專利名稱：用于高度濕敏電子器件元件的密封結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對封裝電子器件內(nèi)部濕度的控制，尤其涉及具有多個高度濕敏電子器件的高度濕敏電子器件元件及其制造方法，以防止過早器件毀損或者器件性能的過早降低。
背景技術(shù)：
在制造中，電子器件通常是通過對包含多個電子器件的大的基底進行加工制成的。這些基底通常是從玻璃、塑料、金屬、陶瓷、硅、其他半導(dǎo)體材料或者上述材料的組合中選擇出來的?；卓梢允莿傂缘幕蛘呷彳浀?，可以作為單獨的單元或者連續(xù)卷狀物進行處理。在大的單獨基底或者連續(xù)卷狀物基底上制造多個電子器件的主要原因，是為了通過減少操作、增加生產(chǎn)能力和增加產(chǎn)量來降低生產(chǎn)成本。在微電子行業(yè)，硅晶片加工技術(shù)已經(jīng)從2英寸晶片增大到12英寸晶片，極大地降低了成本。在液晶顯示器(LCD)行業(yè)，玻璃基底加工技術(shù)已經(jīng)從300mm×400mm基底增大到600mm×700mm以上的基底，結(jié)果同樣是使成本得到極大的降低。在高度濕敏電子器件，例如有機發(fā)光器件(OLED)、聚合物發(fā)光器件、電荷耦合器件(CCD)傳感器和微型機電傳感器(MEMS)的制造中，通過在大的單獨基底或者連續(xù)卷狀物基底上制造多個高度濕敏電子器件，同樣也可以因生產(chǎn)規(guī)模擴大而獲得經(jīng)濟上的節(jié)約。圖1A顯示了未封裝的高度濕敏電子器件元件14，元件14在單獨的基底10上具有多個高度濕敏電子器件12。圖1B是高度濕敏電子器件元件14沿圖1A中的截面線1B-1B獲得的示意性剖視圖。但是在大的單獨基底或者連續(xù)卷狀物基底上制造多個高度濕敏電子器件產(chǎn)生了一個較低濕敏電子器件所沒有遇到的問題，即高度濕敏電子器件在制造過程中不能受潮，即使是短時間受潮也不行。
典型的電子器件要求濕度水平處于大約2500ppm至低于5000ppm的范圍內(nèi)，在器件規(guī)定的工作和/或存儲時間之內(nèi)防止器件性能發(fā)生過早降低。一般情況下是通過將器件封裝或者將器件密封并在封蓋內(nèi)設(shè)置干燥劑，使封裝器件內(nèi)的環(huán)境被控制在這個濕度水平范圍內(nèi)。干燥劑(例如分子篩材料、硅膠材料和通常被稱為燥石膏材料的材料)被用來將濕度保持在上述范圍之內(nèi)。在制造和封裝這種類型的電子器件過程中，短時間地暴露于超過2500ppm濕度水平的環(huán)境下不會導(dǎo)致器件性能產(chǎn)生可測量的降低。因此在這種類型的電子器件與原始基底分離之后可以對其進行封裝。
在制造液晶顯示器過程中，電子電路和液晶材料不是高度濕敏材料。因此，在對電子電路和液晶材料進行封裝的工序中不需要對制造過程中的外界環(huán)境濕度進行防護。圖2A顯示了典型的分割成為單個LCD器件之前的復(fù)合LCD元件28，圖2B是復(fù)合LCD元件28沿圖2A中的截面線2B-2B所取的示意性剖視圖。在LCD的制造過程中，LCD的底板22和LCD的前板24包括多個LCD器件。LCD底板22和LCD前板24用密封材料20連接在一起，密封材料20包圍著每個LCD器件，除了密封材料20中的縫隙。在制造出復(fù)合LCD元件28之后，LCD器件被分割并填充液晶材料。填充LCD器件之后，密封材料20中的縫隙被縫隙密封材料密封，以保持住液晶材料，并防止LCD底板電子器件26和液晶材料受潮。因為LCD器件不是高度濕敏的，所以可以在周圍空氣環(huán)境中對復(fù)合LCD元件進行分割加工，不需要對LCD器件進行防潮，并且不會使LCD器件性能發(fā)生可測量的降低。
特別是對于高度濕敏電子器件，例如有機發(fā)光器件(OLED)或面板、聚合物發(fā)光器件、電荷耦合器件(CCD)傳感器和微型機電傳感器(MEMS)，要求將濕度控制在大約1000ppm的水平以下，某些器件甚至要求將濕度控制在大約100ppm之下。使用硅膠材料和燥石膏材料的干燥劑無法獲得這么低的水平。如果在相對較高的溫度下干燥，分子篩材料則可以在封裝外殼內(nèi)獲得低于1000ppm的濕度水平。但是在等于或低于1000ppm濕度水平的情況下，分子篩材料具有相對較低的濕度容量，并且分子篩材料的最小可獲得濕度水平是封裝外殼內(nèi)溫度的函數(shù)例如在室溫下吸收的潮氣會在溫度重新變得較高(例如到100℃)時釋放到外殼或封裝中。在這種封裝器件中使用的干燥劑包括金屬氧化物粉末、堿土金屬氧化物、硫酸鹽、金屬鹵化物或高氯酸鹽，即具有希望的相對較低的平均最小濕度和較高的濕度容量值的材料。但是，與上述分子篩、硅膠或燥石膏材料相比，這種材料化學(xué)吸收水分的速度通常較慢。這種與水蒸氣相對較慢的反應(yīng)導(dǎo)致在將干燥劑密封在器件封蓋內(nèi)之后產(chǎn)生可測量程度的器件性能降低，這是由于在器件內(nèi)部吸收的潮氣、密封器件內(nèi)存在的水蒸氣和穿過器件和封蓋之間的密封從外部滲透入的水分造成的。另外，即使在制造和封裝過程中，高度濕敏電子器件通常也不能暴露于濕度水平超過1000ppm的環(huán)境中，直到器件完全封裝之前都需要對濕度水平進行控制。由于這些原因，在制造和封裝過程中都需要對濕度水平進行控制以防止性能降低。
為了減少在器件內(nèi)部吸收的或在密封器件內(nèi)存在的水分量，高度濕敏電子器件，例如有機發(fā)光器件(OLED)或板、聚合物發(fā)光器件、電荷耦合器件(CCD)傳感器和微型機電傳感器(MEMS)，通常是在低濕度環(huán)境(例如濕度水平低于1000ppm的干燥箱)下進行密封。為了保證密封器件內(nèi)部較低的濕度水平，在進行任何另外的加工步驟(例如相互連接和模塊裝配)之前，均需對這些高度濕敏電子器件完全是在低濕度環(huán)境中進行完全密封。為了獲得這種低濕度密封，高度濕敏電子器件，例如電荷耦合器件(CCD)傳感器和微型機電傳感器(MEMS)，通常在從復(fù)合元件基底或晶片上分割后作為單個元件與單獨的封蓋元件進行單獨密封。其他器件，例如有機發(fā)光器件(OLED)，是在單個元件上作為多個器件進行密封。但是在現(xiàn)有的制造方法中，金屬或玻璃單個封蓋元件被用于在分割之前密封各個器件。圖3A顯示了在單獨基底10上包含有多個OLED器件32的典型的復(fù)合OLED元件34，用單個封裝外殼30和密封材料20進行封裝。圖3B是OLED元件34沿圖3A中的截面線3B-3B所取的示意性剖視圖。這兩種對高度濕敏器件進行密封的現(xiàn)有方法，都要求在低濕度環(huán)境中按照高標(biāo)準(zhǔn)將單獨封蓋元件裝配到單獨器件元件或復(fù)合器件元件上。
為了減少使用單個封蓋元件在低濕度環(huán)境中對復(fù)合高度濕敏器件元件進行封裝的操作，人們設(shè)想出了LCD密封方法的改進方式，在這種方式中，在連接之前，基底與封裝外殼之間的密封材料沒有縫隙。圖4A顯示了高度濕敏電子器件元件14，元件14包括基底10，含有多個高度濕敏電子器件12；單個封裝外殼30，對所有高度濕敏電子器件12進行封裝；和密封材料20。圖4A示意性地示出了這項技術(shù)存在的問題，其中在基底10和封裝外殼30接觸到密封材料之后，當(dāng)基底10和封裝外殼30被移動到預(yù)定位置時，每個密封區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的高氣壓會對密封材料20造成損壞。由于密封中存在狹窄的密封寬度或均勻的縫隙，因此這種損壞經(jīng)常發(fā)生，使對高度濕敏電子器件的保護被減弱或被消除。圖4B是高度濕敏電子器件元件14沿圖4A中的截面線4B-4B所取的示意性剖視圖。因此，需要一種高度濕敏電子器件元件及一種制造高度濕敏電子器件元件的方法，從而制造和封裝過程中能夠保證用來防止高度濕敏電子器件受潮的密封不受到損壞，并在制造過程中防止高度濕敏電子器件受潮。
許多出版物都說明了用于在封裝電子器件內(nèi)對濕度水平進行控制的方法和/或材料。例如，Kawami等人在歐洲專利申請EP0 776 147 A1中披露了一種封裝在氣密容器中的有機電致發(fā)光元件，容器含有干燥物質(zhì)，干燥物質(zhì)包括用于化學(xué)吸收水分的固體化合物。干燥物質(zhì)與電致發(fā)光元件隔開，并且通過真空汽相淀積、噴涂或旋轉(zhuǎn)施加，按照預(yù)定的形狀進行強化。Kawami等人講授了下面干燥劑的使用堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽、金屬鹵化物或高氯酸鹽。但是Kawami等人并未講授具有多個氣密容器的復(fù)合電致發(fā)光器件元件以及制造具有多個氣密容器的復(fù)合電致發(fā)光器件元件的方法。Kawami等人也沒有討論或講授對多個電致發(fā)光器件元件進行處理和密封的問題及解決方法，例如在封裝過程中防止密封區(qū)域內(nèi)的高氣壓對密封造成損壞的方法。
Shores在US-A-5,304,419披露了一種用于封裝有電子器件的外殼內(nèi)的水分和微粒吸收劑。外殼內(nèi)表面的一部分施加有含有固體干燥劑的壓力敏感粘合劑。
Shores在US-A-5,401,536披露了一種為電子器件提供無潮濕外殼的方法，外殼含有具有干燥劑特性的涂層或粘合劑。涂層或粘合劑包含分散在聚合物中的質(zhì)子化硅酸鋁粉末。
Shores在US-A-5,591,379披露了一種用于密封電子器件的水分吸氣組成物。作為涂層或粘合劑施加在器件封裝的內(nèi)表面，并且組成物包括水汽可滲透粘合劑，粘合劑中分散有干燥劑，干燥劑最好為分子篩材料。
Shores沒有在這些專利中講解復(fù)合器件元件以及為復(fù)合器件元件提供無潮濕外殼的方法。
Booe在US-A-4,081,397說明了一種用于使電氣和電子器件的電氣和電子特性保持穩(wěn)定的組成物。這種組成物包括彈性材料基體中的堿土金屬氧化物。Booe沒有講解復(fù)合器件元件和用于使復(fù)合電氣和電子器件元件的電氣和電子特性保持穩(wěn)定的方法。
Inohara等人在US-A-4,357,557說明了一種薄膜電致發(fā)光顯示板，顯示板通過一對玻璃基底密封，用于對顯示板進行防護。方法包括在玻璃基底之間引入防護液；設(shè)置隔離片，以確定一對基底之間的間距；在一個基底中制成注射孔，在真空下從由基底限定的空腔中吸取空氣和氣體，并將防護液引入空腔；適合于在基底與隔離片之間提供連接的粘合劑；在防護液中引入水分吸收成分；用于將注射孔密封的粘合劑。Inohara等人并未講解具有多個氣密容器的復(fù)合電致發(fā)光器件元件以及用于制造具有多個氣密容器的復(fù)合電致發(fā)光器件元件的方法。Inohara等人也沒有討論或講解對多個電致發(fā)光器件元件進行處理和密封的問題及解決方法，例如在封裝過程中防止因為密封區(qū)域內(nèi)的高氣壓對密封造成損壞的方法。雖然在一個基底中使用注射孔能夠在封裝過程中使過量的周圍氣體通過注射孔排出，從而防止對密封造成損壞，但Inohara等人并非因為這個目的而提出注射孔。相反，注射孔的目的是允許向由基底限定的空腔中引入防護液。
Taniguchi等人在US-A-5,239,228中說明了與Inohara等人所提出的方法類似的用于保護薄膜電致發(fā)光器件的方法，其另外的特征是在密封板中設(shè)置了凹槽，用于獲取過量粘合劑。凹槽中還可以包含水分吸收劑。Taniguchi等人也沒有講解具有多個氣密容器的復(fù)合電致發(fā)光器件元件以及用于制造具有多個氣密容器的復(fù)合電致發(fā)光器件元件的方法。Taniguchi等人也沒有討論或講解對多個電致發(fā)光器件元件進行處理和密封的問題及解決方法，例如在封裝過程中防止密封區(qū)域內(nèi)的高氣壓對密封造成損壞的方法。
Harvey III等人在US-A-5,771,562中說明了對有機發(fā)光器件進行密封的方法，包括的步驟為在基底上設(shè)置有機發(fā)光器件；在有機發(fā)光器件上再施加一層無機絕緣材料；在絕緣材料上密封接合一個無機涂層。Harvey III等人沒有講解具有多個氣密容器的復(fù)合OLED器件元件以及用于制造具有多個氣密容器的復(fù)合OLED器件元件的方法。雖然在封裝工序中，無機絕緣層可以提供臨時的防潮功能，但Harvey III等人并未講解怎樣將這種涂層用于制造具有多個氣密容器的復(fù)合OLED器件元件。
Boroson等人在US-A-6,226,890中說明了對密封于外殼中的高度濕敏電子器件周圍環(huán)境進行干燥處理的方法，方法包括選擇干燥劑，干燥劑由微粒尺寸范圍在0.1至200微米的固體顆粒組成。干燥劑被選擇用來提供平均最小濕度水平，此最小濕度水平低于密封外殼中的器件能產(chǎn)生反應(yīng)的濕度水平。選擇一種能保持或增強干燥劑的水分吸收率的粘合劑，與所選的干燥劑混合。粘合劑可以為液態(tài)或溶解于液體中。制成一種可塑的混合物，混合物至少包括干燥劑顆粒和粘合劑，干燥劑顆粒在混合物中的重量份額最好在10％至90％的范圍內(nèi)。將一定數(shù)量的混合物澆注在外殼內(nèi)表面的一部分上，在上面形成干燥劑層，外殼具有密封法蘭?；旌衔锬绦纬晒腆w干燥劑層，并且用外殼沿密封法蘭將電子器件密封。但是Boroson等人并未講解對密封在多個外殼內(nèi)的復(fù)合高度濕敏電子器件元件周圍環(huán)境進行干燥處理的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有多個高度濕敏電子器件的高度濕敏電子器件元件以及所述元件的制造方法，其中所述元件中由于潮濕引起的濕敏電子器件的損毀可以被防止，并且所述元件的制造相對現(xiàn)有技術(shù)更加簡化，因而可以避免元件內(nèi)高度濕敏電子器件被損壞。
在一個方面，本發(fā)明的目的是通過具有多個高度濕敏電子器件的高度濕敏電子器件元件實現(xiàn)的，所述元件包括a)含有兩個或多個濕敏電子器件的基底；b)封裝外殼，將所有高度濕敏電子器件封裝在所述基底上；c)密封材料，位于所述基底和所述封裝外殼之間，在所述基底和所述封裝外殼之間形成部分密封，并且圍繞每個濕敏電子器件或圍繞各組濕敏電子器件形成空間；和d)吸水材料，位于所述基底和所述封裝外殼之間，并位于由所述密封材料限定的空間內(nèi)。
在另一個方面，本發(fā)明的目的是通過一種在單個基底上制造具有多個高度濕敏電子器件的高度濕敏電子器件元件(例如OLED)的方法實現(xiàn)的，其中器件在分割為單獨器件之前可以防止受潮，方法包括的步驟為a)在包含兩個或多個高度濕敏電子器件的基底上施加臨時防潮層；或者在基底或在封裝外殼的適當(dāng)位置上施加吸水材料，這樣在連接后，吸水材料將位于每個高度濕敏電子器件內(nèi)部或位于各組高度濕敏電子器件內(nèi)；或者既施加所述臨時防潮層，也施加所述吸水材料；b)在基底上或者在封裝外殼的適當(dāng)位置上圍繞每個高度濕敏電子器件或圍繞各組高度濕敏電子器件設(shè)置密封材料，從而在密封后密封材料將位于每個高度濕敏電子器件周圍或者各組高度濕敏電子器件周圍，留下一個或多個位置，在這些位置存在未被密封材料覆蓋的縫隙；c)將基底和封裝外殼(其中之一包含密封材料)彼此對準(zhǔn)靠近，但存在間隔，這種對準(zhǔn)靠近位置提供了初始外界壓力；d)在基底與封裝外殼之間提供相對運動，直到密封材料接觸到基底和封裝外殼，基底與封裝外殼相距一定的范圍，過量外界氣體通過縫隙排出，但遺留在至少一部分縫隙中；e)使密封材料與基底和封裝外殼連接；f)將高度濕敏電子器件分割為具有一部分初始基底的多個單個器件或多組器件；g)將縫隙密封。
根據(jù)本發(fā)明的具有多個高度濕敏電子器件的高度濕敏電子器件元件及其制造方法，在防止器件過早毀損或者器件性能過早降低方面與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢在元件被分割為較小的單一或多個器件元件之前，通過將所有高度濕敏電子器件密封在單一基底上，作為具有單一封裝外殼的單個元件，外殼將所有高度濕敏電子器件封裝在單一基底上，從而減少了對器件和封裝外殼的處理；增強了在暴露于外界環(huán)境之前的防潮保護；增強了與大產(chǎn)量制造所需的自動化工序的協(xié)調(diào)性；增強了與低濕度環(huán)境內(nèi)部工序的協(xié)調(diào)性；減少了由于高度濕敏電子器件內(nèi)部與外部之間的壓差造成的封裝瑕疵。


圖1A顯示了未封裝的高度濕敏電子器件元件，所述元件在一個基底上具有多個高度濕敏電子器件；圖1B是圖1A中高度濕敏電子器件元件沿圖1A中的截面線1B-1B所取的示意性剖視圖；圖2A顯示了分割成為單個LCD器件之前的典型的復(fù)合LCD元件；圖2B是圖2A中多個LCD元件沿圖1A中的截面線2B-2B所取的示意性剖視圖；
圖3A顯示了典型的單獨封裝的復(fù)合OLED元件；圖3B是圖3A中的復(fù)合OLED元件沿圖3A中的截面線3B-3B所取的示意性剖視圖；圖4A顯示了包含單個封裝外殼和密封材料的高度濕敏電子器件元件，這種結(jié)構(gòu)會由于過量壓力而造成損壞；圖4B是圖4A中高度濕敏電子器件元件沿圖4A中的截面線4B-4B所取的示意性剖視圖；圖5A顯示了一種高度濕敏電子器件元件，元件包括具有多個高度濕敏電子器件的基底、單個封裝外殼、吸水材料和具有縫隙的密封材料；圖5B是圖5A中高度濕敏電子器件元件沿圖5A中的截面線5B-5B所取的示意性剖視圖；圖6A顯示了一種高度濕敏電子器件元件，元件包括具有多個高度濕敏電子器件的基底、單個封裝外殼、臨時防潮層和具有縫隙的密封材料；圖6B是圖6A中高度濕敏電子器件元件沿圖6A中的截面線6B-6B所取的示意性剖視圖；圖7A顯示了一種高度濕敏電子器件元件，元件包括具有多個高度濕敏電子器件的基底和具有縫隙的密封材料，所述基底與含有吸水材料的封裝外殼沿相互對準(zhǔn)靠近，但存在間隔；圖7B是圖7A中高度濕敏電子器件元件沿圖7A中的截面線7B，C-7B，C所取的示意性剖視圖；圖7C是在基底和封裝外殼相對密封材料接觸基底和封裝外殼的點移動后圖7A中高度濕敏電子器件元件沿圖7A中的截面線7B，C-7B，C獲得的示意性剖視圖；圖7D顯示了一種在基底與封裝外殼間的相對運動達到預(yù)定間距的遺留縫隙后的高度濕敏電子器件元件25，元件包括具有多個高度濕敏電子器件的基底、具有縫隙的密封材料、封裝外殼和吸水材料；圖7E是圖7D中高度濕敏電子器件元件沿圖7D中的截面線7E-7E獲得的示意性剖視圖；圖7F顯示了一種初始基底分割后的高度濕敏電子器件，器件包括具有多個高度濕敏電子器件的基底、具有縫隙的密封材料、封裝外殼和吸水材料；圖7G是圖7F中高度濕敏電子器件沿圖7F中的截面線7G-7G獲得的示意性剖視圖；圖7H顯示了一種將縫隙密封后的高度濕敏電子器件，器件包括具有多個高度濕敏電子器件的基底、具有縫隙的密封材料、封裝外殼和吸水材料；圖7I是圖7H中高度濕敏電子器件沿圖7H中的截面線7I-7I所取的示意性剖視圖。
具體實施例方式
術(shù)語“高度濕敏電子器件元件”是指在制造過程中或制造完畢后包括一個或多個高度濕敏電子器件，或者在高度濕敏電子器件的制造過程中和在制造完畢之后包含一個或多個高度濕敏電子器件的元件。術(shù)語“高度濕敏電子器件”是指當(dāng)外界濕度水平大于1000ppm時器件性能易發(fā)生可測量降低的任何電子器件。名詞“基底”是指有機、無機或有機與無機固體的組合，其上制成一個或多個高度濕敏電子器件。名詞“封裝外殼”是指有機、無機或有機與無機固體的組合，用于通過阻止或限制水分滲入從而避免一個或多個高度濕敏電子器件受潮。術(shù)語“密封材料”是指有機、無機或有機與無機材料的組合，用于將封裝外殼粘合在基底上，并通過阻止或限制水分滲入從而避免一個或多個高度濕敏電子器件受潮。術(shù)語“縫隙”是指密封材料中圍繞一個或多個電子器件的間斷。術(shù)語“吸水材料”是指能以物理或化學(xué)方式吸收水分或者與水分發(fā)生反應(yīng)的無機材料，否則水分將損壞高度濕敏電子器件。術(shù)語“臨時防潮層”是指有機、無機或有機與無機材料的組合，用于在短時間暴露于大于1000ppm的外界濕度水平時防止或限制水分對高度濕敏電子器件造成損壞，其中短時間是指不超過10天。
參看圖5A，圖5A顯示了根據(jù)本發(fā)明的高度濕敏電子器件元件14的一個實施例。高度濕敏電子器件元件14包括含有多個高度濕敏電子器件12的基底10；單個封裝外殼30，其將所有高度濕敏電子器件12封裝在基底10上；密封材料20，其圍繞每個高度濕敏電子器件12限定一個空間，密封材料20中具有縫隙；吸水材料60，位于基底10和封裝外殼30之間，并位于由密封材料20限定的空間內(nèi)。圖5B是圖5A中的高度濕敏電子器件元件14沿圖5A中的截面線5B-5B所取的示意性剖視圖。在圖5A和圖5B中，高度濕敏電子器件元件14包括四個高度濕敏電子器件12，但是本發(fā)明的高度濕敏電子器件元件可以包括大于一的任何數(shù)量的高度濕敏電子器件。通過使用單一封裝外殼將所有高度濕敏電子器件封裝在基底上，能夠獲得的優(yōu)勢是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，不必使用單獨的封裝外殼將每個高度濕敏電子器件分別封裝在基底上，減少了處理。圖5A和圖5B中顯示的基底10和封裝外殼30可以是有機固體、無機固體或有機與無機固體的結(jié)合?；?0和封裝外殼30可以是剛性或柔性的，并可以作為單獨的一個片(例如片材或晶片)或連續(xù)卷狀物進行處理。典型的基底10和封裝外殼30材料包括玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。基底10和封裝外殼30可以是同類材料混合物、復(fù)合材料或多層材料。圖5A和圖5B中顯示的密封材料20圍繞每個單獨的高度濕敏電子器件，但是如果最終產(chǎn)品需要在一個元件中具有多個高度濕敏電子器件，則密封材料還可以圍繞兩個或多個為一組的高度濕敏電子器件。另外，圍繞每個高度濕敏電子器件或一組的高度濕敏電子器件的密封材料包含縫隙，因而由基底、封裝外殼和密封材料限定的空腔中的壓力與圍繞高度濕敏電子器件的外界壓力相等。密封材料可以是有機、無機或有機與無機組合材料。密封材料可以通過熔化和冷卻或通過反應(yīng)固化粘合至基底和封裝外殼。通過熔化和冷卻粘合的典型材料包括玻璃；熱溶性粘合劑，例如聚酯、聚酰胺或其組合；無機焊料，例如銦、錫、鉛、銀、金或其組合。典型的反應(yīng)固化包括由加熱產(chǎn)生的反應(yīng)；輻射，例如紫外輻射；將兩個或多個元件混合；暴露于外界水分；除去外界氧氣；或其組合。通過反應(yīng)固化粘合的材料包括丙烯酸脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、硅或其組合。通常在密封材料中使用的其他無機材料包括玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、半導(dǎo)體氧化物或其組合。通過吸水材料，可以防止高度濕敏電子器件元件在分割為較小的單個或多個器件之前受潮。吸水材料用于以物理或化學(xué)方式吸收水分，或者與水分發(fā)生反應(yīng)，否則水分會損壞高度濕敏電子器件。典型的吸水材料包括堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽、金屬鹵化物、高氯酸鹽、分子篩和功函數(shù)低于4.5eV并能在出現(xiàn)水分時被氧化的金屬，或者其組合。吸水材料可以封裝在水分可滲透容器或粘合劑中。吸水材料可以是單一材料、同類材料混合物、復(fù)合材料或多材料層。
參看圖6A，圖6A顯示了根據(jù)本發(fā)明的高度濕敏電子器件元件14的另一個實施例。高度濕敏電子器件元件14包括含有多個高度濕敏電子器件12的基底10；單個封裝外殼30，其將所有高度濕敏電子器件12封裝在基底10上；密封材料20，其圍繞每個高度濕敏電子器件12限定一個空間，密封材料20中具有縫隙；臨時防潮層62，其施加在各個高度濕敏電子器件12上。圖6B是圖6A中高度濕敏電子器件元件14沿圖6A中的截面線6B-6B所取的示意性剖視圖。高度濕敏電子器件12、基底10、單個封裝外殼30和密封材料20的詳細(xì)情況與圖5A和圖5B顯示的實施例相同。臨時防潮層62用于在短時間暴露于大于1000ppm的外界濕度水平時防止或限制水分對高度濕敏電子器件造成損壞。臨時防潮層為有機材料、無機材料及其組合。典型的有機材料包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚脲、丙烯酸脂、硅樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、酚醛塑料、聚乙烯化合物、苯氧基化合物、聚砜、聚烯烴、聚酯或其組合。典型的無機材料包括玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。臨時防潮層可以是單一材料、同類材料混合物、復(fù)合材料或多材料層。
參看圖7A至圖7I，圖7A至圖7I顯示了根據(jù)本發(fā)明的制造高度濕敏電子器件元件的方法的一個實施例，高度濕敏電子器件元件在單一基底上具有多個高度濕敏電子器件(例如OLED器件)，其中在所述器件在被分割為單個器件之前被防潮。圖7A顯示了一種高度濕敏電子器件元件14，元件14包括含有多個高度濕敏電子器件12的基底10和密封材料20，密封材料圍繞每個高度濕敏電子器件12，密封材料20中具有多個縫隙，高度濕敏電子與封裝外殼30彼此對準(zhǔn)靠近，但存在間隔；封裝外殼30，其將高度濕敏電子器件12封裝在基底10上，并含有吸水材料60，因而在粘合后吸水材料將位于每個濕敏電子器件之內(nèi)。圖7B是圖7A中高度濕敏電子器件元件沿圖7A中的截面線7B，C-7B，C獲得的示意性剖視圖。外界壓力可以高于、低于或等于大氣壓力。高度濕敏電子器件12、基底10、單個封裝外殼30、密封材料20和吸水材料60的詳細(xì)情況與圖5A和圖5B顯示的實施例相同。在其他實施例中可以用臨時防潮層代替吸水材料60，施加在高度濕敏電子器件12上，如圖6A和圖6B詳細(xì)介紹所示，或者同時使用吸水材料和臨時防潮層。圖7C是在基底10和封裝外殼30進行相對運動到達密封材料與基底10和封裝外殼30都接觸的位置后，圖7A中高度濕敏電子器件元件沿圖7A中的截面線7B，C-7B，C所取的示意性剖視圖。
圖7D顯示了一種在基底10與封裝外殼30間相對移動達到預(yù)定間距范圍后的高度濕敏電子器件元件14，此過程中當(dāng)密封材料20被粘合至基底10和封裝外殼30上后過量外界氣體通過縫隙排出。圖7E是圖7D中高度濕敏電子器件元件沿圖7D中的截面線7E-7E所取的示意性剖視圖。在本實施例中，縫隙尺寸被選擇為，使得在基底和封裝外殼被移動至其最終預(yù)定間距范圍的步驟中使縫隙不被散布的密封材料填滿。因為過量氣體將通過縫隙排出，在由基底10、封裝外殼30和密封材料20限定的空間內(nèi)與外界之間不存在差壓，從而避免了密封材料20的變形?？梢酝ㄟ^熔化和冷卻、反應(yīng)固化或其組合將密封材料20粘合至基底10和封裝外殼30上。反應(yīng)固化包括由加熱；輻射；將兩個或多個元件混合；暴露于外界水分；除去外界氧氣；或其組合引起的反應(yīng)。圖7F顯示了四個單獨的高度濕敏電子器件12，在將圖7D中的高度濕敏電子器件元件分割后每個器件具有初始基底的一部分和封裝外殼120。圖7G是圖7F中高度濕敏電子器件元件沿圖7F中的截面線7G-7G所取的示意性剖視圖。圖7H顯示了四個單獨的高度濕敏電子器件12，在使用縫隙密封材料122將密封材料中的縫隙密封后每個器件具有初始基底的一部分和封裝外殼120。圖7I是圖7H中高度濕敏電子器件元件沿圖7H中的截面線7I-7I獲得的示意性剖視圖。縫隙密封材料可以與所述密封材料是相同的材料，或者是不同的密封材料。密封材料可以是有機、無機材料或其組合。
實驗程序I.OLED測試結(jié)構(gòu)的構(gòu)建通過下述步驟可以制成多個相同的測試結(jié)構(gòu)(1)通過在民用洗潔劑中進行超聲破碎、在脫離子水中進行沖洗、在甲苯蒸汽中進行脫脂并與強氧化劑進行接觸，對玻璃基底進行凈化處理，玻璃基底在其一個表面上具有10銦-錫-氧化物(ITO)的透光陽極和在原位置的光阻材料陰極分離器；
(2)通過傳統(tǒng)真空蒸發(fā)作用在基底和陽極上制成150nm厚的4，4’-二-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(NPB)有機空穴輸送層；(3)通過傳統(tǒng)真空蒸發(fā)作用在NPB空穴輸送層上制成375nm厚的摻雜有0.5％體積的(C545T)的三(8-喹啉并-N1，08)-鋁(Alq)有機發(fā)射層；(4)通過傳統(tǒng)真空蒸發(fā)作用在NPB空穴輸送層上制成375nm厚的三(8-喹啉并-N1，08)-鋁(Alq)有機電子輸送層；(5)通過影孔板對0.5nmLiF和100nm鋁進行真空蒸發(fā)，在Alq電子輸送層上制成陰極，因此陰極與陽極互相垂直，從而在陰極與陽極之間限定相交區(qū)域，因而限定一個區(qū)域，光線從這個區(qū)域通過電子空穴聚合發(fā)射至Alq電子輸送層與NPB空穴輸送層之間的界面上或其附近。
II.為OLED測試結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備和密封外殼(1)通過與在上述步驟(1)中所述凈化處理相同的凈化方式，在制成干燥層之前，對玻璃封裝進行凈化處理，玻璃封裝包含多個通過選擇性蝕刻玻璃基底制成的空腔；(2)在封裝外殼的空腔內(nèi)制成吸水層并固化；(3)圍繞封裝外殼上的每個空腔設(shè)置具有縫隙的密封材料；(4)按照上述部分I所述制成的包含OLED測試結(jié)構(gòu)的基底和包含密封材料的封裝外殼相互對準(zhǔn)靠近，但存在間隔，處于濕度小于100ppm的干燥箱中的氣壓下；(5)使基底與封裝外殼之間進行相對移動，直至密封材料接觸基底和封裝外殼，基底和封裝外殼間隔20至30微米，并且保持密封材料中的縫隙；(6)密封材料粘合至基底和封裝外殼，以形成測試結(jié)構(gòu)；(7)從干燥箱中移出測試結(jié)構(gòu)，以不同時間將其暴露在大約70℃和40％相對濕度的實驗室環(huán)境空氣中，并分割為單獨OLED器件；(8)將OLED器件重新放回干燥箱中，并用縫隙密封材料將縫隙密封。
III.對封裝的OLED測試結(jié)構(gòu)進行測試(1)對9個標(biāo)稱相同的OLED測試結(jié)構(gòu)(每個結(jié)構(gòu)具有外殼，外殼包括一個標(biāo)稱相同的吸水層)進行測試，以提供與這組封裝的測試結(jié)構(gòu)的性能和性能差異相關(guān)的數(shù)據(jù)；
(2)陰極的物理和電氣寬度尺寸w按照下列方法測量(i)使用校準(zhǔn)光學(xué)顯微鏡對陰極分離器之間的距離進行顯微鏡測試確定物理寬度尺寸；(ii)通過將來自驅(qū)動電壓源的電壓施加在陰極與陽極之間，并將由陽極與陰極相交部分限定的區(qū)域中的電流密度調(diào)整到20mA/cm2，從而在測試結(jié)構(gòu)運轉(zhuǎn)過程中確定電氣寬度尺寸。發(fā)射的光線在橫跨陰極方向上的寬度尺寸提供了陰極電氣寬度尺寸，該尺寸也是用校準(zhǔn)的顯微鏡測出的；(3)依靠制成在OLED測試結(jié)構(gòu)外殼中的吸水層的功效，陰極的最終電氣寬度尺寸相對于初始電氣寬度尺寸或多或少受到削減。對于每組測試結(jié)構(gòu)，封裝之后初始電氣寬度尺寸與最終電氣寬度尺寸之間的差異被列成表格，在制造封裝OLED過程中當(dāng)OLED短時間暴露于實驗室環(huán)境空氣中時，此表格作為對吸水層對OLED防護的有效性的測量結(jié)果。
IV.結(jié)果對于測試結(jié)構(gòu)內(nèi)所有位置的封裝質(zhì)量的判斷，是以粘結(jié)后密封材料的質(zhì)量和初始電氣陰極寬度尺寸與封裝后最終電氣陰極寬度尺寸之間的差異為基礎(chǔ)。如果由于在密封材料的內(nèi)部與外部之間存在壓差，從而造成密封材料明顯損傷，則封裝質(zhì)量被評定為差。如果不存在明顯的損傷，則封裝質(zhì)量被評定為優(yōu)。如果存在輕微損傷，則封裝質(zhì)量被評定為中等。在OLED器件元件分割之前所有在密封層中具有縫隙的測試結(jié)構(gòu)都被評定為具有優(yōu)等密封質(zhì)量。下面的表格顯示的內(nèi)容是，對于在制造過程中受到吸水材料保護的OLED器件和在制造過程中未受到吸水材料保護的OLED器件，在暴露于實驗室環(huán)境空氣中不同時間后，初始電氣陰極寬度尺寸與封裝后最終電氣陰極寬度尺寸之間的差異。如表格所示，吸水材料能夠保護OLED器件，在制造過程中短時間暴露于水分一至兩個小時的情況下器件不會受到損害，而不具有吸水材料的OLED器件暴露于水分不到一個小時就會受到損害。


下面是本發(fā)明的其他特征。
所述高度濕敏電子器件元件，其中的封裝外殼包括剛性或柔性的玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
所述高度濕敏電子器件元件，其中密封材料為經(jīng)過熔化和冷卻或反應(yīng)固化的有機材料、無機材料或其組合。
所述高度濕敏電子器件元件，其中反應(yīng)固化包括由加熱；輻射，例如紫外輻射；將兩個或多個元件混合；暴露于外界潮濕；除去外界氧氣；或其組合而產(chǎn)生的反應(yīng)。
所述高度濕敏電子器件元件，其中有機材料選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸脂、硅樹脂、聚酰胺、聚烯烴、聚酯或其組合。
所述高度濕敏電子器件元件，其中無機材料選自玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、半導(dǎo)體氧化物、金屬焊料或其組合。
所述高度濕敏電子器件元件，其中臨時防潮層為有機材料、無機材料或其組合。
所述高度濕敏電子器件元件，其中有機材料選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚脲、丙烯酸脂、硅樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、酚醛塑料、聚乙烯化合物、苯氧基化合物、聚砜、聚烯烴、聚酯或其組合。
高度濕敏電子器件元件，其中無機材料選自玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
一種在單一基底上制造具有多個高度濕敏電子器件(例如OLED器件)的高度濕敏電子器件元件的方法，其中器件在從基底上分割為單獨器件之前可以防止受潮，方法包括的步驟為a)在包含兩個或多個高度濕敏電子器件的基底上施加臨時防潮層；或者在基底或在封裝外殼的適當(dāng)位置上施加吸水材料，這樣在接合后，吸水材料將位于每個高度濕敏電子器件內(nèi)部或位于各組高度濕敏電子器件內(nèi)；或者既施加所述臨時防潮層，也施加所述吸水材料；
b)在基底上或者在封裝外殼的適當(dāng)位置上圍繞每個高度濕敏電子器件或圍繞各組高度濕敏電子器件設(shè)置密封材料，從而在密封后密封材料將位于每個高度濕敏電子器件周圍或者各組高度濕敏電子器件周圍，留下一個或多個位置，其中存在未被密封材料覆蓋的縫隙；c)將基底和封裝外殼(其中之一包含密封材料)彼此對準(zhǔn)靠近，但存在間隔，這種位置提供了初始外界壓力。
d)在基底與封裝外殼之間提供相對運動，直到密封材料接觸到基底和封裝外殼，基底與封裝外殼相距一定的范圍，過量外界氣體通過縫隙排出，但至少一部分留在縫隙中；e)使密封材料與基底和封裝外殼接合；f)將高度濕敏電子器件分割為具有一部分初始基底的單個器件或成組的器件；g)將縫隙密封。
本方法中的密封材料或其他封裝材料用于密封縫隙。
本方法中的封裝材料為有機材料、無機材料或其組合。
本方法中的粘結(jié)步驟是通過熔化和冷卻、反應(yīng)固化或其組合實現(xiàn)的。
本方法中的反應(yīng)固化包括由加熱；輻射，例如紫外輻射；將兩個或多個元件混合；暴露于外界水分；除去外界氧氣；或其組合產(chǎn)生的反應(yīng)。
本方法中的基底包括剛性或柔性的玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
本方法中的封裝外殼包括剛性或柔性的玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
本方法中的密封材料為有機材料、無機材料或其組合。
本方法中的有機材料選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸脂、硅樹脂、聚酰胺、聚烯烴、聚酯或其組合。
本方法中的無機材料選自玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、半導(dǎo)體氧化物、金屬焊料或其組合。
本方法中的吸水材料包括堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽、金屬鹵化物、高氯酸鹽、分子篩和功函數(shù)低于4.5eV并能在出現(xiàn)水分時發(fā)生氧化的金屬，或者其組合。
本方法中的臨時防潮層為有機材料、無機材料或其組合。
本方法中的有機材料選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚脲、丙烯酸脂、硅樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、酚醛塑料、聚乙烯化合物、苯氧基化合物、聚砜、聚烯烴、聚酯或其組合。
本方法中的無機材料選自玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
權(quán)利要求
1.一種具有高度濕敏電子器件的高度濕敏電子器件元件，該元件包括a)包括兩個或多個濕敏電子器件的基底；b)封裝外殼，其將所有高度濕敏電子器件封裝在所述基底上；c)密封材料，其位于所述基底和所述封裝外殼之間，在所述基底和所述封裝外殼之間形成部分密封，并且圍繞每個濕敏電子器件或圍繞成組的多個濕敏電子器件形成空間；d)吸水材料，其位于所述基底和所述封裝外殼之間，并位于由所述密封材料限定的空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，所述基底包括剛性或柔性的玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，所述封裝外殼包括剛性或柔性的玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，所述密封材料為經(jīng)過熔化和冷卻或反應(yīng)固化的有機材料、無機材料或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，所述反應(yīng)固化包括由加熱；輻射，例如紫外輻射；將兩個或多個元件混合；暴露于外界水分；除去外界氧氣；或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，所述有機材料選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸脂、硅樹脂、聚酰胺、聚烯烴、聚酯或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，所述無機材料選自玻璃、陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、半導(dǎo)體氧化物、金屬焊料或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，其中吸水材料選自堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽、金屬鹵化物、高氯酸鹽、分子篩和功函數(shù)低于4.5eV并能在出現(xiàn)水分時發(fā)生氧化的金屬，或者其組合。
9.一種具有高度濕敏電子器件的高度濕敏電子器件元件，該元件包括a)含有兩個或多個濕敏電子器件的基底，所述電子器件被涂覆有臨時防潮層進行施加；b)封裝外殼，其將所有高度濕敏電子器件封裝在所述基底上；c)密封材料，其位于所述基底和所述封裝外殼之間，以在所述基底和所述封裝外殼之間圍繞每個濕敏電子器件或圍繞成組的多個濕敏電子器件形成部分密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高度濕敏電子器件元件，其特征在于，其中所述基底包括剛性或柔性的玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體氧化物、半導(dǎo)體氮化物、半導(dǎo)體硫化物、碳或其組合。
全文摘要
一種高度濕敏電子器件元件及其制造方法，元件包括封裝外殼，其將所有高度濕敏電子器件封裝在所述基底上；密封材料，其位于所述基底和所述封裝外殼之間，以在所述基底和所述封裝外殼之間圍繞每個濕敏電子器件或圍繞濕敏電子器件組形成部分密封，該部分密封后來被填充。
文檔編號H01L23/26GK1409390SQ0214250
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月21日
發(fā)明者M·L·波羅森, J·施密滕多夫, P·G·貝西, J·P·塞爾比基 申請人:伊斯曼柯達公司