Procesamiento de rollo a rollo

Una línea de proceso industrial típica de rollo a rollo.

En el campo de los dispositivos electrónicos, el procesamiento de rollo a rollo , también conocido como procesamiento de banda , ^[1] procesamiento de carrete a carrete o R2R , ^[2] es el proceso de creación de dispositivos electrónicos en un rollo de plástico flexible , lámina metálica o vidrio flexible. ^[3] En otros campos anteriores a este uso, puede referirse a cualquier proceso de aplicación de revestimiento, impresión o realización de otros procesos comenzando con un rollo de un material flexible y rebobinando después del proceso para crear un rollo de salida. Estos procesos, y otros como el laminado, se pueden agrupar bajo el término general de conversión . Cuando los rollos de material han sido recubiertos, laminados o impresos, se pueden cortar posteriormente a su tamaño final en una cortadora rebobinadora .

En dispositivos electrónicos

Los circuitos grandes fabricados con transistores de película fina y otros dispositivos pueden ser modelados sobre estos grandes sustratos, que pueden tener hasta unos pocos metros de ancho y 50 km (31 mi) de largo. ^{[ cita requerida ]} Algunos de los dispositivos pueden ser modelados directamente, de manera muy similar a como una impresora de inyección de tinta deposita tinta. Sin embargo, para la mayoría de los semiconductores , los dispositivos deben ser modelados utilizando técnicas de fotolitografía .

El procesamiento rollo a rollo de dispositivos electrónicos de gran superficie reduce el coste de fabricación. ^{[4] [2]} Las más notables serían las células solares , que siguen siendo prohibitivamente caras para la mayoría de los mercados debido al alto coste por unidad de superficie de la fabricación tradicional de silicio a granel ( monocristalino o policristalino ). Podrían surgir otras aplicaciones que aprovechen la naturaleza flexible de los sustratos, como la electrónica integrada en la ropa, las pantallas flexibles de gran superficie y las pantallas portátiles enrollables .

LED (diodo emisor de luz)

• LED inorgánico: el LED flexible se fabrica habitualmente en tiras de 25, 50, 100 m o incluso más largas mediante un proceso de rollo a rollo. Un tubo LED de neón largo utiliza una tira flexible de este tipo y está encapsulado con un encapsulado difusor de PVC o silicona.
• LED orgánico (OLED): el OLED para pantallas de teléfonos plegables adopta la tecnología de procesamiento de rollo a rollo.

Células de película delgada

Una cuestión crucial para un sistema de producción de células de película delgada de rollo a rollo es la tasa de deposición de la capa microcristalina , y esto se puede abordar utilizando cuatro enfoques: ^[5]

• Deposición química en fase de vapor mejorada por plasma de muy alta frecuencia ( VHF - PECVD )
• Microondas ( MW )-PECVD
• deposición química en fase de vapor por hilo caliente (CVD por hilo caliente)
• El uso de boquillas ultrasónicas en un proceso en línea.

En dispositivos electroquímicos

El procesamiento de rollo a rollo se ha utilizado en la fabricación de dispositivos electroquímicos como baterías, ^[6] supercondensadores, ^[7] celdas de combustible, ^{[8] [9]} y electrolizadores de agua. ^[10] Aquí, el procesamiento de rollo a rollo se utiliza para la fabricación de electrodos y es la clave para reducir el costo de fabricación ^[11] a través de la producción estable de electrodos en varios sustratos de película como láminas de metal, membranas, medios de difusión y separadores.

Véase también

• Silicio amorfo
• Célula solar de bajo costo
• Electrónica impresa
• Corte de rollos
• Laminación (mecanizado de metales)
• Célula solar de película fina
• Fabricación web
• Unión automatizada de cintas , TAB

Referencias

1. "El procesamiento digital de bobinas de rollo a rollo revoluciona la producción electrónica impresa". Ingeniería de control . 12 de marzo de 2013 . Consultado el 1 de febrero de 2018 .
2. Goswami, Debkalpa; Munera, Juan C.; Pal, Aniket; Sadri, Behnam; Scarpetti, Caio Lui PG; Martinez, Ramses V. (18 de mayo de 2018). "Nanoformado de metales rollo a rollo mediante superplasticidad inducida por láser". Nano Letters . 18 (6): 3616–3622. Bibcode :2018NanoL..18.3616G. doi :10.1021/acs.nanolett.8b00714. ISSN  1530-6984. PMID  29775318.
3. Tamagaki, Hiroshi; Ikari, Yoshimitu; Ohba, Naoki (2014). "Deposición por pulverización catódica rollo a rollo sobre sustratos de vidrio flexible". Tecnología de superficies y recubrimientos . 241 : 138–141. doi :10.1016/j.surfcoat.2013.10.056 – vía ResearchGate .
4. Wong, William S.; Salleo, Alberto, eds. (2009). "Fabricación en banda mediante procesamiento rollo a rollo". Electrónica flexible: materiales y aplicaciones . Nueva York, NY: Springer. p. 19. ISBN. 978-0387743639.
5. "Proyectos fotovoltaicos en el VI PM". Archivado desde el original el 18 de junio de 2006. Consultado el 25 de noviembre de 2008 .
6. US11446915B2, Biswas, Kaushik; III, David Lee Wood y Grady, Kelsey M. et al., "Método de recubrimiento con matriz de ranura de rollo a rollo para crear películas multicapa intercaladas con recubrimientos de lechada química", publicado el 20 de septiembre de 2022 
7. Yeo, Junyeob; Kim, Geonwoong; Hong, Sukjoon; Kim, Min Su; Kim, Daewon; Lee, Jinhwan; Lee, Ha Beom; Kwon, Jinhyeong; Suh, Young Duk; Kang, Hyun Wook; Sung, Hyung Jin; Choi, Jun-Ho; Hong, Won-Hwa; Ko, Jang Myoun; Lee, Seung-Hyun (15 de enero de 2014). "Fabricación flexible de supercondensadores mediante procesamiento láser rápido a temperatura ambiente de tinta de nanopartículas metálicas impresas rollo a rollo para aplicaciones de electrónica portátil". Journal of Power Sources . 246 : 562–568. Código Bibliográfico :2014JPS...246..562Y. doi :10.1016/j.jpowsour.2013.08.012. ISSN  0378-7753. Número de identificación del sujeto  94203734.
8. Steenberg, Thomas; Hjuler, Hans Aage; Terkelsen, Carina; Sánchez, María TR; Cleemann, Lars N.; Krebs, Frederik C. (1 de marzo de 2012). "Membranas de PBI recubiertas rollo a rollo para pilas de combustible PEM de alta temperatura". Energía y ciencias ambientales . 5 (3): 6076–6080. doi :10.1039/C2EE02936G. ISSN  1754-5706. S2CID  95139481.
9. Mauger, Scott A.; Neyerlin, KC; Yang-Neyerlin, Ami C.; More, Karren L.; Ulsh, Michael (11 de septiembre de 2018). "Recubrimiento de huecograbado para la fabricación rollo a rollo de capas de catalizador de celdas de combustible con membrana de intercambio de protones". Revista de la Sociedad Electroquímica . 165 (11): F1012. doi : 10.1149/2.0091813jes . ISSN  1945-7111. S2CID  105303844.
10. Park, Janghoon; Kang, Zhenye; Bender, Guido; Ulsh, Michael; Mauger, Scott A. (15 de diciembre de 2020). "Producción rollo a rollo de membranas revestidas con catalizador para electrolizadores de baja temperatura". Journal of Power Sources . 479 : 228819. Bibcode :2020JPS...47928819P. doi : 10.1016/j.jpowsour.2020.228819 . ISSN  0378-7753. S2CID  224915162.
11. Mauler, Lukas; Duffner, Fabian; Leker, Jens (15 de marzo de 2021). "Economías de escala en la fabricación de celdas de batería: el impacto de las innovaciones en materiales y procesos". Applied Energy . 286 : 116499. doi : 10.1016/j.apenergy.2021.116499 . ISSN  0306-2619. S2CID  233658321.