CN103258955A - 有机电子器件的封装方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种有机电子器件的封装方法，包括：制作电子器件前，在衬底材料背面淀积多层复合薄膜；电子器件制作完成后，在有机电子器件表面沉积多层复合薄膜。本发明提供的一种有机电子器件的封装方法，采用芯片级封装方法，将封装过程集成到器件制作工艺过程中，取代了以往的先在晶圆上制作器件，切割后单独封装的方式。这样做的益处在于，提高效率、降低成本，同时本发明创新地采用了有机/无机复合多层薄膜封装，既可以隔离水、氧，从而极大提高有机电子器件的使用寿命，又可以实现柔性封装，最大程度保留有机电子器件可折叠、弯曲的性能。最后，该发明可实现120℃以下低温成膜，减少了对器件和塑料衬底的热损伤。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装领域，特别涉及一种有机电子器件的封装方法。
背景技术
有机光电子器件近二十年迅速发展，尤其是有机发光二机管(OLED)，具有发光效率高、工作电压低、轻薄柔等一系列优点，其相关技术和行业得到广泛关注。目前OLED显示年产值超过十亿美元，产品涉及电视、MP3、手机、车载音响等。OSRAM、GE、Philips等传统全球照明巨头纷纷巨资进军OLED照明领域并在2009年开始推出相关产品，据专业机构NanoMarkets市场分析报告预测，OLED显示和照明市场2012年将达到109亿美元，2014年达到155亿美元。在我国，2005年科技部将OLED显示技术列入“十五”计划；2006年《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中又将OLED等半导体照明产品明确列为“重点领域及优先发展主题”，近年来我国维信诺、四川长虹、上广电、吉林环宇、上海天马等公司纷纷筹建了OLED生产线。
在有机太阳能电池(OPV)方面，OPV被认为能以合理的效率及低廉的成本实现廉价电能，从而成为富有竞争力的第三代太阳能发电技术。目前有机太阳能电池能量转换效率最高已超过8％，临近大规模产业化阶段，欧盟和美国等都大力支持有机太阳能电池的研发，Heliatek，Solarmer，及Plextronics等多家公司也已开始投产有机太阳能电池。在我国也非常重视有机太阳能技术的发展，并有多家学校及研究所在从事材料及器件的相关研究。
OLED、OPV以及印刷电子器件中通常含有活泼的金属电极，器件的部分功能材料对水氧也较为敏感，水氧在器件工作时通过电化学反应加速器件老化，降低器件寿命。因而对上述器件进行封装，使器件的各功能层与大气中的水汽、氧气成分隔离，对提高器件稳定性及工作寿命至关重要。
传统的刚性OLED、OPV器件封装一般是在手套箱里对器件用环氧树脂固化玻璃等封装盖，并结合使用干燥片封装，然而刚性封装无法满足柔性器件的封装要求，并且柔性塑料衬底本身的水氧渗透率也高于10-5g/m2/day，这就要求对柔性衬底进行水氧阻挡隔离处理。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有柔性结构且有优秀的水氧渗透阻挡性能，能减少对器件和塑料衬底的损伤的有机电子器件的封装方法。
本发明提供的一种有机电子器件的封装方法，包括：
制作电子器件前，在衬底材料背面淀积多层复合薄膜；
电子器件制作完成后，在有机电子器件表面沉积多层复合薄膜。
进一步，所述多层复合薄膜包括：
若干层有机层与无机层交替的堆叠层；
所述有机层由有机聚合物制备而成，用于隔离水、氧；
所述无机层由无机物制备而成，用于增加柔性、可弯曲、防断裂。
进一步，所述有机聚合物包括：
聚对二甲苯、聚丙烯、聚丙烯酸脂或有机硅交连体聚合物SiOxCyHz。
进一步，所述无机物包括：SiNx、SiOy、TiO2、Ta2O3或铝。
进一步，所述在衬底材料背面和有机电子器件表面沉积多层复合薄膜是采用等离子增强化学气相沉积方法生长薄膜，保证低温成膜，尽量减少对电子器件和塑料衬底的热损伤，同时薄膜生长速率适中。
进一步，所述低温成膜的温度是120℃以下。
本发明提供的一种有机电子器件的封装方法，采用芯片级封装方法，将封装过程集成到器件制作工艺过程中，取代了以往的先在晶圆上制作器件，切割后单独封装的方式。这样做的益处在于，提高效率、降低成本，同时本发明创新地采用了有机/无机复合多层薄膜封装，既可以隔离水、氧，从而极大提高有机电子器件的使用寿命，又可以实现柔性封装，最大程度保留有机电子器件可折叠、弯曲的性能。最后，该发明可实现120℃以下低温成膜，减少了对器件和塑料衬底的热损伤。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种有机电子器件的封装结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的有机电子器件的封装方法分为前工序和后工序两步。
前工序是在制作有机电子器件2前，首先在衬底1材料背面淀积多层复合薄膜3。用等离子增强化学气相沉积方法(以下简称PECVD方法)淀积有多层复合薄膜3。多层复合薄膜3由若干层有机层与无机层交替的堆叠层。有机层由有机聚合物制备而成，包括：聚对二甲苯、聚丙烯、聚丙烯酸脂或有机硅交连体聚合物SiOxCyHz。用于隔离水、氧；无机层为无机物，用于增加柔性、可弯曲、防断裂。无机层由无机物制备而成，包括：SiNx、SiOy、TiO2、Ta2O3或铝。各有机物层和无机物层交替的堆叠层可以搭配使用，如：聚丙烯/铝、聚丙烯酸脂/铝、聚丙烯/聚丙烯酸脂/铝/聚丙烯等。实验证明，有机/无机复合层具有协调效应，比多种有机层重复堆叠隔离水、氧的效果更好；复合层的最上层采用有机物，进一步提高隔离水、氧能力。这种有机无机多层膜结构因含有致密无针孔的无机层而能有效阻挡水氧渗透，单个无机层的厚度在百十纳米量级，无机层之间均含有几百纳米至数微米厚的有机层，多层复合薄膜3结构一般含有2-10个这种有机层/无机层的重复单元，多层复合薄膜3总体上仍为柔性。这种封装膜的水氧阻挡能力取决于单层无机膜的致密程度，重复单元数目，此外，有机层材料对无机膜缺陷的修复作用及延长了水氧渗透的通道从而能进一步增加水氧阻挡能力。另一方面，有机层与无机层材料的选择将决定膜与膜之间的应力、粘附力等参数，因而对封装结构的稳定性及抗揉绕效果有重要影响。
PECVD方法可实现致密无针孔薄膜生长薄膜，而且沉积速度可达几百纳米/分钟。相比较，物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、高真空热沉积、磁控溅射等方法生长的SiOx或SiNx薄膜要么质量较差，要么需要较高温度，一般在150℃以上；原子层沉积(ALD)系统能制备出非常致密的无机层，但ALD系统低温生长速度极其缓慢，如80℃下生长Al2O3膜，每生长1纳米需约5分钟。
后工序是在有机电子器件2制作完成后，在有机电子器件2表面沉积多层复合薄膜3封装层。多层复合薄膜3结构同上所述。之后，再将晶圆切割成多个独立芯片。
本发明提供的一种有机电子器件的封装方法，采用芯片级封装方法，将封装过程集成到器件制作工艺过程中，取代了以往的先在晶圆上制作器件，切割后单独封装的方式。这样做的益处在于，提高效率、降低成本，同时本发明创新地采用了有机/无机复合多层薄膜封装，既可以隔离水、氧，从而极大提高有机电子器件的使用寿命，又可以实现柔性封装，最大程度保留有机电子器件可折叠、弯曲的性能。最后，该发明可实现120℃以下低温成膜，减少了对器件和塑料衬底的热损伤。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种有机电子器件的封装方法，其特征在于，包括：
制作电子器件前，在衬底材料背面淀积多层复合薄膜；
电子器件制作完成后，在有机电子器件表面沉积多层复合薄膜。
2.如权利要求1所述的有机电子器件的封装方法，其特征在于，所述多层复合薄膜包括：
若干层有机层与无机层交替的堆叠层；
所述有机层由有机聚合物制备而成，用于增加柔性、可弯曲、防断裂；
所述无机层由无机物制备而成，用于隔离水、氧。
3.如权利要求2所述的有机电子器件的封装方法，其特征在于，所述有机聚合物包括：
聚对二甲苯、聚丙烯、聚丙烯酸脂或有机硅交连体聚合物SiOxCyHz。
4.如权利要求3所述的有机电子器件的封装方法，其特征在于，所述无机物包括：
SiNx、SiOy、TiO2、Ta2O3或铝。
5.如权利要求1所述的有机电子器件的封装方法，其特征在于：
所述在衬底材料背面和有机电子器件表面沉积多层复合薄膜是采用等离子增强化学气相沉积方法生长薄膜，保证低温成膜，尽量减少对电子器件和塑料衬底的热损伤，同时薄膜生长速率适中。
6.如权利要求5所述的有机电子器件的封装方法，其特征在于：
所述低温成膜的温度是120℃以下。
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