本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種激光封裝系統(tǒng)及激光封裝過(guò)程中溫度控制的方法。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)以來(lái)，有機(jī)電致發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）由于具備自發(fā)光、寬視角、功耗低、超輕薄及可實(shí)現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)異特性，已成為平板顯示和照明領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。然而，由于目前OLED顯示屏所采用的有機(jī)發(fā)光材料及電極對(duì)其周圍環(huán)境中的水蒸氣及氧氣極度敏感，并因相互作用使其劣化造成暗點(diǎn)，從而嚴(yán)重影響其壽命。如果能夠采用某種技術(shù)封裝整個(gè)發(fā)光器件，隔離周圍環(huán)境的氧氣和濕氣進(jìn)入發(fā)光器件，這樣就能提高發(fā)光器件的使用壽命。

目前主流的OLED封裝技術(shù)有：（1）中空玻璃/金屬+UV膠邊緣密封+干燥劑；（2）激光輔助玻璃粉封裝；（3）薄膜封裝。然而，UV膠邊緣密封雖然工藝簡(jiǎn)單，但需要腐蝕玻璃以形成空腔，氣密性不佳，故往往需要在頂部添加劑，這就不適用于頂部發(fā)光的應(yīng)用，如OLED顯示；薄膜封裝雖然具有成本低、器件薄、結(jié)構(gòu)輕、抗沖擊性強(qiáng)、適合大尺寸柔性基底等優(yōu)勢(shì)，但這一新興封裝材料并不成熟，其氣密性尚不能滿足OLED電視等較長(zhǎng)使用壽命的應(yīng)用需求，且其柔軟性在觸摸屏應(yīng)用方面也略顯不足；與之相對(duì)，激光輔助玻璃粉封裝工藝以其優(yōu)良封裝氣密性、低溫選擇性及成熟工藝已成為當(dāng)前OLED玻璃封裝的首選封裝工藝。

文獻(xiàn)《最新AMOLED制程與設(shè)備技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r》中所公開(kāi)的激光封裝原理如圖1a所示。其中激光器1發(fā)出激光束2，加熱位于兩塊玻璃基板3a及3b中的玻璃粉5，玻璃粉5在玻璃基板3a、3b之間圍成一個(gè)密閉結(jié)構(gòu)，OLED4位于該密閉結(jié)構(gòu)中。OLED封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖如圖1b所示，在玻璃粉5形成的密閉結(jié)構(gòu)的直線段，激光光斑沿著玻璃粉5以一定功率勻速掃描，溫度一致。然而，在拐角處，由于光斑存在減速和加速，光斑不再做勻速運(yùn)動(dòng)，在每一點(diǎn)處，光斑駐留時(shí)間不相等，導(dǎo)致溫度上升不一致。因此，在拐角處容易出現(xiàn)過(guò)燒、裂紋等現(xiàn)象，影響器件壽命，甚至?xí)茐牟ＡЩ?，導(dǎo)致良率降低。

為解決上述問(wèn)題，在現(xiàn)有激光封裝系統(tǒng)中集成有高溫計(jì)，高溫計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè)玻璃板上光斑處溫度，通過(guò)高溫計(jì)的反饋值，實(shí)時(shí)改變激光器功率，以達(dá)到溫度上升一致性目的。但是，該方案由于增加了高溫計(jì)的集成，因此增加了系統(tǒng)的成本。同時(shí)，文獻(xiàn)CN101842918中公開(kāi)了一種方案，該方案使通過(guò)可變的激光束在拐角處改變激光光斑的形狀、尺寸及強(qiáng)度分布，例如，在直線度光斑形狀是橢圓形，在拐角處光斑形狀是圓形等，來(lái)達(dá)到玻璃粉溫度一致性的目的，但是該方案中光束定形器要求能夠?qū)崟r(shí)改變激光束的特征（比如激光束的形狀和強(qiáng)度分布），因此增加了若干透鏡，不僅提高了系統(tǒng)的成本，還使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與集成變得復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可以使激光在整個(gè)相對(duì)玻璃基板密封而設(shè)置的玻璃粉圖案中各處的溫度上升一致的激光封裝系統(tǒng)及激光封裝過(guò)程中溫度控制的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種激光封裝系統(tǒng)，包括：一玻璃基板，在所述玻璃基板上布置有用于密封玻璃基板的玻璃粉圖案；一激光器，用于提供一激光束；一掃描振鏡，控制所述激光束運(yùn)動(dòng)，將所述激光束投射至所述玻璃粉圖案處；一工件臺(tái)，用于支撐所述玻璃基板；一控制模塊，檢測(cè)所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速度控制所述激光器以改變所述激光束的功率，使得投射至所述玻璃粉圖案上各處的光斑的溫度均勻。

更進(jìn)一步地，所述激光束位置固定，所述工件臺(tái)支撐所述玻璃基板相對(duì)于所述激光束運(yùn)動(dòng)，使得所述激光束投射所述玻璃粉圖案，所述工件臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度即為所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度。

更進(jìn)一步地，所述玻璃基板位置固定，所述激光束相對(duì)于所述玻璃基板運(yùn)動(dòng)投射所述玻璃粉圖案，所述激光束的運(yùn)動(dòng)速度即為所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度。

更進(jìn)一步地，所述掃描振鏡包括F-Theta透鏡和兩塊由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)反射鏡，用于控制所述激光束的運(yùn)動(dòng)方向和速度。

更進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速度改變所述激光束的功率具體為：所述玻璃粉圖案包括直線段和圓角段，所述激光束在所述直線段做勻速運(yùn)動(dòng)，速度為 ，功率不變；在所述圓角段做變速運(yùn)動(dòng)，速度為，功率隨速度變化而變化，為，其中為熱擴(kuò)散系數(shù)，取值范圍0~1。

本發(fā)明提供一種激光封裝過(guò)程中溫度控制的方法，利用激光束投射相對(duì)玻璃基板布置的玻璃粉圖案，對(duì)玻璃基板進(jìn)行密封，包括：步驟一：檢測(cè)所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度；步驟二：根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速度改變所述激光束的功率，使得投射至所述玻璃粉圖案上各處的光斑的溫度均勻。

更進(jìn)一步地，所述步驟二中根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速度改變所述激光束的功率具體為：所述玻璃粉圖案包括直線段和圓角段，所述激光束在所述直線段做勻速運(yùn)動(dòng)，速度為，功率不變；在所述圓角段做變速運(yùn)動(dòng)，速度為，功率隨速度變化而變化，為，其中為熱擴(kuò)散系數(shù)，取值范圍0~1。

更進(jìn)一步地，所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度具體為：所述激光束位置固定，所述玻璃基板相對(duì)于所述激光束運(yùn)動(dòng)，使得所述激光束投射所述玻璃粉圖案，所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度即為所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度。

更進(jìn)一步地，所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度具體為：所述玻璃基板位置固定，所述激光束相對(duì)于所述玻璃基板運(yùn)動(dòng)投射所述玻璃粉圖案，所述激光束的運(yùn)動(dòng)速度即為所述激光束相對(duì)所述玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)激光束投射至所述玻璃粉圖案處的光斑相對(duì)玻璃基板的運(yùn)動(dòng)速度，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速度適應(yīng)性地改變激光功率，使投射至玻璃粉圖案各處的光斑溫度上升一致，避免在玻璃基板密封中出現(xiàn)過(guò)燒、裂紋等現(xiàn)象，保證了器件的使用壽命和密封性。本發(fā)明省略了現(xiàn)有技術(shù)方案中的高溫計(jì)，降低了激光封裝的成本；本發(fā)明無(wú)需對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)中的激光束做形狀、尺寸或光強(qiáng)分布的改變，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。

附圖說(shuō)明

關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。

圖1a是現(xiàn)有技術(shù)中激光封裝設(shè)備的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b是現(xiàn)有技術(shù)中激光封裝設(shè)備的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是激光封裝過(guò)程中溫度與掃描速度的關(guān)系的示意圖；

圖3是激光封裝過(guò)程中溫度與激光功率關(guān)系的示意圖；

圖4a是本發(fā)明激光封裝仿真模型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4b是本發(fā)明激光封裝仿真模型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖（上玻璃基板未顯示）；

圖5是平頂高斯光束徑向場(chǎng)強(qiáng)分布的熱源模型圖；

圖6是本發(fā)明所提供的溫度控制方法的路徑示意圖；

圖7是本發(fā)明所提供的溫度控制方法的流程圖；

圖8a是功率補(bǔ)償前的溫度分布仿真圖；

圖8b是功率補(bǔ)償后的溫度分布仿真圖；

圖9是功率補(bǔ)償前與補(bǔ)償后溫度曲線圖；

圖10是本發(fā)明所涉及的激光封裝系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明所涉及的激光封裝系統(tǒng)的第一實(shí)施方式中掃描振鏡單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖12是本發(fā)明所涉及的激光封裝系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本發(fā)明所涉及的激光封裝系統(tǒng)的第二實(shí)施方式中工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。

本發(fā)明的目的在于提供一種可以使激光在相對(duì)玻璃基板密封而設(shè)置的玻璃粉圖案中各處的溫度上升一致的激光封裝過(guò)程中溫度控制的方法。

首先簡(jiǎn)述本發(fā)明的原理，封裝時(shí)，激光把熱能傳給玻璃粉圖案是通過(guò)一定作用面積進(jìn)行的，這個(gè)面積稱為聚焦光斑。玻璃粉圖案中某點(diǎn)處的溫度與激光功率和聚焦光斑的掃描速度有關(guān)，關(guān)系式如下：

，

上述算式中各參數(shù)意義如下：

若FRIT材料確定，則L、α、ε參數(shù)確定；K為調(diào)節(jié)因子，取值范圍2.6~2.7；在聚焦光斑的直徑D和激光功率P不變的情況下，溫度T反比于掃描速度V。如圖2所示，激光功率P一定，改變聚焦光斑的掃描速度V，V越快，溫度T越低。如圖3所示，聚焦光斑的掃描速度V一定，改變激光功率P，P越大，溫度T越高。因此，通過(guò)檢測(cè)聚焦光斑在玻璃粉圖案中某點(diǎn)的掃描速度V，以此改變激光功率P，可以使整個(gè)激光封裝過(guò)程中玻璃粉圖案各處的溫度上升一致。

下面通過(guò)激光封裝仿真模型來(lái)運(yùn)用本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)激光封裝，如圖4a、4b所示，在仿真模型中做如下假設(shè)：

1.激光封裝初始溫度為室溫20oC；

2.激光光束垂直入射，激光光束采用平頂高斯能量分布，平頂高斯光束徑向場(chǎng)強(qiáng)分布的熱源模型如圖5所示；

3.聚焦光斑形狀為圓形，且能量均勻分布，聚焦光斑上的熱流密度分布如下式所示：，式中為聚焦光斑的半徑；

3.玻璃粉圖案12所用的玻璃粉是各向同性的，材料特性參數(shù)為定值；

4.不考慮封裝對(duì)象OLED與上玻璃基板11、下玻璃基板13之間的熱傳導(dǎo)；

5.上玻璃基板11、下玻璃基板13和玻璃粉圖案12的尺寸如表1所示，材料特性如表2所示。

表 1 玻璃基板和玻璃粉圖案的尺寸

表2 玻璃基板和玻璃粉圖案的材料特性

如圖6所示，設(shè)定玻璃粉圖案13為一圓角矩形，即聚焦光斑在玻璃基板上運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓角矩形，其中L1、L2、L3、L4、L5是運(yùn)動(dòng)時(shí)的直線段，C1、C2、C3、C4是運(yùn)動(dòng)的圓角段，聚焦光斑按照L1-C1-L2-C2-L3-C3-L4-C4-L5的軌跡進(jìn)行掃描，且在直線段為勻速，圓角段為變速。如圖7所示，采用本發(fā)明溫度控制的方法進(jìn)行激光封裝的過(guò)程為：S1、以直線段L1的中間為起始點(diǎn)開(kāi)始激光封裝，根據(jù)溫度、速度及功率三者之間的關(guān)系，此時(shí)的溫度為封裝所需的溫度，即，其中為起始速度，為激光光束的起始功率；S2、之后聚焦光斑沿著L1直線段勻速運(yùn)動(dòng)，速度、功率及溫度均不變；S3、在C1拐角處，聚焦光斑速度為變速，欲使此處的溫度恒定不變，且與直線段L1的溫度一致，需要改變激光光束在C1段的功率，改變依據(jù)如下：

;

步驟S4至S10、之后聚焦光斑繼續(xù)按照運(yùn)動(dòng)軌跡激光封裝，直到回到L1段中間起始點(diǎn)，掃描結(jié)束，掃描過(guò)程中激光光束的功率隨著聚焦光斑的速度變化而變化，保持整個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡中玻璃粉圖案12各處的溫度一致，功率的計(jì)算方法與上述類似，在此不再贅述。以上激光封裝仿真模型的仿真結(jié)果如圖8a、8b、9所示，功率補(bǔ)償前（圖8a），在四個(gè)圓角段玻璃粉的溫度明顯升高50℃左右，而在補(bǔ)償后（圖8b），四個(gè)圓角段的溫度基本與直線段上升一致，溫度在405℃左右，溫度起伏度小于5℃。

以下給出兩種實(shí)施本發(fā)明方法的激光封裝系統(tǒng)。

實(shí)施例一

如圖10、11所示，第一種實(shí)施本發(fā)明方法的激光封裝系統(tǒng)包括：

已布置玻璃粉圖案并預(yù)燒結(jié)好的待封裝的玻璃基板100；

工件臺(tái)40，用以支撐待封裝的玻璃基板100，在激光封裝過(guò)程中，工件臺(tái)40固定不動(dòng)；

可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功率的激光器10，提供激光光束101，可選半導(dǎo)體激光器，波長(zhǎng)為紅外波段（800nm~1000nm）；

掃描振鏡單元20，接受激光器10射出的激光光束101，經(jīng)內(nèi)部反射聚焦后，將激光光束201投射到玻璃基板100的玻璃粉圖案處，如圖11所示掃描振鏡單元20包括兩塊由電機(jī)（圖中未畫(huà)出）驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)的反射鏡2001、2002以及F-Theta透鏡（圖中未畫(huà)出），用于控制激光光束201的運(yùn)動(dòng)方向和速度；

以及掃描控制卡30，通過(guò)信號(hào)線301控制反射鏡2001、2002的旋轉(zhuǎn)方向和速度，將激光光束201投射至玻璃粉圖案處，并實(shí)時(shí)檢測(cè)反射鏡2001、2002的旋轉(zhuǎn)速度，根據(jù)掃描振鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)的掃描原理，計(jì)算出激光光束201在掃描振鏡單元20的焦面處的掃描速度，即為投射至玻璃粉圖案處的聚焦光斑的掃描速度，掃描控制卡30同時(shí)根據(jù)聚焦光斑的掃描速度通過(guò)信號(hào)線302，改變激光器10的功率。

實(shí)施例二

如圖12、13所示，與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例激光封裝系統(tǒng)中掃描振鏡單元20不旋轉(zhuǎn)光束，只反射聚焦激光光束101，也就是說(shuō)激光光束201投射至玻璃粉圖案處的聚焦光斑位置固定不動(dòng)；掃描控制卡30通過(guò)信號(hào)線303與工件臺(tái)40連接，設(shè)置工件臺(tái)40的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（包括最大移動(dòng)位移、加速度、速度以及運(yùn)動(dòng)臺(tái)移動(dòng)位置目標(biāo)），控制工件臺(tái)40運(yùn)動(dòng)，工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡與玻璃粉圖案一致，運(yùn)動(dòng)中掃描控制卡30檢測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)X向和Y向運(yùn)動(dòng)速度，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理計(jì)算出工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡圓角段的合成速度，將該合成速度作為聚焦光斑在圓角段的掃描速度，并根據(jù)合成速度通過(guò)信號(hào)線302改變激光器10在圓角段的功率。

本說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。