CN105576154A

CN105576154A - 用于电子元件的封装

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Publication number: CN105576154A
Application number: CN201610142654.7A
Authority: CN
Inventors: S·L·罗格诺弗; V·M·施奈德; J·D·洛瑞
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2028-11-24
Also published as: CN102694133B; TWI555194B; US7815480B2; TWI395328B; WO2009073102A3; JP2013235850A; US20090142984A1; CN102694133A; TW201347168A; JP2011505667A; JP5690380B2; CN105576154B; CN101952991B; KR101350122B1; KR20100105642A; US8552642B2; US20110037383A1; WO2009073102A2; JP5529032B2; CN101952991A

Abstract

本发明涉及一种用于电子元件的封装。该用于电子元件的封装包括第一玻璃基板、第二玻璃基板、包含烧结的玻璃料并将第一玻璃基板和第二玻璃基板隔开的壁、通过壁气密密封在第一玻璃基板和第二玻璃基板之间的至少一个有机发光二极管，所述壁包含多个隔离的小室，各小室包含多个子壁，所述多个子壁包括与平行子壁相交叉的成角度子壁，所述多个子壁的排列方式使氧和/水分只有在至少两个子壁破裂时才易于通过小室。

Description

用于电子元件的封装

本申请是分案提交日为2012年6月12日、申请号为201210192645.0、名称为“用于电子元件封装的方法和设备”的发明专利申请的分案申请，该申请是国际申请号为PCT/US2008/013062，国际申请日为2008年11月24日，进入中国国家阶段的申请号为200880126022.5，名称为“用于电子元件封装的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

优先权

本申请要求于2007年11月30日提交的题为“用于电子元件封装的方法和设备”的美国专利申请11/998600的优先权。

技术领域

本发明涉及用于电子元件，例如用于显示器的有机发光二极管(OLED)的封装的方法和设备。

发明背景

目前正在考虑将基于OLED的显示器用于许多目前使用液晶显示器(LCD)的应用。基于OLED的显示器提供的图像比液晶显示器更亮更清晰，而且所需功率较少。但是,OLED容易因接触氧气和水分而受到破坏。这种接触会导致发光器件的使用寿命缩短。因此，为了OLED的长期性能，气密密封是基本要求之一。

人们已经进行了努力，使用环氧树脂之类的有机材料对基于OLED的显示器进行气密密封。康宁有限公司(本申请的受让者)已经开发出了性能显著提高的替代技术。根据这项技术,通过将玻璃颗粒、填料颗粒(例如晶体颗粒)和媒介物(例如包括一种或多种溶剂以及一种或多种粘合剂和/或分散助剂的媒介物)混合起来，制备含玻璃料的糊料。将该糊料分散在第一基板(如第一玻璃基板)上，利用例如高温加热炉进行烧结，产生烧结的玻璃料图案。

所得的组合件被称为玻璃料覆盖玻璃，或者简称覆盖件，将该组合件与承载着一个或多个OLED器件的基板(如第二玻璃基板)合并起来。通过使烧结的玻璃料图案接受激光能量处理，将覆盖件和第二基板密封在一起。特别地，激光束在烧结的玻璃料图案上扫描，局部升高烧结的玻璃料的温度至超过其软化点。通过这种方式，烧结的玻璃料粘着于第二基板上，在覆盖件和第二基板之间形成强力密封。因为烧结的玻璃料是玻璃和陶瓷材料，与有机材料相对比，氧气和水分渗透过玻璃料密封的速度远低于之前用来包封OLED器件的环氧树脂密封。

诸如对角线大于或等于14英寸的全尺寸TV等较大尺寸OLED器件的密封比诸如用在移动电话、PDA和其他移动电子器件中的较小OLED器件的密封面临更大的挑战。对于常规的小型OLED器件，事实证明，密封宽度约0.7-1.0毫米的烧结玻璃料已经足够。具体地，发现这些密封宽度提供了对水分和氧气的充足屏障，使常规的显示器能成功运行1-3年。此外，这样的密封宽度对这些小型器件提供充分的机械强度。较小密封宽度与待密封的小型OLED器件上能利用的有限空间相符合。例如，对常规的小型OLED器件，可用于密封的边缘区域的宽度仅1.0-1.5毫米。

与小型器件相比，较大尺寸OLED器件如TV要求更长的使用时间，机械要求也更高。因此，需要用于敏感电子元件如OLED的大尺寸封装，这种封装的密封强度要更高和/或要提高更好的保护防止水和氧的流入。本发明要解决这一需要。

发明概述

本发明的第一方面提供一种封装方法，该方法包括：

(A)提供第一基板(12)、第二基板(16)、将第一和第二基板(12,16)隔开的壁(14)、设置在第一和第二基板(12,16)之间的至少一个温度敏感元件(18,28,36)，所述壁(14)包含熔化温度为T_{玻璃料-熔化}的烧结玻璃料，所述至少一个温度敏感元件(18,28,36)的退化温度T_退化，所述壁(14)与所述第一基板(12)结合并与第二基板(16)接触；

(B)将直径D_束的激光束投射在壁(14)上；和

(C)使激光束以速度S沿壁(14)的长度移动，将壁(14)的宽度的至少一部分密封于第二基板(16)；

其中：

(i)在沿壁的任何位置处，所述至少一个温度敏感元件(18,28,36)的边缘与壁(14)密封于第二基板(16)的部分的边缘之间的最小距离是L_最小；

(ii)在沿壁的任何位置处，壁(14)密封于第二基板(16)的部分的最小宽度是W_{密封-最小}；和

(iii)D_束、L_最小、W_{密封-最小}、T_{玻璃料-熔化}、T_退化及S满足以下关系式：

W_{密封-最小}≥2毫米,

D_束>W_{密封-最小},

S≥(11毫米/秒)·(D_束/2毫米)·(0.2毫米/L_最小)·(65℃/T_退化)²,

和

S≤(130毫米/秒)·(D_束/2毫米)·(450℃/T_{玻璃料-熔化})²。

本发明的第二方面提供一种封装，其包括：第一玻璃基板(12)、第二玻璃基板(16)、将第一和第二基板(12,16)隔开的壁(14)、对氧和水分敏感且通过壁(14)气密密封在第一和第二基板(12,16)之间的至少一个元件(18,28,36)，所述壁(14)包含熔化温度为T_{玻璃料-熔化}的烧结玻璃料，所述至少一个元件(18,28,36)退化温度为T_退化，其中：

壁(14)的宽度(42)的至少一部分激光密封于第二基板(16)；

在沿壁的任何位置处，壁(14)密封于第二基板(16)的部分的最小宽度是W_{密封-最小}；

在沿壁的任何位置处，所述至少一个元件(18,28,36)的边缘与壁(14)密封于第二基板(16)的部分的边缘之间的距离是L_最小；和

W_{密封-最小},L_最小和T_{玻璃料-熔化}满足以下关系式：

W_{密封-最小}≥2毫米；

0.2毫米≤L_最小≤2.0毫米；和

T_{玻璃料-熔化}≥6.0·T_退化。

在本发明第一及第二方面的一些实施方式中，W_{密封-最小}小于或等于7毫米。较佳地，W_{密封-最小}小于或等于6毫米但大于或等于3毫米，例如W_{密封-最小}约等于5毫米。

本发明的第三方面提供一种封装，其包括第一玻璃基板(12)、第二玻璃基板(16)、包含烧结的玻璃料并将第一和第二基板(12,16)隔开的壁(14)、对氧和/或水分敏感并通过壁(14)气密密封在第一和第二基板(12,16)之间的至少一个元件(18,28,36)，所述壁(14)包含多个隔离的小室(32)，各小室(32)包含多个子壁(30)，子壁的排列方式是只有在子壁(30)中的至少两个被打破时才能使氧和/水分易于通过小室。

本发明的第四方面提供一种封装，其包括：第一玻璃基板(12)、第二玻璃基板(16)、将第一和第二基板(12,16)隔开的壁(14)、对氧和水分敏感并通过壁(14)气密密封在第一和第二基板(12,16)之间的至少一个元件(18,28,36)，所述壁(14)包括多个包含烧结玻璃料的子壁(30)和子壁(34)，该子壁(34)(i)包含有机材料，如环氧树脂，且(ii)位于包含烧结玻璃料的两个子壁之间。在一些实施方式中，包含有机材料的子壁不与包含烧结的玻璃料的子壁接触。

在对本发明的各方面的概述中使用的附图标记只是为能方便读者，并未意在限制本发明的范围，也不应被理解为是对本发明范围的限制。一般而言，应理解前面的一般性描述和以下的详细描述都只是对本发明的示例，用来提供理解本发明的性质和特性的总体评述或框架。

在以下的详细描述中提出了本发明的附加特征和优点，对于本领域的技术人员而言，由所述内容或通过按照本文所述实施本发明而了解，其中的部分特性和优点将是显而易见的。包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。应理解，在本说明书和附图中揭示的本发明的各种特征可以以任意和所有的组合使用。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个实施方式的显示器件的横截面侧视图。

图2是根据本发明一个实施方式，其上结合有烧结的玻璃料图案的玻璃板的截面侧视图。

图3是图2的玻璃板的俯视图，图中显示了烧结的玻璃料图案，其具有框形状。

图4是显示本发明的各种几何关系的示意图。

图5A显示三种不同烧结玻璃料宽度的激光功率和激光扫描速度间的关系。该图中纵轴是以瓦为单位的激光功率，横轴是以毫米/秒为单位的扫描速率。

图5B显示四种不同激光扫描速度的激光功率和烧结玻璃料宽度间的关系。该图中纵轴是以瓦为单位的激光功率，横轴是以毫米为单位的烧结玻璃料宽度。

图6是说明与可用于本发明的一些实施方式的热控制系统的示意图。

图7是本发明使用单一烧结玻璃料壁的实施方式的示意图。

图8是本发明使用由嵌套子壁组成的烧结玻璃料壁的实施方式的示意图。

图9是使用包括由烧结玻璃料构成的嵌套子壁和由有机材料构成的子壁的壁的实施方式的示意图。

图10是本发明使用具有隔离小室的壁的实施方式的示意图，所述隔离小室可以减少因局部缺陷产生的泄漏。

本发明和其优选实施方式的详细描述

如上面所述，根据本发明的一些方面，本发明涉及通过激光密封对温度敏感元件如OLED进行封装，其中所产生的密封具有较宽的宽度(即，较大W_{密封-最小})，以便提供强度更高、使用寿命更长的封装。

图1是气密密封的OLED显示器件的截面侧视示意图,所述器件总地用附图标记10表示,其包括第一基板12、烧结玻璃料图案14、第二基板16、至少一个OLED元件18、以及至少一个与所述OLED元件电接触的电极20。通常,OLED元件18与阳极电极和阴极电极电接触。图1中的电极20用来表示任一种电极。尽管为了简化起见，图中仅仅显示了单个OLED元件,但是显示器件10可以包括设置在其中的许多个OLED元件。常规的OLED元件18包括一个或多个有机层(未示出)以及阳极/阴极电极。但是，本领域技术人员可以很容易地理解，任何已知的OLED元件18或者未来的OLED元件18均可用于显示器件10中。另外，应当理解，除了OLED元件以外，可以将另一类型的薄膜器件容纳在本发明的封装内。例如，可以使用本发明制造薄膜传感器、光生伏打电池等。

在一个实施方式中,第一基板12是使用熔融法制造的透明的玻璃薄板,例如康宁有限公司(CorningIncorporated)的编号为Code1737、或EAGLEXG^TM玻璃，或者由日本电气玻璃公司(NipponElectricGlassCo.)、NHT科技公司(NHTechno)和三星康宁精密玻璃公司(SamsungCorningPrecisionGlassCo.)制造的熔融玻璃。或者，第一基板12可以通过其它方法制造，例如旭硝子玻璃公司(AsahiGlassCo.)用来制造OA10玻璃和OA21玻璃所用的浮法工艺。第二基板16可以使用与第一基板12相同的玻璃制成，或者可以是不透明的基板。

在将第一基板12密封至第二基板16之前,以预定的图案将包含玻璃料的糊料沉积于第一基板12的主表面上,通常是以一条线或多条相连接的线的形式施加在与第一基板12的自由边缘13相距约1毫米的位置,通常以闭合的框或壁的形式沉积。在本发明中，“壁”这个字用来表示在封装的内部与外部氛围之间的壁垒。这样，壁可以具有各种形状，例如，圆形、四方形、矩形、三角形等。如下面将讨论的，在本发明的一些实施方式中，壁可由子壁构成(参见图8-10)。

较佳的是，在将含玻璃料的糊料沉积在第一基板12上之后，在将第一基板密封至第二基板16之前，对所述含玻璃料的糊料进行烧结。为了实现这一点,可以例如对沉积的糊料进行加热，使其接合于第一基板12,然后可以将该基板/加热后糊料的组合置于加热炉中，对糊料进行烧结(本领域中也称为对糊料进行"烧制"或"固结")，形成所需的烧结玻璃料图案14结合于第一基板12的组合件。或者，可以省去初始加热步骤,直接将基板/糊料图案的组合置于加热炉中进行烧结。再或者,可以仅仅对糊料图案以及周围的基板进行烧结，而不是对整个玻璃板进行烧结。所述局部加热可以同时对整个糊料图案进行，或者依次对各个部分进行。一般来说，优选采用带在初始加热步骤的加热炉加热方案，这时因为在初始加热中,媒介物的有机组分烧掉了，例如有机粘合剂材料。当然烧结温度和时间取决于糊料的组成，具体来说是取决于糊料的玻璃颗粒的组成。

在烧结的玻璃料图案14形成之后，如果必需和必要，可以对其进行研磨，使得沿玻璃料线的高度变化不会超过大约2-4微米,通常目标高度H为10微米至大约20微米，这取决于器件10的应用；但是更优选高度H约为14-16微米。如果高度变化更大些,则当将玻璃板12和基板16结合起来的时候可能在烧结的玻璃料图案和第二基板16之间形成的间隙，就可能不会在激光密封过程中通过烧结玻璃料图案14的熔融而闭合(见下文),或者所述间隙会引入应力，会使得一个基板或两个基板出现裂纹，特别是在冷却过程中。如果玻璃料高度H足够厚，但是并非过厚，则可以从第一基板12的背面进行激光密封。如果烧结的玻璃料图案14过薄，则没有留下足够的材料来吸收激光辐射，导致失败。如果图案过厚,则其能够在第一基板表面吸收足够的能量使其熔化,但是会阻碍使烧结玻璃料熔化所必需的能量到达基板16附近的玻璃料区域。这通常会导致第一基板和第二基板较差的或者质量不均的结合。

如果对烧结玻璃料图案14进行研磨，第一基板12和其接合的烧结玻璃料图案14的组合件可以通过一个温和的超声波清洗环境，以除去累积的所有碎屑。在清洁过程中，可以保持低温，以避免烧结的玻璃料图案14发生退化。进行清洁(如果实施了清洁)之后，可以进行最终加工步骤以除去残余的水分。例如，可以将组合件放置在100℃真空烘箱中保持6个小时或更长时间。从烘箱中取出之后,可以将该组合件放入无尘室箱中，以防止灰尘和碎屑的累积。

密封过程包括将第一基板12与烧结的玻璃料图案14的组合件放置在基板16顶上,而在基板16上设置有一个或多个OLED18以及一个或多个电极20,使得烧结的玻璃料图案、所述一个或多个OLED以及电极都被夹在以玻璃料图案的厚度分开的第一基板12和第二基板16之间。在密封过程中，可以对第一基板12和第二基板16施加轻柔的压力，保持它们接触。

然后透过第一基板12将激光束射到玻璃料图案14上。或者，如果基板16在密封波长下是透明的，可以透过基板16进行密封，或者同时透过两个基板进行密封。在每种情况下,所述一束或多束光束在烧结的玻璃料图案上通过，局部加热该图案，使得烧结玻璃料的玻璃组分熔化，形成气密密封，将局部12与基板16连接并结合起来。由于存在烧结的玻璃料密封14而在基板12和16之间存在的间隙，形成了OLED元件18的气密外套或封装。特别地，该封装包括形成封装的表面的两个基板和形成封装的壁的烧结玻璃料14。封装的气密密封可以防止周围环境中的氧气和水分进入OLED显示器10中，从而保护OLED18。

在结合过程中使用的一股或多股激光束可以是散焦束，使例如烧结玻璃料图案内的温度梯度更和缓。应当注意，如果梯度过陡(聚焦过度),OLED显示器10可能会产生裂纹，最终造成破坏。在熔化过程中，烧结的玻璃料图案通常需要升温阶段和冷却阶段。另外，在使用之前,所述第一基板12和烧结玻璃料图案14的组合件优选贮存在惰性气氛中，以防在熔融之前重新吸附O₂和H₂O。

关于通过使激光束通过烧结玻璃料图案而形成气密密封的封装的进一步细节，可以参见共同受让的美国专利申请公开第2006/0082298、2007/0128965、2007/0128966和2007/0128967号,这些文献的内容全部参考结合入本文中。

类似地，适合形成封装的壁的烧结玻璃料的组成在以下文献中描述，共同受让的美国专利申请公开第2005/0001545号，标题为“用玻璃料进行气密密封的玻璃封装和制造方法”，该申请是美国专利6,998,776的部分继续申请，这两个文献通过参考结合于本文。目前优选用于烧结玻璃料的玻璃组分的玻璃包含以下组分：22.92摩尔％Sb₂O₃,46.10摩尔％V₂O₅,0.97摩尔％TiO₂,0.97摩尔％Al₂O₃,2.61摩尔％Fe₂O₃和26.43摩尔P₂O₅；目前用于烧结玻璃料作为填充颗粒的优选陶瓷包含以下组分：50摩尔％SiO₂,25摩尔％Al₂O₃和25摩尔％Li₂O。当然，目前已知或以后开发的其它烧结玻璃料可用于实施本发明。

如上所述，大尺寸显示器，即对角线至少为14英寸的显示器对现有密封OLED的方法提出挑战。较大显示器具有较长的密封长度，这意味着有更多机会使水和氧透过该密封提供的壁垒。重要的是，OLED显示器的退化并不是在所有显示区域都一致，而是主要靠近泄漏位置。因此，OLED显示器的退化速度与靠近泄漏位置的区域大致相同，这个区域就是密封的周边。较大OLED器件具有较大的密封周边。特别地，对典型的显示器长宽比，显示器面积与其周长的比值与显示器的尺寸成正比。

降低水和氧渗透速率的一种方式是增大密封的宽度。概括地说，对于由烧结玻璃料构成的密封，渗透速率与密封宽度成指数比例关系(scalesexponentially)。因此，假设小型OLED，如用于移动电话的OLED，使用0.7-1.0毫米的密封宽度，使用寿命在1-2年范围，则用最小5毫米的烧结玻璃料的器件的使用寿命将在约50年范围。而且，较大密封宽度也提高了器件的总体机械强度。

提高烧结玻璃料密封的有效宽度的一种方式是使用由相互嵌套的多个子壁组成的壁(参见，例如，8-10，其中，附图标记14表示壁，附图标记30表示烧结玻璃料的子壁)。子壁的宽度可以例如在前面使用的0.7-1.0毫米范围。存在多个子壁可同时提高气密性和强度。

不幸的是，本发明发现，多个烧结玻璃料子壁本身就造成重大的密封问题。具体地，发现虽然子壁之一可以使用对小型OLED封装采用的技术进行激光密封，但是，当在另一个子壁上进行激光密封时，激光产生的热会破坏第一子壁的密封。特别是发现，可能是因为热膨胀，对第二子壁的密封使相邻的第一子壁发生剥离。因此，就激光密封而言，发现嵌套的一组烧结玻璃料子壁需要作为一个厚的壁处理，一次性地将待密封的所有子壁一起密封。

图4是显示本发明的各种几何关系的示意图。在该图中，附图标记36表示温度敏感元件如OLED，附图标记14表示该温度敏感元件的组合封装的壁。壁14可以是：1)单一的烧结玻璃料(参见，例如图1和图7)，2)多个烧结玻璃料的子壁(参见，例如图8和图10，其中，烧结玻璃料子壁用附图标记30表示)，或者3)烧结玻璃料子壁和由有机材料如环氧树脂构成的子壁的组合(参见，例如图9，其中，烧结玻璃料子壁用附图标记30表示，由有机材料构成的子壁用附图标记34表示)。

在图4中，壁14的总宽度由线段42表示，密封宽度由线段40表示，其中，密封宽度是壁宽度中通过激光密封于第二基板的部分。如图4所示，壁14不包括子壁。如果使用子壁，总宽度就是最内子壁的最内边缘与最外子壁的最外边缘之间的距离，密封宽度是壁上通过激光密封于第二基板的最内位置和最外位置之间的距离。

密封宽度40可等于总宽度42，或者如图4所示，小于总宽度，留下未密封的部分38。如图4所示，密封宽度可以是均一的，或者可以沿壁的长度变化。在任一情况下，密封宽度由最小值W_{密封-最小}表征。对图4所示的均一密封宽度情况，W_密封 _-最小等于线段40的长度；而一般情况，W_{密封-最小}是在沿壁长度的任何点处壁的密封部分的横向最小宽度。

图4还显示了温度敏感元件36与壁14的空间关系。具体地，附图标记44显示温度敏感元件边缘与密封于第二基板的壁的部分的边缘之间的最小距离L_最小。如图4所示，温度敏感元件与壁的密封部分之间的间距是恒定的，应理解，根据壁的构形和处在壁所限定的封装内的温度敏感元件的布局，上述间距在沿壁的不同位置处可以不同。对于间距发生变化的情况，L_最小是沿壁长度的任何点处的最小间距。

关于宽度在0.7-1.0毫米范围的烧结玻璃料的激光密封，已发现一些合理的激光功率与密封间距的组合。例如，发现均匀高斯强度分布的激光束是合适的，只要激光束的直径是烧结玻璃料宽度的1.8倍。对于0.7-1.0毫米的烧结玻璃料，这种关系提供在烧结玻璃料上的均匀温度分布以及沿烧结玻璃料的有效加热/冷却速率。(应注意，在此使用的光束直径(D_束)是采用ISO11146标准的1/e²光束尺寸定义确定的。即，激光束的边界定义为光束强度下降至其峰值I_峰的1/e²处的位置。)

对较大光束直径和较大烧结玻璃料宽度，纵向方向上各点的加热时间量明显变化。特别地，对于相同的线性加热速率，较大的激光斑点尺寸需要较高的扫描速度。换另一种角度看，以相同扫描速度对1.8毫米光束尺寸和9毫米光束尺寸的密封意味着将线性加热速率有效降低5倍。这些考虑事项表明，5毫米的烧结玻璃料宽度需要9毫米的激光斑点尺寸有明显较高的功率和比对1毫米玻璃料用1.8毫米激光斑点尺寸高约5倍的密封速率。

一般而言，密封的壁宽度的变化改变了对激光的功率、扫描速度，最重要的是对热控制的要求，因为与较薄的壁相比，供给封装的热量就高得多了。此外，光束形状的变化也会与降低密封过程对进行封装的温度敏感元件的不利影响相关。

一般而言，因为熔化烧结玻璃料并形成与第二基板密封所需的温度是相同的，与功率和速度无关，因此速度和功率是关联的。但是，速度较低就发生较大的热扩散，导致玻璃中受热区较宽，因此损害被封装的温度敏感元件的可能性增大。

图5A和5B显示用不同光束尺寸和烧结玻璃料宽度进行的确定激光功率和激光扫描速度之间关系的试验和计算的结果。在图5A中，横轴是以毫米/秒为单位的扫描速度，纵轴是加热玻璃料至其熔化温度所需的以瓦为单位的激光功率；在图5B中，横轴是以毫米为单位的烧结玻璃料宽度，纵轴是加热玻璃料至其熔化温度所需的以瓦为单位的激光功率。在图5B中，烧结玻璃料宽度大于5毫米和功率大于800瓦的绘图值是根据对较小宽度和较低功率获得的测量值计算得出的。

图5B还包括水平线段22和垂直线段24。水平线段22代表根据目前市售激光器功率的实际上限，即激光功率在3000-4000瓦范围。虽然能够买到这类高功率激光器，但是这类激光器价格很高，因此，从成本效益出发，优选功率小于或等于1000瓦的激光器。垂直线段24显示当适用该标准时，将用激光密封的烧结玻璃料的宽度优选小于约7毫米。

考虑到上述内容，可以知道较大的烧结玻璃料宽度需要较高的激光功率和较快的扫描速度。特别地，对较大烧结玻璃料宽度需要较快的扫描速度，以避免玻璃中的热应力，以及对封装内的温度敏感元件的损害。

概括地说，在激光密封期间，局部温度与功率密度成线性比例，与速度成0.5幂的比例。实验发现，直径比烧结玻璃料宽度大至少1.5倍(优选至少1.8倍)的高斯形光束能够产生高品质的均匀密封，只要在烧结玻璃料的中心和边缘达到的温度足够高，能够熔化烧结玻璃料的玻璃组分。对5毫米玻璃料，导致9毫米高斯光束。对于其他光束形状，可类似地确定光束的宽度。

例如，使用光束成形设备，例如Newport折射光束成形器，目录编号GBS-NIR-H(加利福尼亚州欧文市新港口公司(NewportCorporation,Irvine,California))，可将高斯光束转换为平顶光束。对9毫米高斯光束和5毫米烧结的玻璃料，烧结玻璃料中心温度与其边缘温度的比值可按以下关系式估算：

T_边缘/T_中心～P_边缘/P_边缘*(a_中心/a_边缘)^0.5。

对于以上的参数，高斯光束的T_边缘/T_中心等于0.48，发现该比值能得到高品质密封。在平顶光束情况下，P_边缘＝P_边缘。因此，光束直径可以显著减小，例如，a_中 _心/a_边缘可以约为1.15。这表明对于圆形平顶光束而言，光束直径只需要比烧结玻璃料宽度大1.05倍(优选1.15-1.2倍)。对于和高斯光束相同的功率密度，这能明显节省功率。

使用以下更为通用的关系式也可以得到上述关系式：

T_边缘/T_中心～(P_边缘/P_边缘)(D_束/a)^0.5(F(Dg,Df,h)),

其中，如上所示，P是功率密度，D_束是光束直径，a是在玻璃料边缘光束直径部分的长度，F(Dg,Df,h)是扩散函数，其中Dg是玻璃基板的热扩散率，Df是烧结玻璃料的热扩散率，h是玻璃料宽度。在直径9毫米高斯光束和5毫米烧结玻璃料宽度的情况下，由上面关系式可以得出对T_边缘的估算值为T_中心的0.6-0.7。

在平顶光束情况下，F(Df,Dg,h)和高斯光束情况大致相同。D_束/a必须约为2，表明对平顶部光束的直径可减小到D_束/h＝1.05(优选1.15)，而不是对高斯光束而言的D_束/h＝1.5(优选1.8)。

如上面所示，对于较宽的烧结玻璃料，需要较大光束直径和相同的玻璃料曝光线性速度表明需要使用较高功率密度和较快的平移速度。可获得平移速度(扫描速度)和系统中其他参数的关系如下。

为了获得良好密封同时又不产生过度的热破坏，优选满足以下关系式：

K1*T_玻璃料(边缘)<τ^0.5<K2*T_玻璃(x),

其中，τ是曝光时间，K1和K2是比例系数，该比例系数取决于激光功率密度和其分布，T_玻璃料(边缘)是烧结玻璃料在其边缘达到熔化所需的温度，T_玻璃(x)是玻璃基材在距烧结玻璃料边缘的x距离处低到足以不至损害封装的温度敏感元件时的温度。如该关系式中表示的，玻璃料被激光的曝光时间必须足够长，能够使玻璃料在其整个厚度上熔化，但又应足够短，从而使距烧结玻璃料边缘x距离的玻璃料不会太热。

典型的值是T_玻璃料(边缘)>450℃,T_玻璃(x＝0.2毫米)<85℃(即，与室温的温差ΔT等于65℃)。曝光时间与光束直径简单相关，τ＝D_束/S，D_束是光束直径，S是激光束在烧结玻璃料上的扫描速度。为使15微米玻璃板在其整个高度上熔化，τ必须大于约15毫秒(优选，25毫秒，这相应于对直径2毫米的光束为75毫米/秒的扫描速度)。为保持比例在x>0.2毫米处足够冷却，τ必须小于180毫秒。该τ值给出对速度要求的任何指定光束直径的范围。该范围可应用于各种系统，因为典型烧结玻璃料和典型玻璃基板的热扩散率在相同量级，且预期玻璃料厚度例如15-20微米小于热敏元件距烧结玻璃料边缘的距离(例如，200微米)。

采用上述关系式，可以确定用9毫米光束直径密封5毫米的玻璃料，速度必须低于360毫米/秒，但必须大于50毫米/秒，而对于3毫米玻璃料必须用5.4毫米光点尺寸，速度范围为216-30毫米/秒。

扫描速度S和系统参数之间的关系可通过以下方式进一步定量评价：明确地在确定速度时引入玻璃料的密封部分与温度敏感元件之间的距离、元件的退化温度和烧结玻璃料的熔化温度。这样可获得以下关系式：

S≥(11毫米/秒)·(D_束/2毫米)·(0.2毫米/L_最小)·(65℃/T_退化)²,

S≤(130毫米/秒)·(D_束/2毫米)·(450℃/T_{玻璃料-熔化})²。

优选范围

S≤(80毫米/秒)·(D_束/2毫米)·(450℃/T_{玻璃料-熔化})²。

如图5所示，较高速度需要较高的激光功率以达到在烧结玻璃料上的相同温度。在同样光束斑点尺寸下，功率密度P和扫描速度S的关系如下：

P/(S)^0.5＝常数。

由该关系式可以看到，速度增加4倍要求P增加2倍。

如上可知，上述对S的关系式考虑到了被封装的一个或多个元件如OLED的退化温度。为进一步减少热损害，在第一和第二基板使用散热器是有益的。图6示出这种散热器的例子，其中，板26可由铝构成，板24可由二氧化硅构成。类似地，优选掩蔽激光束，只使加热壁14所需的部分到达该封装。

参见图7-10，这些图图示说明封装壁的各种结构。这些图中，附图标记28表示容纳在封装中的一个或多个温度敏感元件如OLED。

图7显示使用单一厚壁提供热密封的方式。图8显示另一种方式，其中壁的总体宽度仍较大，但不是通过使用单个壁，而是用多个子壁如两个子壁达到该厚度，如图8所示。

图9显示另一个方式，其中，由烧结玻璃料构成的子壁与有机材料构成的子壁组合使用。有机材料优选是环氧树脂，但是在实施本发明的该方面时可以使用其他材料，例如可UV固化的丙烯酸树脂。由有机材料构成的子壁优选夹在由烧结玻璃料构成的子壁之间，如图9所示，但是，在需要时可以使用其他排列，如由有机材料构成的子壁可以是最内子壁或最外子壁。虽然在图9示出使用了由有机材料构成的单一子壁，但是需要时可以使用这种类型的多个子壁。当使用有机材料构成的子壁时，应掩蔽用于密封烧结玻璃料构成的子壁的激光束，使其不会投射到有机材料上。

图10示出的壁包括多个子壁30，排列形成隔离的小室32。这样，氧和/或水分只有打破小室的至少两个子壁才能够易于通过小室之一。除了图10所示的一种构形外还可以使用其他构形实施本发明的这一方面。例如，成角度的子壁可以900与平行的子壁交叉，因此沿壁长度形成梯状物或蜂窝体形结构。除了单层隔离小室外，可以使用多层，为壁提供更好的保护，防止发生局部破坏。

此前面所述内容可以知道，本发明各方面的优选实施方式提供了如下许多益处：由于低的水分和氧渗透速率而使产品具有较长寿命，因为强度与密封的玻璃料宽度有关而具有较高强度，和/或烧结玻璃料和有机材料密封的组合提供气密壁垒和高机械强度。

由本文揭示的内容，不偏离本发明的精神和范围下而做的各种其他修改对于本领域的技术人员而言将是明显的。仅举一例，虽然以对基于大型OLED的显示器使用的封装的密封方面描述了本发明，但是需要时本发明还可用于小型显示器或者其他类型的温度敏感元件。下面的权利要求书的目的是覆盖本文中提出的具体实施方式以及这类修改、变化和等同方案。

Claims

1.一种用于电子元件的封装，其包括第一玻璃基板、第二玻璃基板、包含烧结的玻璃料并将第一玻璃基板和第二玻璃基板隔开的壁、通过壁气密密封在第一玻璃基板和第二玻璃基板之间的至少一个有机发光二极管，所述壁包含多个隔离的小室，各小室包含多个子壁，所述多个子壁包括与平行子壁相交叉的成角度子壁，所述多个子壁的排列方式使氧和/水分只有在至少两个子壁破裂时才易于通过小室。

2.如权利要求1所述的用于电子元件的封装，其特征在于，所述成角度子壁与所述平行子壁以900相交叉。

3.一种用于电子元件的封装，包括第一玻璃基板、第二玻璃基板、将第一玻璃基板和第二玻璃基板隔开的壁、通过壁气密密封在第一玻璃基板和第二玻璃基板之间的至少一个有机发光二极管，所述壁包括两个烧结玻璃料子壁和一个或多个以下特性的附加子壁：包含有机材料，位于两个烧结玻璃料子壁之间。

4.如权利要求3所述的用于电子元件的封装，其特征在于，所述有机材料是环氧树脂。