des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat, wobei das zweite geschlossene Modul benachbart zu dem ersten geschlossenen Modul ist; und ein drittes in sich geschlossenes Modul, das einen ersten Lift zum Transportieren des Substrats von dem ersten in sich geschlossenen Modul zu dem zweiten in sich geschlossenen Modul umfasst, wobei das dritte in sich geschlossene Modul benachbart zu dem erste und das zweite in sich geschlossene Modul angrenzt.
Das System nach Anspruch 23, wobei das erste, zweite und dritte in sich geschlossene Modul unabhängig voneinander trennbar sind.
Das System nach Anspruch 23, weiterhin aufweisend ein viertes in sich geschlossenes Modul, welches eine Prüfstation zur Prüfung des Substrats aufweist.
Das System nach Anspruch 25, weiterhin aufweisend ein fünftes in sich geschlossenes Modul, welches einen zweiten Lift zum Transport des Substrats von dem zweiten in sich geschlossenen Modul zu dem vierten in sich geschlossenen Modul aufweist.
Das System nach Anspruch 23, wobei der Ofen eine erste Heizzone aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie auf eine erste Temperatur erhitzt werden kann, und eine zweite Heizzone, die so eingerichtet ist, dass sie auf eine zweite Temperatur erhitzt werden kann, wobei die erste und die zweite Temperatur unterschiedlich sind.