用于高性能涂层的沉积的方法以及封装的电子器件技术

公开了一种用于高性能涂层的沉积的方法以及封装的电子器件。该方法提供光学功能或保护底层免于暴露于氧和水蒸气。也公开了新颖的器件，该器件可以包括多层保护结构和AMOLED显示、OLED照明或光伏器件。保护性多层结构本身可以通过在衬底上连续沉积至少三个非常薄的材料层而制成，所述非常薄的材料层具有不同的密度或组分。在沉积这种膜的一些方法中，各层通过改变膜的每单位厚度的离子轰击的能量来沉积。结构的任何层可以包括以下材料中的一个或多个：氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、或金属氮化物或氧化物。由此获益的特定商业用途包括光伏器件或包括照明和显示的有机发光二极管(OLED)器件的制造。

Method for depositing high performance coatings and packaged electronic device

A method for depositing a high performance coating and a packaged electronic device are disclosed. The method provides optical function or protects the underlying layer from exposure to oxygen and water vapor. A novel device is also disclosed that may include a multilayer protection structure and a AMOLED display, OLED lighting or photovoltaic device. The protective multilayer structure can be made by depositing at least three very thin material layers on the substrate, and the very thin material layer has different density or composition. In some methods of depositing the film, each layer is deposited by varying the energy of the ion bombardment per unit thickness of the film. Any layer of the structure may include one or more of the following materials: silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, or metal nitride or oxide. The commercial use of this benefit includes a photovoltaic device or an organic light emitting diode (OLED) device comprising a lighting and display device.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请人为：艾克斯特朗欧洲公司，申请日为：2014年6月30日，申请号为：201480035616.0，名称为：用于高性能涂层的沉积的方法以及封装的电子器件的专利技术的分案申请。
本专利技术涉及用于沉积高性能涂层的方法，该涂层或是作为屏障来保护氧气和水蒸气的穿透，或是提供抗反射或滤光。
技术介绍
保护对水分、氧气和其他化学物品敏感的底层材料的薄膜在很多工业过程中普遍使用。用途范围从食品包装、太阳镜镜片和窗玻璃上的硬质涂层到集成电路、显示屏以及光伏面板的保护。这种薄膜需要致密，与底层具有优异的附着性并且在产品寿命中不会破裂或剥离。在一些情况下，涂层需要是气密密封，挡住水蒸气和氧气，并且在这种情况下，它必须不具有太多的微小的针孔泄漏，该针孔泄漏即便很小区域，也会中断底层结构或器件的功能。此外，对于很多最高价值的用途，如OLED显示屏、发光面板或者有机光伏面板而言，其中屏障需要是最紧密的，底层在制造过程中必须不能暴露于超过限度的温度，该限度范围可从在一些情况下的稍微超过几百摄氏度到对于一些聚合物而言的小于大约七十五度。在一些新的产品，如柔性电路和屏幕中，需要被保护的器件将构建在柔性衬底材料上并且必须能够重复弯曲而不会导致保护功能受到损害。目前，被沉积的涂层的附着性或是通过首先铺设一个高度可润湿聚合物层的中间层来实现，或是通过将该表面经历惰性等离子体来实现。在该用途对成本非常敏感的情况下，使用这种可润湿聚合物会是太昂贵的，而对于很多廉价的塑料而言，惰性气体处理已经被发现在促进硬质涂层的充分附着方面不太有效。因此，需要一种确保涂层的充分附着的更有效和不太昂贵的方法。为了在这种低温度下沉积致密的气密屏障层，目标材料溅射到衬底上是最常用的方法。这个技术在衬底温度小于或大约100℃时效果非常好，但是这个技术产生显著的热量并产生通常不如屏障那样无定形并且有效的膜。在塑料或聚合物衬底较厚或者不能被有效冷却的一些应用中，由于衬底的加热而溅射不可接受。在对于衬底的限制温度超过大约250℃的应用中，等离子体增强CVD已经非常普遍使用，但是不能够在低于100℃的衬底温度下提供商业上有竞争力的高质量介电材料的沉积速率。对于气密封装过程，存在若干新颖的且非常需要的高价值用途。尤其是，它们为有机且CIGS光伏器件(PV)的封装以及有机发光二激光(OLED)器件的封装，该OLED器件用于照明和显示(有源矩阵OLED＝AMOLED)。这些用途全都具有非常强的要求，即，封装对可见光高度透明，在水份和氧气穿透方面非常低。使用薄膜材料，如CIGS或有机聚合物的用于光伏转换的太阳能面板需要这样的封装，该封装具有从10-4到10-5gm/m2-天的水蒸气的透射率。对于这些用途，成本同样必须非常低，使得最终产品有竞争力。对于诸如OLED照明和有机PV模块的用途，每平方米的成本应该小于或大约10美元/m2，这是因为这种面板或卷幅(web)的总成本需要小于60美元/m2，且甚至30美元/m2那么低。对于CIGS封装，成本必须不大于15美元/m2到20美元/m2，并且对于OLED显示器封装，成本必须100美元/m2那么多，这是因为显示屏的总制造成本将在大约1000美元/m2到2000美元/m2之间。最需要的用途是用于AMOLED显示器。与普遍使用的液晶显示器(LCD)相比，AMOLED技术可以提供很多益处，包括低功耗、更高对比度、更宽视角以及在柔性衬底上制造的能力。但是在大于平方分米-如用于平板电脑或笔记本电脑显示器-的AMOLED显示器可以以高生产率制造之前，仍存在实质性的技术挑战有待解决。尤其是，在用于OLED器件中的电子发射层的低功函数金属与电子传输层之间的界面对于氧化的损坏高度敏感。因此，为了实现在空气中的有用寿命，OLED显示器必须被封装，使得氧气透过率(OTR)小于10-3到10-5scc/m2-天，且水蒸气透过率(WVTR)甚至小于10-7g/m2-天，且没有针孔！当前，这只能利用100或更大微米厚的玻璃的顶罩来在大规模生产中实现。对比之下，LCD显示器对水或氧气相对不敏感，并需要0.1scc/m2-天或g/m2-天的OTR和WVTR等级的封装。作为理解这种封装的所需要的紧密性的参考点，对于OLED显示器的空气和水分泄漏要求相当于高真空室的要求，其He泄漏率在10-10标准cc/sec的量级。具有这么高程度真空完整性的高真空室并非不普遍，但是需要仔细设计、使用金属密封件、制造昂贵并且通常不能大规模生产。已经证明在OLED显示器通过将具有周边密封件的顶部玻璃层安装到OLED区域而构建在玻璃衬底上时它可以被充分封装。由于这个周边密封件基于聚合物，该聚合物允许氧气和水的一些渗透或泄漏，需要在围绕OLED的空间内的沟槽(gettering)材料，以吸收氧气和水分。这是昂贵的技术(50美元/m2到100美元/m2)，并且仅适于相对小且刚性的显示器，如在智能手机或平板电脑上。在前和后表面未保持在精确相同温度时，这种封装技术也经受与应力相关的困难。最后，双玻璃封装方法几乎是非柔性的，即使在玻璃罩极其薄时。由于最高价值的OLED显示器将是柔性的显示器，这是极大的限制，既是因为他们将更轻和不太易碎，又是因为它们能够制造成新颖和紧凑的显示器，这种显示器是利用LCD技术不能制造的。从而，对于OLED而言，需要新的封装方法以实现它的全部潜能。最近，已经尝试了利用基于等离子体的CVD方法来制造其他类型的薄膜气密涂层。尤其是，它们是无机介电材料，如二氧化硅、氮化硅和其他材料，这些材料通常通过等离子体增强或辅助的沉积方法或者诸如氧化铝和二氧化钛的材料的原子层沉积(ALD)制成。这种膜当它们足够厚以坚固且耐刮时，非常易碎并且不能很好地容忍衬底的弯曲。此外，比较坚固的较厚的传统PECVD或PACVD层围绕表面缺陷的边缘具有较差的粘结性，并且在衬底弯曲过程中，开始在材料质量较差的这种缺陷周围开始微小裂痕。这种微小裂痕然后传播到屏障层中，导致水份的泄漏路径。为了减少成本，增加制造生产率并增加用于照明和显示的OLED的应用，需要找到一种方法和工具，其能够利用厚度在大约30nm和大约10μm之间的透明薄膜实现大规模生产封装，其提供高真空室的相当的完整性。在柔性显示器的情况下，该柔性显示器将对很多商业用途有用，硬的无机屏障通常需要稍小于大约100nm厚，以避免在屏幕弯曲时的裂缝，或者避免在前和后表面之间存在几十摄氏度的温度差。大气向敏感材料层中的随后的泄漏损坏器件，在屏幕或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将涂层形成于在底座(1010)之上移动的衬底(1062)上的装置，其中底座(1010)通过阻抗(Z)接地，包括：两个细长电极(1051、1052)，每个电极比其宽度长，其中宽度是沿着衬底运动的方向测量的，所述电极(1051、1052)之间的第一间隙，每个电极(1051,1052)和衬底(1062)之间的第二间隙，第一歧管(1054)，用于注入反应气体或混合物在电极(1051,1052)之间朝向衬底(1062)流下，第二歧管(1057)，用于将用于膜沉积的至少一种前体的气体注入进入向下流动的反应气体或混合物中，第一电源(1058)，以大于约90°的相位角将第一AC功率传送给电极(1051,1052)，将大部分功率会聚到电极(1051,1052)之间的第一间隙中的第一等离子体(1067)，以及第二电源(1063)，将第二AC功率更同相地传送给电极(1051,1052)，该第二电源将其功率的大部分提供到电极(1051,1052)和衬底(1062)之间的第二间隙中的第二等离子体。

【技术特征摘要】
2013.06.29 US 61/841,287;2014.04.07 US 61/976,4201.一种用于将涂层形成于在底座(1010)之上移动的衬底(1062)上的装置，
其中底座(1010)通过阻抗(Z)接地，
包括：
两个细长电极(1051、1052)，每个电极比其宽度长，其中宽度是沿着衬底运动的方向测
量的，
所述电极(1051、1052)之间的第一间隙，
每个电极(1051,1052)和衬底(1062)之间的第二间隙，
第一歧管(1054)，用于注入反应气体或混合物在电极(1051,1052)之间朝向衬底
(1062)流下，
第二歧管(1057)，用于将用于膜沉积的至少一种前体的气体注入进入向下流动的反应
气体或混合物中，
第一电源(1058)，以大于约90°的相位角将第一AC功率传送给电极(1051,1052)，将大
部分功率会聚到电极(1051,1052)之间的第一间隙中的第一等离子体(1067)，以及
第二电源(1063)，将第二AC功率更同相地传送给电极(1051,1052)，该第二电源将其功
率的大部分提供到电极(1051,1052)和衬底(1062)之间的第二间隙中的第二等离子体。
2.如权利要求1的装置，其中第一间隙的尺寸小于电极(105...

【专利技术属性】
技术研发人员：SE萨瓦斯，AB威斯诺斯基，C盖尔夫斯基，
申请(专利权)人：艾克斯特朗欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE