一種激光封裝設備及封裝方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種激光封裝設備及封裝方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，鑒于OLED (Organic Light-Emitting Diode)在色域、視角、能耗、外形輕 薄、響應速度等主要指標的優異性能，在平板顯示和照明領域的應用越來越廣泛，因此也得 到迅速發展。然而，OLED顯示器中的金屬電極和有機層對氧氣和水十分敏感，它們會嚴重影 響OLED器件的性能，縮短OLED器件的壽命。因此，為OLED器件提供有效的氣密式密封顯 得非常重要，并且對氣密性的要求非常高，按照業界的標準，商用化OLED產品至少須達到 工作壽命10,〇〇〇小時，存儲壽命至少50,000小時，這就要求水汽滲透率（WVTR)小于10-6 g/m2/day，氧氣穿透率（OTR)小于10-5 cc/bar/m2/day。對OLED進行封裝，除了能夠增強器 件的機械強度外，最重要的就是可以隔離外部氧氣和水汽。
[0003] 主流的OLED封裝技術大致可分為以下3種：（I) UV膠邊緣密封+干燥劑；（2)激 光玻璃粉封裝；（3)薄膜封裝。UV膠封裝方法簡單，但密封性比較差，需要使用干燥劑作為 輔助，因此采用此封裝方式的OLED壽命相對較短。薄膜封裝成本低，封裝后的成品輕薄，水 汽、氧氣透過率低，主要適用于大尺寸的柔性基底，但這一新興封裝材料并不成熟，其氣密 性尚不能滿足OLED電視等較長使用壽命的應用需求。與之相對，激光玻璃粉封裝工藝以其 優良的封裝氣密性、低溫選擇性及成熟的工藝已成為當前OLED玻璃封裝的首選封裝工藝。
[0004] 激光玻璃粉封裝的基本原理是：在封裝過程中，通過反射鏡、透鏡組、光纖組成的 光路系統，將具有一定光強分布的光斑聚焦到玻璃粉上面，與預燒結之后形成的玻璃粉圖 案(封裝線，FRIT)做相對運動，通過玻璃粉對激光的選擇性吸收，使玻璃粉融化，實現玻璃 粉與基板(基板分為第一基板和第二基板，一般為玻璃材料，但不局限于此種材料。）的鍵 合，構成氣密密封結構。
[0005] 其封裝工藝流程大致為： 第一步、制備玻璃粉膏。
[0006] 第二步、通過絲網印刷等方式將玻璃粉膏涂敷在載有OLED的基板上面，形成一定 玻璃粉膏圖案（圖案一般為方形環、圓角矩形環、圓環等，但不局限于以上所列舉的圖案)。
[0007] 第三步、將玻璃粉膏通過預燒結，形成玻璃粉圖案，固化在基板表面。
[0008] 第四步、在待封裝區域邊緣涂敷預封裝材料(如UV膠)。
[0009] 第五步、在負壓且有氮氣保護的環境下，第一、第二基板完成對疊及預封裝，以保 證激光玻璃粉封裝所需要的氣密性。
[0010] 第六步、將整形后的激光光斑，按預設的運動軌跡和功率隨時間變化，與玻璃粉圖 案相對運動一周，通過激光加熱玻璃粉，實現玻璃粉與基板的鍵合，完成封裝過程。
[0011] 上述激光玻璃粉封裝流程的第6步主要在激光封裝設備中完成。其中，激光光斑 的運動方式和激光光斑的光強分布對于與激光玻璃粉封裝的效果和產率具有顯著的影響。 對于目前工業上應用的激光封裝設備，存在著以下的幾個方面的不足： 第一、激光光斑的光強一般為是平頂型空間分布，光強在整個光斑范圍內是均勻的，若 僅考慮激光的加熱效應，理論上光斑范圍內的玻璃粉溫度是均勻的，但是考慮到光斑所覆 蓋區域的邊界處的散熱效應，將會導致中心區域的溫度高于邊緣區域的溫度。
[0012] 第二、激光光源固定于龍門架上面，通過龍門架的運動實現對待封裝區域(待封裝 區域由多個待封裝單元組成，每一個待封裝單元上面具有特定的玻璃粉圖案)封裝。由于龍 門架運動速度的限制，只能進行順序周線掃描封裝（即，指將整形后激光光斑垂直聚焦在激 光玻璃粉上面，順序將玻璃粉圖案上的各點加熱至軟化點之上，并依次冷卻，鍵合，完成單 個待封裝單元的封裝過程)。
【發明內容】
[0013] 為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種激光封裝設備和封裝方法，能 增加溫度的均勻性，減小熱應力，提高激光玻璃粉封裝的良率和產率。
[0014] 本發明公開一種激光封裝設備，用于對封裝單元進行密封，沿光束傳播方向依次 包括：光源，用于產生一激光束；照明單元，其特征在于包括光束整形單元，將所述激光束 在垂直于光傳播方向的截面整形為一中間光強小且邊緣光強大的凹型光斑；以及振鏡掃描 單元，使凹形光斑沿封裝單元的封裝線進行掃描，所述凹型光斑在所述封裝線表面沿非掃 描方向分布，所述非掃描方向與掃描方向垂直。
[0015] 更進一步地，該振鏡掃描單元為一基于遠心F-theta掃描鏡組。
[0016] 更進一步地，所述振鏡掃描單元包括：第一反射鏡；第二反射鏡；遠心F-theta掃 描鏡組，使所述凹型光斑垂直入射所述封裝單元的封裝線；以及伺服驅動單元，所述驅動單 元帶動所述第一反射鏡、第二反射鏡轉動使所述凹型光斑沿所述封裝線掃描。
[0017] 更進一步地，所述照明單元還包括擴束準直單元以及勻光單元，所述激光束依次 經過所述擴束準直單元以及勻光單元后進入所述光束整形單元。
[0018] 更進一步地，所述擴束整形單元為由單透鏡或望遠鏡系統構成。
[0019] 更進一步地，所述勻光單元由微透鏡陣列或積分棒組成。
[0020] 更進一步地，所述光束整形單元包括二元光學元件或微透鏡陣列。
[0021] 更進一步地，所述凹型光斑呈中心對稱分布。
[0022] 更進一步地，還包括龍門架，用于承載光源、照明單元以及振鏡掃描單元。
[0023] 更進一步地，還包括承載臺，用于承載所述封裝單元。
[0024] 更進一步地，所述振鏡掃描單元匯聚的光斑的最大直徑為 d 其中K為常數，2為激光的波長為振鏡掃描單元鏡片組 的有效焦距與入射光瞳直徑的商。
[0025] 本發明同時公開一種激光封裝方法，用于對封裝單元進行密封，其特征在于，對一 激光束進行光束整形，經光束整形的所述激光束在垂直于光傳播方向的截面整形為一中間 光強小且邊緣光強大的凹型光斑；所述凹型光斑經過振鏡掃描單元后對所述封裝單元的封 裝線進行掃描。
[0026] 本發明同時還公開一種激光封裝方法，用于對陣列式封裝單元進行密封，其特征 在于，包括：步驟1 :將陣列式封裝單元傳輸至承載臺；步驟2 :龍門架承載激光系統運動至 待封裝單元；步驟3 :主控制系統控制激光系統開啟產生凹型光斑照射待封裝單元的封裝 線；步驟4 :承載臺靜止，使凹型光斑沿封裝線進行掃描，使封裝線的玻璃料熔化完成待封 裝單元密封；步驟5 :主控制系統關閉激光系統，并判斷所述待封裝單元是否為陣列式封裝 單元中的最后一個封裝單元，若是最后一個待封裝單元，則結束所述激光封裝方法，若否則 執行下一步驟，步驟6 :驅動龍門架帶動激光系統運動至下一待封裝單元處并執行上述步 驟3-步驟5直至所有的待封裝單元均完成封裝。
[0027] 更進一步地，還包括將凹型光斑與所述待封裝單元進行對準的步驟。
[0028] 更進一步地，在步驟4中，是利用順序周線掃描或者準同步掃描的方式，使凹型光 斑照射待封裝單元的封裝線。
[0029] 與現有技術相比較，本發明在基于掃描振鏡的激光封裝系統中，結合"凹"型光強 非均勻分布的光斑代替傳統的平頂型分布的光斑，對Fr i t橫向上(垂直與光斑掃描的方向） 的溫度均勻性有了極大的改善。
【附圖說明】
[0030] 關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了 解。
[0031] 圖1是本發明所涉及的激光封裝設備的結構示意圖； 圖2是本發明所涉及的凹型光斑的形成示意圖； 圖3是本發明所涉及的基于遠心F-theta掃描鏡組的振鏡掃描單元的結構示意圖； 圖4是本發明所涉及的封裝方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
[0033] 本發明中的激光封裝設備如圖1所示，該裝置主要包括：激光器1、擴束準直系 統2、勻光系統3、光束整形系統4、基于遠心F-theta掃描鏡組（Telecentric F-theta Scanning Lens)的振鏡掃描單元(主要包括第一反射鏡5、第二反射鏡6、遠心F-theta掃描 鏡組7以及伺服驅動單元)、基底承載臺10、龍門架11。
[0034] 整個裝置的光路走向為：激光器1發出的激光通過光纖耦合進經過擴束準直系統 2,依次經過勻光系統3