[发明专利]一种激光封装设备及封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路装备制造领域,尤其涉及一种激光封装设备及封装方法。

背景技术

近年来，鉴于OLED（OrganicLight-EmittingDiode）在色域、视角、能耗、外形轻薄、响应速度等主要指标的优异性能，在平板显示和照明领域的应用越来越广泛，因此也得到迅速发展。然而，OLED显示器中的金属电极和有机层对氧气和水十分敏感，它们会严重影响OLED器件的性能，缩短OLED器件的寿命。因此，为OLED器件提供有效的气密式密封显得非常重要，并且对气密性的要求非常高，按照业界的标准，商用化OLED产品至少须达到工作寿命10，000小时，存储寿命至少50，000小时，这就要求水汽渗透率（WVTR）小于10-6g/m²/day，氧气穿透率（OTR）小于10-5cc/bar/m²/day。对OLED进行封装，除了能够增强器件的机械强度外，最重要的就是可以隔离外部氧气和水汽。

主流的OLED封装技术大致可分为以下3种：（1）UV胶边缘密封+干燥剂；（2）激光玻璃粉封装；（3）薄膜封装。UV胶封装方法简单，但密封性比较差，需要使用干燥剂作为辅助，因此采用此封装方式的OLED寿命相对较短。薄膜封装成本低，封装后的成品轻薄，水汽、氧气透过率低，主要适用于大尺寸的柔性基底，但这一新兴封装材料并不成熟，其气密性尚不能满足OLED电视等较长使用寿命的应用需求。与之相对，激光玻璃粉封装工艺以其优良的封装气密性、低温选择性及成熟的工艺已成为当前OLED玻璃封装的首选封装工艺。

激光玻璃粉封装的基本原理是：在封装过程中，通过反射镜、透镜组、光纤组成的光路系统，将具有一定光强分布的光斑聚焦到玻璃粉上面，与预烧结之后形成的玻璃粉图案（封装线，FRIT）做相对运动，通过玻璃粉对激光的选择性吸收，使玻璃粉融化，实现玻璃粉与基板（基板分为第一基板和第二基板，一般为玻璃材料，但不局限于此种材料。）的键合，构成气密密封结构。

其封装工艺流程大致为：

第一步、制备玻璃粉膏。

第二步、通过丝网印刷等方式将玻璃粉膏涂敷在载有OLED的基板上面，形成一定玻璃粉膏图案（图案一般为方形环、圆角矩形环、圆环等，但不局限于以上所列举的图案）。

第三步、将玻璃粉膏通过预烧结，形成玻璃粉图案，固化在基板表面。

第四步、在待封装区域边缘涂敷预封装材料（如UV胶）。

第五步、在负压且有氮气保护的环境下，第一、第二基板完成对叠及预封装，以保证激光玻璃粉封装所需要的气密性。

第六步、将整形后的激光光斑，按预设的运动轨迹和功率随时间变化，与玻璃粉图案相对运动一周，通过激光加热玻璃粉，实现玻璃粉与基板的键合，完成封装过程。

上述激光玻璃粉封装流程的第6步主要在激光封装设备中完成。其中，激光光斑的运动方式和激光光斑的光强分布对于与激光玻璃粉封装的效果和产率具有显著的影响。对于目前工业上应用的激光封装设备，存在着以下的几个方面的不足：

第一、激光光斑的光强一般为是平顶型空间分布，光强在整个光斑范围内是均匀的，若仅考虑激光的加热效应，理论上光斑范围内的玻璃粉温度是均匀的，但是考虑到光斑所覆盖区域的边界处的散热效应，将会导致中心区域的温度高于边缘区域的温度。

第二、激光光源固定于龙门架上面，通过龙门架的运动实现对待封装区域（待封装区域由多个待封装单元组成，每一个待封装单元上面具有特定的玻璃粉图案）封装。由于龙门架运动速度的限制，只能进行顺序周线扫描封装（即，指将整形后激光光斑垂直聚焦在激光玻璃粉上面，顺序将玻璃粉图案上的各点加热至软化点之上，并依次冷却，键合，完成单个待封装单元的封装过程）。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种激光封装设备和封装方法，能增加温度的均匀性，减小热应力，提高激光玻璃粉封装的良率和产率。

本发明公开一种激光封装设备，用于对封装单元进行密封，沿光束传播方向依次包括：光源，用于产生一激光束；照明单元，其特征在于包括光束整形单元，将所述激光束在垂直于光传播方向的截面整形为一中间光强小且边缘光强大的凹型光斑；以及振镜扫描单元，使凹形光斑沿封装单元的封装线进行扫描，所述凹型光斑在所述封装线表面沿非扫描方向分布，所述非扫描方向与扫描方向垂直。

更进一步地，该振镜扫描单元为一基于远心F-theta扫描镜组。