技術背景

有機發光顯示屏（Organic Light Emitting Display，簡稱OLED）是目前被業(ye) 內(nei) 外公認為(wei) 的第三代顯示技術的代表，OLED的特性是主動發光，不像前代的LCD顯示需要背光。作為(wei) 顯示領域的前沿代表，OLED具有響應速度快、畫質清晰、輕薄、寬視角、節能環保等諸多無可比擬的優(you) 點，被視為(wei) 21世紀最具前途的產(chan) 品之一。

△ 有機發光顯示屏基本結構

OLED的構成包含基底、ITO陽極、導電層、發射層、金屬陰極幾個(ge) 部分，其中基層材料為(wei) 透明塑料、玻璃或金屬箔，其顯示原理是在ITO陽極和金屬陰極加載電壓後，通過載流子注入和空穴複合導致發光。

△ 水汽和氧氣侵蝕引起的“黑化”效應

OLED內(nei) 部元件對水氧的敏感度十分高，如果滲入內(nei) 部對OLED的壽命影響極大，在當前的應用環境中，OLED的封裝方式主要有環氧樹脂封裝、薄膜封裝、激光封裝三種。其中環氧樹脂封裝對水、氧的阻隔性能差，而薄膜封裝中會(hui) 不可避免地產(chan) 生針孔、裂紋等缺陷，同樣影響封裝密封性。

相對於(yu) 傳(chuan) 統的焊接方式，使用超快激光玻璃料焊接隔絕水、氧的封裝效果優(you) 秀，可以極大提升OLED顯示屏的使用壽命，其次還有其他諸多優(you) 勢：焊接速度快、焊接熱影響區極小、殘餘(yu) 應力低、非接觸式焊接、不會(hui) 產(chan) 生劃痕，不會(hui) 造成損壞的振動和移動、易於(yu) 實現自動化等，因此眾(zhong) 多科研方向均聚焦於(yu) 此。

研究現狀

而在超快激光玻璃焊接方麵，目前國內(nei) 外學者對於(yu) 飛秒激光焊接玻璃材料已經做出了初步的探索與(yu) 研究。中國科學院大學的丁騰等人使用高重頻飛秒激光成功對兩(liang) 片石英玻璃實現了可靠連接，他們(men) 在實驗中使用了5.10W、500kHz的激光焊接石英玻璃，得到了最大為(wei) 12.15MPa強度的焊縫，並對焊縫微觀形貌做出了詳細的分析。國外的S. Richter等人則是通過對多種不同材料的玻璃進行異種玻璃間的焊接，發現了焊接效果、熔寬熔深等數據隨著待焊玻璃的種類不同而有著很大的差異，其中影響最為(wei) 顯著的性能是待焊玻璃的熱膨脹係數。

目前，我公司為(wei) 了追求激光焊接前沿領域的研發，提高自身在顯示電子技術領域的競爭(zheng) 力，嚐試探求一種可靠的超快激光焊接玻璃的設備與(yu) 工藝。

試驗材料及步驟

本次實驗采用美國Corning公司的0.3mm厚Eagle XG ® Slim型號玻璃板，焊接區域尺寸大小為(wei) 20mm×20mm，厚度0.3mm。玻璃板的性能參數如表1所示。

實驗使用的激光器為(wei) 20W飛秒激光器，焊接機台由大族激光依大理石精確定位運動平台自主搭建整機焊接係統。

焊接實驗具體(ti) 步驟

1、玻璃表麵清潔。在焊接之前，使用超聲波清洗係統清潔玻璃，之後依次使用酒精與(yu) 蒸餾水仔細擦拭玻璃表麵，之後烘幹玻璃表麵；

2、玻璃片貼合。使用特製夾具壓緊上下兩(liang) 片玻璃，並通過固定螺絲(si) 調整壓板壓力，使得兩(liang) 基板玻璃間距小於(yu) 激光波長的四分之一，從(cong) 而保證兩(liang) 基板玻璃實現光學貼合；

3、焦點調整。通過調整大理石運動平台的Z軸高度，調整激光器焊接頭，通過預設的激光器工作距離調整激光焦點位於(yu) 兩(liang) 基板之間的玻璃料處；

4、激光焊接。通過調節合適的工藝參數（激光參數、焊接速度、焊接軌跡等），依據軟件設定的軌跡對玻璃進行焊接。

激光透射玻璃料焊接工藝

超快激光通常是指脈衝(chong) 寬度（脈衝(chong) 持續時間）在皮秒（10-12s）或者飛秒（10-15s）量級的激光，本項目使用飛秒級的超快激光來提升焊接工藝，利用超快激光高峰值能量、低熱效應的優(you) 勢，在兩(liang) 塊玻璃片之間進行直接焊接，減少工藝環節和夾具複雜度，提升效率和焊縫質量。

使用超快激光進行玻璃焊接，不需要玻璃料絲(si) 印和複雜的散熱結構，可實現良好的玻璃熔接狀態、均勻一致的焊縫，焊縫內(nei) 無氣孔、裂紋等缺陷，焊後母材基板沒有應力變形，而且得益於(yu) 超快激光本身冷加工的優(you) 良特性，焊接的熱影響幾乎忽略不計；在實際工業(ye) 生產(chan) 中不會(hui) 損傷(shang) 玻璃內(nei) 部封裝的元器件；對焊接樣品依據國標進行氣密性檢測，其數值可低至4.0×10-8mbar·l/s，完全符合OLED封裝對於(yu) 氣密性的要求，可以應用於(yu) 顯示電子領域中。

明星產(chan) 品推薦——

大族激光玻璃陶瓷熔焊加工係統

玻璃陶瓷熔焊加工係統是大族激光精密焊接事業(ye) 部針對脆性材料，而開發的超精密加工係統。該裝備打破國際技術與(yu) 裝備壟斷，帶動平板顯示行業(ye) 產(chan) 業(ye) 鏈上下遊的全麵發展！

係統使用超快激光（飛秒/皮秒）激光器，配合高精度的精密運動控製係統，可適用於(yu) OLED屏幕封裝、精密脆性材料焊接、玻璃金屬焊接等，係統具有精度高、易操控、熱影響小等優(you) 點。

△ 適用於(yu) 普通焊接/常規激光焊接無法加工的透明脆性材料

△ 焊接精度高，采用高精度直線電機保證運動控製精度

△ 焊接強度高，高於(yu) 其他傳(chuan) 統脆性材料貼合方式

△ 焊接效率高，脆性材料無需傳(chuan) 統貼合方式繁瑣的預/後處理

△ 光斑能量分布均勻，焊接樣品一致性高

△ 使用大理石平台保證運動係統的穩定性

焊接原理

焊接表麵

焊縫形態

未來展望

近年來，隨著手機與(yu) 平板電腦等電子產(chan) 品的飛速發展，新的顯示技術層出不窮，消費電子顯示領域發展前景十分廣闊。由於(yu) 其中電子元件的工作環境需求，高氣密性的封裝技術是領域內(nei) 十分重要的一個(ge) 研究方向，而憑借著多種優(you) 點的激光透射玻璃料焊接技術也將擁有著無限廣闊的應用前景。