一种双面激光准同步封装系统及封装方法与流程

本发明涉及oled器件封装领域，特别涉及一种双面激光准同步封装系统及封装方法。

背景技术：

目前已知的oled(有机发光二极管，英文全称：organiclight-emittingdiode)器件封装技术主要有三类，分别是：uv胶封盖式密封、薄膜封装和玻璃粉激光密封。其中，玻璃粉激光密封是一种新开发的oled封装工艺，它的基本原理是：如图1所示，在封装过程中，通过反射镜2、透镜或光纤组成的光路系统，将激光器产生的光束1聚焦于待封装区域3，形成热作用区，在热作用区中的封装焊料，即玻璃粉(frit)被软化熔化而使得其上下两个玻璃基板粘合在一起，形成气密密封。

为了提高玻璃粉激光封装的封装产率以及针对不同尺寸和形状的玻璃基板封装的灵活性，已经提出了多镜头并行，多镜头拼接的封装方法。如图2和图3所示，现有的激光封装系统，包括沿龙门架10并列排布的多个镜头20，镜头20发出的激光束21入射至玻璃基板30的表面，可实现对多个封装单元40(cell)的同时封装，以及实现对一个大的封装单元40的组合封装。由于同在一个龙门架10上的镜头20之间的布局间距是有约束的，也就是说，镜头20在沿龙门架10的方向上的自由度存在干涉，所以，相邻镜头20的有效工作区22(激光束21的扫描区域)之间会有盲区23(激光束21无法扫描到的区域)，因此，会有以下两个问题：

1、如图2所示，对多个cell的并行封装：要求cell的排列具备规律性，若cell间距小于镜头20的有效工作区22的间距，则会导致处于两个工作区22之间的cell无法得到激光照射；

2、如图3所示，对一个大cell的组合封装：相邻镜头20的有效工作区22 之间会有盲区23，导致无法通过镜头组合方式完成对一个大cell的完全封装。

技术实现要素：

本发明提供一种双面激光准同步封装系统及封装方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双面激光准同步封装系统，包括：

激光器，用于发射激光束；

夹持装置，用于将待封装基板竖直放置并固定；

两个振镜系统，分设于所述待封装基板的两侧，将所述激光器发射的激光束反射至待封装基板的表面；以及

两个运动机构，两个所述振镜系统分别安装于不同的运动机构上，所述运动机构带动其上的所述振镜系统做垂向和水平向共六个自由度的运动。

较佳地，所述运动机构包括竖直导轨和水平导轨，所述振镜系统安装于所述竖直导轨上，并能够沿所述竖直导轨做垂向运动；所述竖直导轨安装于所述水平导轨上，并能够沿所述水平导轨做水平向运动。

较佳地，所述夹持装置安装于滑动导轨上，并能够在所述滑动导轨上平行所述待封装基板做直线运动。

较佳地，所述激光器采用co2连续激光器，发射的激光束的波长为800nm～900nm。

较佳地，所述激光器与所述振镜系统之间采用光纤连接。

较佳地，所述振镜系统包括反射镜、扫描电机以及伺服驱动单元，所述反射镜固定于所述扫描电机的转轴上，所述伺服驱动单元驱动所述扫描电机旋转。

较佳地，所述扫描电机的偏转角度在±20°以内。

较佳地，每个所述振镜系统中包含至少一个镜头。

较佳地，当所述振镜系统中包括多个镜头时，所述多个镜头沿垂向排列分布，或者沿水平面上平行于所述待封装基板的方向排列分布。

本发明还提供了一种双面激光准同步封装方法，包括如下步骤：

s1：将待封装基板竖直放置，并由夹持装置固定；

s2：所述待封装基板与设置于所述待封装基板两侧的振镜系统坐标系对准；

s3：调整并固定每个所述振镜系统的垂向位置；

s4：开启激光器，开始封装，所述振镜系统沿水平面上平行于所述待封装基板的方向移动或步进，将所述激光器发射的激光束反射至待封装基板的表面。

较佳地，当两侧的振镜系统反射的激光束分别扫描待封装基板的不同位置时，激光能量在玻璃粉两侧至待封装基板边界的热扩散温度分布和热传导温度分布一致。

较佳地，通过对位于两侧的激光束功率以及激光束的焦面位置，调整所述玻璃粉两侧的温度。

较佳地，位于所述待封装基板两侧的激光束对同一个封装单元，沿相同封装路径同时进行封装。

较佳地，位于所述待封装基板两侧的激光束相邻半个封装单元周期，沿相同封装路径进行封装。

较佳地，位于所述待封装基板两侧的激光束分别采用矩形光斑和圆形光斑。

与现有技术相比，本发明提供的双面激光准同步封装系统及封装方法具有如下优点：

1、本发明通过在待封装基板的两侧分别设置振镜系统，实现对待封装基板的双面同时封装；

2、避免了多振镜之间的位置及运动的干涉，提高了产率，且灵活性强，能够适应各种封装工况；

3、位于所述待封装基板两侧的激光束可分别采用不同形状的光斑，以满足封装单元中直边和圆角处的光斑形貌需求，提高了封装质量；

4、在基板封装过程中，因基板面积过大，若大型待封装基板采用水平放置时，因自身重力导致基板面型变化，会导致激光束不能准确定位封装路径，导致封装质量下降。本发明中待封装基板采用竖直放置的方式，有效防止基板变形，从而提高封装质量。

附图说明

图1为玻璃粉激光密封的原理图；

图2和图3为现有的激光封装系统的结构示意图；

图4至图7分别为本发明提供的不同工况下的双面激光准同步封装系统的结构示意图；

图8为本发明一具体实施方式中封装时玻璃粉温度分布示意图；

图9为本发明一具体实施方式的双面激光准同步封装方法中封装路径示意图；

图10为本发明一具体实施方式的双面激光准同步封装方法中光斑的示意图。

图中：1-光束、2-反射镜、3-待封装区域；

10-龙门架、20-镜头、21-激光束、22-工作区、23-盲区、30-玻璃基板、40-封装单元；

100-激光器、110-光纤、200-夹持装置、210-待封装基板、211-玻璃基板、212-玻璃粉、300-振镜系统、310-封装路径、301-第一光斑、302-第二光斑、400-运动机构、410-竖直导轨。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供的双面激光准同步封装系统，如图4所示，包括：

激光器100，用于发射激光束；

夹持装置200，用于将待封装基板210竖直放置并固定；

两个振镜系统300，分设于所述待封装基板210的两侧，将所述激光器100发射的激光束反射至待封装基板210的表面；以及

两个运动机构400，两个振镜系统300分别安装于不同的运动机构400上，所述运动机构400带动其上的振镜系统300做垂向和水平向共六个自由度的运动，具体地，建立如图4所示的坐标系，以水平面上垂直于待封装基板210的方向为x向；水平面上平行于待封装基板210的方向为y向；垂直水平面的方向为z向。

本发明基于振镜和双面封装系统实现双面准同步激光封装，而所谓准同步封装，是指利用高速扫描的激光束(如振镜扫描系统)重复扫描玻璃基板211之间 玻璃粉212的轮廓线(如图8所示)，使得玻璃粉212轮廓线上的每一封装点的温度准同步梯次增加至软化点之上，兼具顺序周线扫描(扫描圈数＝1)的灵活性与同步封装技术的温度均匀性之优势。

本发明在实现双面封装的同时，避免了多振镜之间的干涉，提高了产率；且由于基板竖直放置，避免了基板由于自身重力导致的面型变化，有效解决了由于基板变形导致的激光束定位不准的问题，进而提高了封装质量。

较佳地，请继续参考图4，所述运动机构400包括竖直导轨410和水平导轨(未图示)，所述振镜系统300安装于所述竖直导轨410上，并能够沿所述竖直导轨410做垂向(z向)运动；所述竖直导轨410安装于所述水平导轨上，并能够沿所述水平导轨做水平向(x向和y向)运动。利用运动机构400实现振镜系统300在x、y、z六个自由度的运动。

较佳地，请继续参考图4，所述夹持装置200安装于滑动导轨(未图示)上，并能够在所述滑动导轨上平行所述待封装基板210做直线运动，换句话说，所述夹持装置200可以带动待封装基板210沿y向做直线运动。

较佳地，所述激光器100采用co2连续激光器，发射的激光束的波长为800nm～900nm，最大功率为300w，较佳地，所述激光器100与所述振镜系统300之间采用光纤110连接，实现信号连通。

较佳地，所述振镜系统300包括反射镜、扫描电机以及伺服驱动单元，所述反射镜固定于所述扫描电机的转轴上，所述伺服驱动单元驱动所述扫描电机旋转，本实施例中，所述扫描电机的偏转角度在±20°以内，通过扫描电机的协调转动，带动其转轴上的反射镜旋转，驱动激光束实现整个工作面上的图形扫描。

较佳地，请重点参考图4和图5，每个所述振镜系统300中镜头的数量为1个，分别位于待封装基板210两侧的镜头之间的z向间距，以及x，y向间距，均可任意设置，可以完成对大封装单元的无封装盲区的完全拼接组合封装，对预封装单元根据不同振镜系统300负责工作区进行区域划分后，左右两侧振镜系统300的激光参数，位置参数，根据上述工艺需求分别调整，对各自工作区域进行准同步扫描封装。

较佳地，如图6和图7所示，镜头的数量也可为多个，同时封装以提高产率，具体地，当所述振镜系统300中包括多个镜头时，所述多个镜头沿垂向(z向) 排列分布(如图6所示)，或者沿水平面上平行于所述待封装基板210的方向(y向)排列分布(如图7所示)。由于分布在待封装基板210两侧的振镜系统300在x、y、z向上完全不干涉，两侧的两个(多个)镜头基于准同步封装，可完成任意排布或者任意形状的封装单元的封装，避免了同侧镜头由于沿导轨(龙门)分布方向运动的制约，导致两个振镜系统300的工作区域中间的位置无法得到激光扫描的问题。

本发明还提供了一种双面激光准同步封装方法，包括如下步骤：

s1：将待封装基板210竖直放置，并由夹持装置200固定；

s2：所述待封装基板210与设置于所述待封装基板210两侧的振镜系统300坐标系对准；

s3：调整并固定每个所述振镜系统300的垂向位置；

s4：开启激光器100，开始封装，所述振镜系统300沿水平面上平行于所述待封装基板210的方向(即y向)移动或步进，将所述激光器100发射的激光束反射至待封装基板210的表面。

较佳地，请重点参考图8，由于激光封装玻璃基板温度指标定于下基板，而玻璃粉212的温度分布t可以表示为：其中，t为玻璃粉212的封装温度；k为比例因子，此处为热导率；p为激光功率；v为扫描速度；a为光斑直径，一般光斑直径略大于玻璃粉212的宽度；d为热扩散系数；l为玻璃粉212的厚度；ε为玻璃粉212的激光吸收率。因此，当两侧的振镜系统300反射的激光束分别扫描待封装基板210的不同位置时，激光能量在玻璃粉212两侧至待封装基板210边界的热扩散温度分布和热传导温度分布需要趋于一致，即位于两个待封装基板210两侧的温度分布保持一致，以保证待封装基板210应力平衡。具体地，本实施例中，通过对位于两侧的激光束功率以及激光束的焦面位置，调整所述玻璃粉212两侧的温度，以实现工艺优化。

较佳地，位于所述待封装基板210两侧的激光束对同一个封装单元，沿相同 封装路径310同时进行封装，如图5右下角的图示，并结合图9，这种情况下，第一光斑301和第二光斑302始终重合，同时向同方向移动，以降低对激光器100的功率需求；当然，位于所述待封装基板210两侧的激光束可以刻相邻半个封装单元周期，沿相同封装路径310进行封装，如图5右下角的图示，同时结合图9，第一光斑301和第二光斑302始终相隔半个周期，相继沿相同封装路径310同时进行激光扫描，相当于缩短单个封装单元的准同步封装周期至一半，提高一倍产率，而在单面封装中是难以实现两个振镜系统300具备完全相同的工作区域的；而针对较大尺寸的封装单元进行封装时，准同步封装扫描周期过长，导致每个加热周期的冷却时间过长，影响准同步温升效果，这种做法可以缩短冷却时间，保持准同步封装的温升效果。

较佳地，请重点参考图10，位于所述待封装基板210两侧的激光束分别采用矩形光斑和圆形光斑，换句话说，本实施例中，位于所述待封装基板210一侧的第一光斑301为圆形光斑，位于所述待封装基板210另一侧的第二光斑302为矩形光斑，其中，矩形光斑可以使封装路径310上玻璃粉212沿垂直于扫描方向的温度分布更为均匀；而封装路径中的圆角处，相比之下，圆形光斑能够得到更均匀的温度分布，因此，本发明通过在两侧分别实现不同光斑形状的激光扫描，分别负责直边和圆角的封装。第二光斑302的热作用仅限于直边，圆角处激光空跳；第一光斑301的热作用仅限于圆角处，直边扫描时激光空跳，同样，双面封装方案使得两束激光的工作区域可以完全重合。

综上所述，本发明提供的双面激光准同步封装系统及封装方法，该系统包括激光器100，用于发射激光束；夹持装置200，用于将待封装基板210竖直放置并固定；两个振镜系统，分设于所述待封装基板的两侧，将所述激光器发射的激光束反射至待封装基板的表面；以及两个运动机构，两个振镜系统分别安装于不同的运动机构上，所述运动机构带动其上的振镜系统做垂向和水平向共六个自由度的运动。本发明中，通过在待封装基板的两侧分别设置振镜系统，实现对待封装基板的双面同时封装，避免了多振镜之间的位置及运动的干涉，能够适应各种封装工况，且提高了产率；同时由于基板竖直放置，有效解决了由于基板变形导致的激光束定位不准的问题。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的 精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。