电子器件中易碎无机层处的接触部位的几何结构制造技术

提供了一种电子器件（10，20，30，40），其包括支撑无机层（11）的衬底（16）以及将接触元件（14）机械耦合到无机层（11）的接头（13）。至少第一载荷分布层（12a）被设置成在接头（13）的位置处与无机层（11）直接接触，用于消除由衬底（16）与无机层（11）之间的弹性失配造成的应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子器件中易碎无机层处的接触部位的几何结构
本专利技术涉及包括诸如阻挡层或功能无机层（inorganiclayer）之类的薄无机层的电子器件，例如光电子器件、太阳能电池、晶体管和电容器。
技术介绍
薄无机层通常在电子器件中，例如在诸如显示器和照明器件之类的光电子器件中用来提供防湿气的阻挡特性。此外，薄无机层经常在电子器件中用于透明导体（例如ITO（氧化铟锡））、光伏层（太阳能电池中的Si）、电气隔离，或者例如薄膜晶体管或电容器结构中的电介质层，或者电子器件顶部的钝化层。无机层经常由例如二氧化硅、氮化硅或者氧化铝制造。对于当前的电子器件而言，阻挡特性通过将薄无机层设置在包含若干无机层的多层叠层中或者设置在具有交替的无机和（有机）聚合物层（polymerlayer）的叠层中而实现。防湿气的阻挡特性由水蒸汽透过率（WVTR）限制。水蒸汽透过率由各层的固有材料渗透以及无机层内的诸如针孔和裂缝之类的薄弱点数量决定。因此，叠层必须在工作（service）时表现出非常低的裂缝浓度，否则湿气可能扩散到功能部分并且造成器件的性能降低和故障。这是一个复杂的技术问题，因为用作阻挡物的无机层通常非常薄且由易碎的材料组成，并且因而易于形成裂缝，导致湿气的渗透和暴露于湿气，这反过来造成电子器件的性能降低或故障。再者，这样的易碎层经常邻近相对较软的材料层，造成对于裂缝形成的甚至更高的易感性。再者，对于电子器件中的其他易碎无机层而言，诸如透明导体（例如ITO（氧化铟锡））、光伏层（太阳能电池中的Si）、电气隔离，或者例如薄膜晶体管或电容器结构中的电介质层，或者电子器件顶部的钝化层之类的易碎层对于裂缝形成非常敏感。特别地，技术问题在于，裂缝经常在无机层中靠近接触部位形成。由于功能层内裂缝形成的原因，该层的功能丧失。例如，阻挡层中的裂缝强烈地影响阻挡特性，并且导电层中的裂缝可能导致器件的电气性能的显著变化。US7348212示出了包括接触部位的电子器件的一个实例。该文献描述了一种用于提供半导体发光器件的方法，其中发光层设置在n型区与p型区之间，并且其中接触电连接到n型区和p型区。然而，本领域中仍然存在改进电子器件中的易碎无机层的性能的需要，对于被设置成具有接触部位的易碎层而言，尤其如此。专利技术目的本专利技术的一个目的是至少部分地克服现有技术的上述问题并且因而提供一种具有改进的寿命的电子器件。此外，本专利技术的一个目的是降低薄易碎层经历裂缝萌生和裂缝传播的概率。此外，本专利技术的一个目的是提供一种电子器件，其在提供改进的对于裂缝形成的抵抗力的同时也允许提高工作温度范围、降低变形的风险和/或提高对于接触损坏的抵抗力。此外，本专利技术的一个目的是降低添加到柔性聚合物衬底的无机层中的裂缝形成。
技术实现思路
依照本专利技术的第一方面，这个目的是通过提供一种电子器件来实现的，该电子器件包括支撑无机层的衬底以及接头，该接头将接触元件机械耦合到无机层，所述电子器件进一步包括载荷分布层叠层，该载荷分布层叠层被设置成在接头的位置处与无机层直接接触，用于消除由衬底与无机层之间的弹性失配造成的应力，其中载荷分布层叠层包括与第一无机层直接接触的第一层、层X和另一个层X+1，层X+1与层X直接接触，并且层X设置在第一无机层与层X+1之间，并且其中第一层的长度与层X的长度不同，并且其中层X的长度与层X+1的长度不同，并且其中第一层的长度与层X+1的长度不同。载荷分布层提供邻近无机层中的最大应变的降低，这导致裂缝萌生和传播的概率降低。因此，湿气渗透的风险降低。此外，依照本专利技术的器件允许增大器件的工作温度范围，因为可以降低由例如接头和接触造成的器件的局部最大应变。此外，降低了由于局部机械影响而引起的变形风险。因此，显著地改进了长期性能。应当指出的是，机械耦合也可以并且通常将导致电耦合。已经发现，载荷分布层的应力消除能力强烈依赖于载荷分布层的厚度。优选地，载荷分布层叠层的第一载荷分布层的厚度h1通过E1h1≤qE0h0限定，其中h0和h1分别是无机层和第一载荷分布层的厚度，E0和E1分别是无机层和第一载荷分布层的杨氏模量，并且q为限制数量（limitingnumber）。层的杨氏模量E和厚度h的乘积也是所述层的抗拉刚度的度量。最佳厚度因此依赖于无机层和第一载荷分布层的抗拉刚度的比率。当0≤q≤1.0时，获得用于该比率的适当值。载荷分布层叠层可以设置在无机层与接头之间，或者使得无机层介于载荷分布层叠层与接头之间。用于载荷分布层叠层的优选材料是金属、半导体、聚合材料或者其组合。甚至更好的应力消除可以通过一种包括多个载荷分布层的叠层的电子器件获得，该叠层包括被设置用于消除由衬底与无机层之间的弹性失配造成的应力的第一载荷分布层。当使用载荷分布层叠层时，可以确保邻近层的抗拉刚度之差不太大。因此，裂缝产生和传播的风险被最小化。在载荷分布层叠层中，该叠层中的载荷分布层x+1的厚度hx+1优选地通过Ex+1hx+1≤q限定，其中j=0相应于无机层并且1≤j≤x相应于比载荷分布层x+1更靠近无机层的载荷分布层叠层的各载荷分布层，其中hj是相应层的厚度且Ej是相应层的杨氏模量，并且其中q是限制数量。每个层的最佳厚度因此依赖于所述层的抗拉刚度与所有先前的层的抗拉刚度之和的比率，这些先前的层包括衬底上支撑的无机层。当0≤q≤1.0时，获得用于该比率的适当值。在载荷分布层叠层中，不同的层优选地没有相同的尺寸。邻近层的边缘之间的适当选择的重叠可以进一步提高载荷分布层叠层的应力消除能力。优选地，载荷分布层x+1的边缘与和无机层直接接触的载荷分布层的边缘之间的距离Lx+1为至少f，其中f通过衬底与无机层之间的弹性失配α限定，其中f=f0/(1-α)r，f0≥2，α=(E0–Es)/(E0+Es)并且0.5≤r≤0.75，Es为衬底的杨氏模量。f优选地高于10。应当指出的是，层的厚度不必对于整个层都相同。在实践中，厚度可以例如在层的边缘处比在中心处更小。在叠层配置中，层厚度可以例如限定为该层在其与邻近层重叠的位置处的厚度。可替换地，厚度可以限定为整个层上的平均厚度、离边缘预定距离处的厚度或者层的中心处的厚度。本专利技术的一个实施例涉及包括依照本专利技术的电子器件的光电子器件。在本专利技术的实施例中，所述接触元件为到所述电子器件的阳极或阴极层的电线。本专利技术的这些和其他方面根据以下描述的实施例是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。附图说明图1a示出了依照本专利技术的电子器件的实施例的截面图，其中载荷分布层叠层设置在第一无机层与接触之间，其中叠层中的层之一与第一无机层直接接触。图1b从顶部（z轴）示出了图1a中的电子器件。图1c示出了电子器件的截面图，该电子器件进一步包括被定位成直接与第一无机层接触的第一聚合物层。图2示出了依照本专利技术实施例的电子器件的部分的截面图，其中载荷分布层叠层设置在无机层与接触之间，其中叠层中的若干层与第一无机层直接接触。图3示出了依照本专利技术实施例的电子器件的部分的截面图，其中载荷分布层叠层设置在器件的无机层之下。图4示出了依照本专利技术实施例的电子器件的部分的截面图，该电子器件包括附加的覆盖层。图5示出了使用层的模量E=100GPa（=105MPa）时f如何依赖于柔顺衬底的杨氏模量。具体实施方式在下面的详细描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件（10，20，30，40），包括：支撑无机层（11）的衬底（16），以及接头（13），其将接触元件（14）机械耦合到无机层（11），以及至少第一载荷分布层（12a），其被设置成在接头（13）的位置处与无机层（11）直接接触，用于消除由衬底（16）与无机层（11）之间的弹性失配造成的应力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.09.17 EP 09170517.81.一种电子器件（10），包括：支撑无机层（11）的衬底（16），以及接头（13），其将接触元件（14）机械耦合到无机层（11），以及载荷分布层叠层（12），其被设置成在接头（13）的位置处与无机层（11）直接接触，用于消除由衬底（16）与无机层（11）之间的弹性失配造成的应力，其中所述载荷分布层叠层（12）包括与所述无机层（11）直接接触的第一层（12a）、层X（12b）和另一个层X+1（12c），所述层X+1（12c）与所述层X（12b）直接接触，并且所述层X（12b）设置在所述无机层（11）与所述层X+1（12c）之间，并且其中所述第一层（12a）的长度与层X（12b）的长度不同，并且其中层X（12b）的长度与层X+1（12c）的长度不同，并且其中所述第一层（12a）的长度与所述层X+1（12c）的长度不同。2.如权利要求1所述的电子器件（10），其中载荷分布层叠层（12）的第一载荷分布层（12a）的厚度h1通过下式限定：E1h1≤qE0h0，其中h0和h1分别是无机层和第一层的厚度，E0和E1分别是无机层和第一层的杨氏模量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：PCP布滕，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，荷兰应用自然科学研究组织，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL