Rolle-zu-Rolle (R2R)-Verarbeitung ist eine Herstellungstechnik, die verwendet wird, um elektronische Geräte auf flexiblem Substratmaterial herzustellen, das von einer Rolle auf eine andere übertragen wird. Eine Vielzahl von Herstellungsvorgängen kann durchgeführt werden, während sich das Substrat durch mehrere Walzen windet. Die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung kann auch als Bahnverarbeitung oder Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung bezeichnet werden.
Ein Verarbeitungsvorgang von Rolle zu Rolle umfasst typischerweise mehrere Walzen, die als Bahn bezeichnet werden, 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 übertragen wird. Auf der letzten Walze, die manchmal auch Aufwickelwalze genannt wird, wird das Substrat aufgerollt und nicht auf eine andere Walze geleitet.
Substrate, die bei der R2R-Verarbeitung verwendet werden, können je nach Anwendung und Verarbeitungsschritten bei der Herstellung aus einer Vielzahl von Materialien bestehen. Kunststofffolien sind wegen ihrer Transparenz, Flexibilität und Zähigkeit wünschenswert, sind jedoch bei hoher Temperatur oft anfällig für Abbau und Dimensionsverzerrung. Wenn keine Transparenz erforderlich ist, können Edelstahlfolien gewählt werden, da sie höhere Temperaturen vertragen als Kunststoffe. Andere Materialien, wie beispielsweise Aluminium- und Kupferlegierungen, können ebenfalls verwendet werden.
Schaltungsmuster können auf verschiedene Weise auf dem flexiblen Substrat gebildet werden. Einige dieser Produktionslinien verwenden Tintenstrahltechnologie, um Material auf dem Substrat abzuscheiden. Dieser Vorgang ähnelt dem Auftragen von Tinte auf Papier bei einem Tintenstrahldrucker. Einige Einrichtungen verwenden Photolithographie, bei der Licht verwendet wird, um ein Muster auf dem Substrat wegzuätzen, 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 einer elektrischen Schaltung zu bedrucken.
Eine Vielzahl anderer Herstellungsschritte kann auch unter Verwendung von R2R-Verarbeitung durchgeführt werden. Zusätzlich zum Auflegen von Schaltungsmustern können Schritte wie Stanzen, Laminieren, Anbringen von Etiketten, Reinigen und mehr durchgeführt werden. Das Heißsiegeln und das Aufbringen einer Vielzahl von Beschichtungen können auch in einem Rolle-zu-Rolle-Verarbeitungsvorgang enthalten sein.
Zu den Vorteilen der Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung gehören hohe Produktionsraten und Ausbeuten. Da es die automatische Herstellung von Geräten in Massenmengen ermöglicht, kann diese Technik dazu beitragen, die Herstellungskosten durch Skaleneffekte zu senken. Obwohl die anfänglichen Investitionskosten für den Aufbau eines solchen Systems hoch sein können, können diese Kosten oft durch die wirtschaftlichen Vorteile während der Produktion gedeckt werden.
Viele Produkte enthalten Elektronik, die im Rolle-zu-Rolle-Verfahren hergestellt wurde. Dazu gehören Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefone und Computer, Haushaltsgeräte und sogar Heimtrainer. Von der medizinischen Industrie verwendete Geräte, die eine solche Elektronik enthalten, umfassen tragbare Blutsauerstoffmonitore, Displays für Beatmungsgeräte und interaktive Steuerungen für medizinische Bildgebungsgeräte. Fortschrittliche Architekturmerkmale wie optische Blenden, die von transluzent zu transparent wechseln können, werden ebenfalls mit Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung hergestellt.
Die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung war besonders einflussreich bei der Entwicklung der Dünnschicht-Solarzellentechnologie. Mit einem Bruchteil des Materials herkömmlicher Solarmodule machen Dünnschichtsolarzellen Solarstrom im Energiemarkt attraktiver. Die Verarbeitung auf flexiblem Material in einer Rolle-zu-Rolle-Anlage trägt dazu bei, ihre historisch hohen Kosten zu senken. Ihr dünnes Profil macht sie auch zu einer ästhetisch ansprechenderen Option für die Stromerzeugung als sperrige herkömmliche Panels. Mit fortschreitender Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung von Dünnschichtzellen werden immer mehr Schritte automatisiert, was zu Preissenkungen führt, die diese Technologie wirtschaftlich wettbewerbsfähiger machen.