玻璃封裝結構及其製造方法
2023-05-14 11:43:01
專利名稱：玻璃封裝結構及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種封裝結構，且尤其涉及一種玻璃膠材的封裝結構及其製造方法。
背景技術：
目前，業界在製造有機發光顯示面板時，為了提升兩玻璃基板之間的氣密性質，使 用玻璃膠材(frit)作為接合兩基板的媒介，藉之進行顯示面板的封裝。在製造過程中，利 用熱燒結的方式使玻璃膠材分別接合於兩基板，藉以避免外界水氣及氧氣進入面板內部， 使得有機顯示面板中的有機發光元件免受外界水氣或氧氣的作用影響。然而，在燒結玻璃膠材時，整個面板(包含上基板、下基板以及玻璃膠材)均受到 燒結時的高溫影響，使得玻璃基板及玻璃膠材發生體積變化。由於各材料的熱膨脹係數 (Coefficient of Thermal Expansion, CTE)差異會於燒結過程中導致各材料接口間的應 力作用，因此，玻璃基板及玻璃膠材的熱膨脹係數成為製造過程中的一重要參數。若各材料 的熱膨脹係數匹配不良，會導致接合接口的接合質量不良，進而降低了封裝品質。
發明內容
本發明的一目的是在提供一種玻璃封裝結構及其製造方法，用以解決接合接口間 應力過大造成封裝質量下降的問題。本發明的一方面提出一種玻璃封裝結構，至少包含一第一玻璃基板、一第二玻璃 基板以及一玻璃膠材。第一玻璃基板具有一第一熱膨脹係數，並且包含一有機發光元件。第 二玻璃基板平行設置於第一玻璃基板的一側，並且具有一第二熱膨脹係數。第二熱膨脹系 數不同於第一熱膨脹係數。玻璃膠材具有一第三熱膨脹係數介於第一及第二熱膨脹係數之 間。玻璃膠材夾設於兩玻璃基板之間，並形成一封閉環狀。兩玻璃基板及玻璃膠材之間形 成一密閉空間，有機發光元件位於密閉空間內。依據本發明一實施例，第一熱膨脹係數高於第二熱膨脹係數，或第二熱膨脹係數 高於第一熱膨脹係數。第一熱膨脹係數範圍為約30至約100 (10-7/oC )，S卩，第一熱膨脹係數 範圍為約30X10_7°C至約100X10_7°C，第二熱膨脹係數範圍為約30至約100(10-7°C)。在前述實施例中，第三熱膨脹係數範圍為約30至約100(10-7°C )。依據本發明一實施例，玻璃膠材包含過渡金屬氧化物、金屬氧化物、矽氧化物或其 任意組合。本發明的的另一方面提出一種玻璃封裝結構的製造方法，至少包含下述步驟提 供一第一及一第二玻璃基板；塗布一玻璃膠材於第二玻璃基板上，使玻璃膠材形成一封閉 環狀，其中兩基板具有不同的熱膨脹係數，玻璃膠材的熱膨脹係數介於兩玻璃基板的兩熱 膨脹係數之間；加熱第二玻璃基板以硬化玻璃膠材；對組第一玻璃基板及加熱後的第二玻 璃基板；以及，燒結玻璃膠材以接合第一及第二玻璃基板。依據本發明一實施例，製造方法還包含形成一有機發光元件於第一玻璃基板上的步驟。
依據本發明一實施例，是在約300至約500°C的溫度中加熱第二玻璃基板及塗布 於其上的玻璃膠材。依據本發明一實施例，是在大約Iatm的環境中，利用一紅外光雷射加熱燒結玻璃 膠材。依據本發明一實施例，在燒結步驟中是將玻璃膠材加熱至約600到約1100°C以燒 結玻璃膠材。依照本發明實施例的玻璃封裝結構及其製造方法，玻璃膠材的熱膨脹係數介於兩 玻璃基板的兩熱膨脹係數之間，可減緩燒結玻璃膠材時熱應力變化對於接合接口的影響， 提升玻璃封裝結構的封裝質量。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的說 明如下圖1繪示依照本發明一實施例的一種玻璃封裝結構的剖面圖；圖2繪示依照本發明實施例的玻璃封裝結構是製造方法流程圖；圖3A 3G分別繪示對應圖2的各步驟的示意圖。其中，附圖標記100:玻璃封裝結構L 紅外光雷射100a:密閉空間Sl 步驟110:第一玻璃基板S2:步驟120 第二玻璃基板S3 步驟140 有機發光元件S4 步驟150 玻璃膠材S5 步驟
具體實施例方式依照本發明實施例的玻璃封裝結構及其製造方法，利用第一玻璃基板、玻璃膠材 及第二玻璃基板的熱膨脹係數漸次增加或減少的方式，減緩熱應力變化對於玻璃封裝造成 的影響，提升封裝質量。首先請參照圖1，其繪示依照本發明一實施例的一種玻璃封裝結構的剖面圖。玻璃 封裝結構100包含一第一玻璃基板110、一第二玻璃基板120以及一玻璃膠材150。第二玻 璃基板120平行設置於第一玻璃基板110的一側，玻璃膠材150夾設於第一玻璃基板110 及第二玻璃基板120之間，並且形成一封閉環狀。第一玻璃基板110具有一第一熱膨脹系 數，第二玻璃基板120具有一第二熱膨脹係數，不同於第一熱膨脹係數。玻璃膠材150具有 一第三熱膨脹係數，介於前述第一熱膨脹係數及第二熱膨脹係數之間。此外，第一玻璃基板 110包含一有機發光元件140，設置於第一玻璃基板110的面朝第二玻璃基板120的表面。 第一玻璃基板110、第二玻璃基板120及玻璃膠材150之間形成一密閉空間100a，前述的有 機發光元件140位於此密閉空間IOOa內。接下來對於本實施例的玻璃封裝結構100的製造方法進行說明。請參照圖2，其繪示依照本發明實施例的玻璃封裝結構的製造方法流程圖。另外請同時參照圖3A至圖3G，其 分別繪示對應圖2的各步驟的示意圖。如步驟Si，本 實施例的製造方法首先提供第一玻璃基板110及第二玻璃基板120， 如圖3A所示。如步驟S2，塗布玻璃膠材150於第二玻璃基板120上。玻璃膠材150於第二玻璃 基板120上形成一個封閉環狀，並且大致沿著鄰近第二玻璃基板120的邊緣配置，如圖3B 及圖3C所示。本實施例中，第一玻璃基板110及第二玻璃基板120分別具有不同的第一熱 膨脹係數及第二熱膨脹係數。玻璃膠材150具有第三熱膨脹係數，介於第一熱膨脹係數及 第二熱膨脹係數之間。實際應用上，第一熱膨脹係數可大於或者小於第二熱膨脹係數，且此兩熱膨脹系 數的範圍分別例如為約30至約100(10_7°c )。第一玻璃基板110及第二玻璃基板120可 分別選用商業上可購得的透明玻璃基板。舉例來說，第一玻璃基板110及第二玻璃基板120 可分別選用熱膨脹係數約為87(10_7°C)的鹼石灰(Soda-Lime)材質的玻璃基板、熱膨脹系 數約為46 (10-7/oC )的Corning⑧品牌型號7059的玻璃基板、熱膨脹係數約為38 (1(T7°C ) 的Corning 品牌型號1737的玻璃基板、熱膨脹係數約為32(10_7°C )的Corning 品牌 型號EAGLE2000的玻璃基板、熱膨脹係數約為32 (1(T7°C )的Corning 品牌型號EAGLE XG 的玻璃基板、熱膨脹係數約為38(10_7°C )的NEG 品牌型號0A-10的玻璃基板、熱膨脹系 數約為33(10_7°C )的NEG 品牌型號0A-21的玻璃基板，或熱膨脹係數約為38(10_7°C ) 的AGC⑧品牌型號AN100的玻璃基板。此外，本發明實施例中，玻璃膠材150包含有機溶劑，以及過渡金屬氧化物、金屬 氧化物、矽氧化物或前述氧化物的任意組合。玻璃膠材150的第三熱膨脹係數範圍為約30 至約100(10_7°c )。然而在本實施例中，第一玻璃基板Iio及第二玻璃基板120的種類並 不以前述的數種玻璃基板為限，其它商業上可購得的玻璃基板均可應用於本發明中，端視 產品需求。凡是使第一玻璃基板110及第二玻璃基板120具有不同熱膨脹係數，且玻璃膠 材150的熱膨脹係數介於兩玻璃基板110及120的兩熱膨脹係數之間者，均可應用於本實 施例的製造方法中。如步驟S3，本實施例的製造方法接下來加熱第二玻璃基板120以硬化玻璃膠材 150，如圖3D所示。較佳地，是在約300 約500°C的溫度中加熱第二玻璃基板120及塗布 於其上的玻璃膠材150，更佳地，是在約350 約460°C的溫度中加熱第二玻璃基板120及 塗布於其上的玻璃膠材150。在步驟S3中，玻璃膠材150中的有機溶劑受熱後揮發，使得玻 璃膠材150硬化。另外，本實施例的製造方法更進行形成有機發光元件140於第一玻璃基板110上 的步驟，如圖3E所示。有機發光元件140例如是由多層材料以堆棧方式形成於第一玻璃基 板110上。本實施例中，是於大約10-3 10-5torr的壓力中，較佳地於10_4torr的壓力 中，蒸鍍有機發光元件140於第一玻璃基板110上。另外，形成有機發光元件140的步驟並 不限制於步驟S3後執行，其也可於步驟Sl及步驟S2之間執行，或者於步驟S2及步驟S3 之間執行。如步驟S4，本實施例的製造方法接著對組第一玻璃基板110及第二玻璃基板120， 較佳地是在大約10-2torr的壓力中，對組第一玻璃基板110及加熱後的第二玻璃基板120。對組第一玻璃基板110及第二玻璃基板120之後，玻璃膠材150及有機發光元件140夾置 於兩玻璃基板110及120之間。如步驟S5，製造方法接著進行燒結的動作，藉以利用玻璃膠材150接合第一玻璃基板110及第二玻璃基板120。步驟S5中在大約1大氣壓(Iatm)的環境中，利用一紅外光 雷射L加熱燒結玻璃膠材150，如圖3F所示。由於玻璃膠材150的第三熱膨脹係數介於第 一玻璃基板110及第二玻璃基板120的第一熱膨脹係數及第二熱膨脹係數之間，可以減緩 第一玻璃基板110、第二玻璃基板120以及玻璃膠材150之間熱應力變化的影響，進而提升 接合可靠度。進一步來說，在步驟S5中較佳地利用紅外光雷射L，由第二基板120相反於第一基 板Iio的一側照射玻璃膠材150，並將玻璃膠材150加熱至約600到約1100°C，以燒結玻璃 膠材150。紅外光雷射L的波長例如為大約810至大約940nm。燒結玻璃膠材150後，完成依照本發明實施例的玻璃封裝結構100，如圖3G所示。 依照本發明實施例的玻璃封裝結構100例如是一有機發光顯示面板，利用形成於第一玻璃 基板Iio上的有機發光元件140發出光線以產生畫面。燒結後的第一玻璃基板110、玻璃膠 材150及第二玻璃基板120之間形成密閉空間100a。另外，玻璃封裝結構100可於無水氧 環境中進行燒結，以確保密閉空間IOOa為無水無氧的狀態，避免有機發光元件140遭到氧 化侵蝕，導致材料損傷以及發光質量降低的問題。上述依照本發明實施例的玻璃封裝結構及其製造方法，第一玻璃基板及第二玻璃 基板具有不同的熱膨脹係數，玻璃膠材的熱膨脹係數介於兩玻璃基板的兩熱膨脹係數之 間。如此可以降低燒結玻璃膠材以接合兩基板時，熱應力變化對於接合接口的影響，避免接 口應力過大導致接合質量下降的問題，相對提升玻璃封裝結構的封裝質量。當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟 悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形 都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
一種玻璃封裝結構，其特徵在於，至少包含一第一玻璃基板，具有一第一熱膨脹係數，並且包含一有機發光元件；一第二玻璃基板，平行設置於該第一玻璃基板的一側，並且具有一第二熱膨脹係數，該第二熱膨脹係數不同於該第一熱膨脹係數；以及一玻璃膠材，具有一第三熱膨脹係數，該第三熱膨脹係數介於該第一熱膨脹係數及該第二熱膨脹係數之間，該玻璃膠材夾設於該兩玻璃基板之間，並形成一封閉環狀，該兩玻璃基板及該玻璃膠材之間形成一密閉空間，該有機發光元件位於該密閉空間內。
2.根據權利要求1所述的玻璃封裝結構，其特徵在於，該第一熱膨脹係數高於該第二 熱膨脹係數，該第一熱膨脹係數範圍為約30X10_7°C至約100X10_7°C。
3.根據權利要求1所述的玻璃封裝結構，其特徵在於，該第二熱膨脹係數高於該第一 熱膨脹係數，該第二熱膨脹係數範圍為約30X10_7°C至約100X10_7°C。
4.根據權利要求2至3中任一項所述的玻璃封裝結構，其特徵在於，該第三熱膨脹係數 範圍為約 30X10_7°C至約 IOOXIO^VoC0
5.根據權利要求1所述的玻璃封裝結構，其特徵在於，該玻璃膠材包含過渡金屬氧化 物、金屬氧化物、矽氧化物或其任意組合。
6.一種玻璃封裝結構的製造方法，其特徵在於，至少包含(a)提供一第一玻璃基板及一第二玻璃基板；(b)塗布一玻璃膠材於該第二玻璃基板上，使該玻璃膠材形成一封閉環狀，其中該兩基 板具有不同的熱膨脹係數，該玻璃膠材的熱膨脹係數介於該兩玻璃基板的兩熱膨脹係數之 間；(c)加熱該第二玻璃基板以硬化該玻璃膠材；(d)對組該第一玻璃基板及加熱後的該第二玻璃基板；以及(e)燒結該玻璃膠材以接合該第一玻璃基板及該第二玻璃基板。
7.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於，還包含形成一有機發光元件於該第一玻璃基板上。
8.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於，該步驟(c)包含在約300至約500°C的溫度中加熱該第二玻璃基板及塗布於其上的該玻璃膠材。
9.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於，該步驟(e)包含在大約1大氣壓的環境中，利用一紅外光雷射加熱燒結該玻璃膠材。
10.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，該步驟(e)還包含加熱該玻璃膠材至約600到約iioo°c以燒結該玻璃膠材。
全文摘要
本發明公開了一種玻璃封裝結構及其製造方法。玻璃封裝結構包含第一玻璃基板、第二玻璃基板以及玻璃膠材。第一玻璃基板及第二玻璃基板的熱膨脹係數不相同，且玻璃膠材的熱膨脹係數介於兩者之間。兩玻璃基板及玻璃膠材之間形成密閉空間，有機發光元件位於密閉空間內。製造方法至少包含下述步驟提供第一及第二玻璃基板；塗布玻璃膠材於第二基板上；加熱硬化玻璃膠材；對組第一及第二玻璃基板；以及，燒結玻璃膠材以接合兩玻璃基板。
文檔編號H01L51/52GK101807672SQ20101015033
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月12日 優先權日2010年4月12日
發明者劉至哲, 徐士峰 申請人:友達光電股份有限公司