一种薄膜封装方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜封装方法，采用ＰＥＣＶＤ法，在器件表面生长薄膜的方式使器件与空气中的水氧隔离，并达到物理保护的目的，从而实现对器件封装，具体的方法为：（１）将待封装器件置于ＰＥＣＶＤ装置中，设置掩膜板以控制封装的区域；（２）利用有机硅前驱体，采用ＰＥＣＶＤ法，等离子条件下沉积无机层、聚合物层或过渡层；得到所需封装结构。本发明专利技术采用ＰＥＣＶＤ法可以在一个反应腔就可以完成聚合物层、无机层和过渡层的制备，从而简化操作步骤、降低成本和缩短周期；同时制备的封装层具有大量聚合物或者成分从柔软聚合物渐变到氧化硅或氮化硅的过度层结构，因而具有足够的柔韧性，无界面问题的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及器件的封装薄膜结构及其封装方法，尤其涉及显示器、二极管、微机电 传感器件、有机电致发光器件(0LED)等的封装结构和封装方法。
技术介绍
对于大多数器件，例如显示器、二极管、微机电传感器件等需要完全密封的物理封 装来保护。 研究表明，空气中的水汽和氧气等成分对OLED的寿命影响很大，其原因主要从以 下方面进行考虑0LED器件工作时要从阴极注入电子，这就要求阴极功函数越低越好，但 做阴极的这些金属如铝、镁、钙等，一般比较活泼，易与渗透进来的水汽发生反应。另外，水 汽还会与空穴传输层以及电子传输层(ETL)发生化学反应，这些反应都会引起器件失效。 因此对0LED进行有效封装，使器件的各功能层与大气中的水汽、氧气等成分隔开，就可以 大大延长器件寿命。比如对于有机光电器件来说，例如有机发光器件(0LED)、有机光生伏打 器件和有机太阳能电池(0SC)等，因为有机光电器件对空气中的水汽、氧气比较敏感，水气 和氧气都会直接影响器件的寿命、效率等性能，所以为了防止有机光电器件的老化和不稳 定， 一般都要对器件进行封装。 传统的0LED器件是在刚性基板(玻璃、金属)上制作电极和各有机功能层，对这 类器件进行的封装一般是给器件加一个盖板，并将基板和盖板用环氧树脂粘接。这样就在 基板和盖板之间形成了一个罩子，把器件和空气隔开，空气中的水、氧等成分只能通过基板 和盖板之间的环氧树脂向器件内部进行渗透，因而，比较有效地防止了 0LED各功能层以及 阴极与空气中的水、氧等成分发生反应。 但是随着器件尺寸的微型化，及一些新型的、对环境敏感的器件的开发，这种采用 封装盒封装的方法展现了一定的局限性。例如对单个微型器件，如果仍采用封装盖与环氧 树脂封装，则封装操作难度大、效率低，且封装盖加工成本很高。 另夕卜，对柔性0LED的封装， 一 方面要求封装结构对水汽的渗透率低于 5X10—6g m—7d，氧气的渗透率要小于10—5cm2 m—7d，另一方面，封装盖板需要满足柔性效 果要求，而传统的0LED封装方法， 一方面UV封装胶不能满足密封性的要求，需在封装区内 增加一些吸附、干燥片来除去器件内的水蒸汽和氧气，另一方面，这种刚性的封装盖也无法 满足柔性效果的要求。 因此，柔性OLED器件通常采用薄膜封装，薄膜封装技术通过形成结构致密的薄 膜、对封装区内的核心部件实现物理保护，是一种无间隙薄膜封装，基本不增加器件重量及 体积。薄膜封装材料主要有聚合物薄膜、金属薄膜、无机绝缘体薄膜等，聚合物薄膜具有柔 性，但防水氧渗透能力差，金属薄膜因导电、不透明等也局限了其应用范围，而S叫、SiN,等 无机绝缘薄膜对水氧有较高的防渗透能力，但其刚性结构不适用于柔性器件的封装。根据 封装层的数目又可以分为单层薄膜封装和多层薄膜封装两种封装方式，如果要用单层膜对 有机电致发光器件进行封装，应该采用几乎没有小孔和晶粒边界缺陷无机物薄膜，才能使 密封性能良好，而且还要满足柔性要求，因此不易实现；为此研究者们开发了上述复合结构薄膜封装技术，如在聚合物/金属，聚合物/SiOx结构等，不仅大大提高了薄膜的防渗透能 力，而且有效改善了薄膜性能，如结构具有一定柔性。如采用聚合物/SiOx结构对有机光电 子器件封装在完成金属电极的沉积后，直接在有机区的上方沉积一层致密的SiOx或SiNx 类层材料，再在另一腔体内，SiOx层的上方形成聚合物，如此重复，获得SiOx (SiNx) /聚合物 /SiOx (SiNx) /聚合物/等多层交叠结构，达到保护器件的功能层、隔离外界水氧的侵蚀的效 果。这种方法的弊端是需要在两个处理腔体内用不同的方法分别完成，操作步骤多，处理周 期长；而且常用的PVD、CVD、高真空热沉积、磁控溅射等方法生长SiOx或SiNx薄膜需要较高 温度，高温对器件有机层有一定的损伤。
技术实现思路
本专利技术目的是提供，满足封装的密封性要求和柔性要求，同时 减少操作步骤，縮短处理周期，并且降低封装过程对器件有机层的损伤。 为达到上述目的，本专利技术具体技术方案是， ，采用等离子体增强 化学气相沉积(PECVD)法，在器件表面生长薄膜的方式使器件与空气中的水氧隔离，并达 到物理保护的目的，从而实现对器件封装；具体包括以下步骤 (1)将待封装器件置于等离子体增强化学气相沉积装置中，设置掩膜板以控制封 装的区域，遮蔽无需封装的区域； (2)调整通入等离子体增强化学气相沉积装置中的气体，利用有机硅前驱体，采用 等离子体增强化学气相沉积法，交替沉积聚合物层和无机层； (3)重复步骤(2) 2 20次。 上述技术方案中，所述沉积聚合物的方法包括以下步骤采用等离子体增强化学 气相沉积法，在无氧无氮气氛中，等离子条件下沉积聚合物层； 所述沉积无机层的方法包括以下步骤调整等离子体增强化学气相沉积装置中气 体，采用等离子体增强化学气相沉积法，在富氮或/和富氧气氛中，等离子条件下沉积无机层。 上述技术方案中，所述有机硅前驱体选自能在等离子环境下发生裂解的有机 硅氧烷化合物中的一种。本专利技术的优选实施例中，所述有机硅前驱体选自正硅酸乙 酯(TE0S)、六甲基二氧硅烷(HMDSO)，八甲基环四硅氧烷(OMCTS)或四甲苯环四硅氧烷 (TMCTS)中的一种。这些材料已被广泛使用，具有环保、安全的特点。 上述技术方案中，步骤(2)中，采用等离子体增强化学气相沉积法，交替沉积聚合 物和无机层的时候，所述等离子体的密度介于1011 10cm3，所述等离子体的电子温度为 2-7eV。本专利技术的优选实施例中，所述等离子源为电子回旋共振(ECR)或电感耦合等离子体 (ICP)。 上述技术方案中，本专利技术的优选实施例中，所述富氮或/和富氧气氛指氮或/和氧 的分压占整个PECVD装置中体系总压的三分之二以上。 优选的技术方案中，可在待封装器件的封装区域先沉积一薄层无机层，然后再进 行步骤(2)。 上述技术方案中，每一所述聚合物层的厚度为5nm 2 m，聚合物层的层数为2 20 ;每一所述无机层的厚度为5nm 2ym，无机层的层数为2 20 ;聚合物主要成分是有机硅交连体，结构单元为(-CH2-SiH2-CH2-SiH2_);当PECVD装置中为富氧气氛时，无机层的 主要成分为Si0,薄膜；当PECVD装置中为富氮气氛时，无机层的主要成分为SiN,薄膜；当 PECVD装置中为富氧和富氮共存气氛时(氧氮共存)，无机层的主要成分为SiOxNy薄膜。 根据上述薄膜封装方法得到的薄膜封装结构，所述薄膜封装结构由交替设置的聚 合物层和无机层构成，每一所述聚合物层的厚度为5nm 2 m，聚合物层的层数为2 20 ; 每一所述无机层的厚度为5nm 2 m，无机层的层数为2 20 ;聚合物主要成分是有机硅 交连体，结构单元为(-CH2-SiH2-CH2-SiH2_);无机层的主要成分选自SiO,薄膜、SiNx薄膜 或SiO，y薄膜中的一种。 进一步的技术方案中，在相邻的无机层和聚合物层之间设置过渡层以减少无机层 和聚合物层之间的应力，设置过渡层的方法，具体包括以下步骤调整PECVD装置中气体， 利用有机硅前驱体，采用PECVD法，使氮或/和氧的分压占PECVD装置中气体总压的比例大 于零且小于三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜封装方法，其特征在于，具体包括以下步骤：　　　　（１）将待封装器件置于等离子体增强化学气相沉积装置中，设置掩膜板以控制封装的区域，遮蔽无需封装的区域；　　　　（２）调整通入等离子体增强化学气相沉积装置中的气体，利用有机硅前驱体，采用等离子体增强化学气相沉积法，交替沉积聚合物层和无机层；　　　　（３）重复步骤（２）２～２０次。

【技术特征摘要】
一种薄膜封装方法，其特征在于，具体包括以下步骤(1)将待封装器件置于等离子体增强化学气相沉积装置中，设置掩膜板以控制封装的区域，遮蔽无需封装的区域；(2)调整通入等离子体增强化学气相沉积装置中的气体，利用有机硅前驱体，采用等离子体增强化学气相沉积法，交替沉积聚合物层和无机层；(3)重复步骤(2)2～20次。2. 根据权利要求1所述的薄膜封装方法，其特征在于，所述沉积聚合物的方法包括以 下步骤采用等离子体增强化学气相沉积法，在无氧无氮气氛中，等离子条件下沉积聚合物 层；所述沉积无机层的方法包括以下步骤调整等离子体增强化学气相沉积装置中气体， 采用等离子体增强化学气相沉积法，在富氮或/和富氧气氛中，等离子条件下沉积无机层。3. 根据权利要求l所述的薄膜封装方法，其特征在于，步骤(2)中，采用等离子体增强 化学气相沉积法，交替沉积聚合物和无机层的时候，所述等离子体的密度介于1011 1012/ cm 所述等离子体的电子温度为2 7eV。4. 根据权利要求2所述的薄膜封装方法，其特征在于所述富氮或/和富氧气氛指氮 或/和氧的分压占整个等离子体增强化学气相沉积装置中体系总压的三分之二以上。5. 根据权利要求2所述的薄膜封装方法，其特征在于，每一所述聚合物层厚度为5nm 2 ii m ;聚合物主要成分是有机硅交连体，结构单元为(_CH2-SiH2-CH2-SiH2_);每一所述无 机层的厚度为5nm 2iim;当等离子体增强化学气相沉积装置中为富氧气氛时，无机层的 主要成分为SiOx薄膜；当等离子体增强化学气相沉积装置中为富氮气氛时，无机层的主要 成分为SiNx薄膜；当等离子体增强化学气相沉积装置中为富氧和富氮共存气氛时，无机层 的主要成分为Si0，y薄膜。6. 根据权利要求2所述的薄膜封装方法，其特征在于，在相邻的无机层和聚合物层之间设置过渡层，设置过渡层的方法具体包括以下步骤调整等离子体增强化学气相沉积装置中气体，利用有机硅前驱体，采用等离子体增强化学气相沉积法，使氮或/和氧的分压占 等离子体增强化学气相沉积装置中气体总...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丰，苏文明，
申请(专利权)人：苏州纳科显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]