CN105140372A - 光电器件激光封装的退火方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电器件激光封装的退火方法及其应用，当采用激光器对半导体发光器件的激光封装工艺步骤结束后，继续以所述激光器作为激光退火装置，并由所述激光器的激光源提供用于退火工艺的激光束该激光束对半导体封装器件的封装轮廓线进行扫描，所述激光束垂直向下，通过运动控制软件控制激光束中心和封装轮廓线中心对准，沿着轮廓线进行周线式扫描进行激光退火，同时使用电加热装置对工作台进行加热，扫描完成即完成激光退火。本发明方法对光电器件进行退火，可以显著的降低光电器件封装时产生的气泡，消除封装时产生的内应力，提高器件的密封性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件的密封处理工艺及应用，特别是涉及一种半导体发光器件的封装处理工艺及应用，应用于光电器件封装和质量控制技术领域。
背景技术
激光封装技术作为对基板进行密封的一种封装技术被应用于半导体发光器件的封接，以使得发光器件的内部与周围环境隔绝，避免发光器件受到周围环境的影响而使性能下降。
发光器件，例如有机电致发光器件，得到了越来越多的关注和广泛应用。在有机电致发光器件中，有机电致发光显示器OLED作为一种新兴的平板显示器在色彩对比度、视角、响应速度和能耗等方面均具有潜在的优势。
但是在进行激光封装后，封装截面会产生大量气泡，如果产生裂纹将这些气泡连接起来，会对器件的密封性产生很大的影响，因此尽可能减少封装后玻璃粉中气泡，对于发光器件的性能而言尤为重要；同时，由于封装后冷却速度过快，玻璃粉中产生残余应力，导致裂纹的产生，最终影响器件寿命。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种光电器件激光封装的退火方法及其应用，在现有的激光封装基础上，不添加任何实验设备，继续以封装时使用过的激光器作为激光退火装置，显著的减少光电器件封装时在封装结合部位产生的气泡，有效降低半导体发光器件的封装结合部位的键合界面残余应力，甚至基本消除封装时产生的内应力，提光电器件的密封性和使用寿命。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
一种光电器件激光封装的退火方法，当采用激光器对半导体发光器件的激光封装工艺步骤结束后，继续以器激光器作为激光退火装置，并由器激光器的激光源提供用于退火工艺的激光束，在进行光电器件激光封装的退火工艺时，使器激光源发出的激光束垂直于待退火处理的器半导体发光器件的基板表面，同时通过器激光器的光学组件的运动控制软件系统控制激光束中心与待退火处理的器半导体发光器件的封装轮廓线中心线实时对准，使激光束沿着半导体封装器件的封装轮廓线进行周线式激光扫描，对器半导体发光器件的封装结合部位进行退火处理，激光扫描完成即完成激光退火过程。
作为本发明优选的技术方案，在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中，将待退火处理的器半导体发光器件放置于导热材料制成的工作台上，在工作台下方使用加热装置通过工作台对待退火处理的器半导体发光器件进行辅助加热，加热装置的加热温度根据在退火过程中的器激光器的输出功率和激光扫描速度进行设定。
作为本发明上述方案中进一步优选的技术方案，在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中，加热装置的加热温度控制在65~90℃。
作为本发明上述方案中进一步优选的技术方案，在进行光电器件激光封装的退火工艺输出激光时，控制器激光器输出激光的波长在808~810nm之间，输出的激光类型采用连续型激光。
作为本发明上述方案中进一步优选的技术方案，当在激光封装过程中控制器激光器的输出功率为5.5~9W时；则在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中控制器激光器的输出功率为3.5~4.5W。
作为本发明上述方案中进一步优选的技术方案，当在激光封装过程中控制激光的扫描速度为2~25mm/s时，则在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中控制激光扫描速度为0.5~2mm/s。
作为本发明上述方案中进一步优选的技术方案，在对封装后的半导体发光器件进行封装及后续的退火过程中，器激光器皆采用半导体二极管激光器。
本发明还提供一种本发明光电器件激光封装的退火方法的应用，对于封装轮廓线是由低温玻璃粉结合有机溶剂配制的浆料制备而成的半导体发光器件，则对半导体发光器件的封装结合部位适合于采用本发明激光退火处理。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明运用于光电器件封装后退火具有显著优势，达到光电器件封装中对水汽和氧气的阻挡要求，并提高封装强度；
2.利用本发明方法对光电器件进行退火，在现有的激光封装基础上，不添加任何实验设备，继续以封装时使用过的激光器作为激光退火装置，仅通过对激光器的输出功率、激光束的波长和扫描速度的综合调控，对光电器件进行退火，能显著的降低光电器件封装时产生的气泡，消除封装时产生的内应力，提高器件的密封性和使用寿命，能满足光电器件激光封装的要求而不损伤器件。
附图说明
图1是本发明优选实施例光电器件激光封装的退火方法处理后的光电器件结构示意图。
图2是本发明优选实施例光电器件激光封装的退火方法工艺流程图。
图3是本发明优选实施例的激光退火扫描路径示意图。
图4是本发明优选实施例采用加热装置降低冷却速度的方法的示意图。
图5是本发明优选实施例施加激光功率类型的示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
在本实施例中，参见图1～图5，一种光电器件激光封装的退火方法，当采用激光器7对半导体发光器件的激光封装工艺步骤结束后，继续以器激光器7作为激光退火装置，并由器激光器7的激光源提供用于退火工艺的激光束，在进行光电器件激光封装的退火工艺时，使器激光源发出的激光束垂直于待退火处理的器半导体发光器件的基板表面，同时通过器激光器7的光学组件的运动控制软件系统控制激光束中心与待退火处理的器半导体发光器件的封装轮廓线中心线实时对准，使激光束沿着半导体封装器件的封装轮廓线进行周线式激光扫描，对器半导体发光器件的封装结合部位进行退火处理，激光扫描完成即完成激光退火过程，参见图1和图2。
在本实施例中，光电器件激光封装的退火方法待处理的OLED器件结构如图1所示，上玻璃基板2用于沉积玻璃浆料形成封装结合部4，下玻璃基板3用于沉积OLED功能结构器件1，通过激光封装，形成气密空间，起到隔绝外面的氧气和水汽等作用，但未经退火处理的封装结合部4的键合界面残余应力存在集中的问题，同时封装后的封装结合部4玻璃粉中还存在气泡，这都需要在后续的退火处理过程中进行解决。
在本实施例中，参见图4，在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中，将待退火处理的器半导体发光器件放置于导热材料制成的工作台5上，在工作台5下方使用加热装置6通过工作台对待退火处理的器半导体发光器件进行辅助加热，加热装置6的加热温度根据在退火过程中的器激光器的输出功率和激光扫描速度进行设定。本书实例激光源提供一激光束，本实施例在完成激光封装的基础上，对封装后的样品立即再次用激光扫描封装轮廓线进行激光退火处理，同时使用电加热装置对工作台进行加热，对基板进行加热处理，沿着轮廓线进行周线式扫描进行激光退火，扫描完成即完成激光退火，这样不仅可以释放封装界面玻璃粉中的气泡，还能降低玻璃粉的冷却速度，达到激光退火效果，释放封装后残余应力。
在本实施例中，参见图1～图5，光电器件激光封装的封装和退火方法，包括如下步骤：
S1：丝网印刷将玻璃浆料组合物沉积于玻璃基板：OLED器件封装需要上下两块玻璃基板，通过丝网印刷，将玻璃浆料组合物按照预设的图形印刷到上玻璃基板2上，形成闭环的玻璃粉路径，当然实现玻璃料设置在玻璃基板上的方法具有多种，本步骤只是采用其中一种；
S2：预烧结沉积了玻璃浆料的玻璃基板：将在步骤S1中印刷好玻璃浆料的玻璃片放置于高温马弗炉中，设定预烧结曲线，然后对沉积了玻璃浆料的上玻璃基板2进行预烧结工艺，得到了平整、均匀的闭环的玻璃料层；
S3：激光键合形成光电器件的气密空间封装结构：在下玻璃基板3用于沉积OLED功能结构材料1，将上玻璃基板2和下玻璃基板3叠置组合，使上玻璃基板2上的封装轮廓线的玻璃料与下玻璃基板3接触，并将在下玻璃基板3上沉积OLED功能结构器件1封于上玻璃基板2和下玻璃基板3之间的玻璃料围成的闭环封装轮廓线之内，对玻璃料层，通过运动控制软件控制激光束中心和封装轮廓线中心线对准，调整激光器7的功率，沿着玻璃粉路径扫描一圈进行激光封装，形成封装结合部4，封装结合部的封装路径如图3所示，需要注意的是，此时，若以拐角M点为激光封装的起始点，则相对于直线区域来说，M点附近区域很有可能会由于吸收热量不均匀而产生内应力，产生裂纹，甚至分层，造成激光封装失败，因此在本实施例中，改用M’作为激光封装起始点，这样能有效降低因受热不均匀产生的缺陷；
S4：降低激光功率进行激光退火处理：如图4所示，在使用退火装置进行激光封装过后，将待退火处理的器半导体发光器件放置于导热金属材料制成的工作台5上，继续以器激光器7作为激光退火装置，并由器激光器7的激光源提供用于退火工艺的激光束，输出的激光类型采用连续型激光，如图5所示，根据退火处理要求，此时激光功率大小的选择由激光封装功率以及玻璃粉的退火温度决定，而加热装置6的加热温度根据在退火过程中的器激光器7的输出功率和激光扫描速度进行设定，然后沿着初始轨迹再扫描一圈，在激光退火的同时，在工作台5下方使用加热装置6通过工作台对待退火处理的器半导体发光器件进行辅助加热，减缓器件激光退火后的冷却速度。
在本实施例中，参见图4，本实施例结合对OLED器件的激光退火方法以及降低冷却速度的方法，在导热金属的工作台5下面施加底板加热技术，即加上一块电加热装置6，由于工作台5导热，所以在激光退火时，可以使整个器件处于一个相对较高的温度，在激光退火完成后，由于使用底板加热技术，可以减小激光扫过是温度下落的温差，降低温度骤冷速度，在一定程度上缓解了温度从高温降落至低温的温度骤变，可以减少由温度骤变产生的残余应力，从而起到增强封装强度的作用。本实施例运用于OLED器件封装后退火具有显著优势，有效降低了器件键合界面气泡的数量，通过温度控制降低了玻璃粉冷却速度，达到OLED器件封装中对水汽和氧气的阻挡要求，并提高封装强度。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明光电器件激光封装的退火方法及其应用的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种光电器件激光封装的退火方法，其特征在于：当采用激光器对半导体发光器件的激光封装工艺步骤结束后，继续以所述激光器作为激光退火装置，并由所述激光器的激光源提供用于退火工艺的激光束，在进行光电器件激光封装的退火工艺时，使所述激光源发出的激光束垂直于待退火处理的所述半导体发光器件的基板表面，同时通过所述激光器的光学组件的运动控制软件系统控制激光束中心与待退火处理的所述半导体发光器件的封装轮廓线中心线实时对准，使激光束沿着半导体封装器件的封装轮廓线进行周线式激光扫描，对所述半导体发光器件的封装结合部位进行退火处理，激光扫描完成即完成激光退火过程。
2.根据权利要求1所述光电器件激光封装的退火方法，其特征在于：在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中，将待退火处理的所述半导体发光器件放置于导热材料制成的工作台上，在工作台下方使用加热装置通过工作台对待退火处理的所述半导体发光器件进行辅助加热，加热装置的加热温度根据在退火过程中的所述激光器的输出功率和激光扫描速度进行设定。
3.根据权利要求2所述光电器件激光封装的退火方法，其特征在于：在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中，加热装置的加热温度控制在65~90℃。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述光电器件激光封装的退火方法，其特征在于：在进行光电器件激光封装的退火工艺输出激光时，控制所述激光器输出激光的波长在808~810nm之间，输出的激光类型采用连续型激光。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述光电器件激光封装的退火方法，其特征在于：当在激光封装过程中控制所述激光器的输出功率为5.5~9W时；则在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中控制所述激光器的输出功率为3.5~4.5W。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述光电器件激光封装的退火方法，其特征在于：当在激光封装过程中控制激光的扫描速度为2~25mm/s时，则在对封装后的半导体发光器件进行退火过程中控制激光扫描速度为0.5~2mm/s。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述光电器件激光封装的退火方法，其特征在于：在对封装后的半导体发光器件进行封装及后续的退火过程中，所述激光器皆采用半导体二极管激光器。
8.一种权利要求1所述光电器件激光封装的退火方法的应用，其特征在于：对于半导体发光器件的封装轮廓线是由低温玻璃粉结合有机溶剂配制的浆料制备而成的，则对半导体发光器件的封装结合部位适合于采用激光退火处理。
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