專利名稱：一種光電子器件的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光電子器件的封裝方法。
背景技術(shù)：
光電子技術(shù)是繼微電子技術(shù)之后迅速發(fā)展的科技含量很高的產(chǎn)業(yè)。隨著光電子技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管、太陽能電池、薄膜晶體管等光電子產(chǎn)品都逐漸發(fā)展成熟，它們大大改善了人們的生活。同時(shí)，光電子信息技術(shù)在社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也創(chuàng)造了日益增長的巨大市場(chǎng)，光電子信息領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)正在世界范圍展開。目前的光電子器件，包括有機(jī)電致發(fā)光器件、無機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽能電池、 無機(jī)太陽能電池、有機(jī)薄膜晶體管、無機(jī)薄膜晶體管、紫外光探測(cè)器、紅外光探測(cè)器等，特別是有機(jī)光電子器件的快速發(fā)展，適合全球社會(huì)低碳環(huán)保，綠色生活的最具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用市場(chǎng)的光電子器件，其組成部分大都是采用有機(jī)材料制備在剛性(如玻璃或硅片)或柔性基板上。它們雖然具有優(yōu)良的器件性能，但是由于器件對(duì)外界環(huán)境具有很強(qiáng)的敏感性，尤其是在有機(jī)光電子器件中，大氣環(huán)境中的水和氧等成分會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面作用。從而未封裝的器件在大氣環(huán)境中放置后會(huì)使得器件性能逐漸降低，甚至完全失去性能。氧氣使有機(jī)材料產(chǎn)生氧化而會(huì)生成羰基化合物，此化合物是嚴(yán)重的淬滅劑，另外，材料變質(zhì)就會(huì)形成黑斑，并伴隨器件性能下降。水汽的影響更顯而易見，它的主要破壞方式是導(dǎo)電電極對(duì)有機(jī)層化合物的水解作用，使穩(wěn)定性大大下降。為此，要使器件在長期工作過程中的退化與失效得到抑制，穩(wěn)定工作達(dá)到足夠的壽命，必須對(duì)器件進(jìn)行封裝，而采用何種封裝材料以及何種封裝方法也就成了解決問題的另一個(gè)突破點(diǎn)。本發(fā)明采用薄膜封裝技術(shù)，提出一種低成本且工藝簡(jiǎn)單的封裝方法，能夠大大提高器件對(duì)氧氣和水汽等的阻隔作用，降低工藝難度和提高器件穩(wěn)定性。通過解決上述這些問題，將會(huì)使光電子器件得到更為廣泛的應(yīng)用和更加快速的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種光電子器件的封裝方法，該封裝方法解決了光電子器件對(duì)水和氧氣等的敏感性問題，能夠增強(qiáng)器件對(duì)水和氧的阻隔能力，提高了器件的穩(wěn)定性和壽命。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種光電子器件的封裝方法，是對(duì)光電子器件采用薄膜封裝方法進(jìn)行封裝，薄膜封裝層包覆光電子器件，其特征在于，薄膜封裝層由無機(jī)薄膜封裝材料薄層和紫外光固化樹脂薄層以周期數(shù)η交替重疊組成，其中 l^n^ 20，所述紫外光固化樹脂包括以下質(zhì)量百分比的組份環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9,11,13-酸三甘油酯 10-55 %
丙三醇 4~40 %
氧化鉛 0.001 ~ 1 %
曱苯二異氰酸醋 5~30 %
三曱醇基丙烷 8~45 %
對(duì)苯二酚 0.01~ 1 %
四氫咬喃 12~40%
2-羥乙基曱基丙烯酸酯 6~15 %
二月桂酸二丁基鍋0.01 -1 %
2,2-二曱氧基-苯基曱酮 1 ~ 8 %
三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯 8~40 %.按照本發(fā)明所提供的光電子器件的封裝方法，其特征在于，所述無機(jī)薄膜封裝材料為金屬氧化物或金屬硫化物或金屬氮化物，金屬氧化物包括氧化鈣、五氧化二鉭、二氧化鈦、二氧化鋯、氧化銅、氧化鋅、三氧化二鋁、三氧化二鉻、二氧化錫、氧化鎳、五氧化二銻，金屬硫化物包括二硫化鈦、硫化鐵、三硫化二鉻、硫化銅、硫化鋅、二硫化錫、硫化鎳、三硫化二鈷、三硫化二銻、硫化鉛、三硫化二鑭、硫化鈰、二硫化鋯，金屬氮化物包括氮化硅、氮化鋁。按照本發(fā)明所提供的光電子器件的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟①制備光電子器件；②在所制備的光電子器件上制備無機(jī)封裝材料薄層；③在無機(jī)封裝材料薄層上制備紫外光固化樹脂薄層，所述紫外光固化樹脂包括以下質(zhì)量百分比的組份
環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9,11,13-酸三甘油酯10 ~ 55 %丙三醇 4~40 %
氧化鉛 0.001 ~ 1 %
曱苯二異氰酸酯5~30 %
三甲醇基丙烷 8~45 % 對(duì)苯二酚0.01 ~ 1 %
四氫呋喃12-40%
2-羥乙基曱基丙烯酸酯 6~15 %
二月桂酸二丁基錫 0.01~1%
2,2-二甲氧基-笨基曱酮1 ~ 8 %
三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯 8~40 %;④對(duì)剛性基板表面進(jìn)行紫外光固化處理30秒；⑤對(duì)紫外光固化后的器件，繼續(xù)重復(fù)步驟②、③和④的操作，連續(xù)重復(fù)n-1次， 1彡η彡20 ；⑥測(cè)試封裝后器件的壽命以及其他各項(xiàng)參數(shù)。按照本發(fā)明所提供的光電子器件的封裝方法，其特征在于，所述無機(jī)封裝材料和紫外光固化樹脂的封裝薄層是通過真空蒸鍍、離子團(tuán)束沉積、離子鍍、直流濺射鍍膜、RF濺射鍍膜、離子束濺射鍍膜、離子束輔助沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、高密度電感耦合式等離子體源化學(xué)氣相沉積、觸媒式化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、噴墨打印、電鍍、噴涂、旋涂、浸涂、輥涂和LB膜中的一種或者幾種方式而形成。按照本發(fā)明所提供的光電子器件的封裝方法，其特征在于，所述光電子器件是一種光電之間、電電之間和電光之間能進(jìn)行信號(hào)和能量轉(zhuǎn)換的器件，包括有機(jī)電致發(fā)光二極管、無機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽能電池、無機(jī)太陽能電池、有機(jī)薄膜晶體管、無機(jī)薄膜晶體管、光探測(cè)器。本發(fā)明的有益效果光電子器件的封裝材料中，有機(jī)封裝材料較為稀缺，本發(fā)明提供一種常規(guī)的、有效的有機(jī)封裝材料，由于有機(jī)封裝材料具備良好的紫外敏感特性，在制備光電子器件后對(duì)襯底進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖贤馓幚怼Ｓ袡C(jī)紫外光固化樹脂具有良好的固化劑性、穩(wěn)定性、粘結(jié)強(qiáng)度、透光度和高純度，采用本發(fā)明中提供的各種優(yōu)選比例和工藝參數(shù)，能夠獲得更優(yōu)的器件性能。本發(fā)明的封裝層采用無機(jī)封裝材料薄層和所述的有機(jī)紫外光固化樹脂薄層交替重疊組成，不僅能夠降低成本，簡(jiǎn)化工藝，重要的是可以很好地提高器件穩(wěn)定性， 延長器件壽命。


圖1是本發(fā)明所提供的實(shí)施例1、2、3、4、5、6的光電子器件封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所提供的實(shí)施例7、8、9、10、11、12的光電子器件封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所提供的實(shí)施例13、14、15、16、17、18的光電子器件封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明所提供的對(duì)比實(shí)施例1的光電子器件結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1是光電子器件，11、襯底，12、陽極層，13、空穴傳輸層，14、電子傳輸層，15、 陰極層，16、電子給體層，17、電子受體層，18、底電極，19、絕緣層，20、載流子傳輸層，23、頂電極，2是本發(fā)明的薄膜封裝層，由無機(jī)封裝材料薄層21和紫外光固化樹脂薄層22以一定的周期數(shù)η交替重疊構(gòu)成。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例1如圖1所示，1為有機(jī)電致發(fā)光器件，陽極層12為ΙΤ0，空穴傳輸層13為Ν，Ν’_ 二 (萘亞甲基-l-yl)_N，N，- 二(苯基)_聯(lián)苯胺(NPB)，電子傳輸層14為1，3，5-(三N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41 (TPBi)，陰極層15為Mg:Ag合金，無機(jī)薄膜封裝材料層21為Al2O3， 紫外光固化樹脂22包括55%的環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9，11，13-酸三甘油酯、4%的丙三醇、0. 98%的氧化鉛、5%的甲苯二異氰酸酯、8%的三甲醇基丙烷、0.01%的對(duì)苯二酚、12% 的四氫呋喃、6 %的2-羥乙基甲基丙烯酸酯、0. 01 %的二月桂酸二丁基錫、1 %的2，2- 二甲氧基-苯基甲酮和8%的三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯，周期數(shù)η為20，器件結(jié)構(gòu)為玻璃襯底/ΙΤ0/ΝΡΒ (50nm) /TPBi (30nm) /Mg Ag (200nm) / [Al2O3 (200nm) / 紫外光固化樹脂(IOOnm)J20制備方法如下①利用洗滌劑、丙酮溶液、乙醇溶液和去離子水超聲清洗基片并用氮?dú)獯蹈?；②將干凈的基片傳至高真空蒸發(fā)室，分別保持有機(jī)腔和金屬腔的壓強(qiáng)為 3. OX IO-4Pa和3.0X10_3Pa以下，利用高真空蒸鍍方法制備各有機(jī)功能層以及陰極金屬層；③對(duì)上述制備的有機(jī)電致發(fā)光器件，利用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣象沉積(以下簡(jiǎn)稱 PECVD)方法制備無機(jī)薄膜封裝材料Al2O3，沉積的厚度為200nm;④將器件傳至具有紫外光固化樹脂的腔體內(nèi)，并噴涂紫外光固化樹脂，噴涂的厚度為IOOnm ；⑤對(duì)器件進(jìn)行紫外光固化處理30秒；⑥重復(fù)上述步驟③ ⑤，再制備周期數(shù)為(n-1)的無機(jī)薄膜封裝材料和紫外光固化樹脂交替組成的薄膜層；⑦測(cè)試器件的壽命及其各項(xiàng)參數(shù)。實(shí)施例2如圖1所示，1為有機(jī)電致發(fā)光器件，陽極層12為ΙΤ0，空穴傳輸層13為N，N’ - 二 (萘亞甲基-l-yl)_N，N，- 二(苯基)_聯(lián)苯胺(NPB)，電子傳輸層14為1，3，5-(三N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41 (TPBi)，陰極層15為Mg:Ag合金，無機(jī)薄膜封裝材料層21為 Al2O3，紫外光固化樹脂22包括55%的環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9，11，13-酸三甘油酯、4% 的丙三醇、0.01%的氧化鉛、5%的甲苯二異氰酸酯、8%的三甲醇基丙烷、0. 989%的對(duì)苯二酚、12 %的四氫呋喃、6 %的2-羥乙基甲基丙烯酸酯、0. 01 %的二月桂酸二丁基錫、1 %的2，2-二甲氧基-苯基甲酮和8%的三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯，周期數(shù)η為16，器件結(jié)構(gòu)為玻璃襯底/ΙΤ0/ΝΡΒ (50nm) /TPBi (30nm) /Mg Ag (200nm) / [Al2O3 (200nm) / 紫外光固化樹脂(IOOnm)J16制備方法與實(shí)施例1相似。實(shí)施例3如圖1所示，1為有機(jī)電致發(fā)光器件，陽極層12為ΙΤ0，空穴傳輸層13為N，N’_ 二 (萘亞甲基-l-yl)_N，N，- 二(苯基)_聯(lián)苯胺(NPB)，電子傳輸層14為1，3，5-(三N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41 (TPBi)，陰極層15為Mg:Ag合金，無機(jī)薄膜封裝材料層21為 Al2O3，紫外光固化樹脂22包括30%的環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9，11，13-酸三甘油酯、5%的丙三醇、1 %的氧化鉛、7%的甲苯二異氰酸酯、10%的三甲醇基丙烷、1 %的對(duì)苯二酚、15% 的四氫呋喃、10%的2-羥乙基甲基丙烯酸酯、的二月桂酸二丁基錫、8%的2，2_ 二甲氧基-苯基甲酮和12%的三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯，周期數(shù)η為12，器件結(jié)構(gòu)為玻璃襯底/ΙΤ0/ΝΡΒ (50nm) /TPBi (30nm) /Mg Ag (200nm) / [Al2O3 (200nm) / 紫外光固化樹脂(IOOnm)J12制備方法與實(shí)施例1相似。實(shí)施例4如圖1所示，1為有機(jī)電致發(fā)光器件，陽極層12為ΙΤ0，空穴傳輸層13為N，N’ - 二 (萘亞甲基-l-yl)_N，N，- 二(苯基)_聯(lián)苯胺(NPB)，電子傳輸層14為1，3，5-(三N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41 (TPBi)，陰極層15為Mg:Ag合金，無機(jī)薄膜封裝材料層21為Si3N4， 紫外光固化樹脂22包括10%的環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9，11，13-酸三甘油酯、40%的丙三醇、0. 9%的氧化鉛、6 %的甲苯二異氰酸酯、8 %的三甲醇基丙烷、0. 05%的對(duì)苯二酚、12% 的四氫呋喃、10 %的2-羥乙基甲基丙烯酸酯、0. 05 %的二月桂酸二丁基錫、5 %的2，2- 二甲氧基-苯基甲酮和8%的三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯，周期數(shù)η為8，器件結(jié)構(gòu)為玻璃襯底/ΙΤ0/ΝΡΒ (50nm) /TPBi (30nm) /Mg Ag (200nm) / [Si3N4 (500nm) / 紫外光固化樹脂(500nm)]8制備方法與實(shí)施例1相似。實(shí)施例5如圖1所示，1為有機(jī)電致發(fā)光器件，陽極層12為ΙΤ0，空穴傳輸層13為N，N’ - 二 (萘亞甲基-l-yl)_N，N，- 二(苯基)_聯(lián)苯胺(NPB)，電子傳輸層14為1，3，5-(三N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41 (TPBi)，陰極層15為Mg:Ag合金，無機(jī)薄膜封裝材料層21為 Si3N4，紫外光固化樹脂22包括10%的環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9，11，13-酸三甘油酯、5% 的丙三醇、0. 05 %的氧化鉛、30%的甲苯二異氰酸酯、10 %的三甲醇基丙烷、0. 5%的對(duì)苯二酚、13%的四氫呋喃、15%的2-羥乙基甲基丙烯酸酯、0. 495%的二月桂酸二丁基錫、6%的 2，2_ 二甲氧基-苯基甲酮和10%的三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯，周期數(shù)η為4，器件結(jié)構(gòu)為玻璃襯底/ΙΤ0/ΝΡΒ (50nm) /TPBi (30nm) /Mg Ag (200nm) / [Al2O3 (500nm) / 紫外光固化樹脂(500nm)]4制備方法與實(shí)施例1相似。實(shí)施例6如圖1所示，1為有機(jī)電致發(fā)光器件，陽極層12為ΙΤ0，空穴傳輸層13為N，N’_ 二(萘亞甲基-l-yl)_N，N，- 二(苯基)_聯(lián)苯胺(NPB)，電子傳輸層14為1，3，5-(三N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41 (TPBi)，陰極層15為Mg:Ag合金，無機(jī)薄膜封裝材料層21為Si3N4， 紫外光固化樹脂22包括10%的環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9，11，13-酸三甘油酯、9%的丙三醇、1 %的氧化鉛、6 %的甲苯二異氰酸酯、45 %的三甲醇基丙烷、1 %的對(duì)苯二酚、12 %的四氫呋喃、6%的2-羥乙基甲基丙烯酸酯、的二月桂酸二丁基錫、的2，2_ 二甲氧基-苯基甲酮和8%的三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯，周期數(shù)η為1，器件結(jié)構(gòu)為玻璃襯底/ΙΤ0/ΝΡΒ (50nm) /TPBi (30nm) /Mg Ag (200nm) / [Si3N4 (500nm) / 紫外光固化樹脂(δΟΟηπι)^表1是對(duì)比實(shí)施例1和實(shí)施例1、2、3、4、5、6的光電子器件壽命的性能對(duì)比。表 權(quán)利要求
1. 一種光電子器件的封裝方法，對(duì)光電子器件采用薄膜封裝方法進(jìn)行封裝，薄膜封裝層包覆光電子器件，其特征在于，薄膜封裝層由無機(jī)薄膜封裝材料薄層和紫外光固化樹脂薄層以周期數(shù)η交替重疊組成，其中KnS 20，所述紫外光固化樹脂包括以下質(zhì)量百分比的組份環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9,11,13-酸三甘油酯10 ~ 55 %丙三醇氧化鉛曱笨二異氰酸酯三曱醇基丙烷對(duì)苯二酚四氫p夫喃2-羥乙基曱基丙烯酸酯二月桂酸二丁基錫 2,2-二曱氧基-苯基曱酮三羥曱醇丙烷三丙烯酸靡4~40 % 0.001 ~ 1 % 5~30 % 8~45 % 0.01 ~ 1 % 12~40% 6~15 % 0.01 ~ 1 % 1 ~ 8 %8~40 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電子器件的封裝方法，其特征在于，所述無機(jī)薄膜封裝材料為金屬氧化物或金屬硫化物或金屬氮化物，金屬氧化物包括氧化鈣、五氧化二鉭、二氧化鈦、二氧化鋯、氧化銅、氧化鋅、三氧化二鋁、三氧化二鉻、二氧化錫、氧化鎳、五氧化二銻，金屬硫化物包括二硫化鈦、硫化鐵、三硫化二鉻、硫化銅、硫化鋅、二硫化錫、硫化鎳、三硫化二鈷、三硫化二銻、硫化鉛、三硫化二鑭、硫化鈰、二硫化鋯，金屬氮化物包括氮化硅、氮化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 2任一所述光電子器件的封裝方法，其特征在于，具體包括以下步驟①制備光電子器件；②在所制備的光電子器件上制備無機(jī)封裝材料薄層；③在無機(jī)封裝材料薄層上制備紫外光固化樹脂薄層，所述紫外光固化樹脂包括以下質(zhì)量百分比的組份環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9,11,13-酸三甘油酯10 ~ 55 %兩三醇-4-40 %氧化銷0.001 ~ 1 %甲笨二異氣酸醋5~30%三平醇基丙烷8-45 %對(duì)苯二臉0.01 ~ 1 %四氫攻喊12-40% 2-輕乙基甲基丙烯酸醋 6-15 %二月桂酸二丁基錫0.01 ~ 1 % 2,2--=-甲氧基-苯基甲酮 1 ~ 8 %三輕甲醇丙燒三丙烯酸醋8-40 %;④對(duì)剛性基板表面進(jìn)行紫外光固化處理30秒；⑤對(duì)紫外光固化后的器件，繼續(xù)重復(fù)步驟②、③和④的操作，連續(xù)重復(fù)n-1次， 1 n 20 ；⑥測(cè)試封裝后器件的壽命以及其他各項(xiàng)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電子器件的封裝方法，其特征在于，所述無機(jī)封裝材料和 紫外光固化樹脂的封裝薄層是通過真空蒸鍍、離子團(tuán)束沉積、離子鍍、直流溉射鍍膜、RF溉 射鍍膜、離子束溉射鍍膜、離子束輔助沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、高密度電感稱合式 等離子體源化學(xué)氣相沉積、觸媒式化學(xué)氣相沉積、磁控溉射、噴墨打印、電鍍、噴涂、旋涂、浸 涂、棍涂和LB膜中的一種或者幾種方式而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電子器件的封裝方法，其特征在于，所述光電子器件是一 種光電之間、電電之間和電光之間能進(jìn)行信號(hào)和能量轉(zhuǎn)換的器件，包括有機(jī)電致發(fā)光二極 管、無機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽能電池、無機(jī)太陽能電池、有機(jī)薄膜晶體管、無機(jī)薄膜晶體 管、光探測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光電子器件的封裝方法，對(duì)所制備的器件采用薄膜封裝方法進(jìn)行封裝，薄膜封裝層包覆光電子器件，薄膜封裝層由無機(jī)薄膜封裝材料薄層和紫外光固化樹脂薄層交替重疊組成，所述紫外光固化樹脂包括以下組份環(huán)氧化十八碳共軛三烯-9，11，13-酸三甘油酯、丙三醇、氧化鉛、甲苯二異氰酸酯、三甲醇基丙烷、對(duì)苯二酚、四氫呋喃、2-羥乙基甲基丙烯酸酯、二月桂酸二丁基錫、2，2-二甲氧基-苯基甲酮和三羥甲醇丙烷三丙烯酸酯。該封裝方法能夠有效地阻擋周圍環(huán)境中的氧氣和水，有利于提高器件的穩(wěn)定性，延長器件的壽命；同時(shí)，該封裝方法具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L23/29GK102299121SQ20111013261
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者于軍勝, 蔣亞東, 鐘建, 陳珉 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)