Was ist die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung?
Bei der Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung (R2R) handelt es sich um eine Herstellungstechnik, mit der elektronische Geräte auf flexiblem Trägermaterial hergestellt werden, das von einer Rolle auf eine andere übertragen wird. Eine Vielzahl von Herstellungsvorgängen kann durchgeführt werden, wenn sich das Substrat durch mehrere Walzen wickelt. Die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung kann auch als Bahnverarbeitung oder Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung bezeichnet werden.
Eine Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung umfasst typischerweise mehrere Rollen, die als Bahn bezeichnet werden und um die das Substrat durch eine Reihe von Herstellungsvorgängen geführt wird. Diese Walzen können so ausgerichtet sein, dass das Substrat horizontal, vertikal oder diagonal ausgerichtet ist, wenn es von einer zur nächsten transportiert wird. Auf der letzten Rolle, die manchmal als Aufnahmerolle bezeichnet wird, wird das Substrat eher aufgerollt als auf eine andere Rolle weitergeleitet.
Substrate, die bei der R2R-Verarbeitung verwendet werden, können in Abhängigkeit von der Anwendung und den Verarbeitungsschritten bei der Herstellung aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Kunststofffolien sind wegen ihrer Transparenz, Flexibilität und Zähigkeit wünschenswert, neigen jedoch häufig zu einer Verschlechterung und Dimensionsverzerrung bei hoher Temperatur. Wenn keine Transparenz erforderlich ist, können Edelstahlfolien gewählt werden, da sie höhere Temperaturen vertragen als Kunststoffe. Andere Materialien wie Aluminium- und Kupferlegierungen können ebenfalls verwendet werden.
Schaltungsmuster können auf verschiedene Weise auf dem flexiblen Substrat ausgebildet werden. Einige solcher Produktionslinien verwenden die Tintenstrahltechnologie, um Material auf dem Substrat abzuscheiden. Dieser Vorgang ähnelt der Art und Weise, wie ein Tintenstrahldrucker Tinte auf Papier ablegt. Einige Einrichtungen verwenden Fotolithografie, bei der mit Licht ein Muster auf dem Substrat weggeätzt wird, das dann mit einem anderen Material gefüllt werden kann. Andere Techniken, die ultraviolettes Licht, Laser usw. verwenden, können ebenfalls verwendet werden, um das Substrat mit elektrischen Schaltungen zu bedrucken.
Eine Vielzahl anderer Herstellungsschritte kann auch unter Verwendung der R2R-Verarbeitung durchgeführt werden. Zusätzlich zum Festlegen von Schaltungsmustern können Schritte wie Stanzen, Laminieren, Platzieren von Etiketten, Reinigen und mehr ausgeführt werden. Das Heißsiegeln und Aufbringen einer Vielzahl von Beschichtungen kann auch in einem Rolle-zu-Rolle-Verarbeitungsvorgang enthalten sein.
Zu den Vorteilen der Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung zählen hohe Produktionsraten und Ausbeuten. Diese Technik ermöglicht die automatische Herstellung von Bauteilen in großen Stückzahlen und trägt so dazu bei, die Herstellungskosten durch Skaleneffekte zu senken. Obwohl die anfänglichen Kapitalkosten für die Einrichtung eines solchen Systems hoch sein können, können diese Kosten häufig durch die wirtschaftlichen Vorteile während der Produktion gedeckt werden.
Viele Produkte enthalten Elektronikprodukte, die im Rolle-zu-Rolle-Verfahren hergestellt werden. Dazu gehören Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefone und Computer, Haushaltsgeräte und sogar Heimtrainingsgeräte. Geräte, die von der medizinischen Industrie verwendet werden und solche Elektronik enthalten, umfassen tragbare Blutsauerstoffmonitore, Anzeigen für Beatmungsgeräte und interaktive Steuerungen für medizinische Bildgebungsgeräte. Fortschrittliche architektonische Merkmale wie optische Verschlüsse, die von durchscheinend zu transparent wechseln können, werden ebenfalls in einer Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung hergestellt.
Die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung hat die Entwicklung der Dünnschichtsolarzellentechnologie besonders beeinflusst. Dünnschichtsolarzellen nutzen einen Bruchteil des Materials herkömmlicher Solarmodule und machen Solarenergie auf dem Energiemarkt attraktiver. Durch die Verarbeitung auf flexiblem Material in einer Rolle-zu-Rolle-Anlage können die historisch hohen Kosten gesenkt werden. Ihr dünnes Profil macht sie auch zu einer ästhetisch ansprechenden Option für die Stromerzeugung als sperrige herkömmliche Paneele. Mit fortschreitender Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung von Dünnschichtzellen werden immer mehr Schritte automatisiert, was zu Preissenkungen führt, die diese Technologie wirtschaftlich wettbewerbsfähiger machen.