CN111276616B - 凹槽封装结构 - Google Patents

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Abstract

一种凹槽封装结构，包括：一基板、一下导电层、一光学元件、一上导电层、一密封层及一阻隔层。该下导电层设置于该基板的一侧面上。该光学元件设置于该下导电层的一侧面上。该上导电层设置于该光学元件的一侧面上，于该光学元件的无效区域上至少设有一凹槽。于该光学元件及该上导电层的一侧面上具有该密封层。于该密封层的一侧面上具有该阻隔层。以该密封层与该阻隔层封装结构，进一步结合该光学元件无效区域周边的凹槽设置，可以增加侧边横向封合密封的效果增加，延伸密封层与阻隔层与基板封合的界面，以达成阻水阻气的目的。

Description

凹槽封装结构
技术领域
本发明涉及一种电子元件封装结构，尤其涉及一种薄型元件基板的凹槽封装结构。
背景技术
有鉴于电子元件对于环境敏感性的需求，一般封装性元件需要加以遮蔽已达阻隔水气与氧气的密封的状态，来保护其内环境敏感电子元件(如有机发光二极管或是薄膜光伏电池等)遮蔽受到外面环境温度与湿度的影响，以免产生失效或效能衰减、进而损坏整个环境敏感电子元件，以确保产品的品质与使用寿命。
常用的封装置技术如应用在太阳电池模块及OLED，多使用如耐湿性佳的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作为封装材料或贴合防渗薄膜(Barrier Film)贴合而成阻水阻气膜。不过在太阳光的紫外线照射下容易损坏变黄，或是封装阻水阻气材料与结构上有寿命年限，进而影响如OLED的产品外观寿命或是太阳能电池的效率。
参考为改善此封装技术如中国台湾专利第I479940号进而改善以多层复合材料以无机封装层及阻隔层交互堆叠达成封装效果。或是在封装结构上加以设计如中国台湾专利第I549290号于元件与封装层进行结构折叠以增加贴合界面区域或面积达成封装的效果，不过对于日趋薄型化元件的需要，该些结构为不利有效区域与空间之利用。
发明内容
因此，本发明的主要目的，在于提供一种在薄型元件的光学元件的无效区域上制作凹槽，并于该光学元件及上导电层上依序制作有密封层与阻隔层，该密封层与该阻隔层更可以连续交互涂布堆叠增厚封装结构以达成封装目的，进一步结合结构上于光学元件无效区域周边的凹槽设置，可以增加侧边横向封合密封的效果增加，延伸密封层与阻隔层与基板封合的界面，以达成阻水阻气的目的。
本发明的另一目的，在于本发明应用于薄型元件结构封装后，并且降低非有效面的使用及结构性浪费，有利于元件设计薄型化及增益封装阻隔的目的。
为达上述的目的，本发明提供一种凹槽封装结构，包括：一基板、一下导电层、一光学元件、一上导电层、一密封层及一阻隔层。该下导电层设置于该基板的一侧面上。该光学元件设置于该下导电层的一侧面上。该上导电层设置于该光学元件的一侧面上，于该光学元件的无效区域上至少设有一凹槽。于该光学元件及该上导电层的一侧面上具有该密封层。于该密封层的一侧面上具有该阻隔层。其中，该凹槽为多层重复设置的环状或回圈的凹槽。
在本发明的一实施例中，该基板为透光塑料或透光玻璃基板。
在本发明的一实施例中，该基板与该下导电层之间设有一硬化层。
在本发明的一实施例中，该光学元件为有机二极管发光元件、电致变色显示元件或光伏电池元件。
在本发明的一实施例中，该光伏电池元件为有机太阳能电池、钙钛矿的薄膜太阳能电池。
在本发明的一实施例中，该凹槽宽度为10μm-100μm。
在本发明的一实施例中，该密封层为无机金属氧化物。
在本发明的一实施例中，该无机金属氧化物为氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化硅、氧化铪，或以上材料的组合构成的膜层。
在本发明的一实施例中，该阻隔层为聚硅酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸羟乙酯、环氧树脂，或以上材料的组合。
在本发明的一实施例中，该密封层与该阻隔层可以重复交错多层堆叠。
为达上述的目的，本发明提供另一种凹槽封装结构，包括：一基板、一第一密封层、一下导电层、一光学元件、一上导电层、一第二密封层及一阻隔层。该第一密封层设于该基板的一侧面上。该下导电层设置于该第一密封层的一侧面上。该光学元件设置于该下导电层的一侧面上。该上导电层设置于该光学元件的一侧面上，于该光学元件的无效区域上至少设有一凹槽，于该光学元件及该上导电层的一侧面上具有该第二密封层。于该第二密封层的一侧面上具有该阻隔层。其中，该凹槽为多层重复设置的环状或回圈的凹槽。
在本发明的一实施例中，该基板为透光塑料或透光玻璃基板。
在本发明的一实施例中，该基板与该下导电层之间设有一硬化层。
在本发明的一实施例中，该光学元件为有机二极管发光元件、电致变色显示元件或光伏电池元件。
在本发明的一实施例中，该光伏电池元件为有机太阳能电池、钙钛矿的薄膜太阳能电池。
在本发明的一实施例中，该凹槽宽度为10μm-100μm。
在本发明的一实施例中，该第一密封层及该第二密封层为无机金属氧化物。
在本发明的一实施例中，该无机金属氧化物为氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化硅、氧化铪或以上材料的组合构成的膜层。
在本发明的一实施例中，该阻隔层为聚硅酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸羟乙酯、环氧树脂，或以上材料的组合。
在本发明的一实施例中，该密封层与该阻隔层可以重复交错多层堆叠。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1，本发明的第一实施例的薄型基元件封装结构示意图；
图2，是图1在薄型元件的光学元件上制作凹槽结构示意图；
图3，是图2在薄型元件的上导电层、光学元件上制作密封层结构示意图；
图4，是图3在薄型元件的密封层上制作阻隔层结构示意图；
图5，是图4的薄型元件的俯视示意图﹔
图6，是本发明的第二实施例的薄型元件封装结构的基板制作示意图；
图7，是图6在薄型元件的硬化层上制作第一密封层结构视示意图；
图8，是图7在薄型元件的第一密封层上制作下导电层、光学元件及上导电层结构示意图；
图9，是图8在薄型元件的上导电层制作凹槽结构示意图；
图10，是图9在薄型元件的上导电层及光学元件上制作第二密封层结构示意图；
图11，是图10在薄型元件的密封层上制作阻隔层结构示意图。
其中，附图标记
薄型元件10
基板1
硬化层11
下导电层2
光学元件3
凹槽31
上导电层4
密封层5
第一密封层5a
第二密封层5b
阻隔层6
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，现配合附图说明如下：
请参阅图1，本发明的第一实施例的薄型元件封装结构示意图。如图所示：本发明的凹槽封装结构，于薄型元件10上制作凹槽的封装结构，该薄型元件10包含有﹕一基板1、一下导电层2、一光学元件3及一上导电层4。
该基板1，为透光塑料或透光玻璃基板。该透光塑料为聚亚酰胺(Polyimide，PI)、聚亚酰胺与无机混合物(hybrid PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate，PET)、聚醚砜(Polyethers
Ulfone，PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalatc，PEN)
、环烯烃聚合物(Cyclo olefin polymer，COP)、玻璃纤维增强型塑胶基板(Fiberglass Reinforced Plastic Substrate)。再，于该基板1一侧面进行硬化处理形成有一硬化层11，以增加基板1的挺性。该硬化层为二氧化硅为主成分。在本图式中，该硬化层的厚度为1μm-3μm。
该下导电层2，设于该硬化层11的一侧面上，该下导电层2可以经含无机导体材料蚀刻技术形成具有透明多个电极线路(图中未示)，藉由一电路连接装置(图中未示)与外部电性连接。在本图中，该无机导体材料为氧化铟锡、银胶。
该光学元件3，经制作于该下导电层2的一侧面上。其中，该光学元件3为有机二极管发光元件、电致变色显示元件或光伏电池元件。其中，该光伏电池元件为有机太阳能电池、钙钛矿(perovskite)等薄膜太阳能电池。在本图中，该光伏电池元件层依序涂布有一电子传递层、一反应层及一电洞传递层或依序涂布有一电洞传递层、一反应层及一电子传递层。
该上导电层4，设于该光学元件3的一侧面上，该上导电层4可以经无机导体材料蚀刻技术形成具有透明多个电极线路(图中未示)，藉由一电路连接装置(图中未示)与外部电性连接。在本图中，该无机导体材料为氧化铟锡、银胶。
请参阅图2，是图1在薄型元件的光学元件上制作凹槽结构示意图。如图所示﹕在薄型元件10的上导电层4在制作完成后，利用激光雕刻技术，于光学元件3周边的无效区域进行激光蚀刻，使该光学元件3的无效区域上形成有至少一凹槽31。其中，该凹槽31以激光蚀刻，激光光源条件为，光源的能量条件，光点大小(spot size)视需要的直径可以为调整1-100μm，能量1-5W，脉冲是进行蚀刻，蚀刻深度是以蚀刻基板1表面光学元件3四周非有效区域(无效区域)构成一环状的凹槽31(如图5所示)，蚀刻深度以不破坏下导电层2结构为限，凹槽31宽度为10μm-100μm。该环状的凹槽31可以多层重复设置的环状或回圈的凹槽。
请参阅图3，是图2在薄型元件的上导电层及光学元件上制作密封层结构示意图。如图所示﹕在光学元件3的无效区域上形成有至少一凹槽31后，于该上导电层4及光学元件3上涂布有一密封层5，该密封层5为无机金属氧化物如氧化铝(Al2O3)、氧化锌、氧化锆、氧化硅、氧化铪构成的膜层或以上材料的组合，亦可为交替排列的多层材料，藉由原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)循环重复堆叠而成，本发明实施例采用氧化铝成膜，厚度10nm-80nm。本发明以氧化铝经原子层沉积(ALD)循环重复100-200次堆叠构成厚度30nm-50nm，所谓的原子层沉积系将氧化铝的前驱物与惰性气体加热后混成蒸气喷涂沉积于基板1表面。利用该原子层沉积(ALD)技术提供密封材料细小化并且重新反应架构于基板1及元件表面达成薄层封装效果。在本图中，该密封层5更可设置于该基板1与该下导电层2之间(图后详述)。
请参阅图4、5，是图3在薄型元件的密封层上制作阻隔层结构及图4的薄型元件的俯视示意图。如图所示﹕在本发明的薄型元件10上的密封层5制作完成后，于该密封层5上制作一阻隔层6，其中该阻隔层6可以是对应前述密封层5的金属氧化物化可以有很好的贴合效果的材料为佳，如聚硅酸钠、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)、聚丙烯酸(Polyacrylate)、聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl butyral，PVB)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate，pHEMA)、环氧树脂或以上材料的组合等，实施方式可以利用狭缝式涂布装置(slot die coater)涂布后经干燥处理成膜而成，干厚度可以为0.5μm-10μm，本发明以聚硅酸钠混掺环氧树脂构成的涂料，经涂布装置(coater)涂布后热100℃烘干成膜与前氧化铝密封层可以有很好的黏合效果，干膜厚度1μm-3μm。藉此阻隔层可以修补原子层沉积(ALD)构成的密封层5表面仍有空隙的疑虑，利用该阻隔层6可以进一步填补前密封层5的表面结构，以更确保达成封装阻水阻气的效果。
请参阅图6、7，本发明的第二实施例的薄型元件封装结构的基板制作及图6在薄型元件的硬化层上制作第一密封层结构视示意图。如图所示﹕本第二实施例与第一实施例大致相同，所不同之处在于基板1的一侧面进行硬化处理形成有一硬化层11，以增加基板1的挺性。该硬化层为二氧化硅述两为主成分，且该硬化层的厚度为1μm-3μm。在本图中，该基板为透光塑料或透光玻璃基板。
在硬化层11制作完成后，于该硬化层11的一侧面上制作有一第一密封层5a，该第一密封层5a为无机金属氧化物如氧化铝(Al2O3)、氧化锌、氧化锆、氧化硅、氧化铪构成的膜层或以上材料的组合，亦可为交替排列的多层材料，藉由原子层沉积(ALD)循环重复堆叠而成，本发明实施例采用氧化铝成膜，厚度10nm-80nm。
请参阅图8，是图7在薄型元件的第一密封层上制作下导电层、光学元件及上导电层结构示意图。如图所示﹕在第二实施例的薄型元件10上的第一密封层5a制作完成后，于该第一密封层5a上制作有下导电层2，该下导电层2可以经含无机导体材料蚀刻技术形成具有透明多个电极线路(图中未示)，藉由一电路连接装置(图中未示)与外部电性连接。在本图中，该无机导体材料为氧化铟锡、银胶。
在下导电层2制作完成后，于该下导电层2的一侧面上制作有一光学元件。其中，该光学元件3为基二极管发光元件、电致变色显示元件或光伏电池元件。
在该光学元件3制作完成后，于该光学元件3的一侧面上制作有一上导电层4，该上导电层4可以经无机导体材料蚀刻技术形成具有透明多个电极线路(图中未示)，藉由一电路连接装置(图中未示)与外部电性连接。在本图中，该无机导体材料为氧化铟锡、银胶。
请参阅图9，是图8在薄型元件的上导电层制作凹槽结构示意图。如图所示﹕在第二实施例的薄型元件10上的下导电层2、光学元件3及上导电层4制作完成后，于该利用激光雕刻技术，于光学元件3周边的无效区域进行激光蚀刻，使该光学元件3的无效区域上形成有至少一凹槽31。其中，该凹槽31以激光蚀刻，激光光源条件为，光源的能量条件，光点大小(spot size)视需要的直径可以为调整1-100μm，能量1-5W，脉冲是进行蚀刻，蚀刻深度是以蚀刻基板1表面光学元件3四周非有效区域(无效区域)构成一环状的凹槽31(如图5所示)，蚀刻深度以不破坏下导电层2结构为限，凹槽31宽度为10μm-100μm。该环状的凹槽31可以多层重复设置的环状或回圈的凹槽。
请参阅图10，是图9在薄型元件的上导电层及光学元件上制作第二密封层结构示意图。在第二实施例的薄型元件10的凹槽31制作完成后，于该上导电层4及光学元件3上涂布有一第二密封层5b，该第二密封层5b为无机金属氧化物如氧化铝(Al2O3)、氧化锌、氧化锆、氧化硅、或氧化铪构成的膜层，亦可为交替排列的多层材料，藉由原子层沉积(ALD)循环重复堆叠而成，本发明实施例采用氧化铝成膜，厚度10nm-80nm。本发明以氧化铝经原子层沉积(ALD)循环重复100-200次堆叠构成厚度30nm-50nm，所谓的原子层沉积系将氧化铝的前驱物与惰性气体加热后混成蒸气喷涂沉积于基板1表面。利用该原子层沉积(ALD)技术提供密封材料细小化并且重新反应架构于基板1及元件表面达成薄层封装效果。
请参阅图11，是图10在薄型元件的密封层上制作阻隔层结构示意图。如图所示﹕在第二实施例的薄型元件10上的第二密封层5b制作完成后，于该第二密封层5b上制作一阻隔层6，其中该阻隔层6可以是对应前述该第二密封层5b的金属氧化物化可以有很好的贴合效果的材料为佳，如聚硅酸钠、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)、聚丙烯酸(Polyacrylate)、聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl butyral，PVB)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate，pHEMA)、环氧树脂或以上材料的组合等，实施方式可以利用狭缝式涂布装置(slot die coater)涂布后经干燥处理成膜而成，干厚度可以为0.5μm-10μm，本发明以聚硅酸钠混掺环氧树脂构成的涂料，经涂布装置(coater)涂布后热100℃烘干成膜与前氧化铝密封层可以有很好的黏合效果，干膜厚度1μm-3μm。藉此阻隔层可以修补原子层沉积(ALD)构成的密封层表面仍有空隙的疑虑，利用该阻隔层6可以进一步填补前第二密封层5b的表面结构，以更确保达成封装阻水阻气的效果。
进一步，在于本发明的密封层与阻隔层可以重复交错多层堆叠的在薄型元件上。
综上，本发明凹槽封装结构，结合多层密封层5、5a或5b与阻隔层6，更结合凹槽式阻隔设计延伸封装与基板1间的界面可以增易封装阻水、阻气的效果。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种凹槽封装结构，其特征在于，包括：
一基板；
一下导电层，设置于该基板的一侧面上；
一光学元件，设置于该下导电层的一侧面上；
一上导电层，设置于该光学元件的一侧面上；
其中，于该光学元件的无效区域上至少设有一凹槽，于该光学元件及该上导电层的一侧面上具有一密封层﹔于该密封层的一侧面上具有一阻隔层﹔
其中，该凹槽为多层重复设置的回圈的凹槽。
2.根据权利要求1所述的凹槽封装结构，其特征在于，该基板为透光塑料或透光玻璃基板。
3.根据权利要求1所述的凹槽封装结构，其特征在于，该基板与该下导电层之间设有一硬化层。
4.根据权利要求1所述的凹槽封装结构，其特征在于，该光学元件为有机二极管发光元件、电致变色显示元件或光伏电池元件。
5.根据权利要求4所述的凹槽封装结构，其特征在于，该光伏电池元件为有机太阳能电池、钙钛矿的薄膜太阳能电池。
6.根据权利要求1所述的凹槽封装结构，其特征在于，该凹槽宽度为10μm-100μm。
7.根据权利要求1所述的凹槽封装结构，其特征在于，该密封层为无机金属氧化物。
8.根据权利要求7所述的凹槽封装结构，其特征在于，该无机金属氧化物为氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化硅、氧化铪构成的膜层或以上材料的组合。
9.根据权利要求1所述的凹槽封装结构，其特征在于，该阻隔层为聚硅酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸羟乙酯、环氧树脂，或以上材料的组合。
10.根据权利要求1所述的凹槽封装结构，其特征在于，该密封层与该阻隔层能够重复交错多层堆叠。
11.一种凹槽封装结构，其特征在于，包括：
一基板；
一第一密封层，设于该基板的一侧面上﹔
一下导电层，设置于该第一密封层的一侧面上；
一光学元件，设置于该下导电层的一侧面上；
一上导电层，设置于该光学元件的一侧面上；
其中，于该光学元件的无效区域上至少设有一凹槽，于该光学元件及该上导电层的一侧面上具有一第二密封层﹔于该第二密封层的一侧面上具有一阻隔层﹔
其中，该凹槽为多层重复设置的回圈的凹槽。
12.根据权利要求11所述的凹槽封装结构，其特征在于，该基板为透光塑料或透光玻璃基板。
13.根据权利要求11所述的凹槽封装结构，其特征在于，该基板与该下导电层之间设有一硬化层。
14.根据权利要求11所述的凹槽封装结构，其特征在于，该光学元件为有机二极管发光元件、电致变色显示元件或光伏电池元件。
15.根据权利要求14所述的凹槽封装结构，其特征在于，该光伏电池元件为有机太阳能电池、钙钛矿的薄膜太阳能电池。
16.根据权利要求11所述的凹槽封装结构，其特征在于，该凹槽宽度为10μm-100μm。
17.根据权利要求11所述的凹槽封装结构，其特征在于，该第一密封层及该第二密封层为无机金属氧化物。
18.根据权利要求17所述的凹槽封装结构，其特征在于，该无机金属氧化物为氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化硅、氧化铪构成的膜层或以上材料的组合。
19.根据权利要求11所述的凹槽封装结构，其特征在于，该阻隔层为聚硅酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸羟乙酯、环氧树脂，或以上材料的组合。
20.根据权利要求11所述的凹槽封装结构，其特征在于，该密封层与该阻隔层可以重复交错多层堆叠。
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