[发明专利]用于在柔性基底上生产电气部件的方法和装置

说明书

本发明涉及用于在柔性的、平坦的或三维的基底上生产电气或电子部件或电路的方法，通过将液体起始材料或糊状起始材料施用于结构化或非结构化电气或电子功能层，并且随后在基底上干燥、烧结和/或固化起始材料，其中，干燥、烧结和/或固化步骤涉及利用近红外范围内的辐射已涂覆的基底进行短时表面处理，其中，振幅最大值在800nm至1500nm之间的波长范围内，并且其中，在基底的表面上的功率密度在50kW/m²至1000kW/m²之间。

说明书

本发明涉及用于在柔性的、平坦的或三维的基底上生产电气部件或电路，或者电子部件或电路的方法，并且涉及用于执行该方法的装置。该方法通过施用液体起始材料或糊状起始材料于结构化或非结构化电气或电子功能层，并且随后在基底上干燥、烧结和/或固化起始材料。

在电气装置/能量存储系统的部件上，或电子部件或组件中的生产功能层(包括烧结或固化原始液体起始材料或糊状起始材料)长期以来一直是现有技术的一部分。

一方面，由于现代电池技术的显著增加的技术和经济重要性，以及这种类型的印刷电子电路(所谓的“印刷电子器件”)的同样快速的传播，这些方法获得了日益增长的技术和商业重要性。在这种情况下，越来越重要的因素是使用优选地容易获得、成本有效且此外可再循环的基底材料，并且另一方面，适于这些新型基底材料的处理方式具有优选地高产率的高质量最终产品。

例如，在电动移动性所需要的新型电池构造中，以及作为能量生产领域中的高性能存储系统的观点，除了金属基底膜之外，还使用诸如基于PE、PVC、PET、PP或纸之类的聚合物膜。此外，出于环境和工业安全原因，已经努力尽可能广泛地使用水溶性涂料。对于燃料电池的电极，已经提出了类似的配置，例如将来可能在由燃料电池驱动的车辆中找到的配置。

在对涂层进行干燥或固化时，一方面，必须考虑基底材料的温度敏感性，另一方面必须努力以尽可能高的、通过对应干燥设备的生产量速度，以获得质量上完美的涂层(没有由干燥引起的缺陷)。不必说干燥设备的生产和操作成本也对最终产品的成本起着重要作用(随着干燥设备越来越多地大规模使用，最终产品的成本应该变得越来越低)。已知的隧道炉类型的干燥设备仅以有限的方式满足这些要求、需要大量空间并且在生产和操作方面是昂贵的。

因此，本发明基于提供一种通用类型的改进方法和满足上述要求的对应装置的任务。

该任务通过具有权利要求1的特征的方法，以及具有权利要求11的特征的装置来解决。本发明的思想的适当的进一步发展是相应的从属权利要求的主题。

本发明包括提供在基底上烧结和/或固化起始材料所需的能量的构思，基底至少由于其厚度而具有低温稳定性，但通常也由于材料使得该基底基本上在涂层内发挥其作用，并且基底的热总负荷保持尽可能低(在干燥过程的时间范围内)。对于典型的涂层材料，特别地基于水的那些涂层材料，已经证明近红外范围内的辐射是成功的。该近红外范围内的辐射的振幅最大值在800nm至1500nm之间的波长范围内。该辐射以特别有效的方式在大多数水基(但也包含溶剂)溶液、乳液和糊剂中实施。

此外，本发明包括这样的构思：使该辐射以这样的升高的功率密度起作用，使得基底中的期望的烧结和/或固化可以在这样的短时间内发生，从而传输至基底的能量的量以及因此其热总负载保持有限。根据应用、基底和涂层的具体情况，从当今的角度来看，涂层表面上的能量密度在50kW/m²至1000kW/m²，特别地在120kW/m²至1000kW/m²的范围内似乎是合适的。

根据本发明人的发现，对于许多当前应用，近红外辐射的暴露时间可以限于1s至3s之间的范围，特别地2s至20s之间的范围。事实上，具体的处理持续时间取决于涂层的厚度和性质以及具体选择的功率密度。