Rolle-zu-Rolle-Beschichtung für flexible Elektronik

  • 08. June 2017

Erstmals 100 m durchgehend hochleitfähiges ITO auf ultra-dünnem Glas deponiert.

Funktionalisierte, gebogene, Ober­flächen aus Glas oder Kunst­stoff, rollbare Dis­plays, hoch­wertige gebogene Flächen für Archi­tektur oder Innen­aus­stat­tung im Auto­mobil- oder Luxus­möbel­bereich – flexible Mate­ri­alien aus­ge­stattet mit einer Reihe an Funktio­nali­täten sind nicht nur Trend sondern erobern bereits viele Märkte. Zukunfts­weisende Ideen wie z.B. einer voll­funk­tions­fähigen, gebogenen und optisch hoch­wertigen Armatur in Autos oder die Touch-Funk­tionen für die Fern­steuerung seiner Haus­elek­tronik versiegelt mit hap­tisch ange­nehmen, kratz­festem, ent­spiegel­tem Glas in der Arm­lehne des Designer­sessels sind in greif­barer Nähe.

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Abb.: Das 100 μm dünne flexible Corning Willow Glas wird zum Beschichten ab- und anschließend wieder ausgewickelt. (Bild: Fraunhofer FEP / Jürgen Lösel)

Grund­element für solche Anwen­dungen ist das pas­sende flexible Sub­strat­material, das ent­spre­chende Vor­aus­set­zungen und Eigen­schaf­ten mitbringen muss. Flexib­les, ultra­dünnes Glas stellt hier­für eine optimale Basis z. B. für gedruckte elek­tro­nische Bau­ele­mente dar. Flexible Barriere­folien werden überall dort benötigt, wo Glas nicht zum Ein­satz kommen kann, aber die Bau­ele­mente zuver­lässige gegen äußere Ein­flüsse wie das Ein­dringen von Wasser oder Sauer­stoff geschützt werden müssen. Beide Substrate erfordern umfangreiches, technisches Know-How und speziell abge­stimmte Prozesse und Techno­logien, um sie erfolgreich be­ar­beiten und be­schich­ten zu können.

Das Fraunhofer FEP ist führender Forschungs­partner für Ober­flächen­beschich­tungen und Vakuum­beschicht­ung und der Abschei­dung von organischer Elek­tronik auf flexible Sub­strate. Seit vielen Jahren ent­wickeln wir konti­nuierlich unser Know-How speziell im Bereich der Rolle-zu-Rolle-Prozess­ent­wick­lung und Vakuum­beschich­tung weiter und nutzen hierfür unter­schiedliche Forschungs- und Entwick­lungs­linien am Institut. Seit 2015 agiert das Fraunhofer FEP in diesem Rahmen bereits als Kompe­tenz­zentrum für flexibles Glas.

Dank des exzellenten Pro­zess-­Know-­Hows der Experten des Fraun­hofer FEP und seiner Kooperationspartner, wird ultra-­dünnes flexibles Glas nun rollenweise prozessiert. So wurde nun zusammen mit dem lang­jährigen Ko­ope­rations­partner Corning Incorporated eine komplette 100 m lange Rolle flexiblen Dünnglases im Rolle-zu-Rolle Verfahren mit hoch­leit­fähigen ITO beschichtet. Die Ergebnisse, die auf der kürzlich in Betrieb genommenen Anlage FOSA LabX 330 Glass erzielt wurden, sind be­ein­druckend: die 100 m flexibles Glas wurden mit hoch­leit­fähigem ITO bei 350 °C Prozess­temperatur defektfrei abgeschieden. „Damit ist der Weg für die Beschichtung von flexiblem Glas zur direkten Umsetzung dieser Substrate in Applikationen geebnet“, blickt Dr. Manuela Junghähnel, Ko­ordi­natorin der Akti­vitäten zum flexiblen Dünnglas am Fraunhofer FEP begeistert in die Zukunft. Diese Rolle des Corning-Glases wird erstmals auf der Messe FLEX 2017 in Monterey vorgestellt.

Neben den aussichts­reichen Fort­schritten in der Beschichtung von flexiblem Glas wurden kürzlich weitere Erfolge in der groß­flächigen Rolle-­zu-­Rolle Her­stel­lung und Weiter­ver­ar­beitung von Barriere­schichten auf Folien erzielt. Dr. John Fahlteich, Arbeits­gruppen­leiter am Fraunhofer FEP erläutert die neuesten Ergebnisse: „Nach einer Auf­rüstung der Beschichtung­sanlage coFlex 600, ist es uns gelungen, ohne aufwändige und kosten­intensive Rein­raum­technik, eine Funktions­folie aus einer Permeations­barriere und einer transparenten Elektrode mit einer Defekt­dichte kleiner einem Quadrat­zentimeter herzustellen. Mit einem Schicht­wider­stand kleiner zwölf Ohm eignet sich die Folie hervor­ragend für den Einsatz in OLED Leucht­folien oder als Sub­strat für flexible Solar­zellen.“ Ein zusätz­licher positiver Effekt ist die Er­höhung der Prozess­zu­ver­lässig­keit und der Ausbeute im Pilot­maß­stab, die auch bei anderen An­wen­dungen wie hoch­wertigen Ver­packungs­folien, Mem­branen und der gedruckten Elek­tronik zu einer Kosten­re­duk­tion und Erhöh­ung der Per­formance führt.

Die Wissen­schaftler des Fraunhofer FEP werden am 20. und 22. Juni auf der Kon­ferenz zur FLEX 2017 in Monterey/USA diese Themen näher in ihren Vor­trägen beleuch­ten und stehen im Rahmen der Messe am Stand Nr. 1004 gern für de­tail­lierte Dis­kus­sionen und Fragen zur Ver­fügung.

FEP / LK

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