DE102019007935B4

DE102019007935B4 - Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate und Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102019007935B4
Application number: DE102019007935.3A
Authority: DE
Inventors: Manfred Danziger
Original assignee: Elfolion GmbH
Current assignee: Elfolion GmbH
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: CN114729444A; JP2023502058A; EP4058616A1; WO2021093909A1; KR20220100898A; US20220380890A1; CN114729444B; DE102019007935A1; CA3164689A1

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate (18), bei welchem ein flexibles Substrat (18) zur Bearbeitung mit einem Bearbeitungsinstrument (11) durch einen evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) ein flexibles matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial ist, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats (18) in einer ersten Transportrichtung (64) und mindestens eine zweite Lage des flexiblen Substrats (18) parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats (18) und in einem Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zu dieser in einer der ersten Transportrichtung (64) entgegengesetzten zweiten Transportrichtung (65) durch einen Freibereich (26) im evakuierbaren Prozessbereich transportiert wird, wobei mindestens ein nutzbarer Fluss (13) mindestens eines Bearbeitungsinstruments (11) die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats (18) bei ihrem entgegengesetzten Transport durch den Freibereich (26) gleichzeitig durchdringt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate, bei welchem ein flexibles Substrat zur Bearbeitung mit einem Bearbeitungsinstrument durch einen evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage bewegt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate, wobei die Vakuumbearbeitungsanlage mindestens ein Abwickelmodul, ein Aufwickelmodul und einen zwischen diesen Modulen angeordneten evakuierbaren Prozessbereich mit einem Bearbeitungsinstrument oder mehreren Bearbeitungsinstrumenten aufweist.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Zusammenwirken einer Vakuumbearbeitungsanlage und ihrer Optimierung zum Bearbeiten flexibler folienartiger Substrate, wobei sich diese durch einen sehr hohen Anteil an freiem offenem Volumen auszeichnen.
Flexible Substrate in einer sogenannten Bandform bzw. bandförmige Substrate können aus den vielfältigsten Materialien, wie beispielsweise Kunststoffe, Metalle, Papier und Textilien, bestehen. Derartige flexible bandförmige Substrate sind üblicherweise auf eine Rolle, auch Coil genannt, aufgewickelt und werden deshalb als Wickel oder als Spule bezeichnet. Für die Bearbeitung werden die flexiblen bandförmigen Substrate von einem ersten Wickel, der auf einer Abwickelvorrichtung bzw. einem Abwickelmodul gelagert ist, abgewickelt, im evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage, welcher einen oder mehrere zusammenhängende Module umfassen kann, bearbeitet und danach auf einer anderen Rolle, die auf einer Aufwickelvorrichtung bzw. einem Aufwickelmodul gelagert ist, wieder aufgewickelt.
Eine solche Vorrichtung wird in ihrer Gesamtheit als „Rolle-zu-Rolle“-System oder als „Rolle-zu-Rolle“-Wickelvorrichtung oder als „Rolle-zu-Rolle“-Bandanlage bezeichnet. Wird das System in der Vakuumtechnik eingesetzt, wird von modularen „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlagen gesprochen. Werden in den modularen Prozessbereichen der „Rolle-zu-Rolle“-Anlage Beschichtungsprozesse ausgeführt, so wird von „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbeschichtungsanlagen gesprochen.
In der Regel sind zur Bearbeitung eines flexiblen Substrats in Bandform mehrere verschiedene Bearbeitungsschritte erforderlich. Dabei können sich die durch die jeweiligen physikalischen und/oder chemischen Prozessbedingungen in einem Bearbeitungsbereich ergebenden Anforderungen von Modul zu Modul der Vakuumbearbeitungsanlage völlig voneinander unterscheiden.
Physikalische und/oder chemische Prozessbedingungen sind insbesondere Druck, Temperatur, Menge des Gasdurchflusses, Art und Zusammensetzung des Gases im Bearbeitungsbereich des flexiblen Substrats sowie die physikalische beziehungsweise chemische Wirkungsweise der Bearbeitungsmedien, auch Bearbeitungsinstrumente oder Bearbeitungswerkzeuge oder Bearbeitungsaggregate genannt, die zur Bearbeitung des Bandmaterials, meistens zur Bearbeitung oder der Beschichtung seiner Oberflächen, eingesetzt werden. Aus diesen Prozessanforderungen beziehungsweise Prozessbedingungen leitet sich auch die Notwendigkeit ab, einen modularen Aufbau der „Rolle-zu-Rolle“- Vakuumbeschichtungsanlage anzuwenden.
Für eine modular aufgebaute Vakuumbearbeitungsanlage existieren wirkungsvolle Methoden, einen Druckausgleich oder einen Gasaustausch zwischen den einzelnen Modulen bzw. Kammern der Vakuumbearbeitungsanlage praktisch zu unterbinden. Deshalb besteht für viele Anwendungsfälle die Forderung, als Verbindungsvorrichtungen zwischen den einzelnen Modulen bzw. Kammern, auch Abwickelvorrichtung und Aufwickelvorrichtung werden in diesem Bezugsrahmen als Module angesehen, Vorrichtungen mit Schleusenfunktion einzubauen, die einen Druckausgleich und/oder einen Gasaustausch weitestgehend unterbinden, den Transport des flexiblen bandförmigen Substrats jedoch ermöglichen. Ein Gasaustausch oder ein Druckausgleich zwischen benachbarten Räumen wie den Modulen bzw. Kammern wird dadurch nicht vollkommen unterbunden, aber erheblich eingeschränkt, in der Regel sogar dem Gänzlichen nahekommend minimiert.
Schleusen, die einen Druckausgleich oder einen Gasaustausch zwischen den einzelnen Modulen oder Kammern oder Kammersektionen möglichst unterbinden, können als Schleusenbaugruppen oder als sogenannte Schleusenkammern in modular aufgebauten Vakuumbeschichtungsanlagen eingesetzt werden.
Eine Schleusenbaugruppe verkörpert sogenannte Rollschleusen. Bei Rollschleusen werden zwei Walzen mit einer voreingestellten Kraft aufeinandergedrückt. Die Walzen drehen sich in entgegengesetzter Richtung und werden meist nicht angetrieben. Vorteilhaft ist es, wenn die Walzen für ihre Drehbewegung eine zusätzliche unterstützende Kraft erfahren. Die Walzen sind in eine Einhausung eingefügt, die nur zwischen den Walzen einen Verbindungsweg zwischen den beiden benachbarten Kammern einer Vakuumbearbeitungsanlage ermöglichen. Derartige Walzen sind in der Regel mit einem Material beschichtet, das verhindert, dass die Oberfläche des flexiblen bandförmigen Substrats nicht beziehungsweise nicht signifikant beeinflusst wird.
In der WO 001999050472 A1 ist eine Schleusenbaugruppe bekannt, welche als eine Walzenschleuse bezeichnet wird und in einer ersten Ausführungsform aus zwei Walzen besteht. In dieser Anordnung sind eine erste und eine zweite Walze vorgespannt angeordnet, um einen Anpressdruck zwischen den beiden Walzen zu erzeugen, wodurch eine sehr gute Dichtigkeit zwischen den beiden angrenzenden Kammern, in deren Verbindungsbereich das Schleusenwalzenpaar integriert ist, erzielt wird. Im Bereich der Wandungen sind Abdichtungsbauteile angeordnet, wobei die Seite dieser Bauteile, die der jeweiligen Walze gegenübersteht, eine zylindrische Form besitzt. Vorgesehen ist es, dass der Spalt so gering wie technisch und technologisch möglich gehalten wird, damit Druckausgleich und Gasaustausch möglichst nahezu vollständig unterbunden werden können.
Eine alternative Variante ist ebenfalls in der Schrift WO 001999050472 A1 beschrieben. Diese Walzenschleuse besteht aus einer Walze, welcher zwei entsprechende Abdichtungsbauteile gegenüberstehen, wobei das bandförmige flexible Material auf der Walzenoberfläche durch den Spalt zwischen Walze und einem Abdichtungsbauteil von einer Kammer in eine zweite transportiert wird.
Eine weitere Schleusenform stellen sogenannte Spaltschleusen dar. Durch die Spaltschleusen wird das Bandmaterial frei hängend geführt. Bei Bandmaterialien ist die Spaltbreite, also der Abstand zwischen Ober- und Unterseite des Raumes, der von der Spaltschleuse aufgespannt und durch den das Bandmaterial gezogen wird, nicht größer als das Zehnfache der Dicke des Bandmaterials. Bevorzugt sind Bereiche innerhalb des zwei- bis dreifachen der Dicke des Bandmaterials. Die Länge derartiger Spaltschleusen liegt in der Regel zwischen 10 und 40 cm.
Soll der Gasaustausch und somit ein Druckausgleich besonders wirksam verhindert werden und/oder unterscheidet sich der Arbeitsdruck in den benachbarten Modulen bzw. Kammern um mehr als eine Größenordnung, dann ist es bekannt, sogenannte Schleusenkammern zur Entkopplung der einzelnen Volumina der Anlage einzusetzen. Eine Schleusenkammer bietet die Möglichkeit eines separaten Abpumpstutzens, an dem eine Pumpe oder ein Pumpensystem angeschlossen sein kann, wodurch sich in den beiden an die Schleusenkammer angrenzenden Modulen bzw. Kammern unterschiedliche Druckbedingungen beziehungsweise Gaszuführungen realisieren lassen.
In der DE 102005042762 A1 ist eine Vakuumbeschichtungsanlage zum kontinuierlichen Beschichten einer Folie beschrieben. Die Vakuumbeschichtungsanlage umfasst eine einzige Vakuumkammer mit einer Beschichtungswalze. Das Innere der Vakuumkammer ist durch Trennwände in verschiedene Unterkammern, die dadurch eine modulare Funktion einnehmen, getrennt. Die Unterkammern lassen sich durch unabhängige Vakuumpumpen evakuieren. Bei einem Transportieren des Folienmaterials durch die Unterkammern lässt sich die Folienoberfläche durch vakuumtechnische Verfahren beschichten.
Aus der EP 2 088 220 A1 sind eine Dampfabscheidungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Films unter Verwendung der Dampfabscheidungsvorrichtung bekannt. Offenbart ist eine Aufdampfvorrichtung zum Bewegen eines blattförmigen Substrats in einem Roll-to-Roll-System in einer Kammer, um kontinuierlich einen Aufdampffilm auf dem Substrat zu bilden, wobei eine Führungssektion mit mehreren Umlenkrollen zum Führen des Substrats in der Zone, in der ein Aufdampfen möglich ist, angeordnet ist und wobei die Oberfläche des Substrats, die dem Material zum Abscheiden ausgesetzt werden soll, in Richtung der Aufdampfquelle konvex ist. Das Substrat wird über die Umlenkrollen in der Führungssektion mäanderförmig transportiert.
Aus der US 5 462 602 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beschichten einer Kunststoffbahn mit dielektrischen Beschichtungen bekannt, wobei die Beschichtungen mittels einer Reaktion eines reaktiven Gases mit einem abgeschiedenen Metall gebildet werden, wenn die Bahn über untere und obere Reihen von Walzen in einer Vakuumkammer transportiert wird. Die unteren Walzen befinden sich in einer Zone mit niedrigerem Druck, in der Metall durch Verdampfen auf der Bahn abgeschieden wird. Die oberen Walzen befinden sich in einer Zone mit höherem Druck, in der das reaktive Gas mit dem abgeschiedenen Metall reagiert. Das reaktive Gas kann durch ein Magnetron angeregt werden. Die Walzen einer Anordnung können derart dimensioniert sein, dass die Krümmung der Bahn, wenn sie um die Walzen transportiert wird, minimiert wird. Offenbart ist die Herstellung von Kunststofffolien, die mit Metalloxiden und ähnlichen Metallverbindungen beschichtet sind und als Umhüllung für Lebensmittel und andere Materialien eingesetzt werden, welche einen begrenzten Zugang von Feuchtigkeit oder Sauerstoff zu dem verpackten Produkt erfordern.
Die US 2010 / 0 189 900 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Atomlagenabscheidung (ALD) auf einem flexiblen Substrat. Offenbart ist es, dass das System und das Verfahren das Hin- und Herführen des Substrats zwischen beabstandeten ersten und zweiten Vorläuferzonen und durch eine dritte Vorläuferzone umfasst, wobei die dritte Vorläuferzone zwischen der ersten und zweiten Vorläuferzone angeordnet ist. Das Substrat ist mäanderförmig derart geführt, dass es mehrmals jede der Vorläuferzonen durchläuft. Während das Substrat zwischen der ersten und zweiten Vorläuferzone und durch die dritte Vorläuferzone hin und her wandert, durchläuft es eine erste Reihe von strömungsbegrenzenden Durchgängen eines ersten Isolationsbereichs, der zwischen der ersten und dritten Vorläuferzone liegt, und eine zweite Reihe von strömungsbegrenzenden Durchgängen eines zweiten Isolationsbereichs zwischen der zweiten und dritten Vorläuferzone.
Die EP 2 113 585A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vakuumbeschichten eines Bandes durch Verdrehen und mehrmaliges Führen des Bandes entlang einer Walze vorbei an einer Behandlungszone. Beschrieben ist auch eine Führungsvorrichtung zum Führen eines flexiblen Substrats, welches entlang einer ersten Richtung in die Führungsvorrichtung eintritt.
Die US 3 379 803 A offenbart ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Substrats mit einem polymeren Film durch Ablagerung. Offenbart ist es, dass die Oberfläche eines Substrates durch eine erste Zone mit vermindertem Druck geleitet wird, wobei die Oberfläche des Substrates auf eine unterhalb der Kondensationstemperatur des polymerisatbildenden Dampfes liegende Temperatur abgekühlt wird. Ein Strom aus polymerisatbildendem Dampf wird in einer Ablagerungszone über die abgekühlte Oberfläche des Substrates geleitet, wobei der Dampf auf der Oberfläche des Substrates kondensiert, um so einen kontinuierlichen polymeren Film herzustellen. Anschließend wird das mit dem Film überzogene Substrat wieder der ersten Zone mit vermindertem Druck zugeführt, wobei das Substrat mäanderförmig geführt werden kann.
In der WO 2019/141303 A1 werden folienartige Funktionsmaterialien beschrieben, die mindestens eine vorbestimmte Funktion erfüllen und für zielgerichtete spezielle physikalische, chemische, physikochemische, biologische oder andere technische bzw. technologische Zwecke anwendbar sind.
Diese Funktionsmaterialien bestehen aus mindestens einem Konstruktionswerkstoff, der als ein folienartiges, ein Trägergesamtvolumen umfassendes Trägermedium mit einer querschnittlichen Ausdehnung ≤ 100 µm angeordnet ist.
Folienartige Materialien sind genau wie Folien dünne Materialien in Blatt- bzw. Bahnform mit einer großen Ausdehnung in zwei Dimensionen und einer vergleichsweise geringen Ausdehnung in einer dritten Dimension.
Der Unterschied von folienartigen Materialien zu Folien besteht darin, dass der Körper eines folienartigen Materials, der durch x, y und z charakterisiert wird, wobei x und y die Flächenausdehnung des Körpers und z die Richtung der querschnittlichen Ausdehnung, d.h. der messbare Abstand von einer Seite des Körpers zur gegenüberliegenden Seite des Körpers, charakterisieren und Δx die Länge, Δy die Breite und Δz die querschnittliche Ausdehnung des folienartigen Materials anzeigen, innerhalb dieser Abmessung zwar zusammenhängend, aber nicht raumfüllend von einem Werkstoff durchsetzt ist, das heißt, der Werkstoff, aus dem das folienartige Material besteht, füllt den dreidimensionalen Raum, der von diesem Körper aufgespannt wird, nicht vollständig makroskopisch aus.
Im in der vorliegenden Erfindung betrachteten Fall ist das Volumen des Freiraums mindestens genauso groß wie das Volumen, das von den Konstruktionselementen des Konstruktionswerkstoffs beansprucht wird. In der Regel ist das Volumen des Freiraumes jedoch noch größer, in bestimmten Fällen sogar viel größer.
Der Konstruktionswerkstoff ist als eine Matrix bzw. ein Gitter anzusehen und setzt sich aus linienförmig und knotenförmig ausgebildeten Trägerelementen zusammen, die die Werkstoffkomponenten des Trägermediums bilden und das Trägergesamtvolumen durchsetzen, zu einer bänderförmigen Ausdehnung mit darin befindlichen, miteinander verbundenen Teilvolumina des Trägergesamtvolumens, welche durch in Nachbarschaft befindliche Trägerelemente aufgespannt werden.
Derartige matrix- oder gitterförmige Materialien erfreuen sich einer wachsenden Bedeutung für den Einsatz als konstruktiver Bestandteil in Funktionsmaterialien. Häufig stellen dabei diese folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien das Ausgangmaterial für die Weiterverarbeitung zu Funktionsmaterialien dar. In der Regel bestehen diese folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien aus thermisch stabilen Grundstoffen, wie Glas oder Hochtemperatur-Kunststoffe. Derartige Hochtemperatur-Kunststoffe sind beispielsweise Aramide, Polyimide (PI), Polyaryletherketon (PEAK), Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder andere thermisch stabile Kunststoffe.
Die folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien können aber auch aus anderen Stoffen bestehen, wie beispielsweise Metalle, im Allgemeinen als Metalldraht bezeichnet, wie etwa Kupferdraht, Aluminiumdraht, Stahldraht, Draht aus Metalllegierungen oder metallbeschichteter Metalldraht, oder aus mineralischen Fasern, beispielsweise aus Steinwollefasern.
Ein Nachteil bei der Ver- bzw. Bearbeitung von Konstruktionswerkstoffen, welche wie eine Matrix bzw. ein Gitter aufgebaut sind, besteht nach dem Stand der Technik darin, dass oft keine ausreichend zuverlässige und wirksame Bearbeitung in allen Bereichen derartiger Konstruktionswerkstoffe erfolgt. Insbesondere bei Beschichtungsprozessen ist dieser Effekt besonders spürbar. Somit ist meist keine effektive Prozessführung möglich und die Qualität der Beschichtung ist starken Schwankungen unterzogen.
Somit besteht Bedarf an Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate und Vakuumbearbeitungsanlagen zur Umsetzung solcher Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate und eine Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate anzugeben, womit eine zuverlässige, in allen Bereichen eines flexiblen matrix- oder gitterförmigen Substrats gleichmäßige Bearbeitung, insbesondere bei der Ausführung eines Beschichtungsvorgangs, in einer ausreichenden Qualität ermöglicht wird. Besonders wichtig wird die Lösung dieser Aufgabe für die Ausführung von Vakuumbeschichtungsprozessen.
Insbesondere soll eine Bearbeitung folienartiger, flexibler, matrix- oder gitterförmiger Materialien verbessert werden, welche ein Ausgangsmaterial oder Zwischenstufen der Bearbeitung des Materials im Sinne der Herstellung eines Funktionsmaterials sind.
Die Aufgabe wird durch je ein Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird auch durch je eine Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 10 und 11 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Im Weiteren soll der Begriff des folienartigen, flexiblen, matrix- oder gitterförmigen Materials sowohl für ein sogenanntes Ausgangsmaterial als auch für Materialien in allen Zwischenbearbeitungsstufen eines Herstellungsverfahrens verwendet werden.
Dabei handelt es sich bei den Ausgangsmaterialien insbesondere um folienartige Konstruktionsmaterialien, die die Form einer Matrix bzw. eines Gitters aufweisen und aus einer Mehrzahl von einzelnen Trägerelementen bestehen. Hierbei sind die Trägerelemente linienförmig und somit groß in einer ersten Dimension sowie klein in einer zweiten und dritten Dimension. Diese Trägerelemente können auch knotenförmig ausgebildet sein. Als eine erste Dimension kann beispielsweise eine Erstreckung in einer x-Richtung angenommen werden, wobei eine Erstreckung in einer zweiten Dimension eine y-Richtung und eine Erstreckung in einer dritten Dimension eine z-Richtung ist. Hierbei kann die x-Richtung mit der Transportrichtung des folienartigen, flexiblen, matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials übereinstimmen.
Derartige linienförmige Trägerelemente sind Trägerelemente, deren Ausdehnung in den beiden Dimensionen, in denen das linienförmige Trägerelement klein ausgebildet ist, annähernd gleich ist. Diese beiden Dimensionen, in welchen das linienförmige Trägerelement klein ausgebildet ist, können beispielsweise die y-Richtung und die z-Richtung sein.
Das Verhältnis der großen ersten Dimension (x-Richtung) zu den beiden kleineren zweiten und dritten Dimensionen (y-Richtung, z-Richtung) ist dabei wenigstens in einem Verhältnis von 50 : 1. Im Beispiel wäre somit eine Erstreckung des Trägerelements in seiner ersten Dimension 50-mal größer als eine Erstreckung des Trägerelements in seiner zweiten und dritten Dimension.
Das Verhältnis der Ausdehnungen der beiden kleineren zweiten und dritten Dimensionen zueinander ist dabei beispielsweise nicht kleiner als 1 : 5 und nicht größer als 5 : 1. Somit liegt die Erstreckung der dritten Dimension beispielsweise in einem Bereich zwischen 5-mal so groß wie die zweite Dimension und 5-mal kleiner als die zweite Dimension.
Für den Fall wenigstens abschnittsweise großer Abstände zwischen den linienförmigen Trägerelementen können die dargestellten Begrenzungen der linienförmigen Trägerelemente auch überschritten werden. Die linienförmigen Trägerelemente weisen wenigstens abschnittsweise große Abstände zueinander auf, so dass der Anteil der flächenhaften Wirkung der linienförmigen Trägerelemente bezogen auf die geometrische Ebene, in der die Flächen der linienförmigen Trägerelemente liegen, so gut wie vernachlässigbar ist und dadurch keine nahezu vollständige Abgrenzung der aufgespannten Teilvolumina voneinander durch die linienförmigen Trägerelemente bewirkt wird.
Die Trägerelemente, welche das Trägergesamtvolumen durchsetzen, sind somit in Abschnitten derart voneinander beabstandet angeordnet, dass zwischen benachbarten Trägerelementen Teilvolumina aufgespannt sind. Die aufgespannten Teilvolumina sind als offene, miteinander verbundene Freiräume ausgebildet.
Insbesondere ist innerhalb des folienartigen Konstruktionsmaterials das Gesamtvolumen der freien Teilvolumina nicht kleiner als das Gesamtvolumen, das durch die Trägerelemente eingenommen wird. Bevorzugt ist das Verhältnis des Gesamtvolumens der freien Teilvolumina zum des durch die Trägerelemente eingenommenen Gesamtvolumen von wenigstens 2 : 1 oder wenigstens 5 : 1, besonders bevorzugt wenigstens 10 : 1.
Vereinfacht lässt sich ein folienartiges Konstruktionsmaterial von dieser Art als eine Matrix oder Gitter beschreiben, die/das ein bänderförmiges Gebilde aufspannt, die/das bezogen auf eine herausgenommene Einheitsfläche, die/das in der Bandebene liegt, von wenigen linienförmigen Trägerelementen durchzogen wird, die sich auch in verschiedenen Winkeln, kreuzen können und dadurch einen Knoten, also ein knotenförmiges Trägerelement, bilden oder in einem knotenförmigen Trägergebilde zusammentreffen. Der restliche Volumenbereich, der sich innerhalb der bandförmigen Matrix befindet, stellt im Sinne einer vakuumtechnischen Bearbeitung einen Leerraum dar.
Wird das folienartige matrix- oder gitterförmige Material von der Ober- beziehungsweise Unterseite des Bandes betrachtet, so wird die Eigenschaft des Gebildes sichtbar, dass es mehr Leerraum besitzt als Raumbereiche, die von Feststoffen ausgefüllt sind.
Diese Betrachtung ist notwendig, wenn das folienartige matrix- oder gitterförmige Material ober- beziehungsweise unterseitig bearbeitet werden soll. Der Anteil an Feststoffkomponenten in dem folienartigen Material ist in einem solchen Maße gering, dass sich eine konventionelle Bearbeitungsmethode für diesen Materialtyp als hochgradig ineffektiv erweist.
Noch gravierender stellt sich die Situation dar, wenn die Feststoffelemente, also die linien- und knotenförmigen Trägerelemente, mit einem abzuscheidenden Material beschichtet werden sollen. Dem Beschichtungsaggregat, das über und/oder unter dem bandförmigen Gebilde angeordnet ist, stehen nur einige wenige Oberflächen der Feststoffelemente des folienartigen matrix- oder gitterförmigen Materials gegenüber, auf denen durch die Wirkungsweise der Beschichtungsaggregate eine Materialabscheidung vollzogen werden kann.
Die Erfindung sieht vor, dass das flexible Substrat ein flexibles matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial ist, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats in einer ersten Transportrichtung und mindestens eine zweite Lage des flexiblen Substrats parallel oder zumindest quasi-parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats und in einem Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zu dieser in einer der ersten Transportrichtung entgegengesetzten zweiten Transportrichtung durch einen Freibereich im evakuierbaren Prozessbereich transportiert wird, wobei mindestens ein nutzbarer Fluss mindestens eines Bearbeitungsinstruments die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats bei ihrem entgegengesetzten Transport durch den Freibereich gleichzeitig durchdringt. Vorzugsweise werden auch mehr Lagen wie beispielsweise vier oder sechs Lagen jeweils gegenläufig eng beabstandet zueinander und vorzugsweise parallel zueinander durch den evakuierbaren Prozessbereich, in welchem mindestens eine Prozessquelle angeordnet ist, transportiert. Wird das bänderförmige Gebilde des flexiblen Substrats bzw. des folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials, bezogen auf eine herausgenommene Einheitsfläche, die in der Bandebene liegt, von besonders wenigen linienförmigen Trägerelementen durchzogen, kann die Anzahl der jeweils gegenläufig durch den evakuierbaren Prozessbereich, in welchem mindestens eine Prozessquelle angeordnet ist, noch höher als sechs, in bestimmten Fällen sogar signifikant höher, betragen. Vorgesehen ist es, bis zu 15 Lagen jeweils gegenläufig durch den evakuierbaren Prozessbereich zu transportieren.
In einer alternativen Ausführung ist es vorgesehen, dass das flexible Substrat ein flexibles matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial ist, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats in einer ersten Transportrichtung durch einen ersten Freibereich und nachfolgend in einer von der ersten Transportrichtung verschiedenen dritten Transportrichtung durch einen zweiten Freibereich transportiert wird. Nachfolgend wird das flexible Substrat umgelenkt und in mindestens einer zweiten Lage des flexiblen Substrats parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats in einer der dritten Transportrichtung entgegengesetzten vierten Transportrichtung durch den zweiten Freibereich und nachfolgend in einer der ersten Transportrichtung entgegengesetzten zweiten Transportrichtung durch den ersten Freibereich im evakuierbaren Prozessbereich transportiert, wobei die parallel zueinander verlaufenden Lagen des flexiblen Substrats einen Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zueinander aufweisen und wobei mindestens ein nutzbarer Fluss mindestens eines Bearbeitungsinstruments die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats bei ihrem entgegengesetzten Transport durch den ersten Freibereich und/oder den zweiten Freibereich gleichzeitig durchdringt.
Vorgesehen ist es auch, in den Freiräumen mindestens eine Prozessquelle anzuordnen, mittels derer das folienartige matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial bearbeitet werden kann. Auch bei dieser alternativen Ausführung ist es vorgesehen, bis zu 15 Lagen jeweils gegenläufig durch die Freibereiche zu transportieren.
Vorgesehen ist es weiterhin, dass in einer Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate eine erste Rollengruppe und eine zweite Rollengruppe angeordnet ist, wobei in jeder Rollengruppe jeweils mehrere im Durchmesser kleinere Rollen und mehrere im Durchmesser größere Rollen, im Weiteren als kleinere und größere Rollen bezeichnet, zur Umlenkung des flexiblen Substrats angeordnet sind. Zwischen der ersten Rollengruppe und der zweiten Rollengruppe ist mindestens ein Freibereich mit mindestens einem Bearbeitungsinstrument angeordnet, durch welchen das flexible Substrat transportiert wird.
Hierbei werden die Rollengruppen derart angeordnet, dass das flexible Substrat in mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Lagen in einer ersten Transportrichtung und einer zweiten Transportrichtung gegenläufig transportiert wird, wobei die Lagen einen Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zueinander aufweisen.
Alternativ ist es vorgesehen, dass in einer Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate eine erste Rollengruppe, eine zweite Rollengruppe und eine dritte Rollengruppe angeordnet sind, dass zwischen der ersten Rollengruppe und der dritten Rollengruppe ein erster Freibereich und zwischen der zweiten Rollengruppe und der dritten Rollengruppe ein zweiter Freibereich angeordnet sind, wobei die Rollengruppen derart angeordnet sind, dass das flexible Substrat in mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Lagen gegenläufig durch den ersten Freibereich und den zweiten Freibereich transportiert wird, wobei in den Freibereichen mindestens ein Bearbeitungsinstrument angeordnet ist, wobei die Lagen einen Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zueinander aufweisen.
Hierbei ist es auch vorgesehen, dass die Transportrichtung des flexiblen Substrats durch den zweiten Freibereich in einem Winkel zur Transportrichtung des flexiblen Substrats durch den dritten Freibereich steht.
Mithilfe der hier beschriebenen Vakuumbearbeitungsanlage zum Bearbeiten flexibler Substrate sowie dem zugehörigen Verfahren ergeben sich nachfolgende Möglichkeiten und Vorteile:

• Es besteht die Möglichkeit, die Oberfläche der zu bearbeitenden Elemente, also der linien- und knotenförmigen Trägerelemente, mit Hilfe einer Oberflächenbearbeitung, wie beispielsweise einem Ionen- oder lonenstrahlätzen, für eine nachfolgende Beschichtung vorzubereiten.
• Die linien- und knotenförmigen Trägerelemente können mit einer umhüllenden Beschichtung versehen werden, das heißt, die linien- und knotenförmigen Trägerelemente sind vollständig mit dem zu beschichtenden Material bedeckt.
• Weiterhin können die Freibereiche zwischen den linien- und knotenförmigen Trägerelementen mit Materialien auf der Grundlage spezieller Vakuumbeschichtungsprozesse auf- bzw. ausgefüllt werden.
• Auf spezielle Bereiche der linienförmigen Trägerelemente, beispielsweise auf deren Innenkanten und auf Bereichen der knotenförmigen Trägerelemente, welche bereits mit einer umhüllenden Beschichtung mit demselben Beschichtungsmaterial oder einem anderen Material versehen sind, können Schichten aufgebaut werden, welche genutzt werden können, um die Freiräume des folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials bzw. Substrats abzudecken.
• Außerdem kann die Oberfläche der abgeschiedenen Materialien beispielsweise mittels einer lonenbehandlung entsprechend funktionalisiert werden.

Die Besonderheit, die sich insbesondere im Alleinstellungsmerkmal des strukturellen Aufbaus des bereits beschriebenen folienartigen matrix- oder gitterförmigen Substrats widerspiegelt, führt dazu, dass, um eine effektive Bearbeitung zu ermöglichen, die Bearbeitungstechnologie im Vergleich zur konventionellen Folienbearbeitung in Vakuumkammern beziehungsweise in Vakuumanlagen gravierend verändert werden muss.
Dabei sind verschiedene Bearbeitungstypen und die unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben zu betrachten, die zu sich voneinander, teilweise signifikant, unterscheidenden Lösungen für den konstruktiven und apparativen Aufbau innerhalb der Vakuumanlage führen.
Zur Beschreibung sollen folgende Vorbetrachtungen an den Anfang gestellt werden:

Als Fluss Φ werden verschiedene physikalische Größen bezeichnet, die sich als Produkt eines Feldes und einer Fläche ergeben. Praktisch wichtig ist vor allem der skalare Fluss eines Vektorfeldes, das Skalarprodukt aus Vektorfeld und Fläche.
Wichtige skalare Flüsse von Vektorfeldern sind beispielsweise der Volumenstrom, der magnetische Fluss und der elektrische Fluss. Vereinfacht lässt sich der Fluss Φ als die Anzahl von Teilchen, die Masse, die Energie und so weiter auffassen, die sich pro Zeitspanne durch eine Fläche bewegt. Dieser Stand der Technik findet sich beispielsweise unter dem Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Fluss_(Physik).

Bekannt ist es auch, dass als Strom allgemein eine pro Zeiteinheit durch eine gegebene Querschnittsfläche hindurchtretende Menge bezeichnet wird, das heißt als: $\frac{dQ}{dt},$
wobei sich Q hier auf eine Menge bezieht. Trägt die Menge eine Energie, entspricht der Strom einer Leistung. Ein Strom ist demnach ein spezieller Fluss, der sich dadurch auszeichnet, dass eine quantifizierbare Menge transportiert wird.
Der elektrische Strom beziehungsweise die Stromstärke der Ladung Q_Ladung während einer gewissen Zeiteinheit t ist auch ein Fluss Φ, nämlich der Fluss der Stromdichte Φ_Stromdichte: $Φ_{Stromdichte} = \int_{A} \vec{J} \cdot d \vec{A} = \frac{dQ}{dt} = I,$
wobei $\vec{J}$
das Vektorfeld Stromflussdichte und $\vec{A}$
die normal stehende Fläche sind.
Weitere Beispiele sind der Volumenstrom, also das Volumen pro Zeit, der Massenstrom, also die - gewichtsbezogene - Masse pro Zeit, der Teilchenfluss, also die Anzahl der Teilchen pro Zeit, etwa abgesputterte Partikel bei einem Vakuumbeschichtungsprozess, der Strahlungsfluss, also die elektromagnetische Strahlung pro Zeit, oder der Lichtstrom, also Licht beziehungsweise Photonen pro Zeit. Dieser Stand der Technik findet sich beispielsweise unter dem Link: https://www.chemie.de/lexikon/Fluss_(Physik).html.
Bei einem elektrischen Fluss wird im Unterschied zum Teilchenfluss nichts Materielles transportiert. Obwohl der elektrische Fluss mathematische Eigenschaften besitzt, die denen zum Beispiel einer realen Strömung in einem Strömungsfeld ähneln, transportiert er nichts Materielles wie etwa Ladungsträger, sondern überträgt lediglich die Wirkung des zugrundeliegenden Kraftfeldes von einem Punkt zu einem anderen.
Im vorliegenden zu betrachteten Fall der Oberflächenbearbeitungstechnologie in Vakuumanlagen umfasst der Fluss Φ alle Prozesse, das heißt, sowohl den materiellen, zum Beispiel einen Teilchentransport, als auch den immateriellen Transport, zum Beispiel die Ausbreitung eines Feldes.
Die grundlegende Idee besteht nun darin, dass die folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien in einer Konfiguration, in der sie in geringem Abstand voneinander übereinander liegend und sich gegeneinander also mäanderförmig bewegend, durch die Wirkung eines Flusses Φ beeinflusst werden. Der Fluss stellt einen Strom oder ein sich ausbreitendes Feld dar, dessen Quelle ein Bearbeitungsinstrument ist.
Der Fluss Φ wird durch eine Fläche, die sogenannte Flussaustrittsfläche, des Bearbeitungsmediums in den Raum, also in die Vakuumkammer, ausgesandt.
Innerhalb des Raumes, in dem sich der Fluss ausbreitet, kann er durch gegenseitige Beeinflussung mit Materie eine Wirkung erzielen. Bei einer technischen Anwendung in Vakuumbearbeitungsanlagen stellt die Wirkung eine gezielte Beeinflussung eines Festkörpers dar, das heißt seiner Oberfläche oder des oberflächennahen Bereichs. Die Wirkung, die durch den Fluss Φ erzielt werden kann, nimmt ab, je weiter sich das ausgesandte Feld vom Bearbeitungsinstrument entfernt. Bei technischen Anwendungen wird die Ausdehnung des Flusses Φ eingegrenzt, was selbstverständlich eine willkürliche Vorgehensweise darstellt. Die Eingrenzung bedeutet, dass als räumliche Ausdehnung des Flusses Φ nur diejenige verstanden wird, in der in jedem innerhalb dieses Bereichs liegende Ort, der durch die Koordinaten x, y und z festgelegt ist, die Intensität der Wirkung I_Wirkung an dem jeweiligen Ort I(x,y,z) ± I_Wirkung ± ΔI (3) beträgt, wobei I_wirkung die mittlere Wirkung des Flusses Φ auf eine Oberfläche oder des oberflächennahen Bereichs eines Festkörpers bedeutet, der von einer Fläche des Bearbeitungsmediums ausgesandt wird, und ΔI den maximalen Betrag der Wirkung darstellt, um den die mittlere Wirkung geringer oder größer sein darf. Dieser Bereich des Flusses Φ wird als nutzbarer Fluss Φ_nutzbar bezeichnet. Oftmals werden in der Vakuumtechnik anstelle des Begriffs nutzbarer Fluss auch die Begriffe Bearbeitungs- oder Prozessraum verwendet.
Ober- und Unterseite der folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien spannen eine Fläche auf und sollen in diesem Kontext auch als Fläche betrachtet werden. Aufgrund des geringen Flächenanteils, der dabei vom Oberflächenanteil der Trägerelemente bezogen auf die Gesamtfläche des nutzbaren Flusses Φ_nutzbar, der durch eine Fläche des Bearbeitungsmediums ausgesandt wird, einnehmen, ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich die Trägerelemente der einzelnen Lagen des folienartigen Materials in dem Bereich, in dem sich diese gegeneinander laufenden Lagen übereinander hinweg bewegen, abdecken oder überlappen können, gering beziehungsweise äußerst gering.
Das bedeutet weiterhin, dass, je mehr Lagen eines folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials übereinander liegen, desto mehr das Blickfeld bei einer Betrachtung der Ober- beziehungsweise Unterseite der folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien von feststofflichen Oberflächenanteilen der Trägerelemente aufgefüllt ist. Der Effekt verstärkt sich darüber hinaus, wenn sich die übereinanderliegenden Lagen gegenläufig bewegen, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit einer andauernden Überlappung weiter verringert.
Dieser Effekt bedeutet außerdem, dass sich die Anzahl der übereinander liegenden Lagen im Bearbeitungsbereich bei Anwendung eines solchen Falles weiter erhöhen ließe.
Es gilt jedoch in jedem Fall, je kleiner der flächenmäßige Anteil der Trägerelemente des folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials bezogen auf diejenige Fläche ist, die von der Ober- beziehungsweise Unterseite des bandförmigen Gebildes zu sehen ist, desto mehr Lagen lassen sich bei Berücksichtigung der Tatsache, dass der Bearbeitungsprozess wirkungsvoll und effektiv abläuft, übereinander anordnen.
Auf dieser Grundlage lassen sich Oberflächenbearbeitungsprozesse der Trägerelemente wesentlich effektiver realisieren, weil durch die Lagenbildung des folienartigen matrix- bzw. gitterförmigen Konstruktionsmaterials im nutzbaren Fluss Φ_nutzbar, also in dem räumlichen Bereich, in dem das durch das Bearbeitungsinstrument erzeugte Feld beziehungsweise der erzeugte Strom seine ausnutzbare Wirkung entfaltet, sich wesentlich mehr Feststoffmaterial befindet als bei dem Transport einer einzigen Lage durch diesen Bereich.
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung wie eine Vakuumbearbeitungsanlage zum Bearbeiten flexibler matrix- bzw. gitterförmiger Substrate vorgesehen, wobei die Vorrichtung einen Abwickler und einen Aufwickler für das flexible Substrat, Einrichtungen zur Bearbeitung sowie Mittel zur Führung des flexiblen Substrats vom Abwickler zum Aufwickler aufweist.
Das zu bearbeitende flexible matrix- bzw. gitterförmige Substrat weist insbesondere eine Struktur auf, welche sich aus wenigen linien- und knotenförmigen Trägerelementen ergibt, die sie durchziehen, und einen restlichen Volumenbereich, der sich innerhalb des Substrats befindet, und einen Leerraum darstellt.
Dabei weist die Vakuumbearbeitungsanlage einen modularen Aufbau auf mit einem Modul zwischen Ab- und Aufwickler-Modul oder mehreren aneinander angrenzenden Modulen, durch die das flexible matrix- bzw. gitterförmige Substrat, welches auch als Wickelgut bezeichnet wird, transportiert wird.
Der Restgasdruck in einer Bearbeitungskammer bzw. in einem Prozessraum der Vakuumbearbeitungsanlage soll in der Regel unterhalb 10^-4 mbar liegen, muss aber in jeden Fall den Prozessbedingungen genügen, so dass er auch kleiner oder größer als 10^-4 mbar betragen kann. Bei Bearbeitungsprozessen kann er durch definiertes Einlassen eines Prozessgases wesentlich höher liegen.
Als Bearbeitungsmedium, auch als Bearbeitungs- beziehungsweise Prozessquellen bezeichnet, können verschiedenartige Vakuumbearbeitungsaggregate bzw. Prozessquellen zum Einsatz kommen, mit denen einerseits Oberflächenbearbeitungsschritte, wie die Vorbehandlung, Reinigung, Trocknung, Oberflächenaktivierung und/oder eine Polymerisierung des weiter zu bearbeitenden Substrats, und andererseits Beschichtungen durchgeführt werden. Typische Prozessquellen bei einer Oberflächenbearbeitung sind beispielsweise Elektronenquellen, lonenquellen oder spezielle Laser-Vorrichtungen in ihrer gesamten Vielfalt. Prozessquellen sind Vorrichtungen, mit denen in der Regel eine physikalische oder chemische Beschichtung vorgenommen wird. Die physikalische Beschichtung wird Physical-Vapor-Deposition (PVD) und die chemische Beschichtung Chemical-Vapor-Deposition (CVD) bezeichnet. Typische Quellen sind beispielsweise Sputterquellen, insbesondere Magnetron-Sputterquellen, Aufdampf-, Plasma-Physical-Vapor-Deposition- oder Chemical-Vapor-Deposition-Quellen (PVD- oder CVD-Quellen), von denen es eine große Anzahl unterschiedlicher Aggregattypen und Vorrichtungen gibt. Auch diese Prozessquellen lassen sich mit Einschränkung für eine Vorbehandlung, Reinigung, Trocknung, Oberflächenaktivierung und/oder Polymerisierung des Konstruktionsmaterials einsetzen.
Eine weitere Beschichtungsform ist das thermische Spritzen unter Vakuumbedingungen, wobei unter thermisches Vakuumspritzen alle technisch möglichen Varianten des thermischen Spritzens, die sich unter Vakuumbedingungen einsetzen lassen, zu verstehen sind. Die häufigste Form stellt das Vakuumlichtbogenspritzen dar.
Eine Aufgabe bei der Vakuumbearbeitung der bereits beschriebenen folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien besteht darin, entweder die Oberflächen der linien- und knotenförmigen Trägerelemente, wenn beispielsweise das Konstruktionsmaterial das Ausgangsmaterial für eine Weiterverarbeitung darstellt, zu bearbeiten oder diese mit einem oder mehreren Stoffen zu beschichten. Sehr oft ist dabei eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente mit diesem Stoff beziehungsweise mit diesen Stoffen vorgesehen, und zwar in der Form, dass die Matrix- bzw. Gitterform des beschichteten folienartigen Konstruktionsmaterials erhalten bleibt, also die freien, miteinander verbundenen Teilvolumina im Trägermedium weiterbestehen, sich jedoch um das Volumen des die Trägerelemente umhüllenden Stoffes beziehungsweise der umhüllenden Stoffe verringert.
Um diese Aufgaben effektiv lösen zu können, wird in einer erfinderischen Lösung vorgeschlagen, das bandförmige Konstruktionsmaterial mehrmals in geringem Abstand voneinander liegend, beispielsweise mäanderförmig, durch den nutzbaren Fluss Φ_nutzbar beziehungsweise durch den Bearbeitungsraum beziehungsweise durch den Prozessraum, in dem der Bearbeitungsprozess mit mindestens einer Prozessquelle wirksam ist, zu führen.
Bei beispielsweise einer lonenbearbeitung der Oberfläche des Konstruktionsmaterials ist die Wirkung der energetischen Ionen innerhalb des nutzbaren Flusses nahezu gleichgroß, d.h. ΔI aus Gleichung (3) ist eine vernachlässigbare Größe. Für einen Beschichtungsprozess gilt, dass die Abscheiderate, also die Menge des während des Zeitintervalls, in der sich ein festgelegter Abschnitt / Bereich des zu beschichtenden Materials im Prozessraum befindet, für jeden beliebigen Abschnitt / Bereich einer Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials nahezu gleichgroß ist, nachdem die Lage den Prozessraum wieder verlassen hat. Dadurch, dass sich das Wickelgut, also das Konstruktionsmaterial, mehrmals durch den Prozessraum eng beabstandet zueinander hin und her bewegt, wird sichergestellt, dass eine relativ gleichmäßige Bearbeitung erreicht ist, nachdem das folienartige matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial den Prozessraum endgültig verlassen hat.
Diese Bearbeitungsmethode lässt sich realisieren, in dem das Wickelgut, also das Konstruktionsmaterial, jeweils über entsprechende Umlenkrollen geführt wird, so dass es mehrmals den Prozessraum durchquert und der Abstand zwischen den gegenläufigen Lagen des Konstruktionsmaterials so gering wie technisch möglich dimensioniert ist.
Der Prozessraum, in welchem, wie bereits erläutert, eine vergleichbare Wirkungsintensität erzielt werden kann, ist oftmals dadurch gekennzeichnet, dass seine Tiefe, die als senkrecht gerichtete Länge zur Bandebene bzw. zur Transportrichtung des Konstruktionsmaterials zu verstehen ist, keinen großen Wert darstellt, d.h. die Ausdehnung des Prozessraumes ist relativ gering. Dieser Umstand ist der mittleren freien Weglänge der die Wirkung verursachenden Partikel geschuldet, also demjenigen Betrag einer Länge, die ein Teilchen (z.B. Atom, Molekül, Ion oder Elektron) in einem gegebenen Material im Durchschnitt zurücklegt, bevor es zum in irgendeiner Form gearteten Stoß mit einem anderen Teilchen kommt. Aus diesem Grund ist es oftmals erforderlich, den Abstand zwischen den einzelnen Wickelgutlagen des Konstruktionsmaterials, deren benachbarte Lagen sich immer in entgegengesetzter Richtung bewegen, so gering wie möglich, also wie es die technischen und technologischen Bedingungen erlauben, zu gestalten.
Vorgesehen ist es daher, ein Wickelsystem in die Vakuumbeschichtungsanlage zu integrieren, das die Bedingung des geringen Abstandes zwischen den einzelnen sich jeweils in entgegengesetzter Richtung bewegenden Lagen des folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials ermöglicht.
Dieses Wickelsystem und der Prozessraum werden derart konstruktiv ausgelegt, dass das jeweils verwendete folienartige matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial die thermische Belastung, die durch einen Bearbeitungsprozesses verursacht wird, aushalten kann und dabei nicht außerhalb erlaubter Grenzen deformiert beziehungsweise sogar zerstört wird.
Vorgesehen ist es daher, Umlenkrollen einzusetzen, die die Bewegungsrichtung des Transports des Konstruktionsmaterials invertieren bzw. in ihrer Richtung umkehren.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass diese Umlenkrollen mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet bzw. verbunden sind, um zu erreichen, dass zumindest ein Teil der durch die Bearbeitung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente eingetragenen Energie wieder abgeführt werden kann.
Eine weitere Aufgabe bei der Vakuumbearbeitung der bereits beschriebenen Konstruktionsmaterialien besteht darin, die Freiräume, die von den linien- und knotenförmigen Trägerelementen oder von bereits mit einem Material umhüllend beschichteten linien- und knotenförmigen Trägerelementen aufgespannt werden, mit einem weiteren Material, das zur Beschichtung verwendet wird, in der Form aufzufüllen, dass der Freiraumbereich beziehungsweise der Leerraum des bandförmigen folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials von diesem weiteren Material aufgefüllt ist, wobei die Auffüllungsprozedur im Sinne von „Hineinbringen“ des Materials in den Leerraum der Matrix zu verstehen ist.
Darunter ist des Weiteren zu verstehen, dass nicht unbedingt eine volumendeckende Befüllung mit diesem weiteren Material erfolgen muss, sondern, und dieser Sachverhalt stellt den Regelfall dar, dass eine Verteilung des abgeschiedenen weiteren Materials innerhalb des gesamten Freiraumbereichs stattgefunden hat, diese jedoch keine volumendeckende Befüllung bedeutet. Mit anderen Worten, das in die Freiraumbereiche eingebrachte weitere Material lässt sich dadurch charakterisieren, dass es eine poröse, in der Regel eine offene poröse Strukturierung verkörpert.
Hierfür ist es vorgesehen, dass das Wickelgut, also das Konstruktionsmaterial, mehrmals durch den Prozessraum beziehungsweise durch den nutzbaren Fluss Φ_nutzbar innerhalb des Prozessraums, dessen sich ausbreitendes Feld beziehungsweise der Strom, das/der von der Prozessquelle ausgesandt wird, geführt wird. Das Wickelgut wird dabei in einem spitzen Winkel zur grundlegenden Wirkungsrichtung des Flusses Φ_nutzbar durch sein Bearbeitungsfeld gezogen. Zur Erhöhung der Wirkung des Bearbeitungsprozesses wird das Wickelgut mäanderförmig durch das Bearbeitungsfeld bewegt, so dass sich sowohl das Wickelgut in Wirkungsrichtung des Flusses in den spitzen Winkel hineinbewegt als auch entgegen dieser gezogen wird, wobei der Wickelguttransport ebenfalls in dem spitzen Winkel verläuft.
Für einen Großteil der Prozessquellen gilt, dass die Wirkung, die als eine Interaktion anzusehen ist, durch eine Vorzugsrichtung gekennzeichnet ist. Darunter ist zu verstehen, dass sich der Fluss grundsätzlich in eine bestimmte, prädeterminierte Richtung ausbreitet. Diese Richtung wird grundlegende Flussrichtung oder Primärrichtung bezeichnet. Obwohl der Hauptteil der Interaktion in der prädeterminierten Richtung wirkt, vollziehen sich dennoch auch Wirkungen innerhalb einer Winkelverteilung, das heißt, es tritt eine Verteilung der Wirkung über verschiedene Richtungen im Raum auf, so dass von einer Streuung der Winkelverteilung der Wirkung gesprochen werden kann.
Bei einer lonenbearbeitung beispielsweise stellt die Interaktion eine Wechselwirkung zwischen den energetischen Ionen und der Oberfläche des zu bearbeitenden Mediums wie des Konstruktionsmaterials dar, wobei sich die Ionen in eine bevorzugte, prädeterminierte Richtung bewegen. Beispielsweise durch Zusammenstöße mit neutralen Teilchen oder durch Wechselwirkungen mit gleich geladenen Teilchen entsteht eine Winkelverteilung der sich bewegenden Ionen, die sich bei der Oberflächenbearbeitung bemerkbar macht.
Somit ist auch in diesem Fall eine Winkelverteilung der Wirkung zu verzeichnen. Bei einer Beschichtung verläuft die Bewegung der Partikel des abzuscheidenden Materials ebenfalls in eine bevorzugte, eine prädeterminierte Richtung, die die grundlegende Flussrichtung für den Beschichtungsprozess darstellt. Bei Beschichtungsprozessen wird diese Richtung durch die thermischen Verhältnisse bestimmt. Der Fluss Φ_nutzbar und seine bevorzugte Richtung breitet sich immer vom energetisch höchsten Zustand aus, also von der aussendenden Fläche des Bearbeitungsmediums bzw. der Prozessquelle, durch die das abzuscheidende Gut, beispielsweise das Verdampfungsgut beziehungsweise die verdampften Partikel, das/die im Bearbeitungsinstrument erzeugt wird/werden, also von dem Bereich, der die höchste Temperatur aufweist, in den energetisch niedrigsten Zustand, also in den Bereich, in dem die niedrigsten Temperaturen vorliegen.
Es ist daher vorgesehen, dass das zu beschichtende Substrat wie das Konstruktionsmaterial den energetisch niedrigsten Zustand innehat. Durch Zusammenstöße mit anderen neutralen Teilchen, beispielsweise mit Gasatomen, oder wenn vorhanden auch mit geladenen Teilchen oder mit Photonen entsteht eine Winkelverteilung der Teilchen, die auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden werden und somit wiederum eine Winkelverteilung der Wirkung darstellen.
Vorgesehen ist es weiterhin, den vorhandenen Freiraumbereich des folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials, das als Wickelgut verwendet wird, der von den linien- und knotenförmigen Trägerelementen oder von bereits mit einem Material umhüllend beschichteten linien- und knotenförmigen Trägerelementen aufgespannt wird, mit einem Material flächendeckend, aber nicht volumenfüllend zu schließen, ohne dabei zu fordern, dass die flächendeckende Materialschicht eine vollständig geschlossene abdeckende Schicht darstellt, sondern eine Porosität, für viele Anwendungsfälle vorteilhafterweise eine offene Porosität, aufweisen kann.
Für viele Anwendungsfälle stellt die Porosität der abgeschiedenen Schichten sogar eine sehr wichtige Forderung dar. Wichtig ist deshalb nur, dass die abgeschiedene Schicht den Freiraumbereich des Konstruktionsmaterials abdeckt, und zwar im Sinne einer abdeckenden Verhüllung. Es kann also auch durchaus sein, dass die den Freiraumbereich bedeckende Schicht aus mehreren Bestandteilen besteht, die in Summe eine komplette abdeckende Verhüllung des Freiraumbereichs bewirken. Diese Schicht muss die Trägerelemente beziehungsweise die bereits umhüllend beschichteten Trägerelemente nicht vollständig umhüllen, sondern kann sich beispielsweise auf einem Teilbereich der Trägerelemente, beispielsweise der Innenkante der linienförmigen Trägerelemente, aufbauen.
Für diesen Prozess ist es vorgesehen, dass das Konstruktionsmaterial einmal durch den Prozessraum beziehungsweise durch das Bearbeitungsfeld, welches durch eine Prozessquelle erzeugt wird, geführt wird. Das Konstruktionsmaterial wird dabei in einem spitzen beziehungsweise sehr spitzen Winkel zur bestimmenden Flussrichtung durch das Bearbeitungsfeld gezogen, wodurch sich das zur Beschichtung verwendete Material insbesondere auf Bereiche der linienförmigen Trägerelemente, aber auch auf Bereiche der knotenförmigen abscheidet. Dieser Beschichtungsprozess wird in dem Umfang ausgeführt, bis der Freiraumbereich des Konstruktionsmaterials vollständig von dem die Schicht erzeugenden Material abgedeckt ist, ohne dass eine direkte Anbindung an ein benachbartes linienförmiges Trägerelement zwingend vollzogen sein muss.
Auf diese Weise wird das Konstruktionsmaterial, welches durch große Freiraumbereiche gekennzeichnet war, in ein folienähnliches Material umgewandelt. Dieses entstandene Material lässt sich nunmehr mit der Anwendung einer konventionellen Folienbearbeitungstechnologie aus dem Stand der Technik weiterbearbeiten.
Eine derartige Abdeckung der Freiraumbereiche des Konstruktionsmaterials dient in der Regel dem Zweck, auf die Ober- und/oder Unterseite des Wickelguts in einem weiteren Schritt, also in einem zweiten und technologisch sich vom ersten unterscheidenden Beschichtungsgang eine Schicht, bestehend aus einem oder mehreren Materialien vakuumtechnisch, das heißt durch Vakuumbeschichtungsprozesse, aufbauen zu können. Die abdeckende Schicht hilft dabei, eine flächendeckende Beschichtung, vergleichbar mit der Beschichtung einer Folie, zu erzeugen. Des Weiteren ermöglicht es der zweite Beschichtungsgang auch, den Leerraum des folienartigen Konstruktionsmaterials mit dem während dieses Beschichtungsprozesses abgeschiedenen Material beziehungsweise den Materialien zu befüllen.
Mithilfe dieser Beschichtungsprozesse entsteht ein folienartiges Konstruktionsmaterial bzw. ein folienartiges Funktionsmaterial, das von einer kompakten, wenn auch in der Regel porösen Beschichtung umgeben ist, wodurch sich dessen äußeres festkörperliches Erscheinungsbild von einem Funktionsmaterial in Folienform quasi nicht mehr oder unwesentlich unterscheidet. Aus diesem Grund wird häufig, auch wenn die Bezeichnung nicht den korrekten Sachverhalt widerspiegelt, von einer Funktionsfolie, beispielsweise von einer Elektrodenfolie für die Anwendung des Materials als Elektrode, gesprochen.
Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen:

1: eine Prinzipdarstellung zweier verschiedener Prozessquellen nach dem Stand der Technik,
2: eine beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung in einer Vakuumbeschichtungsanlage für ein folienartiges matrix- bzw. gitterförmiges Konstruktionsmaterial,
3: eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung,
4a: ein Wickelsystem für ein folienartiges matrix- bzw. gitterförmiges Konstruktionsmaterial,
4b: eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung in einer Vakuumbearbeitungsanlage in einer Ausführung mit zwei Bereichen bzw. Kammern,
5a bis 5f: eine Momentaufnahme der Draufsicht auf einen Ausschnitt sich über- und gegeneinander bewegender Lagen des folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials mit ansteigender Anzahl der Lagen,
6: eine erfindungsgemäß ausgeführte Wickelvorrichtung in einer Prozesskammer,
7: eine weitere beispielhafte Wickelvorrichtung,
8a: eine Prinzipdarstellung einer Bearbeitung insbesondere einer Beschichtung,
8b: eine Prinzipdarstellung einer Bearbeitung, insbesondere einer Beschichtung, mittels eines Wickelsystems nach 4b,
9 eine Prinzipdarstellung einer Beschichtung zur Erläuterung eines Schichtaufbaus,
10a bis c: bespielhafte Vakuumbearbeitungsanlagen mit verschiedenen Prozessquellen,
11a bis c: bespielhafte Konfigurationen von Vakuumbearbeitungsanlagen mit verschiedenen Prozessquellen in verschiedenen Modulen,
12: eine Prinzipdarstellung eines Schichtaufbaus an den linienförmigen Trägerelementen des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 in zwei Varianten und
13: eine Prinzipdarstellung eines Auffüllens der Freiräume des folienartigen Konstruktionsmaterials 18.

Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung zweier verschiedener Bearbeitungsmedien 11 bzw. Prozessquellen aus dem Stand der Technik, die helfen soll, die Begriffe Bearbeitungsinstrument 11, Feld, Strom, Fluss, Wirkung und Wirkungsintensität sowie die Idiome nutzbarer Fluss 13, prädeterminierte Wirkungsrichtung des Flusses, prinzipielle flussausbreitende Richtung beziehungsweise die Ausbreitung des Flusses näher zu definieren. In der 1 sind zwei verschiedene geometrische Formen der in der Vakuumtechnik eingesetzten Bearbeitungsinstrumente 11 bzw. Prozessquellen schematisch und verallgemeinert dargestellt. Dabei weist das eine schematisch und verallgemeinert dargestellte Bearbeitungsinstrument 11 eine zylinderförmige und das andere eine quaderförmige Gestaltung auf.
Prinzipiell können die Bearbeitungsinstrumente 11 auch irgendeine andere beliebige Form aufweisen. Die in der 1 schematisch und verallgemeinert dargestellte Form widerspiegelt die am häufigsten verwendeten Gestaltungen derartiger Geräte. Es ist jedoch auch nicht selten der Fall, dass andere Formen, beispielsweise zusammengesetzte Formen, bestehend aus quader- und zylinderförmigen Elementen, zum Einsatz kommen. Das Bearbeitungsinstrument 11 stellt das Feld beziehungsweise Strom aussendende Aggregat dar, d.h. es ist die Quelle, durch die der Fluss erzeugt wird.
In den meisten Fällen verläuft der Fluss 13, dessen Feld beziehungsweise Strom im Bearbeitungsinstrument 11 bzw. einer Prozessquelle 11 erzeugt wird, von einer Oberfläche aus in den freien Raum der Vakuumkammer. Der räumliche Bereich, in dem die Wirkung des Flusses 13 zu verspüren ist und durch eine Interaktion mit dem zu beschichtenden Substrat zu einem Ertrag führen kann, wird als nutzbare Ausdehnung des Flusses bezeichnet. Diese Fläche 12, aus der heraus sich der Fluss 13 ausbreitet, ist in 1 hervorgehoben und wird als wirkungsaussendende Fläche 12 bezeichnet. Ihre Existenz ist der Tatsache geschuldet, dass eine Prozessquelle 11 keine Punktgröße darstellt, sondern immer einen Körper mit einer dreidimensionalen, endlichen geometrischen Ausdehnung, so dass die Aussendung der Wirkung immer von einem flächenartigen Gebilde, also einer Oberfläche, aus erfolgt.
Die Wirkung, die durch den Fluss hervorgerufen wird, stellt einen physikalischen und/oder chemischen Wechselwirkungsprozess dar, der auf einen Festkörper, der für die spezielle Anwendung in der Vakuumtechnik als Substrat bezeichnet wird, oder in seinen oberflächennahen Bereich einwirkt, wobei ein Effekt beziehungsweise eine Reaktion hervorgerufen wird. Die Wirkung ist immer mit einer energetischen Beeinflussung des Substrats verbunden, d.h. es wird Energie übertragen. Dieser Anteil der Wirkung wird deshalb als Energieeintrag in das Substrat bezeichnet.
Als Folge der Wirkung des Flusses 13 können vollkommen unterschiedliche physikalische und/oder chemische Effekte beziehungsweise Reaktionen auf der Oberfläche beziehungsweise im oberflächennahen Bereich des Substrats hervorgerufen werden. An dieser Stelle sollen stellvertretend für eine Vielzahl an möglichen Effekten und Reaktionen nur einige wenige angeführt sein, um zu verstehen, was unter Effekten und Reaktionen zu verstehen ist.
Eine Wirkung eines sich ausbreitenden Flusses 13 kann beispielsweise die Reinigung einer Substratoberfläche bedingen. An der Substratoberfläche oder im oberflächennahen Bereich des Substrats lassen sich durch individuelle Wirkungen Aktivierungsprozesse hervorrufen. Es können weiterhin mithilfe besonderer Wirkungen auch physikalische und/oder chemische Ätzungen in diesem Substratbereich vollzogen werden. Darüber hinaus lassen sich wiederum durch die Eigenschaften des Flusses 13 besonders gestaltete Wirkungen, wie Oxidationsprozesse oder andere chemische Reaktionen, in der Oberflächenregion oder an der Oberfläche des Substrats hervorrufen. Außerdem lassen sich die Substratoberflächen mit einem oder mehreren Materialien beschichten. In diesem Fall stellt das Verdampfungsgut des Beschichtungsprozesses den Fluss und die auf die Feststoffanteile des Substrats abgeschiedene Schicht die spezielle Wirkung dar. Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt das folienartige matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 das Substrat 18 dar.
Unter einem nutzbaren Fluss 13 ist diejenige räumliche Ausdehnung 13 des Flusses zu verstehen, in der seine Wirkung zur Beeinflussung eines Substrats zur Entfaltung kommen kann, also physikalische und/oder chemische Effekte beziehungsweise Reaktionen mit dem Substrat, das heißt an seiner Oberfläche oder seinem oberflächennahen Bereich, hervorruft. Für technische Anwendungen, wie sie in Vakuumanlagen zum Einsatz kommen, wird die räumliche Ausdehnung des nutzbaren Flusses 13 meist in der Weise eingegrenzt, dass die Intensität an jedem Punkt des Raumes nahezu denselben Betrag oder einen Betrag der gleichen Größenordnung aufweist. Diese Eingrenzung kann mithilfe von Gleichung (3) vorgegeben werden und stellt deshalb eine willkürliche Festlegung dar, die jedoch aus technischer Sicht eine sinnvolle Maßnahme bedeutet. Die Länge 15 der Ausdehnung des eingegrenzten Wirkungsfeldes, die senkrecht zur Flussaustrittsfläche 12 festgelegt ist, wird als Flussausdehnung 15 bezeichnet.
Sehr häufig existiert zwischen der Flussaustrittsfläche 12, durch das das Feld beziehungsweise der Strom des Bearbeitungsmediums 11 ausgesandt wird, und dem nutzbaren Fluss 13 ein räumlicher Bereich 14 endlicher und damit begrenzter Ausdehnung, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zwar die angestrebte Wirkung bereits in Kraft treten also auch schon genutzt werden könnte, aber auch noch Felder beziehungsweise Ströme wirken, deren Kräfte bei Wechselwirkung mit einem Substrat eine Rückwirkung auf die Prozessquelle 11 hervorrufen oder für das Substrat eine schädigende und irreversible Beeinflussung verursachen könnten. Aus diesem Grund darf sich das Substrat während der Ausführung des Bearbeitungsprozesses nicht in diesem Bereich aufhalten. Diese räumliche Ausdehnung stellt somit einen verbotenen räumlichen Bereich 14 für das Substrat dar und wird deshalb als verbotene Zone 14 bezeichnet.
Der Fluss 13 breitet sich in einer Vorzugsrichtung 16 aus, die von der Prozessquelle 11 und durch die Flussaustrittsfläche 12 bestimmt wird und als Primärrichtung 16 der Ausbreitung des Flusses 13 angesehen werden kann, d.h. die Ausbreitung erfolgt in eine festgelegte, prädeterminierte Richtung, die von der Quelle und durch die Flussaustrittsfläche 12 vorgegeben ist. Grundsätzlich erfolgt die Wirkung des Flusses 13 bei einer Interaktion mit der Oberfläche der Feststoffelemente eines Substrats oder ihrer oberflächennahen Bereiche aus dieser Vorzugsrichtung 16, also der Primärrichtung 16. Aufgrund von Streuprozessen, Reflektionen und ähnlichen Prozessen kann die Wirkung eine Winkelverteilung 17 erfahren, die die Intensität der Wirkung zwar abschwächen kann, sie aber nicht vernichtet. Es vollziehen sich deshalb interaktive Prozesse, deren Einwirkungen einer Winkelverteilung 17 unterliegen.
In der 2 ist eine beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung 1 in einer Vakuumbearbeitungsanlage für ein folienartiges matrix- oder gitterförmiges Material 18 dargestellt. In 2 ist ein derartiges folienartiges matrix- bzw. gitterförmiges Material 18, zum Beispiel ein folienartiges Konstruktionsmaterial 18, als Substrat 18, das sich durch eine Wickelvorrichtung 1, ein sogenanntes „Rolle-zu-Rolle“-System 1, bewegt, schematisch dargestellt. Das folienartige Konstruktionsmaterial 18 wird in Wickelrichtung 19 über zwei Rollengruppen 20 und 21 beziehungsweise Walzengruppen 20 und 21, bestehend aus mehreren größeren Rollen 23 beziehungsweise größeren Walzen 23 und mehreren kleineren Rollen 24 beziehungsweise kleineren Walzen 24 bewegt. Diese Ausführung mittels größerer Rollen 23 und kleinerer Rollen 24 ist beispielhaft und kann von einem Fachmann entsprechend angepasst werden, so könnte aus Platzgründen beispielsweise nur ein Einsatz von kleineren Rollen 24 erfolgen.
In einem Freibereich 26 in einer evakuierbaren Prozesskammer bzw. einen evakuierbaren Prozessbereich, in dem keine Rollen beziehungsweise Walzen angeordnet sein müssen, der sich zwischen der ersten Rollengruppe 20 und der zweiten Rollengruppe 21 befindet, bewegt sich das folienartige matrix- bzw. gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in geringem Abstand 25 voneinander, übereinander liegend, gegenläufig zueinander. Der durch zwei gegenüberstehende, entgegengesetzt gerichtete Pfeile gekennzeichnete Längenbetrag 25 kennzeichnet den Abstand 25 zwischen der obersten und der untersten Lage des gegenläufig beförderten Konstruktionsmaterials 18.
Ein derartiger geringer Abstand zwischen zwei benachbart und gegenläufig transportierten Lagen des Konstruktionsmaterials 18 liegt in einem Bereich zwischen etwa 1 mm und 10 mm, insbesondere liegt dieser Abstand bei 2,5 mm.
Die Führung des folienartigen matrix- bzw. gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 über fünf kleinere Rollen 24 und drei größere Rollen 23 in der ersten Rollengruppe 20 und über vier kleinere Rollen 24 und vier größere Rollen 23 in der zweiten Rollengruppe 21 ist in der 2 mittels entsprechender Richtungspfeile am folienartigen Konstruktionsmaterial 18 gezeigt. Zu erkennen ist, dass beispielsweise eine erste (obere) Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 von der Rolle 24a der ersten Rollengruppe 20 zur Rolle 24b der zweiten Rollengruppe 21 in einer ersten Transportrichtung 64 transportiert wird. In der zweiten Rollengruppe 21 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über eine kleine Rolle 24b, eine große Rolle 23a und eine kleine Rolle 24c derart umgelenkt, dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 in einer zweiten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur ersten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 von der Rolle 24c der zweiten Rollengruppe 21 zur Rolle 24d der ersten Rollengruppe 20 in einer zweiten Transportrichtung 65 transportiert wird.
In der ersten Rollengruppe 20 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über eine kleine Rolle 24d und eine große Rolle 23b derart umgelenkt, dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 in einer dritten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur zweiten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 von der großen Rolle 23b der ersten Rollengruppe 20 zur einer kleinen Rolle 24e der zweiten Rollengruppe 21 wieder in der ersten Transportrichtung 64 transportiert wird.
In der zweiten Rollengruppe 21 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über eine kleine Rolle 24e und eine große Rolle 23c umgelenkt, so dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 in einer vierten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur dritten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 von der großen Rolle 23c der zweiten Rollengruppe 21 zu einer kleinen Rolle 24f der ersten Rollengruppe 20 wieder in der zweiten Transportrichtung 65 transportiert wird.
In der ersten Rollengruppe 20 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über die kleine Rolle 24f, eine große Rolle 23d und eine kleine Rolle 24g derart umgelenkt, dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 in einer fünften Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur vierten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 von der kleinen Rolle 24g der ersten Rollengruppe 20 zur einer großen Rolle 23e der zweiten Rollengruppe 21 wieder in der ersten Transportrichtung 64 transportiert wird.
In der zweiten Rollengruppe 21 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über die große Rolle 23e und eine kleine Rolle 24h derart umgelenkt, dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 in einer sechsten Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur fünften Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 von der kleinen Rolle 24h der zweiten Rollengruppe 21 zur einer kleinen Rolle 24i der ersten Rollengruppe 20 wieder in der zweiten Transportrichtung 65 transportiert wird.
Nachfolgend wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 direkt oder mittels weiterer nicht dargestellter Rollen in Richtung eines nicht dargestellten Aufwickelmoduls 39 transportiert, das das folienartige Konstruktionsmaterial 18 dann aufnimmt. Dies erfolgt im Beispiel der 2 derart, dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über die kleine Rolle 24i und eine große Rolle 23f umgelenkt und ohne den Freibereich 26 zu durchlaufen zu einer weiteren großen Rolle 23g transportiert wird.
Das in der 2 nicht dargestellte Abwickelmodul 38 ist beispielsweise derart angeordnet, dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 der ersten kleinen Rolle 24a direkt oder mittels weiterer nicht dargestellter Rollen zugeführt wird.
Dieser Vorgang des Umlenkens des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 und sein Transport zwischen der ersten Rollengruppe 20 und der zweiten Rollengruppe 21 bzw. umgekehrt wird in der 2 beispielhaft sechs Mal durchgeführt, sodass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 eng beabstandet zueinander in sechs Lagen durch den Freibereich 26 in einer Prozesskammer bzw. einem Prozessbereich bewegt wird. Aus Sicht eines in der 2 nicht dargestellten Bearbeitungsintruments 11 bzw. einer Prozessquelle 11 in Richtung auf die sechslagige Führung des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 ergibt sich ein Bild, wie es der Darstellung in der 5f entspricht. Im Vergleich zu einer einlagigen Beschichtung, bei der die Prozessquelle das folienartige Konstruktionsmaterial 18 wie in der 5a dargestellt „sieht“, ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Freiräume des Substrates aus der „Sicht“ der Prozessquelle 11. Es soll angemerkt werden, dass die Darstellungen in der 5 jeweils einer Momentaufnahme entsprechen und daher nicht vollständig die Dynamik des real ablaufenden Prozesses illustrieren können.
Somit trifft mehr zu beschichtendes Material oder Material, das zur Oberflächenbearbeitung der Feststoffe des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 verwendet wird, auf das sechslagige folienartige Konstruktionsmaterial 18 und die Bearbeitung bzw. Beschichtung erfolgt wesentlich effektiver, als es mit nur einer Lage des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 möglich wäre.
Eine Einschränkung auf diese Anzahl von sechs Lagen ist nicht vorgesehen. Eine entsprechende Anpassung der Anzahl der Lagen sowie der ersten Rollengruppe 20 und der zweiten Rollengruppe 21 kann durch einen Fachmann vorgenommen werden.
Ebenso muss die Wickelvorrichtung 1 nicht zwangsläufig horizontal angeordnet werden, sondern sie kann genauso vertikal oder schräg angeordnet werden. Gegebenenfalls ist dann nicht mehr von übereinander, sondern von nebeneinander liegenden Lagen des Wickelgutes 18 zu sprechen.
Vorgesehen ist es, aber hier nicht dargestellt, im Freibereich 26 der Prozesskammer entsprechende Bearbeitungsinstrumente 11 bzw. Prozessquellen 11 anzuordnen, mittels derer beispielsweise zur Beschichtung geeignetes Material auf das folienartige Konstruktionsmaterial 18 aufgetragen werden kann. Derartige Bearbeitungsinstrumente 11 können im Freibereich 26 sowohl auf einer ersten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallel und gegenläufig laufenden Lagen des folienartigen Konstruktionsmaterials 18, wie beispielsweise oberhalb, als auch auf einer zweiten Seite, wie beispielsweise unterhalb, des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 angeordnet werden. Auch die Anzahl der anzuordnenden Bearbeitungsinstrumente 11 im Freibereich 26 kann variieren.
Das erfindungsgemäße Wickelsystem 1 ist für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise eine lonenbearbeitung mit energetischen Ionen oder für Beschichtungsprozesse, die eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 bewirken, sowie gegebenenfalls mit Einschränkungen für Beschichtungsprozesse, die zur Auffüllung der Freiräume des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 dienen, geeignet.
In 3 ist ein weiteres beispielhaftes „Rolle-zu-Rolle“-System 2 schematisch dargestellt, das dem erfinderischen Gegenstand Genüge trägt. Diese Wickelvorrichtung 2 besteht aus drei Rollengruppen 20, 21 und 22. Das Wickelsystem 2 schließt zwei Freibereiche in einer Prozesskammer ein, nämlich ersten Freibereich 27 und zweiten Freibereich 28, durch die das Wickelgut 18, also das folienartige Konstruktionsmaterial 18, mehrmals hin und her transportiert wird. Das hier nur an einer Stelle beispielhaft dargestellte Abschirmblech 29 dient dazu, das eventuelle Auftreten einer Wirkung eines Flusses Φ, die durch das Feld beziehungsweise durch den Strom, der in einem Bearbeitungsinstrument 11 erzeugt wird, abzuschirmen, um hinter dem Wickelgut 18 angeordnete Rollen beziehungsweise Walzen, die einer direkten Wirkung ausgesetzt wären, vor dieser Wirkung zu schützen.
Das folienartige Konstruktionsmaterial 18 wird sowohl in den Freibereichen 26 der 2 als auch im ersten Freibereich 27 und im zweiten Freibereich 28 der 3 mehrmals hin und her geführt. Dabei bewegt sich das folienartige Konstruktionsmaterial 18 in geringem Abstand 25 voneinander, übereinander angeordnet, gegenläufig. Das folienartige Konstruktionsmaterial 18 wird somit in der 3 durch den ersten Freibereich 27 in einer ersten Richtung, wie einer ersten Transportrichtung 64', hingeführt und in einer zweiten Transportrichtung 65', welche der ersten Transportrichtung 64' entgegengesetzt ist, hergeführt. Außerdem wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 in der 3 durch den zweiten Freibereich 28 in einer dritten Richtung, wie einer dritten Transportrichtung 66, hingeführt und in einer vierten Transportrichtung 67, welche der dritten Transportrichtung 66 entgegengesetzt ist, hergeführt. Dieser Prozess kann, wie in der 3 beispielhaft gezeichnet ist, mit weiteren Lagen des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 fortgesetzt werden. Zwischen der ersten und der dritten Transportrichtung (64', 66) sowie der zweiten und der vierten Transportrichtung (65', 67) ist ein Winkel vorgesehen, welcher in einem Bereich zwischen größer 0 Grad und kleiner 180 Grad liegen kann. Der Winkel liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 30 Grad und 150 Grad. Im Beispiel der 3 ist ein Winkel von etwa 60 Grad gewählt.
Im Beispiel der 3 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 zuerst von der großen Rolle 23a der ersten Rollengruppe 20 ein erstes Mal durch den ersten Freibereich 27 zu einer großen Rolle 23b der dritten Rollengruppe 22 in einer ersten Transportrichtung 64' hinbewegt. Nachfolgend wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über die große Rolle 23b umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 ein erstes Mal durch den Freibereich 28 zu einer weiteren großen Rolle 23c der zweiten Rollengruppe 21 in einer dritten Transportrichtung 66 transportiert.
Das folienartige Konstruktionsmaterial 18 wird über die große Rolle 23c und eine kleine Rolle 24a umgelenkt und von der kleinen Rolle 24a der zweiten Rollengruppe 21 ein zweites Mal durch den zweiten Freibereich 28 über die kleine Rolle 24b zu einer großen Rolle 23d in der dritten Rollengruppe 22 in einer vierten Transportrichtung 67 transportiert.
In der dritten Rollengruppe 22 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 über die große Rolle 23d und die kleine Rolle 24c umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 zu einer kleinen Rolle 24d in der ersten Rollengruppe 20 ein zweites Mal durch den Freibereich 27 in einer zweiten Transportrichtung 65' transportiert.
In der ersten Rollengruppe 20 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 dann über die kleine Rolle 24d, eine große Rolle 23e und die kleine Rolle 24e umgelenkt und von der ersten Rollengruppe 20 zu einer kleinen Rolle 24f in der dritten Rollengruppe 22 ein drittes Mal durch den Freibereich 27 wieder in der ersten Transportrichtung 64' transportiert.
In der dritten Rollengruppe 22 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 nachfolgend über die kleine Rolle 24f, eine große Rolle 23f sowie eine weitere große Rolle 23g und eine kleine Rolle 24g umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 zu einer kleinen Rolle 24h in der zweiten Rollengruppe 21 ein drittes Mal durch den Freibereich 28 wieder in der dritten Transportrichtung 66 transportiert.
In der zweiten Rollengruppe 21 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 nachfolgend über die kleine Rolle 24h, eine große Rolle 23h sowie eine kleine Rolle 24i umgelenkt und von der zweiten Rollengruppe 21 zu einer kleinen Rolle 24k in der dritten Rollengruppe 22 ein viertes Mal durch den Freibereich 28 wieder in der vierten Transportrichtung 67 transportiert.
In der dritten Rollengruppe 22 wird das folienartige Konstruktionsmaterial 18 nachfolgend über die kleine Rolle 24k, eine große Rolle 23i sowie eine große Rolle 23k und eine kleine Rolle 24l umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 zu einer kleinen Rolle 24m in der ersten Rollengruppe 20 ein viertes Mal durch den Freibereich 27 wieder in der zweiten Transportrichtung 65' transportiert.
Nach Erreichen der kleinen Rolle 24m sind beispielsweise die vorgesehenen Bearbeitungsprozesse, wie beispielsweise Beschichtungsprozesse, abgeschlossen und das folienartige Konstruktionsmaterial 18 wird zu einem Aufwickelmodul 39 transportiert. Im Beispiel der 3 erfolgt dieser Transport über die großen Rollen 23l, 23m, 23n und 23o.
Eine Einschränkung auf diese Anzahl von vier Lagen ist nicht vorgesehen. Eine entsprechende Anpassung der Anzahl der Lagen kann durch einen Fachmann vorgenommen werden.
Das in der 3 ebenfalls nicht dargestellte Abwicklermodul 38 ist beispielsweise derart angeordnet, dass das folienartige Konstruktionsmaterial 18 der ersten großen Rolle 23a direkt oder mittels weiterer nicht dargestellter Rollen zugeführt wird.
Das Wickelsystem 2 ist ebenfalls für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise eine lonenbearbeitung mit energetischen Ionen, besonders aber für Beschichtungsprozesse, die zur Auffüllung der Freiräume des folienartigen Substrats 18 dienen, geeignet. Gegebenenfalls kann es für Beschichtungsprozesse zur Erzeugung einer umhüllenden Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des folienartigen Substrats 18 angewendet werden.
In 4 sind zwei weitere Wickel-Systeme, nämlich „Rolle-zu-Rolle“-System 3 in 4a und „Rolle-zu-Rolle“-System 4 in 4b, schematisch dargestellt. In 4a ist ein Wickelsystem 3 dargestellt, mit dem das folienartige Substrat 18 einlagig durch das Rollensystem bewegt wird. Die Rollen 23 sind so angeordnet, dass das Wickelgut 18 in einem spitzen Winkel zwischen jeweils drei Rollen geführt wird. Jeweils drei Rollen 23, zwei benachbarte obere und die sich dazwischen befindliche untere beziehungsweise zwei benachbarte untere und die sich dazwischen befindliche obere, sind entsprechend angeordnet. In vielen Anwendungsfällen beträgt der Winkel ≤ 10°.
In 4b ist schematisch ein „Rolle-zu-Rolle“-System 4 dargestellt, das aus zwei Rollengruppen 20, 21 besteht. Das Wickelsystem 4 ermöglicht prinzipiell vier Freibereiche, je zweimal Freibereich 27 und zweimal Freibereich 28, durch die das Wickelgut 18 einmal hin und her befördert wird. Das Wickelgut 18 bewegt sich somit zweilagig jeweils in entgegengesetzter Richtung durch die Freibereiche 27 und 28. Der Winkel, der zwischen den Lagen des folienartigen Substrats 18 aufgespannt wird, ist wiederum äußerst spitz. In vielen Anwendungsfällen beträgt dieser Winkel ≤ 10°.
Die Wickelsysteme 3 und 4 in den 4a und 4b sind für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise eine lonenbearbeitung mit energetischen Ionen, besonders aber für Beschichtungsprozesse, die eine Bedeckung der Freiräume des folienartigen Substrats 18 erzeugen, geeignet. Der äußerst spitze Winkel, der sich zwischen jeweils drei Rollen 23 in 4a beziehungsweise zwischen den Lagen in 4b aufspannt, bewirkt, dass sich bei einem Beschichtungsprozess eine relativ dünne Schicht auf Teilabschnitten, beispielsweise auf einer Kante, der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des Konstruktionsmaterials 18 aufbaut, wenn die Primärrichtung 16 der von einem Bearbeitungsinstrument 11 ausgesandten Partikel des Beschichtungsmaterials einen Schenkel des spitzen Winkels und das sich bewegende folienartige Material 18 den anderen Schenkel darstellt.
Befindet sich oberhalb der obersten Lage beziehungsweise unterhalb der untersten Lage des Wickelguts 18 ein Bearbeitungsinstrument 11, welches sein ausbreitendes Feld beziehungsweise seinen Strom als Fluss Φ unter einem vorgegebenen Winkel in Richtung des Wickelguts 18 entsendet, erfolgt eine Wechselwirkung mit den Oberflächen beziehungsweise dem oberflächennahen Bereich der Feststoffelemente des Wickelguts 18. Aufgrund des geringen Flächenanteils einer Lage des Wickelguts 18 ist der Anteil der Feststoffelemente an der gesamten Fläche, die die Lage einnimmt, gering. Dadurch, dass sich mehrere Lagen des Wickelguts 18 in geringem Abstand gegeneinander bewegen, erhöht sich der Feststoffanteil des Wickelguts, der einer Wirkung des Flusses Φ_nutzbar ausgesetzt ist, signifikant.
In 5 ist die Erhöhung des Feststoffanteils durch die Überdeckung der einzelnen Lagen des Konstruktionsmaterials 18 schematisch dargestellt. In 5a ist der Ausschnitt einer Lage eines Gewebes, das in der Abbildung eine großmaschige Leinwandbindung veranschaulicht und dem folienartigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterial 18 entspricht, schematisch dargestellt. 5b illustriert die Momentaufnahme, wenn zwei derartige Lagen, 5c, wenn drei Lagen, 5d, wenn vier Lagen, 5e, wenn fünf Lagen und 5f, wenn sechs Lagen übereinander angeordnet sind. Es ist anschaulich festzustellen, dass, je mehr Lagen übereinander liegen, umso mehr ist das Blickfeld bei einer Betrachtung der Oberbeziehungsweise Unterseite der folienartigen Materialien 18 von feststofflichen Oberflächenanteilen der Trägerelemente aufgefüllt. Auf dieser Grundlage können die Oberflächenbearbeitungsprozesse, die an den Feststoffkomponenten des Wickelguts erfolgen, weil durch die Lagenbildung des folienartigen Materials 18 im räumlichen Bereich des durch das Bearbeitungsinstrument 11 entfalteten nutzbaren Flusses Φ_nutzbar, in dem sich die angestrebte Wirkung erzielen lässt, sich wesentlich mehr Feststoffmaterial befindet als bei dem Transport einer einzigen Lage des Konstruktionsmaterials 18 durch diesen Bereich.
In 6 ist mittels der Anordnung 5, deren Kernstück das Wickelsystem 1 aus 2 ist, die Beeinflussung eines Substrats 18, das sich als Wickelgut 18 durch das Wickelsystem 1 bewegt, schematisch und verallgemeinert dargestellt. In den meisten Fällen ist die Beeinflussung einer Bearbeitung der Feststoffkomponenten, das heißt ihrer Oberflächen beziehungsweise ihrer oberflächennahen Bereiche, gleichzusetzen. Auslöser der Beeinflussung des Substrats 18 sind in der 6 zwei Bearbeitungsinstrumente 11, die als Quelle für die Ausbreitung des Flusses 30 in einen Freibereich 26, der sich zwischen dem Rollensystem 20 und 21 befindet, dienen. Das jeweilige sich ausbreitende Feld beziehungsweise der jeweilige Strom, das/der vom jeweiligen Bearbeitungsinstrument 11 ausgesandt wird, also der Fluss Φ, trifft auf das Substrat 18. Dabei wirkt er auf seine Oberfläche oder den oberflächennahen Bereich seiner Feststoffkomponenten ein. Eines der beiden Bearbeitungsinstrumente 11 ist oberhalb der obersten Lage des Wickelguts 18 im Freibereich 26 und das zweite ist unterhalb der untersten Lage des Wickelguts 18 angeordnet. Die Ausdehnung des Flusses 30 verläuft von der Flussaustrittsfläche 12 des Bearbeitungsinstruments 11 in Richtung des Substrats 18, also in Richtung des Wickelguts 18. Die verbotene Zone 14 und der Bereich des nutzbaren Flusses 13 werden vom Fluss 30 durchsetzt. Da die Ausdehnung des vom Fluss 30 durchsetzten Bereichs durch seine Primärrichtung 16 (siehe 1) gekennzeichnet ist, erfolgt die Wirkung auf diejenigen Festkörperbestandteile der Lagen des Wickelguts 18, die vom Fluss frei getroffen werden können.
Ferner tritt mit großer Wahrscheinlichkeit eine Winkelverteilung der Wirkung in der Nähe der Substratoberfläche auf. Dadurch vergrößert sich der Effekt, durch den der Oberflächen- beziehungsweise oberflächennahe Bereich beeinflusst wird.
Die Anwendung zweier Bearbeitungsinstrumente 11, die in der Darstellung der 1 schematisch und abstrahiert dargestellt sind, soll die technisch und praktisch real gegebene also real vorhandene Möglichkeit widerspiegeln, dass sich die Beeinflussung der folienartigen Materialien 18, die als Wickelgut 18 eingesetzt werden, beispielsweise in Form einer Bearbeitung, aus zwei prinzipiell qualitativ unterschiedlichen Richtungen, nämlich sowohl ober- als auch unterhalb des lagenförmig beförderten Wickelguts 18, realisieren lässt. Mit Ober- und Unterseite ist gemeint, dass prinzipiell zwei gegenüberliegende Seiten existieren, in denen sich das Substrat 18 flächenartig ausdehnt. In den beiden Räumen beziehungsweise Freibereichen 26, die sich in entgegengesetzter Richtung des Lagenpaktes, das durch die mäanderförmige Bewegung des Wickelguts 18 gebildet wird, aufspannen, können die Bearbeitungsinstrumente 11, die als Quelle des eine Wirkung erzeugenden Flusses eingesetzt werden, angeordnet sein. Auf beiden Seiten, also sowohl von der Ober- als auch von der Unterseite aus, lassen sich verschiedene Winkel für die Primärrichtung 16 der Ausbreitung des eine Wirkung verursachenden Flusses, siehe 1, einstellen. Der Fluss trifft auch auf die Feststoffanteile der Lagen auf, die sich zwischen oberster und unterster Lage befinden. Die Gestaltungsform der verwendeten Bearbeitungsinstrumente 11, aus welcher Primärrichtung 16 und unter welchem Winkel die Bearbeitungsinstrumenten 11 ihre Felder beziehungsweise Ströme entsenden und wie groß ihre Anzahl ist, hängt von nicht wenigen verschiedenen Bedingungen und Parametern ab. Das sind unter anderem konstruktive Gegebenheiten, Anforderungen des speziell zuführenden Bearbeitungsprozesses, die Bearbeitungsintensität, die Verhinderung der gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Bearbeitungsmedien und einige weitere Bedingungen und Parameter mehr.
Die Anordnung 5, die in 6 dargestellt ist, kann für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie unter anderem Reinigung, Ätzung, chemische Reaktionsprozesse, beispielsweise Oxydation, Nitrierung oder Polymerisierung, der folienartigen Materialien 18, die das Wickelgut darstellen, eingesetzt werden.
Soll eine umhüllende Beschichtung der Feststoffkomponenten der folienartigen Materialien 18, also der linien- und knotenförmigen Trägerelemente, mit einem zu beschichtenden Material vorgenommen werden, empfiehlt es sich, ebenfalls die in 6 dargestellte Anordnung 5 mit dem Wickelsystem 1 einzusetzen.
Derartige Bearbeitungsmedien 11 bzw. Bearbeitungsinstrumente 11 sind Vorrichtungen zur Kathodenzerstäubung, wie zum Beispiel planare Magnetrons, Rohrmagnetrons oder Sputterionenquellen, oder thermische Verdampfereinheiten, wie zum Beispiel Widerstandsverdampfer, Elektronenstrahlverdampfer, Lichtbogenverdampfer bzw. eine Lichtbogenverdampfungsvorrichtung, Laserverdampfer und einige mehr. Um eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente sicherzustellen, ist ein dafür entsprechender Arbeitsdruck zu wählen, der in der Regel in dem Bereich zwischen 1·10^-3 mbar und 5·10^-2 mbar liegt.
Es sei angemerkt, dass es Bearbeitungsinstrumente 11 gibt, die ihr Feld beziehungsweise ihren Strom nur von unten nach oben aussenden können. Andere wiederum bieten die technische Möglichkeit, das Feld in alle Raumrichtungen entsenden zu können. Diese gerätespezifischen Bedingungen sind bei der Anordnung der Aggregate zu berücksichtigen.
Kernelement der Anordnung 6, die in 7 dargestellt ist, ist wiederum die Wickelvorrichtung 1 aus 2. Mithilfe von 7 soll auf zwei wichtige Gesichtspunkte der Beeinflussung des Wickelguts 18 hingewiesen werden.
Zum einen soll schematisch und abstrahiert dargestellt werden, dass die Beeinflussung des Wickelguts 18 unter ganz speziellen, festgelegten Winkeln 31, zum Beispiel dem Winkel α, vollzogen werden kann. Bei der Festlegung des Winkels α, also des Winkels 31, der sich zwischen der Vorzugsrichtung 16 des Flusses, also der Primärrichtung 16, und dem Betrag der Bewegungsrichtung 32 des Lagenpakets des Wickelguts 18 ausbildet, ist unbedingt zu beachten, dass sich das Wickelgut 18 innerhalb des Bereichs des nutzbaren Flusses 13 bewegt. Es muss also sehr gewissenhaft darauf geachtet werden, dass das Wickelgut 18 nicht mit dem Bereich der verbotenen Zone 14 in Kontakt gerät.
Zum anderen soll schematisch und abstrahiert dargestellt werden, dass in den verschiedensten Anwendungsfällen der Fall eintreten oder die technische Forderung auftreten kann, dass die Wirkung, deren ursächliche Quelle das Bearbeitungsinstrument 11 ist, durch eine zweite Wirkung, die deshalb als Sekundärwirkung bezeichnet werden soll, beeinflusst werden kann und als eine Beeinflussungswirkung zu verstehen ist. Als ursächliche Quelle für die Sekundärwirkung wird ein zweites Bearbeitungsinstrument 33, das als Wirkungsbeeinflussungsinstrument 33 bezeichnet werden soll, verwendet. Diese Quelle entsendet ein zweites Feld oder einen zweiten Strom, dessen Fluss 34, also ein zweiter Fluss 34, auch eine Wirkung erzeugt. Dieser zweite Fluss 34 tritt in der Regel ebenfalls aus einer Flussaustrittsfläche des Wirkungsbeeinflussungsinstrumentes 33 aus. Die Besonderheit dieses ausgesendeten speziellen Flusses 34 besteht darin, dass es mit dem Fluss 13, dessen ursächliche Quelle das Bearbeitungsinstrument 11 darstellt und durch seine Flussaustrittsfläche 12 ausgesandt wird, interagiert, auf der Oberfläche beziehungsweise in dem oberflächennahen Bereich der Feststoffkomponenten des Substrats 18 jedoch weder den Effekt bewirkt noch die Reaktion hervorruft, die als Beeinflussung, also als Bearbeitung, erzielt werden soll. Das heißt, die Sekundärwirkung liefert keinen unmittelbaren oder direkten Beitrag zur Beeinflussung des Substrats 18. Die Sekundärwirkung ruft auf der Grundlage der Interaktion mit dem Fluss, den das Bearbeitungsinstrument 11 aussendet, nur eine Beeinflussung dieser Wirkung, des Effektes der Wirkung auf der Oberfläche beziehungsweise in dem oberflächennahen Bereich der Feststoffkomponenten des Substrats 18 hervor. Die Interaktion kann dazu führen, dass sich die Intensität der Wirkung verstärkt, gleichbleibt oder verringert. Sie ist abhängig von den Parametern des Wirkungsbeeinflussungsinstrumentes 33 und dem dazugehörigen Fluss 34. Die Interaktion zwischen den beiden Flüssen 13 und 34 führt jedoch in jedem Fall dazu, dass die die Oberfläche beziehungsweise den oberflächennahen Bereich der Feststoffkomponenten des Substrats 18 beeinflussende Wirkung eine weitere zusätzliche Orientierung erfährt. Im Allgemeinen entsteht aus der Vorzugsrichtung 16 mit ihrer Winkelverteilung 17 eine neue Winkelverteilung in Abhängigkeit des zweiten Flusses 34 mit ihrer Winkelverteilung 36.
Im Extremfall kann in der neuen Winkelverteilung die Sekundärrichtung 35 die Primärrichtung 16 dominieren oder sogar ganz überdecken. Auf diese Weise lässt sich die Wirkung gewissermaßen in das Innere des Lagenpaketes, also in die Freibereiche der sich mäanderförmig gegeneinander bewegenden Lagen des Substrats 18, hineinbringen und eine Beeinflussung der in den Lagen befindlichen Feststoffkomponenten bewirken, wodurch eine entsprechend effektive Bearbeitung des folienartigen Materials 18 erreicht wird.
Ist der Fluss ein Teilchenstrom und die Wirkung ein Schichtaufbau, dann resultiert ein Beschichtungsprozess. Die Beschichtungsbestandteile, also die Partikel, die abgeschieden werden sollen, auch wenn sie in die Freiräume der sich mäanderförmig bewegenden Lagen des Wickelguts eindringen können, können sich nur an den Stellen ablagern, an denen das auch möglich ist. Die Ablagerung beziehungsweise die Anbindung der abgeschiedenen Partikel kann nur auf Feststoffkomponenten erfolgen. Das sind im speziellen Fall die linien- beziehungsweise knotenförmigen Trägerelemente des folienartigen Konstruktionsmaterials 18, die auch schon umhüllend beschichtet sein können. Das heißt, nur dieser Anteil der zur Beschichtung erzeugten Partikel trägt zum Beschichtungseffekt bei. Alle anderen Partikel gehen quasi verloren. Aus diesem Grund wird ein relativ spitzer Winkel α zwischen Lagenbewegung und Primärrichtung der Ausbreitung des die Wirkung erzeugenden Flusses 13 vorgeschlagen, um möglichst viel Fläche von den linienförmigen Elementen zur Abscheidung zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren baut sich durch die Überlagerung der einzelnen Lagen einerseits eine Quasi-Wand aus Feststoffkomponenten auf, die ein Durchdringen der Beschichtungspartikel durch die gesamten sich mäanderförmig gegeneinander bewegenden Lagen extrem einschränkt und andererseits den für den Beschichtungsvorgang verlorengegangenen Anteil enorm reduziert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich ein signifikant großer Anteil der abgeschiedenen Partikel in den Freiräumen des folienartigen Materials 18 abscheidet.
In 7 sind die Bearbeitungsinstrumente 11 oberhalb der sich mäanderförmig gegeneinander bewegenden Lagen des Konstruktionsmaterials 18 angeordnet. Genauso könnten sie jedoch auch unterhalb angeordnet sein.
Sollen insbesondere die linienförmigen Trägerelemente ohne oder mit umhüllender Beschichtung, aber auch die restlichen Trägerelemente ohne oder mit umhüllender Beschichtung mit einem oder mehreren Materialien beschichtet werden, und zwar in der Form, dass eine Abdeckung der Freiraumbereiche des folienartigen Materials 18 erzielt wird, ohne dabei eine volumendeckende Befüllung mit den zur Beschichtung verwendeten Stoffen anstreben zu müssen, dann können Anordnungen 7, wie sie in 8, und zwar in 8a Anordnungen 7a und in 8b Anordnungen 7b schematisch und abstrahiert dargestellt sind, verwendet werden. Es ist wichtig anzumerken, dass diese Abbildungen Illustrationen darstellen, das heißt, mit ihnen wird lediglich das Beschichtungsprinzip verdeutlicht. Welche und wie viele Beschichtungsaggregate, wie und in welcher Anordnung eingesetzt und verwendet werden, hängt letztendlich von den jeweiligen Bedingungen ab. Solche Bedingungen sind beispielsweise die Größe des vorhandenen Platzes für die Installation der Aggregate, die Verhinderung der gegenseitigen Beeinflussung, die Materialeigenschaften des zu beschichtenden Substrats und andere mehr.
Mit den in 8 skizzierten Prinzipien werden die Trägerelemente beziehungsweise die umhüllend beschichteten Trägerelemente, insbesondere die linienförmigen Trägerelemente, beschichtet. Bei hinreichend intensiv geführtem Beschichtungsprozess bildet sich eine dünne Schicht aus, deren Ausdehnung bis hin zum nächsten Trägerelement reichen kann, wobei sich eine Berührung oder Anbindung mit dem Trägerelement nicht zwingend entwickeln muss. Diese Ausdehnung der Schicht ruft jedoch eine flächendeckende Wirkung hervor, das heißt, die Freiräume die sich zwischen den Trägerelementen oder umhüllend beschichteten Trägerelementen aufspannen, werden durch diese Schicht abgedeckt, ohne einen volumenfüllenden Zustand zu erzeugen. Es bildet sich aber eine abdeckende Verhüllung aus. Dabei kann durchaus die Konstellation auftreten, dass sich mehrere bedeckende Schichten ausbilden, die in ihrer Gesamtheit den Freiraum überdecken und damit eine vollständig abdeckende Verhüllung des Freiraumbereichs bewirken.
Ein solches Verfahren wird immer dann eingesetzt, wenn ein Schichtaufbau ober- und/oder unterhalb des folienartigen Materials 18 erfolgen soll. Dieses lässt sich dann nämlich im Anschluss daran durch ein konventionelles Beschichtungsverfahren realisieren.
In 9 ist eine Anordnung 8 schematisch und abstrahiert dargestellt, die die Methode des Schichtaufbaus eines folienartigen Materials 18 in Form einer Illustration widerspiegelt. Die Anordnung 8 gliedert sich in zwei Teile auf. Die erste Teilanordnung 37a dient, wie die Anordnung 7a in der 8 demonstriert, der Schließung der Freiräume des folienartigen Materials 18, das als Substrat eingesetzt ist, mit dem zu beschichtenden Material in Form eines Überzugs. Die zweite Teilanordnung 37b entspricht einem konventionellen Beschichtungsaufbau mit Bearbeitungsinstrumenten 11, um Ober- und/oder Unterseite mit einem oder mehreren Stoffen im Vakuum auf der Grundlage der Technologie einer konventionellen Folienbearbeitung beschichten zu können.
In 10 ist die Anordnung 1, die in 2 schematisch dargestellt ist, in einer einfachen Ausführungsform einer „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage 9 integriert. Die Vakuumbearbeitungsanlage 9 besitzt einen modularen Aufbau und besteht aus Abwicklermodul 38, Bearbeitungsmodul 40 und Aufwicklermodul 39. Jedes Modul besitzt einen Pumpstutzen 41, der ein Abpumpen über ein jeweiliges Abpumpsystem 42, das aus verschiedenartigen Kombinationen der Komponenten Ventile, Hochvakuum- und Vorvakuumpumpen bestehen kann, der einzelnen Kammern beziehungsweise Module ermöglicht. Die benachbarten Module sind jeweils über eine gemeinsame Öffnung, die nach Außen, also zum atmosphärischen Druckbereich hin, gedichtet sein müssen, verbunden. Es sind demzufolge keine Schleusen zwischen den einzelnen Modulen integriert, so dass das Kammersystem auch mithilfe nur eines Pumpensystems, bestehend aus Vakuumpumpenrohrzuführung, Ventil, Vorvakuum- und Hochvakuumpumpe, evakuiert werden kann.
In 10a sind beispielhaft vier Bearbeitungsinstrumente 11 in den Bearbeitungsmodul 40 der Vakuumbearbeitungsanlage 9 eingebaut. Im Fall der 10a sind diese Aggregate lonenquellen 11, die linear beschleunigte energetische Ionen zur Bearbeitung der Oberflächen der Feststoffanteile des sich mäanderförmig bewegenden folienartigen Substrats 18 aussenden.
In 10b und 10c werden beispielhaft zwei Bearbeitungsinstrumente 11 in den Bearbeitungsmodulen 40 der Vakuumbearbeitungsanlage 9 eingesetzt. In diesem Fall sind diese Aggregate Kathodenzerstäubungsvorrichtungen 11, das heißt, in 10b sind es jeweils ein planares Magnetron 11 und in 10c jeweils ein Rohrmagnetron 11, mit deren Hilfe ober- und unterhalb des sich mäanderförmig bewegenden flächenhaften Substrats 18 ein Beschichtungsprozess vollzogen wird. Diese Anordnung wird dazu genutzt, eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des folienartigen Materials 18 zu erzielen. Weitere erforderliche Bedingungen für diesen eine umhüllende Beschichtung bewirkenden Prozess, wie die Parameter des Arbeitsdrucks, sind einzustellen und den Prozesserfordernissen anzupassen.
In allen drei Modulen, also im Abwicklermodul 38, im Bearbeitungsmodul 40 und im Aufwicklermodul 39 herrschen quasi vergleichbare Druckverhältnisse, obwohl sich jede Kammer separat abpumpen lässt. Der Druckbereich ist durch die Anforderungen, die die Bearbeitungsinstrumente 11 erfordern, festgelegt. 10 soll die Variabilität der Bearbeitungsmöglichkeiten, die mithilfe der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtungen, hier stellvertretend die Anordnung 1 aus 2, für folienartige, flexible Substrate 18 möglich sind, widerspiegeln.
in 11 sind verschiedene Anlagenkonfigurationen 10a, 10b und 10c, die ausnahmslos „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlagen darstellen, vorgestellt, in denen an verschiedenen Beispielen das Prinzip einer effektiven Bearbeitung folienartiger, flexibler Substrate 18 vorgestellt wird. Alle Anlagen besitzen einen Abwickelmodul 38 und einen Aufwickelmodul 39. Alle Module sind separat evakuierbar, da sich an jedem Modul ein Pumpstutzen 41, an dem ein jeweils an die spezielle Funktion angepasstes Abpumpsystem 42 angeschlossen ist.
In der 11a ist eine „Rolle-zu-Rolle“- Vakuumbearbeitungsanlage 10a zur inneren Befüllung der Freiräume eines folienartigen Konstruktionsmaterials 18 mit einem Beschichtungsmaterial schematisch und abstrahiert dargestellt.
Der erste Bearbeitungsschritt findet im Modul 43 statt. Dieser Schritt verkörpert eine lonenbearbeitung. Durch den Einsatz von lonenquellen 11 wird die Oberfläche der Feststoffkomponenten des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 mit energetischen Ionen bearbeitet. Gleichzeitig kann ein Aktivierungsprozess erfolgen. Um die Ionenquellen 11 in ihr Arbeitsregime überführen zu können, muss sich in diesem Modul ein Arbeitsdruck im Bereich zwischen 1·10^-04 mbar und 8·10^-04 mbar einstellen lassen. Im Abwickelmodul 38 ist in der Regel jedoch nur ein Druckwert gefordert, der im Bereich von 10^-01 mbar oder noch höher liegt, d.h. der Druckunterschied zwischen Abwickelmodul 38 und Modul 43 ist äußerst groß. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, eine Schleusenkammer 51, die separat abgepumpt werden kann, zwischen den beiden Modulen einzubauen. Die Schleusenkammer 51 enthält Rollschleusen und bewirkt eine außerordentlich hohe Dichtheit. Dadurch lässt sich auch bei großen Druckunterschieden weitestgehend verhindern, dass sich ein störender Gasaustausch vom Abwickelmodul 38 zum Modul 43 ausbilden kann.
Die Wickelvorrichtung für den Transport des folienartigen Materials 18 im Modul 43 entspricht der Wickelvorrichtung 1, die in 2 schematisch dargestellt ist. Mithilfe dieser Vorrichtung lässt sich das folienartige Konstruktionsmaterial 18 mäanderförmig an den beispielhaft verwendeten vier lonenquellen 11, das heißt zwei ober- und zwei unterhalb des Lagenpakets, vorbei bewegen.
Um einen Gasaustausch zwischen Modul 44 und Modul 43 weitestgehend zu vermeiden, ist zwischen diesen beiden Kammern wiederum eine Schleusenkammer 52, diesmal beispielhaft eine Spaltschleuse, montiert worden. Der Unterschied der Arbeitsdruckbereiche zwischen den beiden Modulen ist geringer als der zwischen Modul 43 und Abwickelmodul 38. Aus diesem Grund ist die Verwendung einer Spaltschleuse 52, wie sie in 11a zwischen den Modulen 43 und 44 dargestellt ist, für sehr viele Anwendungsfälle ausreichend. Im Modul 44 ist ebenfalls eine Wickelvorrichtung 1, die in 2 schematisch dargestellt ist, eingebaut. Mithilfe von vier Rohrmagnetrons 11, wobei jeweils zwei Magnetrons 11 oberhalb und zwei Magnetrons 11 unterhalb des Lagenpakets, in dem das folienartige Konstruktionsmaterial 18 mäanderförmig geführt wird, angeordnet sind, wird eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 erzeugt. Da die Magnetrons in dem Bereich von 1·10^-03 mbar bis zirka 5·10^-01 mbar arbeiten können, ist zu verstehen, weshalb der Druckunterschied zwischen Modul 44 und Modul 43 geringer ist als zwischen Abwickelmodul 38 und Modul 43.
Im Modul 45 sind Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen 11 als Bearbeitungsinstrumente 11 eingebaut. Mithilfe dieser Aggregate sollen die Freiräume, die von den linien- und knotenförmigen Trägerelementen des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 aufgespannt werden, die im Modul 44 umhüllend beschichtet worden sind, mit einem Material aufgefüllt werden. Dazu wird das Wickelgut 18 über die Wickelvorrichtung 2 aus 3 transportiert. In dieser Wickelvorrichtung 2, die aus drei Rollengruppen 20, 21 und 22 besteht, sind zwei Lagenpakete ausgebildet, in denen sich das Wickelgut 18 mäanderförmig an den Bearbeitungsmedien vorbei bewegt. Auf jeder Lagenseite ist jeweils eine Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtung 11 angeordnet, mit deren Hilfe der Beschichtungsprozess zur Befüllung der Freiräume erfolgen soll. Mithilfe eines zweiten Bearbeitungsmediums 33, das im vorliegenden Anwendungsfall eine Gasdüse 33 darstellt, wird neben der Primärrichtung, also der Vorzugsrichtung des durch die Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen 11 erzeugten Teilchenstromes, noch eine weitere Vorzugsrichtung für einen Anteil des generierten Teilchenstromes erzeugt, die als Sekundärrichtung bezeichnet wird. Aufgrund weiterer auftretender Wechselwirkungsprozesse in der Nähe der Substratoberfläche erfahren die generierten Teilchen zusätzlich noch Winkelverteilungen. Auf der Grundlage dieser während des Beschichtungsprozesses auftretender Wechselwirkungsprozesse wird eine Befüllung der Freiräume mit dem Beschichtungsmaterial, das von den Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen 11 versprüht wird, ausgeführt.
Der Arbeitsdruck für das Vakuum-Lichtbogenspritzen liegt zwischen 10⁺⁰² mbar und 10⁺⁰³ mbar, das heißt, der Unterschied zwischen dem Arbeitsdruck, der im Modul 44 und im Modul 45, in denen die Beschichtungsaggregate betrieben werden, ist zudem außerordentlich groß. Aus diesem Grund ist eine Rollenschleuse, durch die das Wickelgut transportiert wird, zwischen dem Modul 44 und dem Modul 45 eingebaut. In vielen Anwendungsfällen ist sogar eine Schleusenkammer 51 mit Rollenschleusen erforderlich, die dann zwischen diesen beiden Modulen eingebaut sein muss.
Da für das Aufwickelmodul 39 in der Regel keine besonderen Forderungen bestehen, kann sein Druckbereich dem des im Modul 45 anliegenden angepasst sein. Aus diesem Grund ist der Einbau einer Spaltschleuse 58 zwischen diesen beiden Modulen völlig ausreichend.
In der 11b ist eine „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage 10 zur Beschichtung der Ober- und Unterseite eines folienartigen Materials 18 schematisch dargestellt. Im Modul 46 werden mithilfe der Wickelvorrichtung 7a, wie sie in 8 schematisch dargestellt ist, insbesondere die linienförmigen Trägerelemente ohne oder mit umhüllender Beschichtung, aber auch die restlichen Trägerelemente mit einem oder mehreren Materialien beschichtet, und zwar in der Form, dass eine Abdeckung der Freiraumbereiche des folienartigen Materials 18 erzielt wird, ohne dabei eine volumendeckende Befüllung mit den zur Beschichtung verwendeten Stoffen erreichen zu müssen. Bei hinreichend intensiv geführtem Beschichtungsprozess bildet sich eine Schicht aus, deren Ausdehnung bis hin zum nächsten Trägerelement reichen kann. Diese Ausdehnung der Schicht stellt ein flächendeckendes Objekt dar. Das bedeutet, dass die Freiräume, die sich zwischen den Trägerelementen oder den umhüllend beschichteten Trägerelementen aufspannen, durch diese sich aufbauende Schicht abgedeckt werden. Da dieser Beschichtungsprozess oftmals ein hohes Quantum an Beschichtungsmaterial erfordert, ist es für die Durchführung dieses Prozesses sinnvoll, mehrere Module des Typs Modul 46 hintereinander anzuordnen, bevor beispielsweise der Modul 47 eingebunden wird.
Zur Erzeugung einer abdeckenden Verhüllung für das Konstruktionsmaterial 18 werden im Modul 46 in der 11b Rohrmagnetrons 11 eingesetzt, die das abzuscheidende Material jeweils in dem spitzen Winkel, der von dem sich bewegenden folienartigen Material 18 durch drei Umlenkrollen, beispielsweise durch die linke obere Umlenkrolle 53, die untere linke Umlenkrolle 54 und die obere rechts daneben liegende Umlenkrolle 55, aufgespannt wird, hinein abscheiden oder freisetzen oder absputtern. In 11b sind beispielhaft fünf Rohrmagnetrons schematisch dargestellt. Die Magnetrons sind in der Form angeordnet, dass die Bewegung der Partikel des abzusputternden Materials bevorzugt nahezu in der Ebene verläuft, die von dem folienartigen Material 18 aufgespannt wird. Durch den spitzen Winkel, der vorzugsweise ≤ 10° beträgt, wird erreicht, dass insbesondere die linienförmigen Trägerelemente beschichtet werden, und zwar in der Form, dass sich eine Schicht in die Richtung, aus der die Teilchen aus dem Bearbeitungsinstrument 11, also aus dem Rohrmagnetron, auftreffen, auf den Feststoffelementen aufbaut. Abhängig von der Größe des Arbeitsdruckes kann diese entsprechend dünn gewachsene Schicht, deren mögliche Dicke gleichsam durch die Breitenausdehnung der Trägerelemente vorgegeben ist, auch einen verhältnismäßig stark ausgeprägten porösen Aufbau aufweisen. Bei hinreichend intensiv geführtem Beschichtungsprozess beginnt die sich ausbildende Schicht sukzessive den Freiraum, der von den linienförmigen Trägerelementen aufgespannt wird, zu verschließen. Der Arbeitsdruck in diesem Modul liegt beispielsweise im Bereich von 1·10^-03 mbar bis zirka 5·10^-01 mbar.
Im Modul 47 werden die Freiräume, die sich zwischen den Trägerelementen aufspannen, mit demselben oder mit einem weiteren Material beschichtet. Dieses Material wird mithilfe einer Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 verdampft, wodurch die erzeugten Verdampfungspartikel des Materials in das mit einer dünnen Schicht überzogene folienartige Material 18 eindringen oder es schon in geringem Umfang beschichten. Auf jeden Fall ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Dampfstrom 59 das sich mäanderförmig bewegende folienartige Material 18 vollständig durchdringen kann, äußerst gering, um nicht zu sagen, sie liegt nahe bei Null.
Als Transportsystem des Wickelguts wird wiederum die Wickelvorrichtung 1 aus 2 eingesetzt, die eine sich gegenläufige mäanderförmige Bewegung des folienartigen Materials 18 ausführt, so dass es mit der Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 möglich ist, die Freiräume des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 aufzufüllen. Die Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 ist nur unterhalb des Lagenpakets angeordnet, weil der Elektronenstrahl in einen Tiegel, in dem sich das Beschichtungsmaterial befindet, hineingeschossen wird und aus dem Tiegel heraus das Beschichtungsmaterial ausdampft. Der Tiegel stellt somit die eigentliche Quelle dar. Alle zusätzlichen Aggregate, beispielsweise Hohlkathoden, mit deren Plasma die Verdampfungswolke aktiviert wird, sind nicht eingezeichnet.
Der Arbeitsdruckbereich, in dem die Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 arbeitet, liegt zwischen 10^-05 mbar und 10^-01 mbar. Je nach konkretem Druckbereich empfiehlt es sich, eine Schleusenkammer 51, wie in 10b schematisch dargestellt, oder andere Verbindungsvorrichtungen einzusetzen, wie beispielsweise Rollschleusen oder Spaltschleusen.
Im Modul 48 wird ein Beschichtungsprozess durchgeführt, der einer konventionellen Folienbeschichtung gleichzusetzen ist. Dabei wird jede Seite des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 auf je einer großen Beschichtungswalze 56 beschichtet. Im Fall der 10b wird das abzuscheidende Material mit Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtungen 11 verdampft, wodurch sich auf beiden Seiten des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 eine aus dem verdampften Material bestehende Schicht aufbaut. Der Arbeitsdruckbereich im Modul 48 liegt wiederum zwischen 10^-05 mbar und 10^-01 mbar, entspricht aber in der Regel dem, der im Modul 47 vorherrscht, wenn das gleiche Material verdampft wird. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, eine Verbindungsvorrichtung, die eine Schleusenfunktion ausübt, zwischen Modul 47 und Modul 48 einzubauen. Bestenfalls eine Spaltschleuse könnte sich unter Umständen erforderlich machen.
Wenn der Druckwert im Aufwickelmodul 39 im Vergleich zum Modul 48 einen hohen Wert besitzt, empfiehlt es sich, wie in 10b abgebildet, eine Schleusenkammer 51 einzubauen, um eine saubere Trennung zwischen Modul 48 und Aufwicklermodul 39 zu erhalten. Entspricht der Druckwert im Aufwickelmodul 39 in etwa dem des Moduls 48, dann reichen andere Verbindungsvorrichtungen, wie beispielsweise Spaltschleusen, aus.
Um die Freiräume mit einem zu beschichtenden Material schnell verschließen zu können, um dann eine flächendeckende Beschichtung mit einem anderen Material vornehmen zu können, kann die „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage 10, die in 11c schematisch dargestellt ist, eingesetzt werden.
Mithilfe von Vakuumlichtbogen-Vorrichtungen werden auf der Grundlage von Thermospritzmethoden die Freiräume des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 geschlossen. Dieser Prozess erfordert eine entsprechend große Menge an Material, das abgeschieden werden muss. Die Vakuum-Lichtbogenthermospritztechnologie ermöglicht Abscheideraten, die diese Forderung erfüllen. Allerdings ist die entstehende Schicht, die durch dieses Beschichtungsverfahren entsteht, verglichen mit anderen Vakuumbeschichtungsverfahren, eher grob strukturiert, wobei die Ausdehnungen der sich während des Beschichtungsprozesses ausbildenden Strukturelemente bis zu 10 µm betragen können. Der Vorteil dieser Beschichtungstechnologie besteht jedoch darin, dass sich die Freiräume vergleichsweise schnell schließen lassen.
Für den Vakuum-Lichtbogenspritzprozess wird im Modul 49 das Wickelgut 18 über eine Wickelvorrichtung 4, wie sie in 4b zum Einsatz kommt, geführt. Der Arbeitsdruck für das Vakuum-Lichtbogenspritzen liegt zwischen 10⁺⁰² mbar und 10⁺⁰³ mbar und stellt damit, verglichen mit anderen Vakuumbeschichtungsverfahren, einen sehr hohen Bereich dar. Da der Arbeitsdruck im Modul 50 in der Regel im Bereich zwischen 10^-05 mbar und 10^-01 mbar liegt, ist es aus diesem Grund empfehlenswert, zwischen Modul 49 und Modul 50 eine Schleusenkammer 52 als Rollenschleuse einzubauen, die sich separat abpumpen lässt. Macht sich in beiden Kammern ein entsprechend großer Gasdurchsatz erforderlich, erweist es sich dennoch in den meisten Anwendungsfällen als notwendig, eine Schleusenkammer als Spaltschleuse, wie in der 11c gezeichnet, einzubauen.
Beim Einbau einer Rollenschleuse als Schleusenkammer 52 lassen sich dann im Modul 50 verschiedene Beschichtungsmethoden, die auch bei Folienbeschichtungen zum Einsatz kommen, anwenden. Beispielhaft in 11c werden beide Seiten des Wickelguts 18 mithilfe von Rohrmagnetrons 11 beschichtet.
In der 12 ist eine Prinzipdarstellung eines Schichtaufbaus an den linienförmigen Trägerelementen des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 in zwei Varianten dargestellt.
In der 12 ist im linken Bereich das folienartige Konstruktionsmaterial 18 allein dargestellt, welches im Beispiel aus sogenannten Schussfäden 60 und Kettfäden 61, aus denen sich ein Gewebe, das eine Form des Konstruktionsmaterials darstellt, aufbaut, besteht.
Der mittlere Teil der 12 zeigt eine von einer Seite des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 erfolgende Einwirkung durch ein nicht dargestelltes Bearbeitungsinstrument 11. Dargestellt ist die Primärrichtung 16 des Bearbeitungsinstruments 11. Der mittlere Teil der 12 zeigt einen Verlauf der Beschichtung bzw. ein Aufwachsen der Schichten in einer Reihenfolge von oben nach unten.
Wie zu sehen ist, beginnt sich das zu beschichtende Material an den linienförmigen Trägerelementen, welche hier einem Schussfaden 60 entsprechen, des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 aufzubauen bzw. anzuheften. Bei hinreichend langer Beschichtungsdauer wird der gesamte dreidimensionale Freiraum, der durch die linien- und knotenförmigen Trägerelemente aufgespannt wird, abgedeckt bzw. überdeckt, die freien Volumina werden dabei jedoch nicht aufgefüllt.
Die Schicht 62 fängt an, zunächst an einem linienförmigen Trägerelement zu wachsen. Dieses Wachstum der Schicht 62 wird beispielsweise fortgesetzt, bis die dreidimensionalen Freiräume (Maschen) zunehmend überdeckt werden. Im unteren Teil der mittleren Darstellung ist das Wachstum derart fortgeschritten, dass sich die Schicht 62 über das nächste linienförmige Trägerelement des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 ausdehnt, ohne mit diesem weiteren Trägerelement Kontakt haben zu müssen. An diesem weiteren Trägerelement hat sich zwischenzeitlich eine eigene Schicht 62 ausgebildet. Wie im unteren Teil der mittleren Darstellung der 12 zu erkennen ist. kommt es zu einer Überdeckung 63 der Schichten 62 und somit zu einem Überdecken der Freiräume des folienartigen Konstruktionsmaterials 18.
Im rechten Teil der 12 ist eine von zwei Seiten des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 erfolgende Einwirkung durch zwei nicht dargestellte Bearbeitungsinstrumente 11 gezeigt. Dargestellt ist jeweils eine Vorzugsrichtung 16 der beiden Bearbeitungsinstrumente 11, beispielsweise von oberhalb und von unterhalb des folienartigen Konstruktionsmaterials 18. Der Aufbau der sich an den linienförmigen Trägerelementen ausbildenden Schicht 62 ist wiederum in seinem Verlauf von oben nach unten dargestellt. In diesem Fall werden an jedem linienförmigem Trägerelement, welches hier wiederum einem Schussfaden 60 entspricht, je zwei Schichten 62 ausgebildet. Nach einem entsprechenden Fortschreiten des Wachstums der Schichten 62 kommt es auch in dieser zweiten Variante zu einer Überdeckung 63.
Ein derartiger Schichtaufbau mit einer Überdeckung 63 kann beispielsweise mit den Anordnungen nach 2, 3 und 8 erreicht werden. Ein derart abgedecktes folienartiges Konstruktionsmaterial 18 kann nachfolgend mittels aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren vergleichbar mit einer Folie weiterverarbeitet bzw. beschichtet werden.
In der 13 ist eine Prinzipdarstellung eines Auffüllens der Freiräume des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 gezeigt, welches im Beispiel aus sogenannten Schussfäden 60 und Kettfäden 61 besteht. Die Freiräume sind somit die Bereiche zwischen den Schussfäden 60 und den Kettfäden 61.
Ein derartiges Auffüllen von Freiräumen des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 kann beispielsweise mit den Anordnungen nach 7 erreicht werden.
Hierbei kommen, wie in der 7 dargestellt, zwei Bearbeitungsinstrumente 11 zum Einsatz. Hierbei ist ein erstes Bearbeitungsinstrument 11 für die eigentliche Wirkung, also die Materialabscheidung, verantwortlich. Das zweite Bearbeitungsinstrument 11, welches in der 7 die Bezugsziffer 33 trägt, soll durch seinen in einer Sekundärrichtung 35 ausgerichteten Sekundärfluss 34 eine zweite Wirkung bzw. eine Sekundärwirkung hervorrufen, die den sich in einer ersten Vorzugsrichtung 16 ausdehnenden nutzbaren Fluss 13, also die durch das Bearbeitungsinstrument 11 ausgesandten Partikel, in ihrer Ablagerung am folienartigen Konstruktionsmaterial 18 beeinflussen.
Diese Beeinflussung bewirkt, dass die ausgesandten Partikel des Bearbeitungsinstruments 11 sukzessive den Freiraum, den die linien- und knotenförmigen Trägerelemente des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 aufspannen, ausfüllen können, in dem sich die sich abscheidenden Partikel in verschiedenen Winkeln auf die bereits angebundenen Partikel bzw. Schichten anbinden. Hierbei kann es auch zu einer nur teilweisen Auffüllung der Freiräume kommen, wie es in der 13 durch die verbleibenden Freiräume in der Mitte der Maschen des folienartigen Konstruktionsmaterials 18 dargestellt ist.
Bezugszeichenliste

1: Wickelvorrichtung; „Rolle-zu-Rolle“-System;
2: weiteres „Rolle-zu-Rolle“-System; Wickelvorrichtung; Wickelsystem
3: weiteres „Rolle-zu-Rolle“-System; Wickelvorrichtung; Wickelsystem
4: weiteres „Rolle-zu-Rolle“-System; Wickelvorrichtung; Wickelsystem
5: Anordnung
6: Anordnung
7: Wickelvorrichtung; Anordnung
8: Anordnung
9: „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage
10: Anlagenkonfiguration; „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage
11: Bearbeitungsinstrument; Prozessquelle;
11a: lonenquelle
11 b: planares Magnetron
11c: Rohrmagnetron
11d: Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtung
11 e: Elektronenstrahlverdampfer
11f: Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung
12: Flussaustrittsfläche
13: nutzbarer Fluss; räumliche Ausdehnung
14: verbotenen Zone; verbotener räumlicher Bereich
15: Länge der Ausdehnung der eingegrenzten Flussausbreitung; Flussausdehnung
16: Primärrichtung; Vorzugsrichtung; Flussausbreitung
17: Winkelverteilung
18: folienartiges Material; flexibles Substrat; folienartiges Konstruktionsmaterial
19: Wickelrichtung
20: erste Rollengruppe; Rollensystem; Walzengruppe
21: zweite Rollengruppe; Rollensystem; Walzengruppe
22: dritte Rollengruppe; Rollensystem; Walzengruppe
23: größere Walze; größeren Rolle
24: kleinere Walze; kleinere Rolle
25: Abstand; geringer Abstand; Längenbetrag
26: Freibereiche
27: erster Freibereich
28: zweiter Freibereich
29: Abschirmblech
30: Ausbreitung des Flusses Φ; Ausdehnung des Flusses Φ
31: Winkel
32: Betrag der Bewegungsrichtung des Lagenpakets des Wickelguts
33: Wirkungsbeeinflussungsinstrument; zweites Bearbeitungsinstrument; Gasdüse
34: Sekundärfluss; zweiter Fluss; Fluss
35: Sekundärrichtung; zweite Richtung; weitere Vorzugsrichtung
36: ausprägende Winkelverteilung; Winkelverteilung
37a: erste Teilanordnung
37b: zweite Teilanordnung
38: Abwickelmodul
39: Aufwickelmodul
40: Bearbeitungsmodul
41: Pumpstutzen
42: Abpumpsystem
43: Modul lonenbearbeitung
44: Modul mehrlagige Beschichtung mittels Rohrmagnetrons
45: Beschichtungsmodul mittels Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen
46: Modul Beschichtung mittels Rohrmagnetrons unter flachem Winkel
47: Modul mehrlagige Beschichtung mittels Elektronenstrahlverdampfer
48: Modul konventionelle Folienbeschichtungsanordnung mittels Elektronenstrahlverdampfer
49: Variante Beschichtungsmodul mittels Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen
50: Modul konventionelle Folienbeschichtungsanordnung mittels Rohrmagnetrons
51: Schleusenkammer, Rollenschleuse
52: Schleusenkammer, Spaltschleuse
53: linke obere Umlenkrolle
54: untere linke Umlenkrolle
55: obere rechts daneben liegende Umlenkrolle
56: große Beschichtungstrommel
57: Rollenschleuse
58: Spaltschleuse
59: Dampfstrom
60: Schussfäden
61: Kettfäden
62: Schicht
63: Überdeckung
64, 64': erste Transportrichtung
65, 65': zweite Transportrichtung
66: dritte Transportrichtung
67: vierte Transportrichtung

Claims

Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate (18), bei welchem ein flexibles Substrat (18) zur Bearbeitung mit einem Bearbeitungsinstrument (11) durch einen evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) ein flexibles matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial ist, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats (18) in einer ersten Transportrichtung (64) und mindestens eine zweite Lage des flexiblen Substrats (18) parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats (18) und in einem Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zu dieser in einer der ersten Transportrichtung (64) entgegengesetzten zweiten Transportrichtung (65) durch einen Freibereich (26) im evakuierbaren Prozessbereich transportiert wird, wobei mindestens ein nutzbarer Fluss (13) mindestens eines Bearbeitungsinstruments (11) die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats (18) bei ihrem entgegengesetzten Transport durch den Freibereich (26) gleichzeitig durchdringt.
Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate (18), bei welchem ein flexibles Substrat (18) zur Bearbeitung mit einem Bearbeitungsinstrument (11) durch einen evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) ein flexibles matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial ist, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats (18) in einer ersten Transportrichtung (64') durch einen ersten Freibereich (27) und nachfolgend in einer von der ersten Transportrichtung (64') verschiedenen dritten Transportrichtung (66) durch einen zweiten Freibereich (28) transportiert wird, dass das flexible Substrat (18) umgelenkt und in mindestens einer zweiten Lage des flexiblen Substrats (18) parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats (18) in einer der dritten Transportrichtung (66) entgegengesetzten vierten Transportrichtung (67) durch den zweiten Freibereich (28) und nachfolgend in einer der ersten Transportrichtung (64') entgegengesetzten zweiten Transportrichtung (65') durch den ersten Freibereich (27) im evakuierbaren Prozessbereich transportiert wird, wobei die parallel zueinander verlaufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) einen Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zueinander aufweisen und wobei mindestens ein nutzbarer Fluss (13) mindestens eines Bearbeitungsinstruments (11) die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats (18) bei ihrem entgegengesetzten Transport durch den ersten Freibereich (27) und/oder den zweiten Freibereich (28) gleichzeitig durchdringt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) mehrfach umgelenkt wird und mindestens in vier, vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) durch den Freibereich (26) oder die Freibereiche (27, 28) transportiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich zwischen der ersten und der dritten Transportrichtung (64', 66) sowie der zweiten und der vierten Transportrichtung (65', 67) ergebender Winkel in einem Bereich zwischen größer 0 Grad und kleiner 180 Grad liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als flexibles Substrat (18) ein Konstruktionsmaterial (18), bestehend aus linien- und knotenförmigen Trägerelementen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als flexibles Substrat (18) ein gewebeartiges Konstruktionsmaterial (18), bestehend aus linien- und knotenförmigen Trägerelementen verwendet wird, welche mittels Schussfäden (60) und Kettfäden (61) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) mit einer umhüllenden Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente versehen wird und/oder ein Auffüllen von Freiräumen des flexiblen Substrats (18) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer mindestens einseitigen Flussausbreitung (16) eines Bearbeitungsinstruments (11) in Richtung des flexiblen Substrats (18) ein Aufwachsen einer Schicht (62) beginnend an den Schussfäden (60) des flexiblen Substrats (18) derart erfolgt, dass Freiräume des flexiblen Substrats (18), welche Bereiche zwischen Schussfäden (60) und Kettfäden (61) sind, abgedeckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Bearbeitungsinstruments (11) mit einem nutzbaren Fluss (13) im Zusammenwirken mit einem Wirkungsbeeinflussungsinstrument (33) mit einem Sekundärfluss (34) ein Auffüllen von Freiräumen des flexiblen Substrats (18), welche Bereiche zwischen Schussfäden (60) und Kettfäden (61) sind, erfolgt.
Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate nach Anspruch 1, wobei die Vakuumbearbeitungsanlage mindestens ein Abwickelmodul (38), ein Aufwickelmodul (39) und einen zwischen diesen Modulen (38, 39) angeordneten evakuierbaren Prozessbereich mit einem Bearbeitungsinstrument (11) oder mehreren Bearbeitungsinstrumenten (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rollengruppe (20) und eine zweite Rollengruppe (21) angeordnet ist, dass in jeder Rollengruppe (20, 21) jeweils mehrere im Durchmesser kleinere Rollen (24) und mehrere im Durchmesser größere Rollen (23) zur Umlenkung des flexiblen Substrats (18) angeordnet sind, dass zwischen der ersten Rollengruppe (20) und der zweiten Rollengruppe (21) mindestens ein Freibereich (26) mit mindestens einem Bearbeitungsinstrument (11) angeordnet ist, durch welchen das flexible Substrat (18) transportiert wird und wobei die Rollengruppen (20, 21) so angeordnet sind, dass das flexible Substrat (18) in mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Lagen in einer ersten Transportrichtung (64) und einer zweiten Transportrichtung (65) gegenläufig transportiert wird, wobei die Lagen einen Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zueinander aufweisen.
Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate nach Anspruch 2, wobei die Vakuumbearbeitungsanlage mindestens ein Abwickelmodul (38), ein Aufwickelmodul (39) und einen zwischen diesen Modulen (38, 39) angeordneten evakuierbaren Prozessbereich mit einem Bearbeitungsinstrument (11) oder mehreren Bearbeitungsinstrumenten (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rollengruppe (20), eine zweite Rollengruppe (21) und eine dritte Rollengruppe (22) angeordnet sind, dass zwischen der ersten Rollengruppe (20) und der dritten Rollengruppe (22) ein erster Freibereich (27) und zwischen der zweiten Rollengruppe (21) und der dritten Rollengruppe (22) ein zweiter Freibereich (28) angeordnet sind, wobei die Rollengruppen (20, 21, 22) derart angeordnet sind, dass das flexible Substrat (18) in mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Lagen gegenläufig durch den ersten Freibereich (27) und den zweiten Freibereich (28) transportiert wird, wobei in den Freibereichen (27, 28) mindestens ein Bearbeitungsinstrument (11) angeordnet ist, wobei die Lagen einen Abstand zwischen 1 mm und 10 mm zueinander aufweisen.
Vakuumbearbeitungsanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Freibereich (26, 27, 28) ein erstes Bearbeitungsinstrument (11) über einer ersten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) und ein weiteres zweites Bearbeitungsinstrument (11) über einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) angeordnet sind.
Vakuumbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Freibereich (26, 27, 28) ein erstes Bearbeitungsinstrument (11) über einer ersten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) und ein weiteres zweites Bearbeitungsinstrument (33) über derselben Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) angeordnet sind, wobei das erste Bearbeitungsinstrument (11) mit seiner Vorzugsrichtung (16) in einem Winkel α zur Oberfläche des flexiblen Substrats (18) und das zweite Bearbeitungsinstrument (33) mit seiner Vorzugsrichtung (35) in einem vom Winkel α verschiedenen Winkel zur Oberfläche des flexiblen Substrats (18) ausgerichtet angeordnet sind.
Vakuumbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungsinstrument (11) eine lonenquelle (11a), ein planares Magnetron (11b), ein Rohrmagnetron (11c), eine Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtung (11 d), ein Elektronenstrahlverdampfer (11e), eine Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung (11f) oder eine Lichtbogenverdampfungsvorrichtung ist.