CN107335919B

CN107335919B - 一种激光封装装置及封装方法

Info

Publication number: CN107335919B
Application number: CN201610284181.4A
Authority: CN
Inventors: 陈海华
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2036-04-29
Also published as: CN107335919A

Abstract

本发明涉及一种激光封装装置及封装方法，包括承片台，用于承载封装结构；施压装置，包括侧壁和透明活塞，所述透明活塞设于所述侧壁内部，并能够沿所述侧壁内表面滑动，所述侧壁、透明活塞以及承片台组成密闭的腔体，所述封装结构位于所述腔体内；以及激光源，所述激光源发射的激光束透过所述透明活塞，照射至所述封装结构内的玻璃料处。本发明中，施压装置不与封装结构直接接触，避免了物料损伤；且施加在封装结构上的压力高度均匀，封装结构周围气体扰动小，不会在封装盖板表面产生累积静电荷，避免损坏光电元件。

Description

一种激光封装装置及封装方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种激光封装装置及封装方法。

背景技术

OLED(有机发光二极管，又称有机电激光显示，英文全称：Organic Light-Emitting Diode)器件是一种自发光器件，具有可视角大、耗能低等优点。由于OLED器件所采用的有机发光材料对氧气和水汽高度敏感，水汽和氧气的渗入会造成OLED器件内阴极氧化、脱模、有机层结晶等效应，致使器件提前老化乃至损坏，并因相互作用使其劣化造成黑点、像素收缩和光强衰减等现象，为此需要对OLED器件进行极度苛刻的气密性封装，即满足以下条件：

H₂O<10^-6g/m²/day，O₂<10^-4cc/m²/day/atm。因此，OLED器件的封装结构必须能够阻隔水汽和/或氧气。

目前，OLED器件的封装结构，请参考图1和图2，OLED器件1设于底层的显示基板2与顶层的封装盖板3之间，且显示基板2与封装盖板3的边缘用封框胶4支撑，围绕每个OLED器件1的边缘处涂有玻璃料5，用激光器6加热使玻璃料5先熔化再固化，使显示基板2与封装盖板3粘结在一起。对应的激光封装方法，其步骤主要包括：步骤一，将玻璃料5印刷到封装盖板3上；步骤二，对已印刷玻璃料5的封装盖板3进行预烧结；步骤三，通过封框胶4压合方式使封装盖板3与显示基板2在玻璃料5位置处实现贴合；步骤四，激光器6发射激光，烧结压合封装盖板3和显示基板2。然而，激光封装对显示基板2与封装盖板3接触的间隙很敏感，需要保持焊接过程中间隙不发生很大的变化，典型的最大允许的接触间隙不大于玻璃料5厚度的0.1倍，不然将会导致裂纹、空洞、彩纹、分层等缺陷，严重影响封装强度及气密性并导致封装工艺窗口变窄而影响封装工艺的可靠性。由于上述缺陷问题的存在，造成了激光封装的良率降低。

针对上述现象，通常采用以下几种方式进行改善：1.采用机械装置物理方式施压，保持封装过程中上层封装盖板上的玻璃料尽可能地与显示基板贴近，减小间隙，但这种方式需要在激光器扫描之前调整相应的机械压紧位置，增加了操作时间，并且压紧力不便调整；2.采用软性薄膜覆盖基板然后抽真空方式实现封装盖板和显示基板的压紧，但是由于软性薄膜弹性较大，导致施压效果较差；3.采用封装盖板和显示基板之间的边缘添加密封的框架，然后对框架内部及显示基板底部抽气实现施压，该方案对显示基板的边缘施压效果明显，但对于较大面积的显示基板来说，显示基板中心区域施压效果很难保证，且显示基板边缘和中心区域受力差异较大，同时，采用真空施压的方法需要封装盖板和显示基板之间的区域必须保持高真空环境，否则封装盖板上的玻璃料与显示基板不能紧密接触，影响激光封装效果及良率，但由于真空压合，导致OLED器件易受到挤压损伤，且实现真空压合需要使用涂胶设备以及压合设备，生产耗时较长，增加生产成本；4.在封装基板外加上一个流体源装置，通过向封装基板喷射惰性气体束来形成压紧力，但喷射流体会与密封玻璃体接触面发生摩擦，使密封结构表面不断累积电荷，可能会导致在密封结构与内部OLED器件之间发生间隙放电，进而损坏光电器件。

发明内容

本发明提供一种激光封装装置及封装方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种激光封装装置，包括：

承片台，用于承载封装结构；

施压装置，包括侧壁和透明活塞，所述透明活塞设于所述侧壁内部，并能够沿所述侧壁内表面滑动，所述侧壁、透明活塞以及承片台组成密闭的腔体，所述封装结构位于所述腔体内；以及

激光源，所述激光源发射的激光束透过所述透明活塞，照射至所述封装结构内的玻璃料处。

较佳地，所述施压装置还包括支撑结构、伺服马达以及连杆，所述支撑结构安装于所述侧壁的上方，所述伺服马达的固定端与所述支撑结构固定连接，活动端通过所述连杆与所述透明活塞固定连接。

较佳地，所述施压装置还设有一压力反馈单元，所述压力反馈单元包括依次连接的探测模块、计算模块和控制模块，所述探测模块伸入所述腔体内，所述控制模块与所述伺服马达相连。

较佳地，所述透明活塞的上表面的面积大于所述封装结构的上表面的面积，所述连杆固定于所述透明活塞的边缘处。

较佳地，所述施压装置上还设有一辅助充气单元，所述辅助充气单元向所述腔体内通入高压气体。

较佳地，所述高压气体的气压值为0.1MPa～0.8MPa。

较佳地，所述高压气体为惰性气体。

较佳地，所述辅助充气单元包括充气喷嘴和充气模块，所述充气模块的一端连接至用于提供所述高压气体的高压源，另一端通过所述充气喷嘴伸入所述腔体内。

较佳地，所述充气喷嘴的数量为一个，设置于所述侧壁上或设于所述透明活塞上。

较佳地，所述充气喷嘴的数量为多个，均匀分布于所述侧壁上或所述透明活塞上。

较佳地，所述侧壁的底部与所述承片台接触处设有可开启和关闭的基板出入通道，所述基板出入通道的开口大于所述封装结构的尺寸。

较佳地，所述侧壁上还设有至少一个气孔，所述气孔上设有可控制开启和关闭的挡板。

本发明还提供了一种激光封装方法，包括如下步骤：

S1：将玻璃料涂覆在封装盖板的封装线上；

S2：预烧结该玻璃料；

S3：将所述封装盖板与显示基板贴合，形成封装结构；

S4：将所述封装结构放入密闭的腔体内，缩小所述腔体的体积，对所述封装结构的表面施加压力；

S5：利用激光源加热所述玻璃料形成封装盖板与显示基板的密封结构。

较佳地，利用探测模块检测所述腔体内的压力值，根据该压力值与预压力的差值，调节所述腔体的体积。

较佳地，步骤S4中，缩小腔体体积之前，先向所述腔体内通入高压气体。

较佳地，步骤S5之后，利用气孔排出所述腔体内的气体。

与现有技术相比，本发明提供的激光封装装置及封装方法具有如下优点：

1.施压装置不与封装结构直接接触，避免了物料损伤；

2.施加在封装结构上的压力高度均匀；

3.通过压力反馈单元可以自动控制施压大小，且施压大小动态可调，增加了工艺适应性；

4.封装结构周围气体扰动较小，不会在封装盖板表面产生累积静电荷，防止损坏光电器件。

附图说明

图1为现有的OLED器件的封装结构示意图；

图2为现有的OLED器件的封装结构俯视图；

图3为本发明实施例一中激光封装装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一中激光封装装置的俯视图；

图5为本发明实施例一中压力反馈单元的压力调整流程图；

图6为本发明实施例一中激光封装方法的流程图；

图7为本发明实施例二中激光封装装置的结构示意图。

图1-2中：1-OLED器件、2-显示基板、3-封装盖板、4-封框胶、5-玻璃料、6-激光器；

图3-7中：10-承片台；20-封装结构、21-显示基板、22-封装盖板、23-封框胶、24-玻璃料；30-施压装置、31-侧壁、32-透明活塞、33-支撑结构、34-伺服马达、35-连杆、36-基板出入通道、37-气孔；40-腔体；50-激光源；60-压力反馈单元、61-探测模块、62-计算模块、63-控制模块；70-辅助充气单元、71-充气喷嘴。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本发明提供的激光封装装置，如图3和图4所示，包括：

承片台10，用于承载封装结构20，具体地，此处所说的封装结构20，即为玻璃料24已涂覆在封装盖板22的封装线上，并预烧结完成，且封装盖板22与显示基板21贴合后，但未进行激光封装的状态；

施压装置30，包括侧壁31和透明活塞32，所述透明活塞32设于所述侧壁31内部，并能够沿所述侧壁31内表面滑动，所述侧壁31、透明活塞32以及承片台10组成密闭的腔体40，当然，可把侧壁31与所述承片台10制作成一个整体，以增加腔体40的密闭性，本实施例中，透明活塞32作为上表面，承片台10作为下表面，与剖面为圆形的侧壁31组成圆柱体式的腔体40，所述封装结构20位于所述腔体40内，此时封框胶23起到暂时固定封装盖板22和显示基板21的作用，二者不会脱离，且腔体40内压强增大后，由于封框胶23的密封作用，压力不会进入封装盖板22和显示基板21之间，从而实现向下挤压封装盖板22的目的；以及

激光源50，所述激光源50发射的激光束透过所述透明活塞32，照射至所述封装结构20内的玻璃料24处，实现激光封装。

本发明利用流体静压传递原理，即帕斯卡原理：在密闭容器内，温度保持不变的情况下，施加于静止流体上的压强将以等值同时传到各点。并根据波意尔定律：一定质量的某种气体在等温变化过程中压强P跟体积V成反比关系。此发明在激光封装之前通过透明活塞32均匀压缩密封在腔体40中的气体，气体温度变化较小，可以认为压强P跟体积V成反比关系。准静态情况下，根据流体压力传递特性，可以认为腔体40内压力处处相等，即施加在封装盖板22上的压力高度均匀。另外，本发明中，施压装置30不与封装结构20直接接触，避免了物料损伤。

较佳地，请继续参考图3和图4，所述施压装置30还包括支撑结构33、伺服马达34以及连杆35，所述支撑结构33安装于所述侧壁31的上方，所述伺服马达34的固定端与所述支撑结构33固定连接，活动端通过所述连杆35与所述透明活塞32固定连接，换句话说，所述伺服马达34驱动透明活塞32向下运动，进而压缩腔体40内的气体，气体体积在压缩过程中逐渐减小，使腔体40内压强均匀增大。

较佳地，请继续参考图3至图5，所述施压装置30还设有一压力反馈单元60，所述压力反馈单元60包括依次连接的探测模块61、计算模块62和控制模块63，具体地，所述探测模块61伸入所述腔体40内，用于实时采集腔体40内的压力值，计算模块62对探测模块61采集的数据进行计算分析，与预先设定的预压力进行比对，得出需要调整的压力差值，所述控制模块63与所述伺服马达34相连，用于对所述的伺服马达34进行控制，进一步通过连杆35实现对透明活塞32下压或上升的控制，进而实现动态调整所述腔体40内压力至预先设定的预压力。本发明通过压力反馈单元60可以自动控制施压，能够根据工艺试验动态调整需要的预压力，针对不同的玻璃料24和封装盖板22调整需要的预压力，有更好的材料适应性和工艺适应性。

较佳地，请继续参考图3，所述透明活塞32的上表面的面积大于所述封装结构20的上表面的面积，所述连杆35固定于所述透明活塞32的边缘处，也就是说，连杆35的位置需要避开玻璃料24的位置，避免激光源50发射的激光束被连杆35遮挡，无法穿过透明活塞32。

较佳地，请继续参考图3和图4，所述侧壁31的底部与所述承片台10接触处设有可开启和关闭的基板出入通道36，所述基板出入通道36的开口大于所述封装结构20的尺寸，所述封装结构20从所述基板出入通道36进入所述腔体40内；所述侧壁31上还设有至少一个气孔37，所述气孔37上设有可控制开启和关闭的挡板(未图示)，激光封装完成后，可利用气孔37排出所述腔体40内的气体，防止排气时产生大的气流扰动。

当然，所述基板出入通道36和气孔37除开启状态外，均为密封状态，以免影响施压装置30的工作效率。

请重点参考图6，并结合图3和图4，本发明还提供了一种激光封装方法，包括如下步骤：

S1：将玻璃料24涂覆在封装盖板22的封装线上；

S2：预烧结该玻璃料24；

S3：将所述封装盖板22与显示基板21贴合，形成封装结构20；

S4：将所述封装结构20放入密闭的腔体40内，缩小所述腔体40的体积，对所述封装结构20的表面施加压力；

S5：利用激光源50加热所述玻璃料24形成封装盖板22与显示基板21的密封结构。

上述方法可实现激光封装时，显示基板21和封装盖板22与玻璃料24接触界面处的预压力，从而改善激光封装效果，并且可以确保施压在封装盖板22上的压力高度均匀。

较佳地，利用探测模块61检测所述腔体40内的压力值，根据该压力值与预压力的差值，调节所述腔体40的体积，实现闭环控制，提高控制精度。

较佳地，步骤S5之后，利用气孔37排出所述腔体40内的气体，防止排气时产生大的气流扰动。

实施例二

请重点参考图7，本实施例与实施例一的区别在于：所述施压装置30上还设有一辅助充气单元70，所述辅助充气单元70向所述腔体40内通入高压气体。这样可以实现在透明活塞32压缩施压时，减小透明活塞32的行程，在较小的行程内使腔体40内压力达到预压力，同时通过辅助充气单元70充气后再推进透明活塞32施压，可以避免气流扰动造成封装盖板22上压力不均。

较佳地，所述高压气体优选为惰性气体，且气压值在一定的范围内，优选的气压值为0.1MPa～0.8MPa。

较佳地，所述辅助充气单元70包括充气喷嘴71和充气模块(未图示)，所述充气模块的一端连接至用于提供所述高压气体的高压源(未图示)，另一端通过所述充气喷嘴71伸入所述腔体40内。

较佳地，请继续参考图7，所述充气喷嘴71的数量可为一个，设置于所述侧壁31上或设于所述透明活塞32上；所述充气喷嘴71的数量也可为多个，本实施例中，充气喷嘴71的数量为两个，两个充气喷嘴71对称分布于所述侧壁31上。

相应的，与本实施例对应的激光封装方法中，可以在步骤S4中，缩小腔体40体积之前，先向所述腔体40内通入高压气体，以减小透明活塞32的行程，同时进一步避免气流扰动造成封装结构20上压力不均。

综上所述，本发明提供的激光封装装置及封装方法，包括承片台10，用于承载封装结构20；施压装置30，包括侧壁31和透明活塞32，所述透明活塞32设于所述侧壁31内部，并能够沿所述侧壁31内表面滑动，所述侧壁31、透明活塞32以及承片台10组成密闭的腔体40，所述封装结构20位于所述腔体40内；以及激光源50，所述激光源50发射的激光束透过所述透明活塞32，照射至所述封装结构20内的玻璃料24处。本发明中，施压装置30不与封装结构20直接接触，避免了物料损伤；且施加在封装结构20上的压力高度均匀，封装结构20周围气体扰动小，不会在封装盖板22表面产生累积静电荷，避免损坏光电元件。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种激光封装装置，其特征在于，包括：

承片台，用于承载封装结构；

激光源，所述激光源发射的激光束透过所述透明活塞，照射至所述封装结构内的玻璃料处；

所述施压装置上还设有一辅助充气单元，所述辅助充气单元向所述腔体内通入高压气体；所述辅助充气单元包括充气喷嘴和充气模块，所述充气模块的一端连接至用于提供所述高压气体的高压源，另一端通过所述充气喷嘴伸入所述腔体内。

2.如权利要求1所述的激光封装装置，其特征在于，所述施压装置还包括支撑结构、伺服马达以及连杆，所述支撑结构安装于所述侧壁的上方，所述伺服马达的固定端与所述支撑结构固定连接，活动端通过所述连杆与所述透明活塞固定连接。

3.如权利要求2所述的激光封装装置，其特征在于，所述施压装置还设有一压力反馈单元，所述压力反馈单元包括依次连接的探测模块、计算模块和控制模块，所述探测模块伸入所述腔体内，所述控制模块与所述伺服马达相连。

4.如权利要求2所述的激光封装装置，其特征在于，所述透明活塞的上表面的面积大于所述封装结构的上表面的面积，所述连杆固定于所述透明活塞的边缘处。

5.如权利要求1所述的激光封装装置，其特征在于，所述高压气体的气压值为0.1MPa～0.8MPa。

6.如权利要求1所述的激光封装装置，其特征在于，所述高压气体为惰性气体。

7.如权利要求1所述的激光封装装置，其特征在于，所述充气喷嘴的数量为一个，设置于所述侧壁上或设于所述透明活塞上。

8.如权利要求1所述的激光封装装置，其特征在于，所述充气喷嘴的数量为多个，均匀分布于所述侧壁上或所述透明活塞上。

9.如权利要求1所述的激光封装装置，其特征在于，所述侧壁的底部与所述承片台接触处设有可开启和关闭的基板出入通道，所述基板出入通道的开口大于所述封装结构的尺寸。

10.如权利要求1所述的激光封装装置，其特征在于，所述侧壁上还设有至少一个气孔，所述气孔上设有可控制开启和关闭的挡板。

11.一种激光封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将玻璃料涂覆在封装盖板的封装线上；

S2：预烧结该玻璃料；

S3：将所述封装盖板与显示基板贴合，形成封装结构；

S5：利用激光源加热所述玻璃料形成封装盖板与显示基板的密封结构；

步骤S4中，缩小腔体体积之前，先向所述腔体内通入高压气体。

12.如权利要求11所述的激光封装方法，其特征在于，利用探测模块检测所述腔体内的压力值，根据该压力值与预压力的差值，调节所述腔体的体积。

13.如权利要求11所述的激光封装方法，其特征在于，步骤S5之后，利用气孔排出所述腔体内的气体。