CN106159112B - 一种激光封装设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光封装设备，包括：光源，用于产生封装用激光光束；光纤，用于传输所述激光光束；光学成像模块，用于产生理想光强分布且具有远心特性的光斑；光强控制装置，用于调节进入所述光学成像模块的光强大小；光路输运模块，包括至少一个光路输运单元，通过光斑辐射加热玻璃粉使待封装单元键合；基底承载台，用于承载待封装单元；所述光路输运单元包括：相位延迟为1/2波长的相位调制器，偏振分束棱镜，相位延迟为1/4波长的相位调制器和0度全反射镜；光源输出的激光，经过光纤入射到光强控制装置，经过光学成像模块，光路输运模块照射至玻璃粉上。

Description

一种激光封装设备

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种激光封装设备。

背景技术

近年来，鉴于OLED(Organic Light-Emitting Diode)在色域、视角、能耗、外形轻薄、响应速度等主要指标的优异性能，在平板显示和照明领域的应用越来越广泛，因此也得到迅速发展。然而，OLED显示器中的电极和有机层对氧气和水分十分敏感，它们会严重影响OLED器件的性能，缩短OLED器件的寿命。因此，为OLED器件提供有效的气密式密封显得非常重要，并且对气密性的要求非常高。对OLED进行封装，除了能够增强器件的机械强度外，更为重要的是可以隔离外部氧气和水汽。

美国Corning公司提出了利用激光辐照玻璃粉对显示单元进行封装的技术(参见US7537504)。如图1所示，给出了待封装单元在x-y平面的空间分布示意图，黑色曲线围起来的区域就是待封装单元，黑色的曲线就是玻璃粉的分布，长边方向沿着y向，短边方向沿着x向。激光封装就是利用激光束逐个照射黑色曲线实现上玻璃基板和下玻璃基板的键合。

最近，新的激光玻璃粉封装设备和工艺方法迅猛发展，例如韩国三星公司的多激光头辐射设备(CN101033111B、EP1832378A3、US7875828)以及相应的激光封装工艺方法(CN101645403B、US201000035503)，取得了巨大的经济效益，推动了科技的发展。

对目前这种多激光头激光玻璃粉封装设备调研后发现存在以下缺点：第一、结构不紧凑，受激光头出射位置处光学成像系统尺寸的限制，无法实现多激光头密集放置；第二、能量利用率不高，待封装单元上表面的反射光没有有效进行管理；第三、控制复杂，需要对每一个激光头进行控制。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明公开一种新型激光封装设备。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种激光封装设备，光源，用于产生封装用激光光束；光纤，用于传输所述激光光束；光学成像模块，用于产生理想光强分布且具有远心特性的光斑；光强控制装置，用于调节进入所述光学成像模块的光强大小；光路输运模块，包括至少一个光路输运单元，通过光斑辐射加热玻璃粉使待封装单元键合；基底承载台，用于承载待封装单元；所述光路输运单元包括：相位延迟为1/2波长的相位调制器，偏振分束棱镜，相位延迟为1/4波长的相位调制器和0度全反射镜；光源输出的激光，经过光纤入射到光强控制装置，经过光学成像模块，光路输运模块照射至玻璃粉上。

更进一步地，所述激光光束的波长为800-1000nm。

更进一步地，所述光学成像模块包括扩束准直系统、匀光系统以及光束整形系统；所述扩束准直系统由单透镜或望远镜构成，所述匀光系统由微透镜阵列或积分棒组成，所述光束整形系统是二元光学元件或微透镜阵列。

更进一步地，所述光强控制装置，光学成像模块以及光路输运模块中光路输运单元被固定于一龙门架，始终保持在同一直线上，并且沿所述待封装单元的长边Y方向共同运动。

更进一步地，所述光路输运模块可沿长边Y方向以及与长边Y方向垂直的X方向运动。

更进一步地，所述光路输运单元为多个，光路输运单元的间距可调整，距离满足大于或等于正整数个待封装单元间在X方向上的距离，并且小于或者等于第一个和最后一个待封装单元在X方向的距离。

更进一步地，所述光强控制装置由可变衰减器或者孔径光阑或者声光调制器或者电光调制器构成。

与现有技术相比较，本发明所提供的多光路型激光封装设备具有以下优点：

第一、结构简单紧凑，只需要一套光学成像系统，光路输运单元可以进行密集放置；

第二、提高能量利用率，利用全反射镜对待封装单元上面的反射光进行有效管理；

第三、控制方式简单，仅需要在光学成像系统入射端进行统一控制。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是待封装单元空间分布示意图；

图2是本发明所涉及的单光路型激光退火设备示意图；

图3是本发明所涉及的单光路型激光退火设备的光源模块示意图；

图4是本发明所涉及的单光路型激光退火设备的光学成像模块示意图；

图5是本发明所涉及的单光路型激光退火设备光路输运模块示意图；

图6是本发明所涉及的多光路型激光退火设备示意图；

图7是本发明所涉及的多光路型激光退火设备光路输运模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

针对现有技术中存在的缺点，本发明的目的在于提供一种能够有效提高光源能量利用率，并且结构紧凑、控制方式简单的激光退火设备，该激光退火设备既可以适用于单路设备也可以适用于多路设备。

本方案的第一实施是一种单光路型激光退火设备可以实现光线垂直辐照玻璃粉，可以实现对待封装单元的键合。如图2所示，主要包含光源模块1，光纤2，光纤输出端3，光强控制装置4，光学成像模块5，光路输运模块6，基底承载台10和龙门架11。

整个装置的光路走向为：光源模块1输出的激光，经过光纤2在光纤输出端3处，入射到光强控制装置4；经过光学成像系统5，扩束、匀光、整形，得到合适的光强分布的光斑；再入射到光路输运模块6，使光斑照射到玻璃粉8上面，从而对玻璃粉加热，实现上玻璃基板7和下玻璃基板9的键合。

光源模块1主要功能为产生一能量，波长为800nm～1000nm的激光。激光光源可以是一台或者多台耦合在一起的激光器，也可以为大功率的光纤激光器。

如图3所示，给出了一种双激光器的结构：光源模块由两台激光器101和102组成，分别产生两束激光；经过相位延迟为1/2波长的相位调制器103和104，分别产生一束S偏振的光，一束P偏振的光；S光经过偏振分束棱镜(polarization beam splitter,PBS)106发生90度的偏转入射到偏振分束棱镜105上面，与P光重合，合成一束光路，通过光纤耦合器107耦合光纤2。

光纤输出端3主要功能是使光束稳定地入射到后续的光学系统中。主要由光纤输出头和相应的固定夹持装置组成。

光强控制装置4主要功能是调节入射到后续光学系统中的光强大小。主要由可变衰减器(variable attenuator)或者孔径光阑或者声光调制器或者电光调制器等光强调节装置组成。

光学成像模块5主要功能为是产生理想光强分布且具有远心特性的光斑。主要包括扩束准直系统501，匀光系统502，光束整形系统503。

如图4所示，扩束准直系统501可采用单透镜或望远镜系统构成；匀光系统502可采用微透镜阵列或积分棒，使光斑的光强均匀分布；光束整形系统503用于改变光斑的光强空间分布和光斑的尺寸大小，使尺寸大于或等于待封装单元的封装线的宽度，一般为毫米量级。

光路输运模块6主要光路输运单元601组成。主要是实现光斑对玻璃粉的辐射功能。

如图5所示，光路输运单元601包括相位延迟为1/2波长的相位调制器6011，偏振分束棱镜6012；相位延迟为1/4波长的相位调制器6013和0度全反射镜6014。利用调节6011的相位延迟，可以使入射光的偏振全部转换为S光，垂直入射到玻璃粉8上表面。理想情况下，玻璃粉对入射的光是全部吸收的，但在实际情况中，总有一部分光经过上玻璃基板7上表面和下表面被反射回原来的光路。对于反射回来的光，两次经过6013，变为P光，透过6012，被6014全反射，会再次被玻璃粉吸收，因此提高了能量的利用率。

基底承载台10主要功能为承载待封装单元。

龙门架11主要功能为固定和运动光纤输出端3、光强控制装置4、光学成像模块5，光路输运模块6。

如图2所示，光纤输出端3、光强控制装置4、光学成像模块5，光路输运模块6被固定在龙门架，始终保持在同一直线上，并且可以沿着待封装单元长边方向共同运动，即图1中的y向；光路输运模块6不但可以沿着y向运动，还可以沿着x方向运动。

通过主控系统对上述各个分系统模块进行协调控制，通过光路输运模块在龙门架的带动下，沿x和y向运动，辐照玻璃粉，从而实现对整个待封装区域的键合。

本方案的第二实施是一种多光路型激光退火设备可以实现光线垂直辐照玻璃粉，可以实现同时对多个待封装单元的键合。如图6所示，主要包含光源模块1，光纤2，光纤输出端3，光强控制装置4，光学成像模块5，光路输运模块6，基底承载台10和龙门架11。与第一实施例向比较，主要在于光路输运模块6采用了多个光路输运单元601，602，…，60n。

如图6所示，光纤输出端3、光强控制装置4、光学成像模块5，光路输运模块6中各个光路输运单元被固定在龙门架，始终保持在同一直线上，并且可以沿着待封装单元长边方向共同运动，即图1中的y向；光路输运模块6中的各个光路输运单元601，602，…，60n之间保持相对静止，可以共同一起沿着x和y方向进行运动，从而实现整个待封装区域的键合。

如图7所示，光路输运模块6中的各个光路输运单元均由相位延迟为1/2波长的相位调制器60m1，偏振分束棱镜60m2；相位延迟为1/4波长的相位调制器60m3和0度全反射镜60m4组成，其中m＝1，2，…，n。

两个相邻光路输运单元间的距离可调，满足大于或等于正整数个待封装单元间在x方向上的距离，并且小于或者等于第一个和最后一个待封装单元在x方向的距离。

光路输运单元的数目受到光源总能量、以及x向上分布的待封装单元数目的限制：若光源总能量足够，光路输运单元的数目等于x向上分布的待封装单元数目；若x向上分布的待封装单元数目足够，光路输运单元的数目等于光源总能量与设备产率的商。

每个光路输运单元的能量应该通过调节相位延迟为1/2波长的相位调制器60m1，使其相等。即，对于功率为P的光源，若具有n个光路输运单元，则每个光路输运单元的功率Pn＝P/n。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种激光封装设备，其特征在于，包括：

光源，用于产生封装用激光光束；

光纤，用于传输所述激光光束；

光学成像模块，用于产生理想光强分布且具有远心特性的光斑；

光强控制装置，用于调节进入所述光学成像模块的光强大小；

光路输运模块，包括至少一个光路输运单元，通过光斑辐射加热玻璃粉使待封装单元键合；

基底承载台，用于承载待封装单元；

所述光路输运单元包括：相位延迟为1/2波长的相位调制器，偏振分束棱镜，相位延迟为1/4波长的相位调制器和0度全反射镜；

光源输出的激光，经过光纤入射到光强控制装置，经过光学成像模块，光路输运模块照射至玻璃粉上。

2.如权利要求1所述的激光封装设备，其特征在于，所述激光光束的波长为800-1000nm。

3.如权利要求1所述的激光封装设备，其特征在于，所述光学成像模块包括扩束准直系统、匀光系统以及光束整形系统；所述扩束准直系统由单透镜或望远镜构成，所述匀光系统由微透镜阵列或积分棒组成，所述光束整形系统是二元光学元件或微透镜阵列。

4.如权利要求1所述的激光封装设备，其特征在于，所述光强控制装置，光学成像模块以及光路输运模块中光路输运单元被固定于一龙门架，始终保持在同一直线上，并且沿所述待封装单元的长边Y方向共同运动。

5.如权利要求1所述的激光封装设备，其特征在于，所述光路输运模块可沿长边Y方向以及与长边Y方向垂直的X方向运动。

6.如权利要求1所述的激光封装设备，其特征在于，所述光路输运单元为多个，光路输运单元的间距可调整，距离满足大于或等于正整数个待封装单元间在X方向上的距离，并且小于或者等于第一个和最后一个待封装单元在X方向的距离。

7.如权利要求1所述的激光封装设备，其特征在于，所述光强控制装置由可变衰减器或者孔径光阑或者声光调制器或者电光调制器构成。