TWI629915B - Laser packaging system and method - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種激光封裝系統，用於加熱玻璃封裝體(120)中沿預定軌跡分佈的玻璃料(122)，該系統包括控制器模組(201)、激光器模組(202)和激光掃描模組(203)，控制器模組(201)用於控制激光掃描模組(203)將激光器模組(202)生成的激光(100)投射至玻璃料(122)上，其中，激光掃描模組(203)能使激光(100)快速的在玻璃料(122)上進行週期性掃描，從而能夠較均勻的同步加熱玻璃料，改善現有技術封裝過程中溫度場分佈不均勻的問題；激光器模組(202)能夠發出具有預定功率曲線的激光，從而可以根據預定功率曲線控制玻璃料(122)的加熱過程。本發明還公開一種激光封裝方法。
Description
本發明有關於光電半導體領域，特別有關於一種採用激光對玻璃封裝體進行封裝的系統和方法。
光電半導體裝置已廣泛應用於生活的各個領域。其中，OLED(有機發光二極體)由於其良好的色彩比、寬視角、高回應速度等特點，成為研究的熱點，具有良好的應用前景。然而，OLED顯示器中的電極和有機層對氧和水分十分敏感。從外界環境滲透入OLED裝置內部的氧和水分會嚴重縮短OLED裝置的壽命。因此，為OLED裝置提供有效的氣密式密封顯得非常重要。下文論述導致難以適當密封OLED裝置的某些因素：
‧氣密式密封應提供對氧(10-3cm3/m2/天)和水(10-6g/m2/天)的屏障。
‧氣密式密封的尺寸應盡可能小(如小於2mm)，從而使其不會對OLED顯示器的尺寸產生較大的影響。
‧密封過程中產生的溫度不應破壞OLED顯示器中的材料(如電極和有機層)。例如OLED顯示器中距離密封體約1-2毫米的OLED的第一圖元在密封過程中不應被加熱到高於100℃的溫度，否則會使第一圖元失效。
‧密封過程中釋放的氣體不應對OLED顯示器中的物質產生污
染。
‧氣密式密封應能使點連接構件(如薄膜鉻電極)進入OLED顯示器。
近年來，一種使用玻璃料輔助激光加熱的密封方法被應用於OLED顯示器的密封。其中所述的玻璃料摻雜有對特定光波長具有高吸收率的材料，具有低熔點的特性。藉由採用高能激光器加熱並軟化玻璃料，使其上有玻璃料的蓋板玻璃和其上有OLED的基板玻璃之間形成氣密式密封。玻璃料通常約0.7-1毫米寬，6-100微米厚。激光器輸出可控的激光能量依次照射塗覆玻璃料的密封線，使該玻璃料先後加熱軟化，形成氣密式密封。然而，這種順序型加熱玻璃料的方式，會在玻璃料內部形成不均勻的溫度分佈(如圖1所示)。玻璃料內部的這種不均勻溫度分佈會導致裂紋、殘餘應力或脫層問題的產生，妨礙或削弱蓋板玻璃與基板玻璃之間的氣密性連接。同時，需要對密封過程的主要參數如激光功率、掃描速度等進行選擇，受到這種方式的制約，限制產率的提高。
本發明的目的在於提供一種激光封裝系統和方法，用於對OLED顯示器或玻璃封裝體進行密封，可以解決上述玻璃料溫度場分佈不均勻的問題，同時其具有較寬的技術視窗，有利於提高OLED顯示器的產率。
為了實現上述目的，本發明提出一種激光封裝系統，用於加熱玻璃封裝體中沿預定軌跡分佈的玻璃料以密封玻璃封裝體，該系統包括：控制器模組；激光器模組，與該控制器模組相連且用於生成激光；以及激光掃描模組，與該控制器模組和該激光器
模組相連，用於將該激光器模組生成的該激光投射至玻璃料上，其中，該控制器模組用於即時控制該激光掃描模組，控制該激光在該玻璃料上的掃描方向，從而使該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料；該控制器模組還用於即時控制該激光器模組的輸出功率，使生成的激光具有與該預定軌跡即時匹配的功率曲線。
進一步的，該激光封裝系統還包括一溫度測量模組，該溫度測量模組與該控制器模組相連，用於即時測量被激光照射到的玻璃料的表面溫度，並將所測得的表面溫度即時回饋至該控制器模組。
進一步的，該溫度測量模組為一高溫計。
進一步的，該激光封裝系統還包括一電腦，該電腦與該控制器模組相連，用於與該控制器模組進行資料交換。
進一步的，該控制器模組為單個控制器、多個控制器組成的控制系統或者是集成安裝於該電腦內部的控制板卡。
進一步的，該激光掃描模組內設有一伺服運動機構，該伺服運動機構用於改變激光的方向及激光沿該預定軌跡掃描玻璃料的速度和/或加速度。
本發明還提出一種激光封裝方法，用於加熱玻璃封裝體中沿預定軌跡分佈的玻璃料以密封玻璃封裝體，包括步驟：啟動激光器模組，使該激光器模組發出激光；啟動激光掃描模組，將激光器模組發出的該激光投射至玻璃料上；藉由控制器模組即時控制激光掃描模組將激光投射至玻璃料上的方向，使該激光沿該預定軌跡掃描玻璃料；
藉由控制器模組即時控制該激光器模組的輸出功率，使生成的激光具有與該預定軌跡即時匹配的功率曲線；以及使該激光沿該預定軌跡掃描玻璃料多個週期，直至玻璃料被加熱至熔點。
進一步的，該預定軌跡包括一個或多個直線段與一個或多個彎曲段，該功率曲線包括與該一個或多個直線段相對應的一個或多個直線段加熱功率曲線和與該一個或多個彎曲段相對應的一個或多個彎曲段加熱功率曲線，該直線段加熱功率曲線對應的輸出功率與該彎曲段加熱功率曲線對應的輸出功率相異。
進一步的，該多個週期的掃描採用不變的或者逐漸減小的激光器模組的輸出功率。
進一步的，該激光封裝方法還包括使用溫度測量模組測量並回饋該玻璃料表面的即時溫度至該控制器模組，藉由該控制器模組調整掃描的週期次數、激光器模組的輸出功率以及激光沿該預定軌跡掃描玻璃料的速率中的至少一者使該玻璃料的溫度變化符合預設的溫度曲線。
進一步的，該激光沿該預定軌跡掃描玻璃料的速率範圍是1m/s-5m/s。
進一步的，在啟動該激光器模組之前，先啟動該激光掃描模組，直至該激光掃描模組能夠使激光以預定的速度沿該預定軌跡投射至玻璃料上再啟動激光器模組。
進一步的，該激光封裝方法還包括在該玻璃料被加熱至熔點後，立即關閉該激光器模組，使該玻璃料自然冷卻。
進一步的，該激光封裝方法還包括在關閉激光器模組
後，使該激光掃描模組繼續運作一段時間，再停止激光掃描模組。
進一步的，該激光封裝方法還包括在該玻璃料被加熱至熔點後，降低該激光器模組的輸出功率至一冷卻功率值，繼續使該激光沿該預定軌跡對玻璃料進行週期性掃描，直至該玻璃料冷卻至預定溫度。
進一步的，該激光封裝方法還包括在該玻璃料冷卻至預定溫度後，繼續進行自然冷卻。
進一步的，在該激光封裝方法中，同步啟動激光器模組和激光掃描模組，並逐漸提升激光器模組的輸出功率，使得在該激光掃描模組能夠使激光以預定的速度沿該預定軌跡投射至玻璃料上的同時該激光器模組的輸出功率達到預定的功率。
進一步的，該激光封裝方法還包括在該玻璃料被加熱至熔點後，同步調整該激光器模組的輸出功率及該激光沿該預定軌跡掃描玻璃料的速率，使該輸出功率及掃描速率逐漸減小直至同時為零。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：該激光掃描模組能使激光快速的在玻璃料上進行週期性掃描，從而能夠較均勻的同步加熱玻璃料，改善現有技術封裝過程中溫度場分佈不均勻的問題；在提出的激光封裝方法中激光器模組能夠發出具有預定功率曲線的激光，從而可以根據預定功率曲線控制玻璃料的加熱過程。
進一步的，添加的溫度測量模組能夠測量和回饋玻璃料表面的即時溫度，可以採用預設升溫或者預設降溫等方式使玻璃料依照預定的升溫或者降溫曲線進行加熱或者冷卻。
100‧‧‧激光
110‧‧‧光斑
120‧‧‧OLED顯示器
121‧‧‧蓋板玻璃
122‧‧‧玻璃料
123‧‧‧基板玻璃
124‧‧‧電極
125‧‧‧OLED層
200‧‧‧電腦
201‧‧‧控制器模組
202‧‧‧激光器模組
203‧‧‧激光掃描模組
204‧‧‧溫度測量模組
210‧‧‧電腦
220‧‧‧控制器
230‧‧‧掃描振鏡組
240‧‧‧高溫計
250‧‧‧激光器
圖1為現有技術中採用順序型加熱玻璃料不同時刻溫度的分佈圖；圖2為玻璃料密封OLED顯示器的俯視圖；圖3為本發明實施例一中激光封裝系統的模組圖；圖4為本發明實施例一中OLED顯示器玻璃料激光掃描路徑示意圖；圖5為本發明實施例一中單個掃描週期中激光預定功率曲線的曲線示意圖；圖6A和圖6B為本發明實施例一中激光速率和功率對玻璃料的溫度變化影響模擬曲線示意圖；圖7為本發明實施例一中啟停區域激光掃描模組和激光輸出的採用第一種同步控制方式的示意圖；圖8為本發明實施例二中激光封裝系統的模組圖；圖9為本發明實施例二中激光封裝系統的結構示意圖；圖10為啟停區域激光掃描模組和激光輸出的採用第二種同步控制方式的示意圖；圖11為本發明實施例二中預設升溫和預設降溫的曲線示意圖；以及圖12為本發明實施例一或二中採用激光封裝系統和方法加熱後玻璃料不同時刻溫度的分佈圖。
下面將結合示意圖對本發明的激光掃描密封玻璃封
裝體的系統和方法進行更詳細的描述，其中表示本發明的較佳實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。
為了清楚，不描述實際實施例的全部特徵。在下列描述中，不詳細描述習知的功能和結構，因為它們會使本發明由於不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和耗費時間的，但是對於本領域技術人員來說僅僅是常規工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、清晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參考圖2和圖3，在本實施例中，提出了一種激光封裝系統，其用於對OLED顯示器120採用玻璃料形成氣密式密封，其中，OLED顯示器120是典型的玻璃封裝體，該OLED顯示器120主要結構包括蓋板玻璃121、玻璃料122、基板玻璃123、OLED層125和多個電極124。其中，該玻璃料122位於OLED顯示器120的基板玻璃123上，其橫截面圖如圖3中所示，俯視圖如圖2所示。該玻璃料122藉由絲網印刷、預燒結步驟預固化在基板玻璃123上，形成具有一定厚度
的圓角矩形密封線。基板玻璃123上的OLED層125位於玻璃料122密封線的內側，同時基板玻璃123上存在連接OLED顯示器120內的外部的多個電極124。
在本實施例中，該激光封裝系統包括：控制器模組201、激光器模組202以及激光掃描模組203，其中，該控制器模組201分別與該激光器模組202、激光掃描模組203相連，用於控制該激光器模組202及該激光掃描模組203，該激光器模組202與激光掃描模組203相連，該激光器模組202用於生成激光，以預定功率將激光發送至該激光掃描模組203，該激光掃描模組203用於改變激光100傳送方向及運動特徵；該系統還包括一電腦200，該電腦200與該控制器模組201相連，用於與該控制器模組201進行資料交換。
其中，該控制器模組201可以是單個控制器，也可以是多個控制器組合形成的控制系統，或是可以集成安裝於電腦200內部的控制板卡。
在本實施例中，該激光掃描模組203可以是掃描振鏡。該激光掃描模組203內有一伺服運動機構(未圖示)，其具有改變激光100傳送方向的功能，使激光100能夠以空間某一固定軸為基準，沿任意方向偏轉一定角度θ，偏轉角度θ具有最大上限值。激光100的偏轉方向和偏轉角度θ是可控的，其變化規律由控制器模組201發送至激光掃描模組203的控制信號決定。該伺服運動機構能夠快速準確的改變激光100的偏轉姿態，並能夠根據控制信號控制該改變掃描過程中激光100的偏轉運動特徵，如角速度、角加速度等。該激光掃描模組203將激光100投射於玻璃料122上。激光100在玻璃料122表面形成具有特定形狀和尺寸的光斑110。
該激光器模組202能夠生成特定波長的激光100，以預定功率將激光100的光能量傳送至激光掃描模組203。該預定功率的激光100的光能量是即時可調的，激光100的光能量的調整以及激光100傳送的開啟和停止均由控制器模組201發送至激光器模組202的控制信號決定。
該控制器模組201能夠同步控制激光器模組202與激光掃描模組203，使激光器模組201輸出激光100的開啟與停止、激光功率的調節能夠與激光掃描模組203中伺服運動機構的運動相匹配。或者，該控制器模組201能夠以高於激光掃描模組203控制解析度的高解析度來控制激光器模組202，並使兩者的控制相匹配。控制器模組201與電腦200之間能夠進行資料通訊，控制器模組201接收電腦200發送來的運動軌跡、速度曲線、功率曲線、延時、目標溫度、開啟、停止等資訊，同時將各模組工作狀態等資訊傳送給電腦。
在本實施例的另一面，還提出一種激光封裝方法，採用如上文所述的激光封裝系統，該方法包括步驟：S100：該控制器模組201控制該激光器模組202，使該激光器模組202發出具有預定功率曲線的激光100；S200：該控制器模組201控制該激光掃描模組203，使該激光100藉由該激光掃描模組203投射至玻璃料122上，該激光掃描模組203使該激光100保持預定速度和運動軌跡沿著該玻璃料122進行週期性掃描，對該玻璃料122加熱，直至玻璃料122達到熔點，形成氣密式密封。
具體的，控制激光器模組202和激光掃描模組203，將
激光100投射至玻璃料122上，使具有預定功率和較高速率的激光100沿著玻璃料122圖案(即密封線)移動，如圖4中帶箭頭的運動軌跡所示，其中，該速率範圍是1m/s-5m/s，例如是3m/s；激光100以一定形狀和尺寸的光斑110照射在圖4中的a2點玻璃料122上，開始輸出，沿密封線掃描一周，回到a2點算作一個掃描週期。a2點為示例點，這裡所說的激光100輸出開啟點不限於該位置。在一個掃描週期內，該玻璃料122吸收激光100能量後被依次加熱，由於掃描速度較快，可以近似認為密封線上的玻璃料是進同時加熱的；正常情況下，一個掃描週期無法為玻璃料122提供足夠的能量，因此，其無法僅藉由一個掃描週期就將兩塊玻璃基板121和123連接在一起，形成氣密式的密封。
在一個掃描週期內，掃描控制方式是藉由控制器模組201控制激光器模組202和激光掃描模組203(以下和附圖中也簡稱為掃描振鏡或振鏡)使激光100移動操作和激光功率調整操作同步。根據預定功率曲線方式，如圖5中激光功率曲線所示，但不僅限於這種功率曲線，使激光功率在預定位置b1-b2、c1-c2、d1-d2以及e1-e2處發生線性或非線性變化，如圖4可知預定位置b1-b2、c1-c2、d1-d2以及e1-e2為圓角矩形的拐角處，由於拐角處所需要的能量小於直線處，因此此處的激光功率應小於直線處的激光功率，即，預定功率曲線包括加熱段功率和彎曲段功率，該加熱段功率為激光100掃描直線處的激光功率，該彎曲段功率為激光100掃描拐角處的激光功率，兩者存在一定差異，從而使密封線上的玻璃料122能夠獲得相對均勻的能量，發生相對均勻的溫升。
控制激光器模組和振鏡，使激光100重複上述的掃描
週期，利用多個掃描週期的激光100進行掃描，使玻璃料122獲得足夠的能量，將該兩塊玻璃基板121和123連接在一起，形成氣密式密封，該激光100完成一次週期性掃描後，其功率值可以保持不變或者採用升溫逐漸減小的功率值進行下一次週期性掃描，藉由後者可以使玻璃料122以一種溫升逐漸減小的溫度曲線來加熱，可以藉由增加掃描次數，來達到目標溫度，或針對每一次掃描週期，均採用不同的功率曲線。
請參考圖6A和6B，其中6A所示的是激光功率P同為400W，且同對長度L為0.3m的玻璃料122掃描10次(n=10)，但曲線a激光100的掃描速率v為3m/s，而曲線b的速率v為1m/s，可見兩者因為速率相差較大，得到的升溫曲線也具有較大的差異；圖6B中曲線1、2和3顯示的是掃描次數n以及掃描速率v均相同時，激光功率p不同所獲得的升溫曲線圖，同時，曲線4還提供功率p相同，速率v和掃描次數n不同時，能夠獲得的升溫曲線。因此，由圖6A和6B中可知，可以藉由改變掃描次數、速率和激光功率這三個參數獲得合適的升溫曲線。
在使密封線上的玻璃料122吸收足夠能量(達到預定溫度後)的那一次掃描週期完成後，對玻璃料122進行冷卻，一種冷卻方式採用自然冷卻方式，直接關閉激光輸出，使玻璃料122自然冷卻，由於密封線上的玻璃料122是同步加熱的，因此其冷卻速率相對順序型更為緩和；另一種冷卻方式是採用比加熱的功率值低的冷卻功率值進行週期性掃描，直至該玻璃料冷卻至預定溫度，即，加熱完成之後，仍然重複掃描週期，藉由預定功率曲線方式，以較低的激光功率掃描玻璃料122，使玻璃料122按照預定的冷卻曲線進
行冷卻。能夠控制冷卻曲線具有緩和的冷卻速率，因此在較小溫差冷卻過程中可以產生較好的熱應力。後一種控制玻璃料122冷卻的方式可以是對玻璃料122冷卻全過程的控制，也可以是針對玻璃料122在自然冷卻過程中某一段冷卻速率較快的部分進行控制，而其餘部分採用自然冷卻。
對激光100掃描的開啟區域和停止區域採用最佳化的控制方法。一種最佳化方法為：在開啟區域，如圖4中的a1至a2區域，控制振鏡運動而不打開激光輸出，使振鏡內部伺服機構在到達a2點之前進入預定的運動軌跡和運動速率，然後在a2點打開激光輸出，此時激光100也就具有預定的運動軌跡和運動速率，當所有掃描週期完成後，在a2點關閉激光輸出，而振鏡內部伺服機構保持預定的運動軌跡和速率運行一段時間，在a3點停止伺服機構的運動，如圖7所示。
請參考圖8，在本實施例中，提出的激光封裝系統相較於實施例一多了溫度測量模組204，該溫度測量模組204與該控制器模組201相連，用於測量激光100照射至玻璃料122表面上光斑110的即時溫度，並將光斑的即時溫度回饋至該控制器模組201。該溫度測量模組204能夠非接觸的、即時的測量光斑110所在位置的玻璃料122的溫度，並將其回饋至控制器模組201，其一特徵為，當光斑110作高速運動時，該溫度測量模組204仍能有足夠的時間/空間解析度來測量光斑110所在處玻璃料122的溫度。控制器模組201能夠採集處理溫度測量模組204回饋的溫度信號，並與激光器模組202藉由控制
信號構成閉回路控制回路。閉回路控制回路具有匹配或高於激光掃描模組203的控制解析度。
請參考圖9，提出激光掃描密封玻璃封裝體的系統包括電腦210、控制器220、激光器250、掃描振鏡組230和高溫計240，其中，該高溫計240即為溫度測量模組。
因此，本實施例中提出的激光封裝方法與實施例一具有如下區別：可以採用預設升溫的方式對該玻璃料122以預設的溫度曲線進行加熱；採用預設降溫的方式對該玻璃料122以預設的溫度曲線進行降溫。
具體的，在一個掃描週期內，藉由控制器220控制激光器250和掃描振鏡組230，使激光100移動操作和激光功率調整操作同步，利用高溫計240檢測當前激光100的光斑110處的即時溫度，控制器220藉由採集高溫計240回饋的溫度資訊並與預設的目標溫度進行比較和計算，控制激光功率即時變化，從而使密封線上各處的玻璃料122能夠獲得相對均勻的能量，達到預定的溫度，完成以玻璃料122溫度為目標的閉回路控制；在溫度回饋的控制方式下，採用預設溫升的方式，使玻璃料122以預設的溫度曲線來加熱，最終達到目標溫度，如圖11中a-b段所示的溫度曲線。
在使密封線上的玻璃料吸收足夠能量(達到預定溫度後)的那一次掃描週期完成後，冷卻方式可以是仍然重複掃描週期，藉由溫度回饋控制方式，以較低的激光功率掃描玻璃料122，使玻璃料122按照預定的冷卻曲線進行冷卻，如圖11中b-c段所示的溫度曲線。這種控制玻璃料冷卻的方式可以是對玻璃料122冷卻全
過程的控制，也可以是針對玻璃料122在自然冷卻過程中某一段冷卻速率較快的部分進行控制，而其餘部分採用自然冷卻，如圖11中c-d所示的溫度曲線。
對激光100掃描的開啟區域和停止區域，本實施例還提出另一種最佳化控制方法為，開啟階段在a1點同步開啟振鏡運動和激光輸出，控制激光輸出功率由較低的功率逐漸上升，在a2點到達預定功率，同時振鏡也進入預定的運動狀態，之後進行正常的週期性掃描；在結束階段，在a2點調整激光輸出功率，使其逐漸減小，在a3點同步停止激光輸出及振鏡運動，具體的控制曲線如圖10所示。
採用本實施例提出的激光封裝系統和方法，加熱的均勻性可以從圖12的溫度分佈看出，相較現有技術中採用的順序周線封裝方法玻璃料122具有更均勻的溫度場分佈，空間掃描結果也顯示相較現有技術玻璃料122具有更為均勻的空間溫度場分佈。
同時，本技術方案具有較寬的技術視窗，有利於OLED顯示器的產率的提高：以4.3英寸OLED顯示器為例，其密封玻璃料周線總長約0.3m。現有的順序周線封裝方法，受技術約束，最高激光掃描速度約為20mm/s，則單個的封裝時間約15s。而採用本技術方案的方法進行封裝時，由於技術視窗寬(可以選擇不同的掃描次數、激光功率和速率)，掃描速率可提升至300mm/s以上，激光功率可升至200W以上，能夠極大的提高封裝效率。
由於在本技術方案中，密封線上各處玻璃料122溫度近似同步均勻變化，因此本技術方案可以藉由控制週期性掃描的次數、每一圈的激光功率或激光運動速率的變化來近似控制密封玻璃
料122的升溫、降溫曲線，實現現有技術方案無法實現的對玻璃料122按照預定升溫曲線和降溫曲線的控制。
除此之外，本技術方案能夠滿足OLED顯示器的氣密密封的要求，可以解決OLED顯示器的激光密封過程中的開啟區域和停止區域密封問題等。
綜上，在本發明實施例提供的激光封裝系統和方法中，該激光掃描模組能使激光快速的在玻璃料上進行週期性掃描，從而能夠較均勻的同步加熱玻璃料，改善現有技術封裝過程中溫度場分佈不均勻的問題；在提出的激光封裝方法中激光器模組能夠發出具有預定功率曲線的激光，從而可以根據預定功率曲線控制玻璃料的加熱過程。
進一步的，添加的溫度測量模組能夠測量和回饋玻璃料表面的即時溫度，可以採用預設升溫或者預設降溫等方式使玻璃料依照預定的升溫或者降溫曲線進行加熱或者冷卻。
上述僅為本發明的較佳實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的範圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。
Claims (18)
- 一種激光封裝系統，用於加熱一玻璃封裝體中沿一預定軌跡分佈的一玻璃料以密封該玻璃封裝體，該系統包括：一控制器模組；一激光器模組，與該控制器模組相連且用於生成一激光；以及一激光掃描模組，與該控制器模組和該激光器模組相連，用於將該激光器模組生成的該激光投射至該玻璃料上，該激光掃描模組內設有一伺服運動機構，用於改變該激光的傳送方向，使該激光以空間一固定軸為基準，沿任意方向偏轉一定角度，其中，該控制器模組用於即時控制該激光掃描模組，控制該激光在該玻璃料上的掃描方向，改變該激光的偏轉姿態，從而使該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料；該控制器模組還用於即時控制該激光器模組的一輸出功率，使生成的該激光具有與該預定軌跡即時匹配的一功率曲線，使該激光完成一次週期性掃描後，其功率值可以保持不變或者採用升溫逐漸減小的功率值進行下一次週期性掃描，藉由後者可以使該玻璃料以一種溫升逐漸減小的溫度曲線來加熱，可以藉由增加掃描次數，來達到一目標溫度，或針對每一次掃描週期，均採用不同的該功率曲線。
- 如申請專利範圍第1項之激光封裝系統，其中，該激光封裝系統還包括一溫度測量模組，該溫度測量模組與該控制器模組相連，用於即時測量被該激光照射到的該玻璃料的表面溫度，並將所測得的表面溫度即時回饋至該控制器模組。
- 如申請專利範圍第2項之激光封裝系統，其中，該溫度測量模組為一高溫計。
- 如申請專利範圍第1項之激光封裝系統，其中，該系統還包括一電腦，該電腦與該控制器模組相連，用於與該控制器模組進行資料交換。
- 如申請專利範圍第4項之激光封裝系統，其中，該控制器模組為單個控制器、多個控制器組成的一控制系統或者是集成安裝於該電腦內部的一控制板卡。
- 如申請專利範圍第1項之激光封裝系統，其中，該伺服運動機構用於改變該激光的方向及該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料的一速度和/或一加速度。
- 一種激光封裝方法，用於加熱一玻璃封裝體中沿一預定軌跡分佈的一玻璃料以密封該玻璃封裝體，包括步驟：啟動一激光器模組，使該激光器模組發出一激光；啟動一激光掃描模組，將該激光器模組發出的該激光投射至該玻璃料上，該激光掃描模組內設有一伺服運動機構，用於改變該激光的傳送方向，使該激光以空間一固定軸為基準，沿任意方向偏轉一定角度；藉由一控制器模組即時控制該激光掃描模組將該激光投射至該玻璃料上的方向，改變該激光的偏轉姿態，使該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料；藉由該控制器模組即時控制該激光器模組的一輸出功率，使生成的該激光具有與該預定軌跡即時匹配的一功率曲線；以及使該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料多個週期，直至該玻璃料被加熱至熔點，其中，使該激光完成一次週期性掃描後，其功率值可以保持不變 或者採用升溫逐漸減小的功率值進行下一次週期性掃描，藉由後者可以使該玻璃料以一種溫升逐漸減小的一第一溫度曲線來加熱，可以藉由增加掃描次數，來達到一目標溫度，或針對每一次掃描週期，均採用不同的該功率曲線。
- 如申請專利範圍第7項之激光封裝方法，其中，該預定軌跡包括一個或多個直線段與一個或多個彎曲段，該功率曲線包括與該一個或多個直線段相對應的一個或多個直線段加熱功率曲線和與該一個或多個彎曲段相對應的一個或多個彎曲段加熱功率曲線，該直線段加熱功率曲線對應的該輸出功率與該彎曲段加熱功率曲線對應的該輸出功率相異。
- 如申請專利範圍第7項之激光封裝方法，其中，該多個週期的掃描採用不變的或者逐漸減小的該激光器模組的該輸出功率。
- 如申請專利範圍第7項之激光封裝方法，其中，還包括使用一溫度測量模組測量並回饋該玻璃料表面的即時溫度至該控制器模組，藉由該控制器模組調整掃描的週期次數、該激光器模組的該輸出功率以及該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料的速率中的至少一者，使該玻璃料的溫度變化符合預設的一第二溫度曲線，該第二溫度曲線可與該第一溫度曲線相同或不同。
- 如申請專利範圍第10項之激光封裝方法，其中，該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料的速率範圍是1m/s-5m/s。
- 如申請專利範圍第7項之激光封裝方法，其中，在啟動該激光器模組之前，先啟動該激光掃描模組，直至該激光掃描模組能夠使該激光以預定的速度沿該預定軌跡投射至該玻璃料上再啟動該激光器模組。
- 如申請專利範圍第7項之激光封裝方法，其中，還包括在該玻璃料被加熱至熔點後，立即關閉該激光器模組，使該玻璃料自然冷卻。
- 如申請專利範圍第13項之激光封裝方法，其中，還包括在關閉該激光器模組後，使該激光掃描模組繼續運作一段時間，再停止該激光掃描模組。
- 如申請專利範圍第7項之激光封裝方法，其中，還包括在該玻璃料被加熱至熔點後，降低該激光器模組的該輸出功率至一冷卻功率值，繼續使該激光沿該預定軌跡對該玻璃料進行週期性掃描，直至該玻璃料冷卻至一預定溫度。
- 如申請專利範圍第15項之激光封裝方法，其中，還包括在該玻璃料冷卻至該預定溫度後，繼續進行自然冷卻。
- 如申請專利範圍第7項之激光封裝方法，其中，同步啟動該激光器模組和該激光掃描模組，並逐漸提升該激光器模組的該輸出功率，使得在該激光掃描模組能夠使該激光以預定的速度沿該預定軌跡投射至該玻璃料上的同時該激光器模組的該輸出功率達到預定的功率。
- 如申請專利範圍第17項之激光封裝方法，其中，還包括在該玻璃料被加熱至熔點後，同步調整該激光器模組的該輸出功率及該激光沿該預定軌跡掃描該玻璃料的速率，使該輸出功率及掃描速率逐漸減小直至同時為零。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070128967A1 (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-07 | Becken Keith J | Method of making a glass envelope |
| CN201002157Y (zh) * | 2006-12-08 | 2008-01-09 | 华南理工大学 | 基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统 |
| TWI327757B (en) * | 2005-12-06 | 2010-07-21 | Corning Inc | System and method for frit sealing glass packages |
| TW201213031A (en) * | 2010-01-19 | 2012-04-01 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Laser beam irradiation apparatus for substrate sealing, and method of manufacturing organic light emitting display device by using the laser beam irradiation apparatus |
| CN103474587A (zh) * | 2013-09-30 | 2013-12-25 | 上海大学 | Oled封装装置 |
Family Cites Families (11)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006205216A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Pioneer Electronic Corp | レーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法 |
| CN101512709B (zh) * | 2005-12-06 | 2011-03-23 | 康宁股份有限公司 | 气密式密封玻璃封装及其制造方法 |
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| CN102690045A (zh) * | 2011-03-21 | 2012-09-26 | 上海微电子装备有限公司 | 封装装置及封装方法 |
| JP2013125718A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-24 | Sharp Corp | 表示装置及びその製造方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070128967A1 (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-07 | Becken Keith J | Method of making a glass envelope |
| TWI327757B (en) * | 2005-12-06 | 2010-07-21 | Corning Inc | System and method for frit sealing glass packages |
| CN201002157Y (zh) * | 2006-12-08 | 2008-01-09 | 华南理工大学 | 基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统 |
| TW201213031A (en) * | 2010-01-19 | 2012-04-01 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Laser beam irradiation apparatus for substrate sealing, and method of manufacturing organic light emitting display device by using the laser beam irradiation apparatus |
| CN103474587A (zh) * | 2013-09-30 | 2013-12-25 | 上海大学 | Oled封装装置 |
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