[發(fā)明專利]一種激光封裝設備及封裝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410238191.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN105226204A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設計）人: 崔國棟;朱樹存;馬明英
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L51/56
• 分類號: H01L51/56
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路裝備制造領域,尤其涉及一種激光封裝設備及封裝方法。

背景技術

近年來，鑒于OLED（OrganicLight-EmittingDiode）在色域、視角、能耗、外形輕薄、響應速度等主要指標的優(yōu)異性能，在平板顯示和照明領域的應用越來越廣泛，因此也得到迅速發(fā)展。然而，OLED顯示器中的金屬電極和有機層對氧氣和水十分敏感，它們會嚴重影響OLED器件的性能，縮短OLED器件的壽命。因此，為OLED器件提供有效的氣密式密封顯得非常重要，并且對氣密性的要求非常高，按照業(yè)界的標準，商用化OLED產(chǎn)品至少須達到工作壽命10，000小時，存儲壽命至少50，000小時，這就要求水汽滲透率（WVTR）小于10-6g/m²/day，氧氣穿透率（OTR）小于10-5cc/bar/m²/day。對OLED進行封裝，除了能夠增強器件的機械強度外，最重要的就是可以隔離外部氧氣和水汽。

主流的OLED封裝技術大致可分為以下3種：（1）UV膠邊緣密封+干燥劑；（2）激光玻璃粉封裝；（3）薄膜封裝。UV膠封裝方法簡單，但密封性比較差，需要使用干燥劑作為輔助，因此采用此封裝方式的OLED壽命相對較短。薄膜封裝成本低，封裝后的成品輕薄，水汽、氧氣透過率低，主要適用于大尺寸的柔性基底，但這一新興封裝材料并不成熟，其氣密性尚不能滿足OLED電視等較長使用壽命的應用需求。與之相對，激光玻璃粉封裝工藝以其優(yōu)良的封裝氣密性、低溫選擇性及成熟的工藝已成為當前OLED玻璃封裝的首選封裝工藝。

激光玻璃粉封裝的基本原理是：在封裝過程中，通過反射鏡、透鏡組、光纖組成的光路系統(tǒng)，將具有一定光強分布的光斑聚焦到玻璃粉上面，與預燒結(jié)之后形成的玻璃粉圖案（封裝線，F(xiàn)RIT）做相對運動，通過玻璃粉對激光的選擇性吸收，使玻璃粉融化，實現(xiàn)玻璃粉與基板（基板分為第一基板和第二基板，一般為玻璃材料，但不局限于此種材料。）的鍵合，構(gòu)成氣密密封結(jié)構(gòu)。

其封裝工藝流程大致為：

第一步、制備玻璃粉膏。

第二步、通過絲網(wǎng)印刷等方式將玻璃粉膏涂敷在載有OLED的基板上面，形成一定玻璃粉膏圖案（圖案一般為方形環(huán)、圓角矩形環(huán)、圓環(huán)等，但不局限于以上所列舉的圖案）。

第三步、將玻璃粉膏通過預燒結(jié)，形成玻璃粉圖案，固化在基板表面。

第四步、在待封裝區(qū)域邊緣涂敷預封裝材料（如UV膠）。

第五步、在負壓且有氮氣保護的環(huán)境下，第一、第二基板完成對疊及預封裝，以保證激光玻璃粉封裝所需要的氣密性。

第六步、將整形后的激光光斑，按預設的運動軌跡和功率隨時間變化，與玻璃粉圖案相對運動一周，通過激光加熱玻璃粉，實現(xiàn)玻璃粉與基板的鍵合，完成封裝過程。

上述激光玻璃粉封裝流程的第6步主要在激光封裝設備中完成。其中，激光光斑的運動方式和激光光斑的光強分布對于與激光玻璃粉封裝的效果和產(chǎn)率具有顯著的影響。對于目前工業(yè)上應用的激光封裝設備，存在著以下的幾個方面的不足：

第一、激光光斑的光強一般為是平頂型空間分布，光強在整個光斑范圍內(nèi)是均勻的，若僅考慮激光的加熱效應，理論上光斑范圍內(nèi)的玻璃粉溫度是均勻的，但是考慮到光斑所覆蓋區(qū)域的邊界處的散熱效應，將會導致中心區(qū)域的溫度高于邊緣區(qū)域的溫度。

第二、激光光源固定于龍門架上面，通過龍門架的運動實現(xiàn)對待封裝區(qū)域（待封裝區(qū)域由多個待封裝單元組成，每一個待封裝單元上面具有特定的玻璃粉圖案）封裝。由于龍門架運動速度的限制，只能進行順序周線掃描封裝（即，指將整形后激光光斑垂直聚焦在激光玻璃粉上面，順序?qū)⒉ＡХ蹐D案上的各點加熱至軟化點之上，并依次冷卻，鍵合，完成單個待封裝單元的封裝過程）。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種激光封裝設備和封裝方法，能增加溫度的均勻性，減小熱應力，提高激光玻璃粉封裝的良率和產(chǎn)率。

本發(fā)明公開一種激光封裝設備，用于對封裝單元進行密封，沿光束傳播方向依次包括：光源，用于產(chǎn)生一激光束；照明單元，其特征在于包括光束整形單元，將所述激光束在垂直于光傳播方向的截面整形為一中間光強小且邊緣光強大的凹型光斑；以及振鏡掃描單元，使凹形光斑沿封裝單元的封裝線進行掃描，所述凹型光斑在所述封裝線表面沿非掃描方向分布，所述非掃描方向與掃描方向垂直。

更進一步地，該振鏡掃描單元為一基于遠心F-theta掃描鏡組。