气密性密封封装体及其制造方法

专利名称：气密性密封封装体及其制造方法
气密性密封封装体及其制造方法 关于联邦政府资助的研究&开发的声明本发明依据国家标准技术研究所授权的合同号70NANB3H3030并通过 政府支持完成。政府享有本发明中的一定权力。
背景技术：
本发明总体涉及气密性密封电子封装体。更具体而言，本发明涉及采 用有机器件并具有低温气密密封性的电子封装体及其制造方法。有机器件是硅半导体器件的低成本、高性能替代器件，且用于各种应 用当中，如有机发光二极管(OLED)、有机光传感器、有机晶体管、有机 太阳能电池和有机激光器。然而，这些有机器件需要受到保护，不受环境因素如水分或氧的影响， 以防止器件劣化。这种器件大多数由结合了多个材料层的多层结构体制成， 每一材料层具有不同功能。保护这些器件的一种常用方式包括为多层结构 体提供封装。通常，封装有机器件的工序包括将有机器件夹在基板和封装 层之间以使器件周围存在连续的周边密封。通常，使用具有阻挡涂层的玻 璃、金属或塑料薄片夹持器件。利用通常基于环氧树脂的粘合剂将这些薄 片接合在一起。粘合虽然片材提供了优良的气密特性，但是粘合剂并不是 这样。过去，在基板和封装层之间采用了较薄的粘合剂层，以限制不利因素 如水和/或氧扩散到封装体中。虽然通过采用较薄的粘合剂层降低了扩散 速度，但是，粘合剂对于环境因素仍具有相当大的可渗透性粘合。可以理 解，粘合剂在粘合其和片材的结合处粘合具有的界面空隙越少使得制造期 间粘合剂向封装体内扩散的速度越慢，从而导致器件周围密封材料护围的 覆盖不充分。此外，可在密封材料表面上采用吸湿剂或除气剂或者可将吸 湿剂或除气剂结合到封装体中，以防止任何水分侵入封装体。然而，这些 材料昂贵且防止环境因素渗透到密封材料中的能力有限。因此，需要采用密封材料的电子封装体，与常规器件相比，所述密封材料减少环境因素通过器件边缘渗透。 发明内容根据本发明的一个方面，提供了气密性密封封装体。该气密性密封封 装体包括第一基板和设置在该第一基板上的有机电子器件。此外，该气密 性密封封装体包括设置在第一基板上的第一打底层。该第一打底层沿有机 电子器件的周边设置。该气密性密封封装体还包括设置在第一打底层上并 沿有机电子器件周边设置的金属合金密封材料层以及设置在金属密封材料 层上的第二打底层。此外，该封装体包括设置在第二打底层上并且设置在 该有机电子器件上方与其邻近的第二基板。根据本发明的第二方面，提供了气密性密封封装体。该封装体包括第 一基板、设置在基板上表面上的有机电子器件和设置在有机电子器件上方 的绝缘粘合剂层。而且，气密性密封封装体包括与绝缘粘合剂层连接并设 置在有机电子器件附近的顶板。该顶板包括用于包封封装体边缘的外围部 分，以使顶板的外围部分连接到与有机电子器件相对的基板的下表面。此 外，该封装体包括设置在基板下表面上的金属合金密封材料层，以使顶板 的外围部分气密性密封到基板的下表面。根据本发明的再一方面，提供了气密性密封封装体。该气密性密封封 装体包括具有内侧和外侧的第 一基板、设置在第 一基板内侧上的有机电子 器件和设置在有机电子器件上方的绝缘层。该气密性密封封装体还包括具 有内侧和外侧的第二基板，其中第二基板连接到绝缘粘合剂以使第二基板 的内侧设置成与有机电子器件接近。此外，该气密封封装体还包括边缘包 封体和金属合金密封材料层，该边缘包封体连接到第一和第二基板各自的 外侧，并构成为气密性密封封装体的外围边缘，该金属合金密封材料层连 接到第一和第二基板各自的外侧和边缘包封体，以使边缘包封体气密性密 封到第 一和第二基板各自的外侧。根据本发明的另一方面，提供制造气密封电子封装体的方法。该方法包括下述步骤在基板上设置多个有机电子器件，提供与基板的尺寸近似 相同的金属箔。此外，该方法还包括以多种图形图形化包括金属合金密封 材料的金属箔，其中，当使金属箔与基板连接和将金属箔连接到基板时， 多种图形中每一种图形的尺寸都定为完全包围有机电子器件。当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中，相同的标记始终表示相同的部分，其中

图1是根据本发明的一种实施方案采用金属合金密封材料层的示意性气密性密封封装体的截面图；图2是根据本发明的一种实施方案制造有机电子封装器件的气密性密封封装体的方法的透^L图；图3是根据本发明的另一种实施方案采用顶板的示意性气密性密封封装体的截面图；图4是采用打底层的图3的气密性密封封装体的替换性实施方案的截面图；图5是根据本发明的另一种实施方案采用顶板的示意性气密性密封封 装体的截面图；图6是采用打底层的图5的气密性密封封装体的替换性实施方案的截面图；图7是根据本发明的一种实施方案采用边缘包封体的示意性气密性密 封封装体的截面图；图8是根据本发明的一种实施方案采用打底层的示意性气密性密封封 装体的截面图；图9是根据本发明的另一实施方案采用边缘包封体的示意性气密性密 封封装体的截面图；图IO是采用打底层的图9的边缘包封体的另一种替换性实施方案的截 面图；图11是可结合本发明实施的示意性复合基板的截面图；和图12是可结合本发明实施方案的另 一种示意性复合基板的截面图。
具体实施方式
有机电子器件以多种技术封装，以避免环境因素如水分和氧的不利影 响。目前，采用玻璃、金属或塑料薄片夹持有机电子器件。通常，这些薄 片通过使用粘着剂如环氧基树脂来连接。虽然片材提供了良好的气密特性， 但是粘合剂通常对水分和氧是可渗透的。因此，希望开发一种材料，可用 其连接薄片同时对容纳有机电子器件的封装体提供气密性。参考图1,示出了气密性密封封装体IO的示意性实施方案的截面图。 在目前预期的结构中，将气密性密封封装体10图示为包括第一基板12，该 第一基板构成为安放有机电子器件14。在一些实施方案中，第一基板12可 包括柔性基板。如本申请所用，术语"柔性，，通常表示能够弯曲成曲率半径小 于约100cm的形状。在其他实施方案中，第一基板12可包括复合结构。第 一基板12可包括单层或者具有多个不同材料的邻接层的结构。根据本发明 的方面，第一基板12可包括的材料例如塑料、金属箔或玻璃，但不限于此。 第一基板12通常较薄，其厚度在从约0.25毫米到约50.0毫米范围内，并 优选在从约0.5毫米到约10.0毫米的范围内。根据本发明的方面，第一基 板12还可包括基本透明的膜。如本申请所用，"基本透明"指的是允许可见 光(即，具有在约400nm至约700nm的范围内的波长)的总透射率为至少 约50 % 、优选为至少约80 %的材料。在一些实施方案中，第一基板12可包括适合巻装进出处理(roll-to-roll processing)的柔性基板。有利的是，实现柔性基板的膜巻能够采用高容量、 低成本的巻装进出处理和并且能够制造气密性密封封装体10。膜巻例如可 具有l英尺的宽度，在其上可制造大量部件(例如有机电子器件)。通过使 用可巻曲基板，可改善器件的可制造性。而且，第一基板12可具有在从约1到约2.5范围内，优选在从约1到 约2范围内变化的折射系数。第一基板12通常可包括柔性适当的聚合物材 料。此外，第一基板12可包括聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、 聚酰亚胺如Kapton H或Kapton E (由Dupont制造)或Upilex (由UBE Industries, Ltd.制造)、聚降水片烯如环烯(COC )、液晶聚合物(LCP)如聚 醚醚酮(PEEK)、聚对苯二曱酸乙二醇酯(PET)和聚萘二曱酸乙二醇酯 (PEN )。此外，气密性密封封装体10可包括设置在第一基板12上的有机电子 器件14。在一些实施方案中，有机电子器件14可包括电致发光器件(如有 机发光器件(OLED))、有机光伏电池、有机光检测器、有机电色显示器件 (organic electrochromic device )、有机传感器或者其组合中的一种。在这些 实施方案中，有机电子器件14可包括设置在两个导体或电极之间的多个有 机半导体层。尽管图1中未示出，但是有机电子器件的电极电连接至外电 源，该外电源用于起动有机电子器件14中的光产生反应。根据本发明的方面，可使用巻装进出处理在第一基板12上制造有机电子器件14。在一些实施方案中，可将阻挡涂层16设置在第一基板12和有机电子 器件14之间以防止水分和氧通过第一基板12扩散。在一些实施方案中， 阻挡涂层16设置在或另外形成在第一基板12的表面上，以使阻挡涂层16 完全覆盖第一基板12。如本领域技术人员将理解的，阻挡涂层16可包括反 应物的任何适当的反应产物或复合产物。在一些实施方案中，阻挡涂层16 的厚度可在从约10nm到约10， OOOnrn范围内并优选在从约10nm到约1， OOOnm的范围内。如所理解的，希望选择阻碍光透过第一基板12的阻挡涂 层16厚度，使透光率下降小于约20%,优选小于约5%的阻挡涂层16。还 希望选择不明显降低第一基板12的柔性且其性能不随弯曲而明显劣化的阻 挡涂层材料和厚度。在一些实施方案中，阻挡涂层16可通过任何合适的沉积技术设置，如 物理气相沉积、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、射频等离子体增强 化学气相沉积(RFPECVD)、膨胀热等离子体化学气相沉积(ETPCVD)、 反应贼射、电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(ECRPECVD)、感应 耦合等离子体增强化学气相沉积(ICPECVD)、溅射沉积、蒸镀、原子层沉 积(ALD)或其组合。在一些实施方案中，阻挡涂层16可包括例如但不限于有机材料、无机 材料、陶瓷、金属或其组合。通常，这些材料是反应等离子体的反应产物 或复合产物，并沉积到第一基板12的表面上。在一些实施方案中，有机材 料可包括碳、氢、氧，且根据反应物的类型可包括任选的其他微量元素如 硫、氮、硅等。在涂层中产生有机成分的合适反应物是最多含15个碳原子 的直链或支链烷烃、烯烃、炔烃、醇、醛、醚、氧化烯、芳香族化合物等。 无机和陶覺涂覆材料通常包括IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 VIA、 VIIA、 IB和 IIB族元素的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、氧氮化物、氧碳化物或其 组合或者IIIB、 IVB和VB族金属以及稀土金属。例如，可通过由硅烷(SiH4 ) 和诸如曱烷或二曱苯等有机材料产生的等离子体的复合将碳化硅沉积到基 板上。碳氧化硅可由硅烷、曱烷和氧或硅烷和环氧丙烷产生的等离子体沉 积。碳氧化硅还可由诸如四乙氧基硅烷(TEOS )、六曱基二硅氧烷 (HMDSO)、六曱基二硅氮烷(HMDSN)或八曱基环四硅氧烷(D4 )的有 机硅前体产生的等离子体沉积。氮化硅可由硅烷和氨产生的等离子体沉积。碳氮氧化铝可由酒石酸铝(aluminum titrate)和氨的混合物产生的等离子体沉 积。可选择其它的反应物组合如金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、 氧化硅、氮化硅、氧氮化硅，以获得所需的涂覆组合物。在其他实施方案中，阻挡涂层16可包括有机/无机混合材料或多层有 机/无机材料。有机材料可包括丙烯酸酯、环氧树脂、环氧胺、二曱苯、 硅氧烷、有机硅等。本领域技术人员能够理解对具体反应物的选择。在不 要求第一基板12透明的应用中，大多数金属也可用于阻挡涂层16。可以理 解，第一基板12可包括结合第一阻挡层16以提供密封基板的组合物。此外，如上所述，气密性密封封装体10包括第二基板20,该第二基板 20可通过金属合金密封材料层18连接到第一基板12。在一些实施方案中， 第二基板20可设置成使其外围部分被图形化，以包封封装体10的边缘。 在这些实施方案中，第二基板20的外围部分可连接到与阻挡涂层16相对 的第一基板12—侧上。换句话说，第二基板20的外围部分可构成为连接 到与阻挡涂层16相对的第一基板12 —侧上，从而气密地密封封装体10。 在这些实施方案中，第二基板还可称作"顶板"。进一步参考图3-6,对这些 示意性实施方案进行示例和描述。在替换性实施方案中，被布置成气密性 密封气密性密封封装体外围边缘的密封材料可沿着第 一和第二基板12和20 之间的有机电子器件14的周边设置。参考图7-10示出并说明这些示意性实 施方案。根据本发明的方面，第二基板20可包括具有低渗透性的薄层材料。根 据本发明的方面，第二基板根据应用可以是透明的或不透明的。在一些实 施方案中，第二基板20可包括反射材料，如金属箔，以反射有机电子器件 14发出的光。在一些实施方案中，第二基板20可包括铝箔、不锈钢箔、铜 箔、锡、Kovar、 Invar等。在反射光较不重要的应用中第二基板20可包括 薄的玻璃、蓝宝石、云母或涂覆有阻挡层的低渗透性塑料。通常，第二基 板20用于反射远离第一基板12发出的辐射，并使这种辐射指向第一基板 12,以使沿该方向发出的辐射总量增加。有利的是，第二基板20可包括防 止诸如氧和水分等活性环境因素扩散到有机电子器件14中的材料。第二基 板20足够薄，以便不降低整个器件的柔性。此外，如以下参考图11和12 所述，第二基板可包括多个不同金属层或金属化合物层，以进一步减少氧 和水蒸汽向有机电子器件14中扩散。在一种实施方案中，与有机电子器件14直接相邻的第二基板20的内侧是反射性的，而外部层包括非反射性材料 或化合物如金属氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物或碳氧化物，它们可 降低氧和水向有机电子器件14中扩散的速度。根据本发明的方面，为提供气密性，将金属合金密封材料层18设置在 有机电子器件14附近。以下，金属合金密封材料层可替换地称作金属合金 密封层。在图1所示的示例性实施方案中，金属合金密封层18沿有机电子 器件14的整个周边设置，以使有机电子器件14完全被金属合金密封层18 包围。通常，金属合金密封层18包括粘合剂材料，使其可用于将第一基板 12或阻挡涂层16连接到第二基板20,从而完全密封有机电子器件14。金 属合金密封层18通常可包括具有低渗透性并提供粘合性的任何材料。以下 将参考图2在此进一步描述设置金属合金密封层18的技术。如以下详细描 述的，在一些实施方案中，金属合金密封层18直接连接到气密性密封封装 体10的第一或第二基板。而在其他实施方案中，可将一个或多个打底层例 如第一打底层22和/或第二打底层24或者二者设置在金属合金密封层18 和第一和/或第二基板12和20之间。如以下进一步描述的，打底层22和 24可用于促进金属合金密封层18与基板12和20之间的粘合。在一些实施方案中，可通过将封装体IO加热到金属合金密封材料的熔 点以上，将金属合金密封材料涂敷到封装体IO上。加热时金属合金密封材 料18熔化并流动，从而形成连续层，该连续层固化时形成水和氧不能渗透 的密封层。因此，希望采用熔点低于约150。C的金属合金密封材料18，以 使得在加热金属合金以形成熔融物时不改变有机电子器件14各层的特性。 同时，还希望使得金属合金密封材料的熔点高于有机电子器件的工作温度， 以使得在有机电子器件14的工作条件下密封层不会丧失气密性。因此，在 一些实施方案中，金属合金密封材料可包括铋、锡、铅、铟、镉或其组合 的合金。在一些实施方案中，金属合金密封材料18可包括下述金属合金具有 从约0至约50%体积百分比范围内的铋,或者从约5%至约50%体积百分 比范围内的锡，或者从约0到约50%体积百分比范围内的铅，或者从约0 到约55%体积百分比范围内的铟，或者从约O到约15%体积百分比范围内 的镉。在示意性实施方案中，金属合金密封材料可包括从约42%到约46% 体积百分比范围内的铋，从约6%到约10%体积百分比范围内的锡，从约20 %到约24 %体积百分比范围内的铅，从约17 %到约21 %体积百分比范围 内的铟，和从约3%到7%体积百分比范围内的镉。在另一种示意性实施方 案中，金属合金密封材料18可包括从约47%到约51%体积百分比范围内 的铋，从约10%到约12%体积百分比范围内的锡，从约16%到约20%体 积百分比范围内的铅，从约19%到约23%体积百分比范围内的铟。在另一 种示意性实施方案中，金属合金密封材料18可包括从约48%到约52%体 积百分比范围内的铋，从约10%到约12%体积百分比范围内的锡，从约23 %到约27%体积百分比范围内的铅，从约10%到约14%体积百分比范围内 的镉。在另一种示意性实施方案中，金属合金密封材料18可包括从约53 %到约57%体积百分比范围内的铋，从约40%到约44%体积百分比范围内 的锡。在另一种示意性实施方案中，金属合金密封材料18可包括从约46 %到约50%体积百分比范围内的锡，从约50%到约54%体积百分比范围内 的铟。此外，在一些实施方案中，如图1所示，诸如第一打底层22和第二打 底层24的打底层可设置在金属合金密封层18的任一侧上，如图1中所示。 如本领域技术人员可理解的，打底层润湿第一基板12 (或阻挡涂层16)和 /或第二基板20的表面，从而有利于金属合金密封层18和第一和/或第 二基板12和20之间的粘合。在示意性实施方案中，第一或第二打底层22 和24或两者可包括锡。此外，在一些实施方案中，打底层22和24电沉积 在第一和/或第二基板12和20的表面上。在其它实施方案中，可釆用例 如但不限于蒸镀和溅射的沉积技术沉积打底层。在一些实施方案中，打底 层22和24具有在从约10nm到约10,000nm的范围内变化的厚度。图2示出了制造多个例如参考图1所述的封装体10的气密性密封封装 体的示意性方法。可以理解，第一基板12由聚合物膜巻提供。在示意性实 施方案中，如图2所示，该巻可定为可相邻制造两个封装体10的尺寸。第 一基板12涂覆有阻挡涂层16，并且有机电子器件14设置于其上。在一些 实施方案中，第二基板20也可由巻提供。在所示实施方案中，金属合金密 封材料18沉积到第二基板20的表面上，从而，第二基板20连接到第一基 板12时形成包围有机电子器件14整个外围部分的密封层。在一些实施方 案中，金属合金密封材料18可通过任何其他适当装置丝网印刷、喷墨印刷、 层叠或设置于第二基板20的表面上。巻装进出制造完成时，可使气密性密封封装体10从巻上脱离。可以理解，可采用其他制造技术来构造气密性密 封封装体10。参考图3,示出了图1所示气密性密封封装体的替换性实施方案的截面 图26。与图1中所示实施方案相同，气密性密封封装体26包括第一基板 12、阻挡涂层16和有机电子器件14。此外，在所示实施方案中，气密性密 封封装体26还包括第二基板28。如上所述，在所示实施方案中，第二基板 包括顶板28。在所示实施方案中，顶板28包括边缘30,边缘的尺寸定为 使其可包封第一基板12的边缘并连接到第一基板12的外侧(即，第一基 板12与具有阻挡涂层16的一侧相对的那侧)以形成外围部分31。在所示 实施方案中，使用金属合金密封层32将顶板28的边缘30粘合粘接到第一 基板12的外侧。金属合金密封层32包括与金属合金密封层18相同的材料。 可以理解，为了有效地保护有机电子器件14不受水分和氧的影响，金属合 金密封层32有利地包括具有低渗透性的材料。此外，气密性密封封装体26 可包括设置在有机电子器件14和第二基板28之间的绝缘粘合剂34以使器 件14与第二基板28绝缘。如图3中所示，还采用金属合金密封层32密封 绝缘粘合剂34的外围部分。图4示出了采用顶板28和打底层38、 40的气密性密封封装体36的另 一种替换性实施方案。与图l和3中所示实施方案相同，气密性密封封装 体36包括第一基板12、阻挡涂层16和有机电子器件14。在所示实施方案 中，使用金属合金密封层32将顶板28的边缘30粘合粘结到第一基板12 的外侧。此外，将绝缘粘合剂34设置在有机电子器件14和顶板28之间。 在一些实施方案中，在气密性密封封装体36中可采用一个或多个打底层以 增强金属合金密封层32与顶板28的外围部分31和/或第一基板12的外 侧的粘合性。在当前考虑的实施方案中，打底层38可设置在金属合金密封 层32和第一基板12的外侧之间，且打底层40可设置在金属合金密封层32 和第一基板12的外围部分31之间。可以理解，打底层32和40可在材料 组成方面有所不同。在一些实施方案中，打底层38和40可包括锡。图5示出了采用顶板44的气密性密封封装体42的另一种示意性实施 方案。与图1、 3和4中所示实施方案相同，气密性密封封装体42包括第 一基板12、阻挡涂层16和有机电子器件14。在所示实施方案中，封装体 42包括顶板44，该顶板44具有边缘46和外围部分48。在一些实施方案中，为了进一步提供气密性，在以顶板44作为第二基板的气密性密封封装体42 中采用干燥剂或除气材料。在这些实施方案中，干燥剂或除气材料可设置 于通过包封顶板44边缘而形成的穴中。可以理解，干燥剂可包括对于水或 氧具有高度亲和性的材料，并被实施为干燥介质。可以理解，有利地，干 燥剂或除气剂50吸收水分或氧，从而进一步保护有机电子器件14。在一些 实施方案中，干燥剂或除气剂50例如可包括氧化鈣、硅胶、Hisil、 Zeolite, 硫酸4丐(DRIERITE)、氧化钡或其他活泼金属。可以理解，干燥剂或除气 剂50也可略去不用。在当前考虑的实施方案中，沿有机电子器件14周边采用金属合金密封 层52使顶板44连接到第一基板12。此外，使用金属合金密封层52将顶板 44的外围部分48粘接到第一基板12的外侧。金属合金密封层52可包括与 金属合金密封层18相同的材料。图6示出了采用顶板的气密性密封封装体54的另一种示意性实施方 案。与图l、 3、 4和5中所示实施方案相同，气密性密封封装体54包括第 一基板12、阻挡涂层16和有机电子器件14。在所示实施方案中，封装体 54包括具有边缘46和外围部分48的顶板44。在一些实施方案中，为了进 一步提供气密性，可在气密性密封封装体54中采用干燥剂或除气材料。如 同图5,在这些实施方案中，干燥剂或除气材料50可设置在通过包封顶板 44的边缘46而形成的穴中。在当前考虑的实施方案中，沿有机电子器件 44周边采用金属合金密封层52使顶板44连接到第一基板12。此外，使用 金属合金密封层52将顶板44的外围部分48粘接到第一基板12的外侧。 此外，在所示实施方案中，可邻近金属合金密封层52和第二表面使用一个 或多个打底层如打底层56。金属合金密封层52包括与金属合金密封层18 相同的材料。现在参考图7，示出了另一种气密性密封封装体58的截面图。与图1 和3-6中所示实施方案相同，气密性密封封装体58包括第一基板12、阻挡 涂层16和有机电子器件14。此外，封装体58包括第二基板60。在当前考 虑的实施方案中，第二基板60可为与顶板28相似的反射性基板，或者是 与第一基板12类似的柔性基板。尽管未示出，但是阻挡涂层如阻挡涂层16 可设置于第二基板60较接近有机电子器件14的表面上。此外，粘合剂62 可设置在第一和第二基板12和60之间并接近两个基板的边缘，以将两个基板连接到一起。接下来，可通过使边缘包封体64密封所形成的结构的边缘，改善封装 体58的气密性。在所示实施方案中，边缘包封体64包括侧面部分66和外 围部分68。此外，如图7所示，边缘包封体64通过金属合金密封层70连 接到基板12和60。在所示实施方案中，金属合金密封层70设置在与边缘 包封体64的外围部分68接近的第一和第二基板12和60上，以使金属合 金密封层70气密性密封封装体58。在一些实施方案中，边缘包封体64可 包括铝箔、不锈钢箔、铜箔、锡、Kovar、 Invar等，并可以是绝缘的或导电 的。有利的是，由于消除了第二基板如顶板的气密性涂层中的裂缝，因此 边缘包封体64可提供更牢固的气密性密封封装体。与参考图5和6所述的 示意性实施方案相同，可在沿封装体58边缘包封边缘包封体64而产生的 穴中设置干燥剂或除气材料72。图8示出了图7的气密性密封封装体的替换性实施方案。在所示实施 方案中，气密性密封封装体74包括第一基板12、阻挡涂层16、第二基板 60和有机电子器件14。在当前考虑的实施方案中，气密性密封封装体74 包括如参考图7所述的金属合金密封层70。此外，为了增强金属合金密封 层的粘合性，并进而改善封装体74的气密性，可将诸如打底层76和78的 一个或多个打底层设置在金属合金密封层70和在其上设置金属合金密封层 70的表面之间。例如，可将打底层76设置在金属合金密封层70和边缘包 封体64的外围部分68之间。此外，打底层78可设置在金属合金密封层70 和第一基板12或第二基板60或者两者的侧面部分之间。可以理解，打底 层76和78的材料组成可以相同或不同。如同图7和8,图9示出了根据本发明方面的采用边缘包封体64的气 密性密封封装体80的另一种示意性实施方案。在所示实施方案中，气密性 密封封装体80包括第一基板12、阻挡涂层16、第二基板60和有机电子器 件14。在当前考虑的实施方案中，气密性密封封装体80包括层82形式的 金属合金密封层，该金属合金密封层设置在边缘包封体64的外围部分68 之间，并沿第一和第二基板12和60的周边设置。金属合金密封层82包括 与图1的金属合金密封层18相同的组成。图IO示出了图9的替换性示意性实施方案。在所示实施方案中，气密 性密封封装体84包括金属合金密封层82,该金属合金密封层82具有一个或多个打底层，如设置在金属合金密封层82任一侧上的打底层86和88, 以使打底层设置在金属合金密封层82和第二表面之间。在所示实施方案中， 第二表面指的是第一或第二基板12或60的表面。如以上参考图1所讨论 的，打底层的应用有利于金属合金密封层与其它表面的粘合。在所示实施 方案中，打底层86设置在金属合金密封层82和第一或第二基板12和60 之间。类似地，打底层88设置在金属合金密封层和边缘包封体64的外围 部分68之间。图l-10描述了其上制造有有机电子器件并构造为提供改进的气密性的 第一基板12。如以下将进一步描述的，第一基板12可包括复合结构。图11示出了具有复合结构的柔性复合基板90。在所示实施方案中，柔 性基板90包括基本透明的柔性膜92。在一种实施方案中，透明柔性膜的厚 度可在从约0.25毫米到约50.0毫米的范围内变化。在另一种实施方案中， 透明柔性膜92的厚度可在从约0.5毫米到约IO.O毫米范围内变化。在一些 实施方案中，透明柔性膜92的折射系数可在从约1.05到约2.5范围内。在 一些实施方案中，透明柔性膜92的折射系数可在从约1.1到约1.6范围内。 此外，透明柔性膜92通常包括任何柔性适当的聚合物材料。例如，膜92 包括聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰亚胺如Kapton H或 Kapton E (由Dupont制造)或者Upilex (由UBEIndustries， Ltd.制造)、聚 降冰片烯如环烯(COC)、液晶聚合物(LCP)如聚醚醚酮(PEEK)、聚对 苯二曱酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。为了提供气密性，膜92涂敷有透明阻挡涂层94,以防止水分和氧通过 膜92扩散至有机电子器件(未示出)。与阻挡涂层16相同，阻挡涂层94 可设置在或形成在膜92的表面上。在一些实施方案中，阻挡涂层94可设 置为厚度在从约10nm到约10,000nm、优选从约10nm到约l,OOOnm的范围 内。通常希望选择不阻碍光透过膜92的涂层厚度，如透光率下降小于约20 %,并优选小于约5%的阻挡涂层94。可通过任何合适的沉积技术如等离 子体增强化学气相沉积(PECVD)设置涂层。与图1所述的阻挡涂层16相同，阻挡涂层94例如可包括有机、无机 或者陶瓷材料。该材料是反应等离子体的反应产物或复合产物，并沉积到 膜92的表面上。有机涂层材料包括碳、氢、氧，并且根据反应物的类型任 选包括其它微量元素如硫、氮、硅等。在涂层中产生有机成分的合适反应物是最多含15个碳原子的直链或支链烷烃、烯烃、炔烃、醇、醛、醚、氧化烯、芳香族化合物等。无机和陶瓷涂覆材料通常都包括IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 VIA、 VIIA、 IB和IIB族元素的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、 氧氮化物、氧碳化物或其组合和IIIB、 IVB和VB族金属以及稀土金属。例 如，通过由硅烷(SiH4)和诸如甲烷或二甲笨的有机材料复合产生的等离 子体将碳化硅沉积到基板上。碳氧化硅可由硅烷、曱烷和氧或硅烷和环氧 丙烷产生的等离子体沉积。碳氧化硅还可由诸如四乙氧基硅烷(TEOS)、 六曱基二硅氧烷(HMDSO)、六甲基二硅氮烷(HMDSN)或者八曱基环四 硅氧烷(D4)的有机硅前体产生的等离子体沉积。氮化硅可由硅烷和氨产 生的等离子体沉积。碳氮氧化铝(aluminium oxycarbonitride)由酒石酸铝 (aluminum tartarate)和氨的混合物产生的等离子体沉积。可选择其它反应物 组合如金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物、氧化硅、氮化硅、氮氧 化硅，以获得所需的涂覆组合物。此外，阻挡涂层94可包括有机/无机混合材料或多层有机/无机材料。 无机材料可选自A-F元素，有机材料可包括丙烯酸酯、环氧树脂、环氧胺、 二曱苯、硅氧烷、有机硅等。具体反应物的选择是本领域技术人员能够理 解的。基板90还可包括抗化学腐蚀且热膨胀系数("CTE")低的涂层或保护层 96。可使用保护层96以有利地防止在制造基板90或有机封装体期间通常 使用的化学试剂化学侵蚀下部材料。此外，由于其CTE低，保护层96还允 许在高温下处理基板卯。保护层96可包括丙烯酸酯、环氧树脂、环氧胺、 二曱苯、硅氧烷、有机硅等，其可填充有无机填料如二氧化硅颗粒，并可 通过辊涂、狭缝式涂敷、刮涂、旋涂和其他公知的湿法化学涂敷技术沉积。 替换性地，保护层96可包括无机和陶瓷涂层材料，通常包括II A、 IIIA、 IVA、 VA、 VIA、 VIIA、 IB和IIB族元素的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物 或其组合或IIIB、 WB和VB族的金属以及稀土金属，该保护层96可通过 如下沉积技术沉积等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、射频等离子体 增强化学气相沉积(RFPECVD )、膨胀热等离子体化学气相沉积(ETPCVD )、 反应濺射、电子回旋共振等离子增强化学气相沉积(ECRPECVD)、感应耦 合等离子体增强化学气相沉积(ICPECVD)、溅射沉积、蒸镀、原子层沉积 (ALD)或其组合。复合基板90的外部表面还可包括保护层98。保护层98通常包括耐磨 并具有低热膨胀系数的层/涂层。使用层98可防止在操作时划损基板90。 此外，由于CTE低，保护层98还允许在高温下处理基板98。保护层98还 可包括上面关于层96描述的多种材料中的任一种并可通过关于其描述的沉 积技术中的任一种来沉积。图12示出了根据前述密封技术实现的柔性复合基板100的替换性实施 方案。图12的复合基板100与图11所示基板相似。基板100和基板90之 间的差别在于使用两层膜102和104,而不是一层膜92(如图11)。在所示 实施方案中，两层膜102和104中的每一个都具有设置或沉积于该膜上的 阻挡涂层(未示出)。此外，可通过采用粘合剂层110连接两层阻挡涂层106 和108粘合。虽然在此仅示出并描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员可 作出很多改进和变化。因此，应理解，只要这种修改和变化确实落入本发 明的精神之内，则所附权利要求将覆盖所有这些修改和变化。
权利要求
1.一种气密性密封封装体，包括第一基板，其构成为安放有机电子器件；有机电子器件，其设置在所述第一基板上；第一打底层，其设置在所述第一基板上，其中所述第一打底层沿有机电子器件的周边设置；金属合金密封材料层，其设置在所述第一打底层上并沿有机电子器件的周边设置；第二打底层，其设置在所述金属密封材料层上；和第二基板，其设置在所述第二打底层上并设置在有机电子器件的上方并与其接近。
2. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述第一基板包括柔性基板。
3. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述第一基板包括复合结构。
4. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述第一基板包括聚合物材料。
5. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述第一基板包括塑料、金 属箔或玻璃。
6. 如权利要求1的气密性密封封装体，包括设置在所述第一基板和所述 有机电子器件之间的阻挡涂层。
7. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述有机电子器件包括有机 电致发光器件或有机光伏器件。
8. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述金属合金密封材料的熔 点高于有机电子器件的工作温度。
9. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述金属合金密封材料层包 括铋或锡或铅或铟或镉或其组合的合金。
10. 如权利要求9的气密性密封封装体，其中铋的体积百分比在从约0 到约50 %的范围内，或者锡的体积百分比在从约5 %到约50 %的范围内， 或者铅的体积百分比在从约0到约50%的范围内，或者铟的体积百分比在从约0到约55%的范围内，或者镉的体积百分比在从约0到约15%的范围 内。
11. 如权利要求1的气密性密封封装体，其中所述第二基板包括顶板。
12. —种气密性密封封装体，包括 第一基板，其构成为容纳有机电子器件； 有机电子器件，其设置在所述基板的上表面上； 绝缘粘合剂层，其设置在所述有机电子器件的上方；顶板，其连接到绝缘粘合剂层并设置成接近所述有机电子器件，其中 所述顶板包括用于包封封装体边缘的外围部分，，以使所述顶板的外围部分 连接到与有机电子器件相对的基板的下表面上；和金属合金密封材料层，其设置在基板的下表面上，以使顶板的外围部 分气密地密封至基板的下表面。
13. 如权利要求12的气密性密封封装体，还包括千燥剂材料，所述干燥 剂材料设置在用顶板包封封装体边缘而形成的穴中。
14. 如权利要求12的气密性密封封装体，还包括打底层，所述打底层设 置在所述金属合金密封材料层和所述基板的下表面之间以及所述金属合金 密封材料层和所述顶板的外围部分之间。
15. 如权利要求14的气密性密封封装体，其中所述打底层包括锡。
16. —种气密性密封封装体，包括 第一基板，其具有内侧和外侧； 有机电子器件，其设置在所述第一基板的内侧上； 绝缘层，其设置在所述有机电子器件的上方；第二基板，其具有内侧和外侧，其中所述第二基板连接到绝缘粘合剂， 以使所述第二基板的内侧设置成接近有机电子器件；边缘包封体，其连接到所述第一和第二基板各自的外侧并构成为气密 性密封封装体的外部边缘；和金属合金密封材料层，其连接到所述第一和第二基板各自的外侧，并 连接到所述边缘包封体，以使所述边缘包封体气密性密封到所述第一和第 二基板各自的外侧。
17. 如权利要求16的气密性密封封装体，其中所述第一基板和所述第二 基板都包括复合结构。
18. 如权利要求16的气密性密封封装体，其中所述边缘包封体包括金属箔。
19. 如权利要求16的气密性密封封装体，还包括打底层，所述打底层设 置在所述边缘包封体与所述第一和第二基板各自的外侧之间。
20. 如权利要求16的气密性密封封装体，还包括干燥剂材料，所述干燥 剂材料设置在用所述边缘包封体包封封装体边缘而形成的穴中。
21. —种制造气密性密封电子封装体的方法，包括 在基板上设置多个有机电子器件；提供尺寸与所述基板基本相同的金属箔； 以包括金属合金密封材料的多种图形图形化金属箔， 其中，当所述金属箔和所述基板连接时，多种图形中的每一个都被定 为完全包围有机电子器件的尺寸；和 将金属箔连接到基板。
22. 如权利要求21的方法，包括加热所述金属合金密封材料以形成所述 金属合金密封材料的熔体。
23. 如权利要求21的方法，还包括将第一打底层设置在所述基板和所述多个图形中的每一个之间；和 将第二打底层设置成围绕所述多个有机电子器件中每一个的周边。
24. 如权利要求23的方法，其中所述第 一和第二打底层中的至少 一个包 括锡。
全文摘要
披露容纳有机电子器件的气密性密封封装体。提供大量密封机构气密性密封该封装体，以保护有机电子器件，使其免受环境因素的侵害。在有机电子器件(14)附近使用金属合金密封材料层(18)。或者，还可实施结合打底层(22，24)的金属合金密封材料层(18)。此外，可设置顶板(20)和边缘包封体以完全包围有机电子器件。
文档编号H01L51/52GK101218692SQ200680020494
公开日2008年7月9日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年6月10日
发明者唐纳德·F·福斯特, 威廉·F·尼朗 申请人:通用电气公司