CN110277354A - 一种抗拉应力作用的封装组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗拉应力作用的封装组件及其制备方法，所述封装组件通过采用周期性起伏的弹性基底作为承载阻隔层的结构，使得覆设于弹性基底上的阻隔层形成周期性起伏的波浪形结构。当所述封装组件受到拉应力作用时，该阻隔层的波浪形结构能将其受到的拉应力转化为弯曲应力，能够有效减少所述封装组件因为受到拉应力的作用而产生裂纹等缺陷的情况发生，所述阻隔层的周期性起伏结构在保证封装组件对氧气和水等外界物质的阻隔性能的前提下，大幅提高了封装组件的抗拉伸性能。
Description
技术领域
本发明涉及封装技术领域，尤其是一种抗拉应力作用的封装组件及其制备方法。
背景技术
许多电子产品中，如显示器等器件内存在对水和氧等外界物质十分敏感的材料，一旦这些材料在使用过程中与水或氧接触便可能导致整个器件的损坏，因此，封装组件是保证这些器件可长期有效地工作的重要保障。近些年来，电子器件正在向着轻量化和柔性化的方向进行发展，柔性电子器件和可拉伸电子器件相继诞生，以厚重的玻璃盖板对器件进行封装的传统封装方案已经不能完全满足技术发展需求，薄膜封装技术因此得到快速发展。
目前，采用薄膜封装技术的封装组件中，大都是以平整的材料层为基底，并在其上制备用于对外界物质起阻隔作用的阻隔层，传统平面状的阻隔层在拉应力作用下易产生裂纹等缺陷，而且阻隔层多采用高密度的氮化物和氧化物等无机材料制成，由于现有无机材料多具有韧性差和脆性大的特点，当采用无机材料制备传统平面状的阻隔层，该阻隔层在拉应力作用下更易产生缺陷，破坏阻隔层的整体性，由于该阻隔层出现缺陷的区域会构成水和氧等外界物质的传输通道，这将严重影响阻隔层的阻隔性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗拉应力作用的封装组件及其制备方法，来解决上述问题。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种抗拉应力作用的封装组件，包括弹性基底和阻隔层。其中，所述弹性基底包括底平面和多个凸出于所述底平面的弧面部，多个所述弧面部形成周期性起伏的结构，所述阻隔层覆设于所述弹性基底上，用于将所述弹性基底与外界隔离。
优选地，多个所述弧面部沿同一方向延伸且并排于所述底平面上。
优选地，多个所述弧面部呈阵列排布于所述底平面上。
优选地，所述弹性基底为高分子材料。
优选地，所述阻隔层为无机材料制成的无机材料层。
优选地，所述阻隔层包括一层以上的有机材料层和一层以上的无机材料层。
优选地，所述有机材料层为有机聚合物或有机-无机杂化材料。
优选地，所述无机材料层为氮化物或氧化物。
优选地，所述封装组件还包括保护层，所述保护层覆设于所述阻隔层上。
本发明还提供了一种如上所述的抗拉应力作用的封装组件的制备方法，包括步骤：S1、采用光刻工艺制备预定形状的光刻胶层，在所述光刻胶层上旋涂用于形成弹性基底的材料，固化并剥离所述光刻胶层，获得预定形状的所述弹性基底；S2、在所述弹性基底上制备阻隔层。
本发明提供的一种抗拉应力作用的封装组件及其制备方法，采用形成周期性起伏结构的弹性基底，并在所述弹性基底上制备阻隔层，使得阻隔层可同样具备周期性起伏结构，在封装组件受到拉伸时，能将封装组件平面上的拉应力转化为周期性起伏结构上的弯曲应力，由此极大地提高了封装组件的抗拉伸性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的抗拉应力作用的封装组件的一种实施方式对应的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的抗拉应力作用的封装组件的另一种实施方式对应的结构示意图；
图3是所述抗拉应力作用的封装组件的制备方法中用于制备光刻胶层的一种掩膜版的结构示意图；
图4是所述抗拉应力作用的封装组件的制备方法中用于制备光刻胶层的另一种掩膜版的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。
参阅图1和图2所示，本实施例提供了一种抗拉应力作用的封装组件，包括弹性基底1和阻隔层2。所述弹性基底1包括底平面11和多个凸出于所述底平面11的弧面部12，多个所述弧面部12形成周期性起伏的波浪形结构，所述阻隔层2覆设于所述弹性基底1上，用于将所述弹性基底1与外界隔离，进而将封装于封装组件内的器件与外界隔离。其中，所述底平面11为水平的材料层，所述底平面11上凸出多个相同的弧面结构，即为所述多个弧面部12，而所述阻隔层2覆设于所述弹性基底1，同样形成周期性起伏的波浪形结构，由此构成了一个抗拉应力作用的薄膜，提高了阻隔效果。
所述抗拉应力作用的封装组件采用周期性起伏的弹性基底1作为承载阻隔层2的结构，使得阻隔层2同样形成周期性起伏的波浪形结构，当所述封装组件受到拉应力作用时，该阻隔层2的波浪形结构能将其受到的拉应力转化为弯曲应力，能够有效减少所述封装组件的阻隔层2因为受到拉应力的作用而产生裂纹等缺陷的情况，保证封装组件对氧气和水等外界物质的阻隔性能的前提下，提高了封装组件的抗拉伸性能，同时所述封装组件具备轻量化的优点，并可被制成透明件。
具体地，所述弹性基底1为高分子材料。在本实施例中，所述弹性基底1选用PDMS(聚二甲基硅氧烷)、聚氨酯、SBS弹性体(苯乙烯系热塑性弹性体)和POE弹性体(聚烯烃弹性体)等弹性材料中的任一种材料。
作为所述弹性基底1的一种实施方式，多个所述弧面部12沿同一方向延伸且并排于所述底平面11上。多个所述弧面部12沿排列方向上呈周期性起伏的波浪形结构，使覆设于所述弹性基底1上的阻隔层2也具有相同形状的结构，进而使所述封装组件沿多个所述弧面部12的排列方向上具有抗拉伸能力。所述弹性基底1中，沿多个所述弧面部12的排列方向上，所述弧面部12的长度与高度之比为1:3～3:1。
作为所述弹性基底1的另一种实施方式，多个所述弧面部12呈阵列排布于所述底平面11上。多个所述弧面部12在整个所述底平面11上形成呈周期性起伏的波浪形结构，使覆设于所述弹性基底1上的阻隔层2也具有相同形状的结构，进而使所述封装组件可在各个水平方向上均具有抗拉伸能力。所述弹性基底1中，所述弧面部12与所述底平面11相接的区域直径与所述弧面部12的高度之比为1:3～3:1。
根据对所述封装组件的阻隔性能的需求不同，所述阻隔层2可设置为单层结构或多层结构，如图1所示，示例性地，作为所述封装组件的阻隔层2的一种实施方式，所述阻隔层2为单层的无机材料制成的无机材料层22。
如图2所示，示例性地，作为所述阻隔层2的另一种实施方式，所述阻隔层2包括至少一层的有机材料层21和至少一层的无机材料层22。在本实施例中，所述阻隔层2可设置为所述有机材料层21和无机材料层22交替进行相互叠层设置的多层复合结构。
示例性地，所述有机材料层21为有机聚合物或有机-无机杂化材料。在本实施例中，所述有机材料层21可选用如Al和Zn等金属的有机-无机杂化材料或采用其他的有机聚合物，如采用化学气相沉积法制备的Parylene(聚对二甲苯)。
示例性地，所述无机材料层22为氮化物或氧化物。在本实施例中，所述无机材料层22可选用氧化铝、二氧化锆、二氧化硅、氮氧化硅和氮氧化铝等材料。
进一步地，所述封装组件还包括保护层3，所述保护层3覆设于所述阻隔层2上。所述保护层3用于起到对所述阻隔层2的机械保护作用，并可用于减少所述封装组件的雾化度。在本实施例中，所述保护层3具有弹性，所述保护层3选用PDMS制成，即所述保护层3可采用与所述弹性基底1相同的弹性材料进行制备。
本实施例还提供了一种如上所述的抗拉应力作用的封装组件的制备方法，包括步骤：
S1、采用光刻工艺制备预定形状的光刻胶层，在所述光刻胶层上旋涂用于形成弹性基底1的材料，待所述用于形成弹性基底1的材料固化后，固化并剥离所述光刻胶层，获得预定形状的所述弹性基底1；
具体地，在本实施例中，先提供一个洁净的玻璃作为衬底，根据需要制备的弹性基底1的预定形状，在所述衬底上旋涂光刻胶，依次通过曝光和显影工序，获得具有预定形状的光刻胶层；然后，在所述光刻胶层上旋涂弹性基底1的材料，待弹性基底1的材料固化后，将弹性基底1与光刻胶层分离，获得预定形状的弹性基底1；
更具体地，先在所述玻璃上旋涂光刻胶，设定用于旋涂光刻胶的匀胶机的转速为500rpm，所述匀胶机进行工作时长60s，制备出厚度为40μm的光刻胶层，将所述光刻胶层置于120℃下进行烘烤6分钟后，在室温下静置冷却2h，然后用对应的掩膜板遮挡所述光刻胶层，并采用365nm的光源对所述光刻胶层进行曝光处理，曝光量为4000mJ。再用显影液对所述光刻胶层进行显影，并用氮气将所述光刻胶层吹干。以100℃为初始温度对所述光刻胶层进行烘干处理，使所述光刻胶层以5℃/min速率升温至140℃，以令光刻胶产生回流，使光刻面变得更平滑，减少光刻胶内部的缺陷。最后以400rpm的转速在所述光刻胶层上旋涂一层二甲基硅氧烷材料，固化后从所述光刻胶层中脱模，获得预定形状的弹性基底1。
其中，如图3所示，制备所述弹性基底1的过程中，当需要使所述弹性基底1中的多个所述弧面部12沿同一方向延伸且并排于所述底平面11上，在制备所述光刻胶层时，可采用具有沿同一方向延伸且相互平行的条形遮挡区10的掩膜板来制备所述光刻胶层，沿条形遮挡区10的排列方向上，所述条形遮挡区10的长度可选定为5～100μm。制成所述光刻胶层后，由该光刻胶层为模板制备弹性基底1即可。
同理地，如图4所示，当需要使所述弹性基底1中的多个所述弧面部12呈阵列排布于所述底平面11上，可采用具有多个呈阵列排布的圆形遮挡区20的掩膜版来制备所述光刻胶层，所述圆形遮挡区20的直径可选定为5～100μm。
S2、在所述弹性基底1上制备阻隔层2。
在本实施例中，所述阻隔层2可选用单层的无机材料层22或多层复合材料层，其中，由于原子层沉积(ALD)工艺有着共形生长的特点，适用于在非平整的平面上沉积均厚的材料层，且通过原子层沉积工艺制备的氧化铝已被证实具有良好的阻隔性能，因此当仅需要制备单层结构的阻隔层2时，可采用原子层沉积工艺在所述弹性基底1上制备一层氧化铝材料层作为所述阻隔层2。当需要制备多层复合结构的阻隔层2时，可采用与原子层沉积工艺一样具有共形生长特性的化学气相沉积工艺沉积有机材料层21。示例性地，所述无机材料层还可通过蒸镀、溅射和PECVD等其他工艺进行制备。
更具体地，本实施例以氧化铝(Al2O3)材料制作无机材料层22并以聚对二甲苯(Parylene)材料制作有机材料层21，先采用原子层沉积工艺制备所述阻隔层2中的无机材料层22，采用化学气相沉积工艺制备所述阻隔层2中的有机材料层21，其中，使用MNT型原子层沉积设备制备所述无机材料层22，原子层沉积设备中设定衬底温度为80℃，以三甲基铝(TMA)作为前驱体对衬底进行脉冲吸附反应0.02s，用N2清洗约30s后，再以H2O作为氧化剂对衬底进行脉冲吸附反应0.02s，再次用N2清洗约30s，并依次循环。采用化学气相沉积工艺制备所述有机材料层21，化学气相沉积设备中设定的裂解温度为690℃，蒸发温度为175℃，本底真空度为15mTorr。通过上述工艺制得具有Parylene/Al2O3Parylene/Al2O3/Parylene/Al2O3/Parylene的三层复合结构的阻隔层2，其中每层Al2O3的厚度为10～60nm，每层Parylene的厚度为100nm～2μm。
进一步地，所述抗拉应力作用的封装组件的制备方法还包括步骤S3：在所述阻隔层2上覆设一层保护层3。
在本实施例中，在上述样品的阻隔层2上，匀胶机以400rpm的转速旋涂一层PDMS并固化，形成所述保护层3。
综上所述，本实施例提供的一种抗拉应力作用的封装组件及其制备方法，采用形成周期性起伏结构的弹性基底1，并在所述弹性基底1上制备阻隔层2，使得阻隔层2同样具备周期性起伏结构，在封装组件受到拉伸时，能将封装组件平面上的拉应力转化为周期性起伏结构上的弯曲应力，由此极大地提高了封装组件的抗拉伸性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，包括弹性基底(1)和阻隔层(2)，其中，所述弹性基底(1)包括底平面(11)和多个凸出于所述底平面(11)的弧面部(12)，多个所述弧面部(12)形成周期性起伏的结构，所述阻隔层(2)覆设于所述弹性基底(1)上，用于将所述弹性基底(1)与外界隔离。
2.根据权利要求1所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，多个所述弧面部(12)沿同一方向延伸且并排于所述底平面(11)上。
3.根据权利要求1所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，多个所述弧面部(12)呈阵列排布于所述底平面(11)上。
4.根据权利要求1所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，所述弹性基底(1)为高分子材料。
5.根据权利要求1所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，所述阻隔层(2)为无机材料制成的无机材料层(22)。
6.根据权利要求1所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，所述阻隔层(2)包括至少一层的有机材料层(21)和至少一层的无机材料层(22)。
7.根据权利要求6所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，所述有机材料层(21)为有机聚合物或有机-无机杂化材料。
8.根据权利要求5或6所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，所述无机材料层(22)为氮化物或氧化物。
9.根据权利要求1所述的抗拉应力作用的封装组件，其特征在于，所述封装组件还包括保护层(3)，所述保护层(3)覆设于所述阻隔层(2)上。
10.一种如权利要求1-9任一所述的抗拉应力作用的封装组件的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、采用光刻工艺制备预定形状的光刻胶层，在所述光刻胶层上旋涂用于形成弹性基底(1)的材料，固化并剥离所述光刻胶层，获得预定形状的所述弹性基底(1)；
S2、在所述弹性基底(1)上制备阻隔层(2)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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