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等离子处理OLED阳极金属(ITO)
等离子处理OLED阳极金属(ITO)

应用于彩色显示器的有机发光器件(OLED)具有优秀的图象质量,特别是在亮度以及对比度等方面。近十年来,对OLED的研究得到广泛的关注,对未来的图象显示技术带来无法估量的冲击。OLED器件的性能与空穴注入过程有非常密切的关系,通过使用锡掺杂氧化铟(ITO)做OLED的阳极。

固体表面的结构和组成都与内部不同,处于表面的原子或离子表现为配位上的不饱和性,这是由于形成固体表面时被切断的化学键造成的。正是由于这一原因,固体表面极易吸附外来原子,使表面产生污染。因环境空气中存在大量水份,所以水是固体表面最常见的污染物。由于金属氧化物表面被切断的化学键为离子键或强极性键,易与极性很强的水分子结合,因此,绝大多数金属氧化物的清洁表面,都是被水吸附污染了的。

等离子处理OLED阳极金属(ITO)

等离子体通常使用右图所示的设备进行工作。将基片放在底座上,在真空系统中通入不同的混合气体,并在金属电极上家射频电压将气体电离,形成等离子体,以非常快的速度轰击ITO基片。为了形成较均匀的电场,电极采用金属栅网结构。等离子体的作用通常是改变表面粗糙度和提高功函数。研究发现,等离子作用对表面粗糙度的影响不大,只能使ITO的均方根粗糙度从1.8nm降到1.6nm,但对功函数的影响却较大。

用等离子体处理提高功函数的方法也不尽相同。氧等离子处理是通过补充ITO表面的氧空位来提高表面氧含量的。氧同表面有机污染物反应生成CO2和H2O,去除了表面有机污染物。SF6通过在ITO表面形成一层含氟层来提高表面功函数,对粗糙度的改变不明显。Ar等离子处理是通过除区在装载基片过程中吸附的氧来清洁ITO表面的。

OLED封装预处理
OLED封装预处理

OLED封装工艺直接影响OLED产品的成品率,而封装工艺中出现问题的罪魁祸首99%来源于芯片与基板上的颗粒污染物、氧化物及环氧树脂等污染物,如何去除这些污染物一直是人们关注的问题,等离子清洗作为最近几年发展起来的清洗工艺为这些问题提供了经济有效且无环境污染的解决方案。针对这些不同污染物并根据基板及芯片材料的不同,采用不同的清洗工艺可以得到理想的效果,但是错误的工艺使用则可能会导致产品报废,例如银材料的芯片采用氧等离子工艺则会被氧化发黑甚至报废。所以选择合适的等离子清洗工艺在OLED封装中是非常重要的,而熟知等离子清洗原理更是重中之重。

一般情况下,颗粒污染物及氧化物采用5%H2+95%Ar的混合气体进行等离子清洗,镀金材料芯片可以采用氧等离子体去除有机物,而银材料芯片则不可以。选择合适的等离子清洗工艺在OLED封装中的应用大致分为以下几个方面。

    等离子清洗工艺封装应用

  • 点银胶前基板上的污染物会导致银胶呈圆球状,不利于芯片粘贴,而且容易造成芯片手工刺片时损伤,使用等离子清洗可以使工件表面粗糙度及亲水性大大提高,有利于银胶平铺及芯片粘贴,同时可大大节省银胶的使用量,降低成本。
  • 引线键合前芯片粘贴到基板上后,经过高温固化,其上存在的污染物可能包含有微颗粒及氧化物等,这些污染物从物理和化学反应使引线与芯片及基板之间焊接不完全或粘附性差,造成键合强度不够。在引线键合前进行等离子清洗,会显著提高其表面活性,从而提高键合强度及键合引线的拉力均匀性。键合刀头的压力可以较低(有污染物时,键合头要穿透污染物,需要较大的压力),有些情况下,键合的温度也可以降低,因而提高产量,降低成本。
  • OLED封胶前在OLED注环氧胶过程中,污染物会导致气泡的成泡率偏高,从而导致产品质量及使用寿命低下,所以,避免封胶过程中形成气泡同样是人们关注的问题。通过等离子清洗后,芯片与基板会更加紧密的和胶体相结合,气泡的形成将大大减少,同时也将显著提高散热率及光的出射率。
等离子清洗过后,检测芯片与基板清洗效果的另一指标为其表面的浸润特性,通过对几家产品进行实验检测表明未进行等离子清洗的样品接触角大约为40°~68°左右;表面进行化学反应机制等离子体清洗的样品接触角大约为10°~17°左右;表面进行物理反应机制等离子体清洗过的样品接触角为20°~28°左右。
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