专利名称：一种光电子器件的封装方法
技术领域：
本发明涉及光电子技术领域，具体涉及光电子器件的封装方法。
背景技术：
光电子技术是继微电子技术之后迅速发展的科技含量很高的产业。随着光电子技术的快速发展，发光二极管、有机发光二极管、太阳能电池、薄膜晶体管等光电子产品都逐渐发展成熟，它们大大改善了人们的生活。同时，光电子信息技术在社会生活各个领域的广泛应用，也创造了日益增长的巨大市场，光电子信息领域的竞争正在世界范围展开。目前的光电子器件，包括有机电致发光器件、无机发光二极管、有机太阳能电池、 无机太阳能电池、有机薄膜晶体管、无机薄膜晶体管、紫外光探测器、红外光探测器等，特别是有机光电子器件的快速发展，适合全球社会低碳环保，绿色生活的最具发展潜力和应用市场的光电子器件，其组成部分大都是采用有机材料制备在刚性(如玻璃或硅片)或柔性基板上。它们虽然具有优良的器件性能，但是由于器件对外界环境具有很强的敏感性，尤其是在有机光电子器件中，大气环境中的水和氧等成分会对材料产生严重的负面作用。从而未封装的器件在大气环境中放置后会使得器件性能逐渐降低，甚至完全失去性能。氧气使有机材料产生氧化而会生成羰基化合物，此化合物是严重的淬灭剂，另外，材料变质就会形成黑斑，并伴随器件性能下降。水汽的影响更显而易见，它的主要破坏方式是导电电极对有机层化合物的水解作用，使稳定性大大下降。为此，要使器件在长期工作过程中的退化与失效得到抑制，稳定工作达到足够的寿命，必须对器件进行封装，而采用何种封装材料以及何种封装方法也就成了解决问题的另一个突破点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种光电子器件的封装方法，该封装方法解决了光电子器件对水和氧气等的敏感性问题，能够增强器件对水和氧的阻隔能力，提高了器件的稳定性和寿命。本发明所提出的技术问题是这样解决的提供一种光电子器件的封装方法，对所制备的器件采用薄膜封装方法进行封装，薄膜封装层包覆光电子器件，其特征在于，薄膜封装层由无机封装材料薄层和紫外敏感材料层以周期数η交替重叠组成，其中1 < η < 20，所述紫外敏感材料包括以下质量百分比的组份不饱和聚酯树脂或者丙烯酸系树脂95 ^ 99. 5%
苯乙烯及其衍生物0. 2 ‘ 1%
光引发剂0. 1 ‘ 4%
光敏剂和助剂0. 2 ‘ 3%其中光引发剂为安息香及其衍生物安息香甲醚、安息香乙醚或安息香异丙醚，光敏剂为二苯甲酮，助剂为增塑剂、触变剂或填充剂。按照本发明所提供的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述丙烯酸系树脂为
4聚酯-丙烯酸酯、环氧-丙烯酸酯、氨基甲酸酯-丙烯酸酯或聚醚-丙烯酸酯。按照本发明所提供的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、三丁氧基乙烯基磷酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙酰柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、己二酸二(丁氧基乙氧基)乙酯、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、柠檬酸酯、偏苯三酸O-乙基)己酯、邻苯二甲酸二 O-乙基)己酯、癸二酸二 O-乙基)己酯、一缩二乙二醇二苯甲酸酯、邻苯二甲酸酐、二丙二醇二苯甲酸酯或氯磺化聚乙烯。按照本发明所提供的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述无机封装材料为金属氧化物或金属硫化物或金属氮化物，其中，金属氧化物包括氧化钙(CaO)、五氧化二钽(Tii2O5)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锆(&02)、氧化铜(CuO)、氧化锌(ZnO)、三氧化二铝 (Al2O3)、三氧化二铬(Cr2O3)、二氧化锡(SnO2)、氧化镍(NiO)、五氧化二锑(Sb2O5)，金属硫化物包括二硫化钛(TiS2)、硫化铁0 、三硫化二铬(Cr2S3)、硫化铜(CuQ、硫化锌(SiS)、二硫化锡(SnS2)、硫化镍(NiS)、三硫化二钴(Co2S3)、三硫化二锑(Sb2S3)、硫化铅(PbS)、三硫化二镧(La2S3)、硫化铈(CeS)、二硫化锆(ZrS2)，氮化物包括氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)。一种光电子器件的封装方法，其特征在于，包括以下步骤①对表面粗糙度小于Inm的刚性基板(如玻璃或硅片)进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；②采取高真空蒸镀或旋涂或自组装或喷墨打印或丝网印刷的方式在洁净的刚性基板上制备光电子器件；③对所制备的光电子器件，先制备无机封装材料薄层，再在其上制备紫外敏感材料薄层，所述紫外敏感材料薄层包括以下质量百分比的组份不饱和聚酯树脂或者丙烯酸系树脂 95 99. 5%苯乙烯及其衍生物 0. 2 光引发剂0.1 4%光敏剂和助剂0.2 3%其中，光引发剂为安息香及其衍生物安息香甲醚、安息香乙醚或安息香异丙醚，光敏剂为二苯甲酮，助剂为增塑剂、触变剂或填充剂；④对刚性基板表面进行紫外光固化处理30秒；⑤对紫外光固化后的器件，继续重复步骤③和④的操作，连续重复η次，其中 1彡η彡20 ；⑥测试封装后器件的寿命以及其他各项参数。按照本发明所提供的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述无机封装材料和紫外敏感材料的封装薄层，采用真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、喷墨打印、电镀、喷涂、旋涂、浸涂、 辊涂、LB膜中的一种或者几种方式而形成。按照本发明所提供的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述光电子器件是一种光电之间、电电之间和电光之间能进行信号和能量转换的器件，包括有机电致发光二极管、无机发光二极管、有机太阳能电池、无机太阳能电池、有机薄膜晶体管、无机薄膜晶体管、光探测器。本发明的有益效果光电子器件的封装材料中，有机封装材料较为稀缺，本发明提供一种常规的、有效的有机封装材料，由于有机封装材料具备良好的紫外敏感特性，在制备光电子器件后对衬底进行适当的紫外处理。有机紫外敏感材料具有良好的固化剂性、稳定性、粘结强度、透光度和高纯度，采用本发明中提供的各种优选比例和工艺参数，能够获得更优的器件性能。本发明的封装层采用无机封装材料薄层和所述的有机紫外敏感材料薄膜交替重叠组成，不仅能够降低成本，简化工艺，重要的是可以很好地提高器件稳定性，延长器件寿命。
图1是本发明提供的实施例1 5中的光电子器件封装结构示意图；图2是本发明提供的实施例6 10中的光电子器件封装结构示意图；图3是本发明提供的实施例11 13中的光电子器件封装结构示意图；图4是本发明提供的实施例14 18中的光电子器件封装结构示意图；图5是本发明提供的实施例19中的光电子器件封装结构示意图；图6是本发明提供的实施例20中的光电子器件封装结构示意图；其中，1是光电子器件，其中，11是衬底，12是阳极层，131是空穴传输层，132是电子给体层，133是P型半导体，141是电子传输层，142是电子受体层，143是N型半导体，15 是金属电极层，16是绝缘层，17是功能活化层，2是本发明的封装层，由21和22以一定的周期数η交替重叠构成，21是无机薄膜封装材料，22是紫外敏感材料薄层。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述本发明中衬底11为电极和有机薄膜层的依托，它在可见光区域有着良好的透光性能，有一定的防水汽和氧气渗透的能力，有较好的表面平整性，它可以是玻璃或柔性基片，柔性基片采用聚酯类、聚酞亚胺化合物中的一种材料或者较薄的金属。本发明中有机电致发光器件的阳极层12作为有机电致发光器件正向电压的连接层，它要求有较好的导电性能、可见光透明性以及较高的功函数。通常采用无机金属氧化物 (如氧化铟锡ΙΤ0、氧化锌ZnO等)、有机导电聚合物(如PEDOTPSS，PANI等)或高功函数的金属材料(如金、铜、银、钼等)。本发明中有机电致发光器件的阴极层15作为器件负向电压的连接层，它要求具有较好的导电性能和较低的功函数，阴极通常为低功函数金属材料锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或它们与铜、金、银的合金；或者一层很薄的缓冲绝缘层(如LiF、MgF2 等)和前面所提到的金属或合金。本发明中有机电致发光器件的无机薄膜封装材料21为金属氧化物或金属硫化物或金属氮化物，其中，金属氧化物包括氧化钙(CaO)、五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、 二氧化锆( )、氧化铜(CuO)、氧化锌(ZnO)、三氧化二铝(Al2O3)、三氧化二铬(Cr2O3)、二氧化锡(Sn02)、氧化镍(NiO)、五氧化二锑(Sb2O5)，金属硫化物包括二硫化钛(TiS2)、硫化铁0 、三硫化二铬(Cr2S3)、硫化铜(CuQ、硫化锌( 、二硫化锡(SnS2)、硫化镍(NiS)、三硫化二钴(Co2S3)、三硫化二锑(Sb2S3)、硫化铅0 、三硫化二镧(La2S3)、硫化铈(CeS)、 二硫化锆(ZrS2),氮化物包括氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)。本发明中各成份说明如下不饱和聚酯树脂不饱和聚酯是由不饱和的二元酸(或酸酐)混以部分饱和二元酸(或酸酐)与二元醇在引发剂的作用下起反应制成的线型聚酯。在其分子结构中有不饱和的乙烯基单体存在，如果用活泼的乙烯基单体与这类不饱和的乙烯基单体共聚，则交联固化而成为体型结构。一般来说，由这种树脂制得的胶粘剂由于固化过程中体积收缩较大，胶接接头的内应力很大。在胶层的内部容易出现微裂纹而导致胶接力变小；同时，由于高分子链中含有酯键，遇酸、碱容易水解，因而耐介质性和耐水性较差，在高温多湿的环境下容易变形；另外，其固化速度较慢，因此，表现出较差的综合性能，故大都作为非结构胶使用。通过降低不饱和化学键含量、采用聚合收缩率低的单体、加入无机填料和热塑性高分子等手段，可以改善其整体性能。丙烯酸系树脂该树脂体系固化速度快，目前研究得较多。单体(苯乙烯及其衍生物等)通常和树脂配合使用，一方面作为稀释剂，使胶液具有便于施工的粘度；另一方面又具有反应性，固化后进入树脂网络，对固化物的最终性能具有一定的改善。早期使用的单体是苯乙烯及其衍生物，这类稀释剂交联速度慢、挥发性大且有毒、耐热性差。现在，多采用单官能团或多官能团(甲基)丙烯酸酯，如甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、丙烯酸丙二醇酯、丙烯酸正丁酯等，这些酯配制的胶粘剂普遍存在耐热性较差的问题，而且有些分子量较低的酯还存在挥发性大的缺陷。若分子结构中引入芳香环，则可以改善胶的强度和耐水性，延长胶的贮存期。对单体的要求主要是低粘度、高稀释效果和高度的反应能力，同时还要兼顾挥发性、毒性和异味小，对树脂的相容性好等。为了调节各种性能参数，往往采用混合单体，混合单体如下自由基活性稀释剂和阳离子活性稀释剂。自由基活性稀释剂分为开发较早的第一代丙烯酸多官能单体、近期开发的第二代丙烯酸多官能单体和更优异的第三代丙烯酸单体。单官能活性稀释剂有苯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸酯磷酸酯及甲基丙烯酸异冰片酯，后两个为良好的增塑增韧单体。双官能活性稀释剂有三乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(200) 二丙烯酸醇酯、新戊二醇二丙烯酸酯和丙氧基新戊二醇二丙烯酸酯， 丙烯酸酯官能单体主要有1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1，4-丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)、 丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、丙三醇二丙烯酸酯(TPGDA)和三官能团的三经甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三羟基甲基丙烷三醇三丙烯酸酯(TMPTMA)、 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三经甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯醇酯和丙氧基化季戊四醇丙烯醇酯、N, N- 二羟乙基-3胺基丙酸甲酯、二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯、长链脂肪烃缩水甘油醚丙烯酸、间苯二酚双缩水甘油醚、双季戊四醇五丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯(PDDA)。它们取代了活性小的第一代丙烯酸单官能单体。但随着UV固化技术的飞速发展，它们对皮肤的刺激性大的缺点显露出来。克服了刺激性大的缺点，还硬具有更高的活性和固化程度。第二代丙烯酸多官能单体主要是在分子中引入乙氧基或丙氧基，如乙氧基化三羟基甲基丙烷三醇三丙烯酸酯[TMP(EO)TMA]、丙氧基化三羟基甲基丙烷三醇三丙烯酸酯[TMP(PO)TMA]、丙氧基化丙三醇三丙烯酸酯[G(PO) TA]。第三代丙烯酸单体主要为含有甲氧基的丙烯酸酯，较好的解决了高固化速度与收缩率、低固化程度的矛盾。这类材料有1，6_己二醇甲氧基单丙烯酸酯 (HD0MEMA)、乙氧基化新戊二醇甲氧基单丙烯酸酯[TMP(PO)MEDA]。分子中引入烷氧基后，可以降低单体的粘度，同时降低单体的刺激性。烷氧基的引入对稀释剂单体的相容性也有较大提高，乙烯基三乙氧基硅烷 (A15I)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(A174)可作为单体。各种活性环氧树脂稀释剂及各种环醚、环内酷、乙烯基醚单体等都可以作为阳离子光固化树脂的稀释剂。其中乙烯基醚类化合物和低聚物固化速度快、粘度适中、无味、无毒的优点，可以与环氧树脂配合使用。乙烯基醚单体有1，2，3_丙三醇缩水甘油醚 (EP0N-812)、三乙二醇二乙烯基醚(DVE-3)、1，4-丁二醇乙烯基醚(HBVE)、环己基乙烯基醚 (CHVE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、全氟正丙基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚、乙烯基乙醚、乙基乙烯基醚、乙基乙烯基醚丙烯、乙二醇单烯丙基醚、羟丁基乙烯基醚、 丁基乙烯基醚、三氟氯乙烯(CTFE)、三甘醇二乙烯基醚、乙烯基甲醚、乙烯基正丁醚、十二烷基乙烯基醚(DDVE)、环己基乙烯基醚、三苄基苯酚聚氧乙烯基醚、四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚、四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚
权利要求
1. 一种光电子器件的封装方法，是对光电子器件采用薄膜封装方法进行封装，薄膜封装层包覆光电子器件，其特征在于，薄膜封装层由无机封装材料薄层和紫外敏感材料层以周期数η交替重叠组成，其中KnS 20，所述紫外敏感材料包括以下质量百分比的组份不饱和聚酯树脂或者丙烯酸系树脂95 ^ 99. 5%苯乙烯及其衍生物0. 2 ‘ 1%光引发剂0. 1 ‘ 4%光敏剂和助剂0. 2 ‘ 3%其中光引发剂为安息香及其衍生物安息香甲醚、安息香乙醚或安息香异丙醚，光敏剂为二苯甲酮，助剂为增塑剂、触变剂或填充剂。
2.根据权利要求1所述的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述丙烯酸系树脂为聚酯-丙烯酸酯、环氧-丙烯酸酯、氨基甲酸酯-丙烯酸酯或聚醚-丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、三丁氧基乙烯基磷酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙酰柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、己二酸二(丁氧基乙氧基)乙酯、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、柠檬酸酯、偏苯三酸O-乙基)己酯、邻苯二甲酸二 O-乙基)己酯、癸二酸二 O-乙基)己酯、一缩二乙二醇二苯甲酸酯、邻苯二甲酸酐、二丙二醇二苯甲酸酯或氯磺化聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述无机封装材料为金属氧化物或金属硫化物或金属氮化物，金属氧化物包括氧化钙、五氧化二钽、二氧化钛、 二氧化锆、氧化铜、氧化锌、三氧化二铝、三氧化二铬、二氧化锡、氧化镍、五氧化二锑，金属硫化物包括二硫化钛、硫化铁、三硫化二铬、硫化铜、硫化锌、二硫化锡、硫化镍、三硫化二钴、三硫化二锑、硫化铅、三硫化二镧、硫化铈、二硫化锆，氮化物包括氮化硅、氮化铝。
5.根据权利要求1所述的光电子器件的封装方法，其特征在于，具体步骤如下①对表面粗糙度小于Inm的刚性基板进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；②采取高真空蒸镀或旋涂或自组装或喷墨打印或丝网印刷的方式在洁净的刚性基板上制备光电子器件；③对所制备的光电子器件，先制备无机封装材料薄层，再在其上制备紫外敏感材料薄层，所述紫外敏感材料薄层包括以下质量百分比的组份不饱和聚酯树脂或者丙烯酸系树脂95 ^ 99. 5%苯乙烯及其衍生物0. 2 ‘ 1%光引发剂0. 1 ‘ 4%光敏剂和助剂0. 2 ‘ 3%其中，光引发剂为安息香及其衍生物安息香甲醚、安息香乙醚或安息香异丙醚，光敏剂为二苯甲酮，助剂为增塑剂、触变剂或填充剂；④对刚性基板表面进行紫外光固化处理30秒；⑤对紫外光固化后的器件，继续重复步骤③和④的操作，连续重复η次，其中 1彡η彡20 ；⑥测试封装后器件的寿命以及其他各项参数。
6.根据权利要求5所述的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述无机封装材料和紫外敏感材料的封装薄层，采用真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、喷墨打印、电镀、喷涂、旋涂、浸涂、 辊涂和LB膜中的一种或者几种方式而形成。
7.根据权利要求1 6任一所述的光电子器件的封装方法，其特征在于，所述光电子器件是一种光电之间、电电之间和电光之间能进行信号和能量转换的器件，包括有机电致发光二极管、无机发光二极管、有机太阳能电池、无机太阳能电池、有机薄膜晶体管、无机薄膜晶体管、光探测器。
全文摘要
本发明公开了一种光电子器件的封装方法，对所制备的器件采用薄膜封装方法进行封装，薄膜封装层包覆光电子器件，薄膜封装层由无机薄膜封装材料薄层和紫外敏感材料层交替重叠组成，所述紫外敏感材料包括以下组份不饱和聚酯树脂或者丙烯酸系树脂、苯乙烯及其衍生物、光引发剂、光敏剂和助剂。该封装方法解决了光电子器件对水氧敏感的问题，有利于提高器件性能，延长器件寿命，同时简化工艺，降低成本。
文档编号H01L23/29GK102299123SQ20111013270
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者于军胜, 田朝勇, 蒋亚东, 赵娟 申请人:电子科技大学