KR101372636B1 - Encapsulating method for electronic device and encapsulated electronic device - Google Patents
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Abstract
금속기판, 상기 금속기판 위에 형성된 SiO2 층, 상기 SiO2 층 상에 위치한 전자소자, 상기 전자소자 상에 위치한 유리박판, 및 상기 전자소자를 봉지하며 상기 SiO2 층과 상기 유리박판을 연결하는 유리프릿을 포함하는 봉지된 전자소자 및 그의 봉지방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 가스 및 수분 침투에 따른 전자소자의 열화를 방지하고 유연성을 가지는 전자소자를 제공할 수 있다.A metal substrate, SiO 2 layer, a glass sheet placed on the electronic component, the electronic component is located on said SiO 2 layer formed on the metal substrate, and glass of which the electronic device for sealing and connecting the SiO 2 layer and the glass sheet An encapsulated electronic device including a frit and a method for encapsulating the same are provided.
According to the present invention, it is possible to provide an electronic device having flexibility and preventing deterioration of the electronic device due to gas and moisture penetration.
Description
본 발명은 전자소자의 봉지방법 및 봉지된 전자소자에 관한 것이다.The present invention relates to a method of encapsulating an electronic device and to an encapsulated electronic device.
전자소자는 대기 조건에서 수분이나 산소 분자와 반응하여 쉽게 열화될 수 있다는 문제점이 있다. 공기 중의 분자들로부터 이러한 종류의 열화를 방지하기 위해, 보통 고분자 계열의 필름을 열압착하는 봉지공정을 거친다. 상기 봉지 공정은 소자의 내구성 향상을 위해 반드시 필요한 과정이나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 바와 같이 고분자층 또는 고분자 필름으로 봉지하게 되면 고분자층 또는 고분자 필름이 수분 및 가스에 대한 높은 투과성을 가지고 있어서 전자소자의 수명을 확보하기 어렵다는 치명적인 단점을 가지고 있다.Electronic devices have a problem in that they can easily deteriorate by reacting with moisture or oxygen molecules in atmospheric conditions. In order to prevent this kind of deterioration from the molecules in the air, it is usually subjected to an encapsulation process of thermocompression bonding the polymer film. The encapsulation process is a process necessary for improving the durability of the device, but when encapsulated with a polymer layer or a polymer film as disclosed in Patent Documents 1 and 2, the polymer layer or the polymer film has high permeability to water and gas. It has a fatal disadvantage that it is difficult to secure the life of the electronic device.
본 발명의 일 측면은 유연성을 가지면서도 유리기판의 경우와 유사한 봉지 특성을 가지는 봉지기술을 제시하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a sealing technology having a similar encapsulation characteristics while having a flexible glass substrate.
본 발명의 다른 측면은 금속기판과의 밀착력이 향상되어 수분과 가스의 침투율을 최소화한 봉지된 전자소자를 제시하고자 한다.Another aspect of the present invention is to provide an encapsulated electronic device with improved adhesion to the metal substrate to minimize the penetration rate of water and gas.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 금속기판의 일 표면에 SiO2 층을 형성하는 단계, 상기 SiO2 층 표면에 전자소자를 위치시킨 후 상기 SiO2 층 일부 표면에 유리프릿을 도포하는 단계, 상기 전자소자 및 상기 유리프릿 위에 유리박판을 위치시키는 단계, 및 상기 유리프릿을 용융시켜 상기 금속기판과 상기 유리박판을 접합하는 단계를 포함하는 전자소자의 봉지방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention includes the steps of forming a SiO 2 layer on one surface of the metal substrate, and then placing the electronic component to the SiO 2 layer surface of a glass on some surface of the SiO 2 layer It provides a method of encapsulating an electronic device comprising applying a frit, positioning a glass thin plate on the electronic device and the glass frit, and melting the glass frit to bond the metal substrate and the glass thin plate. .
본 발명의 다른 측면은, 금속기판, 상기 금속기판 위에 형성된 SiO2 층, 상기 SiO2 층 상에 위치한 전자소자, 상기 전자소자 상에 위치한 유리박판, 및 상기 전자소자를 봉지하며 상기 SiO2 층과 상기 유리박판을 연결하는 유리프릿을 포함하는 봉지된 전자소자를 제공한다.Another aspect of the invention, a metal substrate, wherein formed on a metal substrate, SiO 2 layer, the SiO sealing an electronic element, a glass sheet, and the electronic component is located on the electronic device located on the second layer, and the SiO 2 layer and It provides an encapsulated electronic device comprising a glass frit connecting the glass thin plate.
본 발명에 따르면, 가스 및 수분 침투에 따른 전자소자의 열화를 방지하고 유연성을 가지는 전자소자를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an electronic device having flexibility and preventing deterioration of the electronic device due to gas and moisture penetration.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 봉지된 전자소자의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자소자의 봉지방법의 공정도이다.1 is a cross-sectional configuration of an encapsulated electronic device according to an embodiment of the present invention.
2 is a process diagram of a method for encapsulating an electronic device according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 전자소자의 봉지방법 및 봉지된 전자소자에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
Hereinafter, a method of encapsulating an electronic device and an encapsulated electronic device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 2.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다.
The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments and examples described herein.
전자소자는 수분이나 공기 등 외부환경에 노출되면 소자의 열화를 가져와서 수명이 짧아지는 경향이 있으므로 봉지에 의하여 외부환경을 차단할 필요가 있다. 이를 위하여, 종래에는 유리기판 위에 유리로 봉지를 진행하는 것이 기본이었고, 유연한 전자소자의 경우는 고분자로 봉지를 진행하였다. 전자소자의 안정적인 수명을 확보하기 위해서는 일반적으로 10-6g/m2/day의 수분투과도 및 10-3cc/m2/day 의 산소투과도를 만족해야 하나, 봉지재료로서 흔히 사용하는 고분자 필름은 이보다 수분투과도 및 산소투과도가 현저히 크다. 또한, 유리기판 위에 유리로 봉지하는 기술은 유연성이 떨어져서 연속적인 생산이 가능한 롤투롤 공정 적용이 어려워 생산성 측면에서 불리한 면이 있다. When an electronic device is exposed to an external environment such as moisture or air, the device tends to have a deterioration in life due to deterioration of the device. Therefore, it is necessary to block the external environment by encapsulation. To this end, conventionally, the encapsulation was carried out with glass on a glass substrate, and in the case of a flexible electronic device, the encapsulation was performed with a polymer. In order to secure a stable life of electronic devices, the moisture permeability of 10 -6 g / m 2 / day and the oxygen permeability of 10 -3 cc / m 2 / day should be satisfied. Moisture permeability and oxygen permeability are significantly greater than this. In addition, the technique of encapsulating the glass on the glass substrate is disadvantageous in terms of productivity because it is difficult to apply the roll-to-roll process that can be continuously produced due to the inflexibility.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 유연한 금속기판과 유연한 유리박판을 사용하고, 유리프릿을 전자소자의 봉지재료로 사용하고자 한다.In order to solve this problem, in the present invention, a flexible metal substrate and a flexible glass thin plate are used, and a glass frit is used as an encapsulation material for an electronic device.
즉, 본 발명의 일 측면은 금속기판의 일 표면에 SiO2 층을 형성하는 단계, 상기 SiO2 층 표면에 전자소자를 위치시킨 후 상기 SiO2 층 일부 표면에 유리프릿을 도포하는 단계, 상기 전자소자 및 상기 유리프릿 위에 유리박판을 위치시키는 단계, 및 상기 유리프릿을 용융시켜 상기 금속기판과 상기 유리박판을 접합하는 단계를 포함하는 전자소자의 봉지방법을 제공하고자 한다.
That is, after the one aspect of the present invention where an electronic device in step, the SiO 2 layer surface to form a SiO 2 layer on one surface of a metal substrate comprising: applying a glass frit to the part surface of the SiO 2 layer, and the electron The present invention provides a method for encapsulating an electronic device, comprising: placing a glass thin plate on an element and the glass frit, and bonding the metal substrate and the glass thin plate by melting the glass frit.
먼저 하부기판으로 사용할 금속기판(15)을 준비한다. 금속기판의 재료로는 특별히 제한하지 않으나, 철강, 탄소강, 특수강, 스테인리스강(Stainless Steel), 주철(cast iron), 또는 주강(steel casting)을 사용할 수 있다. First, a
본 공정을 롤투롤로 진행할 경우 상기 금속기판의 두께는 0.01~2mm 정도가 적당하다.
When the process is carried out in roll-to-roll, the thickness of the metal substrate is appropriate about 0.01 ~ 2mm.
준비된 금속기판의 일 표면에 SiO2 층(14)을 형성한다. SiO2는 유리와 금속기판과의 밀착력 향상을 위해 사용한다. SiO2 층은 전기화학적 증착, 증기증착, 스퍼터링, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 같은 증착법에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, PECVD을 사용하는 경우 200W의 파워를 인가하여, 800mTorr의 압력하에서 N2O 700sccm, SiH4 45sccm, Ar 700sccm의 유량으로 증착한다. The SiO 2 layer 14 is formed on one surface of the prepared metal substrate. SiO 2 is used to improve adhesion between glass and metal substrate. The SiO 2 layer may be formed by a deposition method such as electrochemical deposition, vapor deposition, sputtering, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). For example, in the case of using PECVD, a power of 200 W is applied and deposited at a flow rate of N 2 O 700 sccm, SiH 4 45 sccm, Ar 700 sccm under a pressure of 800 mTorr.
상기 SiO2 층의 두께는 100~1000㎚이 적당하다. 그 이유는 100nm 이하인 경우는 얇은 두께로 인하여 기판 표면에 균일한 코팅 및 충분한 밀착력 향상에 기여하기 어려우며, 1000nm 이상인 경우는 과도한 두께로 인한 증착 비용 및 시간 상승으로 좋지 않다.
The thickness of the SiO 2 layer is 100 ~ 1000㎚ is suitable. The reason is that when the thickness is less than 100 nm, it is difficult to contribute to the uniform coating and sufficient adhesion on the substrate surface due to the thin thickness, and when the thickness is more than 1000 nm, the deposition cost and time increase due to the excessive thickness are not good.
상기 SiO2 층 표면에 전자소자(13)를 위치시킨다. 본 발명의 봉지방법을 적용할 수 있는 전자소자로는 CIGS 또는 a-Si 형의 태양전지, 유기발광다이오드 디스플레이, 센서, 및 기타 광학 디바이스를 예로 들 수 있다.
The
그 다음으로는, 유리프릿(12) 분말을 도포한다. Next, the glass frit 12 powder is applied.
유리프릿의 연화온도는 바람직하게는 200~400℃이고, 더욱 바람직하게는 200~300℃인 것이 좋다. 상기 범위를 만족하게 되면 비교적 약한 열을 이용하여 가공할 수 있고, 열에 약한 전자소자의 봉지에도 안정적으로 적용할 수 있다.
The softening temperature of the glass frit is preferably 200 to 400 ° C, more preferably 200 to 300 ° C. If the above range is satisfied, it can be processed using relatively weak heat, and can be stably applied to the sealing of electronic devices that are weak in heat.
또한, 상기 유리프릿은 레이저 빔의 특정한 파장에서의 흡수 특성을 강화하기 위해 철, 구리 및 네오디뮴으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 이온을 함유할 수 있다.
In addition, the glass frit may contain one or more ions selected from the group consisting of iron, copper and neodymium to enhance absorption characteristics at specific wavelengths of the laser beam.
상기 유리프릿은 단독으로 도포할 수도 있으나, 유기 바인더 및 유기 용매를 포함하여 페이스트 형태로 도포할 수도 있다. 이때, 전체 페이스트 100 중량부에 대하여, 유리프릿 60~90 중량부, 유기 바인더 0.1~5 중량부, 유기 용매 5~35 중량부를 포함할 수 있다. 상기 유기 바인더로는 예를 들어, 에틸 셀룰로우스 계열 또는 아크릴계 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 용매로는 예를 들어, 부틸카비톨아세테이트, 터피네올, 및 디부틸프탈레이트를 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용 가능하다.
The glass frit may be applied alone, or may be applied in the form of a paste including an organic binder and an organic solvent. At this time, with respect to 100 parts by weight of the total paste, the glass frit may include 60 to 90 parts by weight, 0.1 to 5 parts by weight of the organic binder, 5 to 35 parts by weight of the organic solvent. As the organic binder, for example, ethyl cellulose-based or acrylic copolymer may be used. In addition, as said organic solvent, butyl carbitol acetate, terpineol, and dibutyl phthalate can be used 1 type or in mixture of 2 or more types, for example.
유리프릿의 도포 방법은 닥터 블레이드법, 스크린 프린팅법 등을 이용하여 도포될 수 있다. 이 때, 원활한 작업성을 위하여 유리프릿 페이스트의 점도는 500~50000 cps인 것이 바람직하여, 더욱 바람직하게는 2000~35000 cps인 것이다.
The glass frit coating method can be applied using a doctor blade method, a screen printing method, or the like. At this time, for smooth workability, the viscosity of the glass frit paste is preferably 500 to 50000 cps, more preferably 2000 to 35000 cps.
프릿 분말의 입자크기가 0.1 내지 20 ㎛ 범위를 사용하는 것이 도포의 용이성 및 효율성 측면에서 바람직하다.It is preferable to use the particle size of the frit powder in the range of 0.1 to 20 μm in view of ease of application and efficiency.
상기 유리프릿 분말은 전자소자가 위치하지 않은 상기 SiO2 층 일부표면에 도포하며 상기 전자소자의 가장자리와 접해서 도포될 수도 있다. 유리프릿은 유리 재질이기 때문에 유리박판을 접합하는 경우 완벽한 실링효과를 구현할 수 있다.
The glass frit powder may be applied to a part of the surface of the SiO 2 layer where the electronic device is not located, and may be applied in contact with an edge of the electronic device. Since the glass frit is made of glass, it is possible to realize a perfect sealing effect when laminating glass thin plates.
이어서, 상기 전자소자(13) 및 상기 유리프릿(12) 위에 유리박판(11)을 위치시킨다.Subsequently, the glass
유리박판은 유리재질이면서도 통상적인 유리판에 비하여 유연성을 가지고 있어서 롤투롤 공정에 적용할 수 있다.
The glass sheet is a glass material and has flexibility compared to a conventional glass plate, and thus can be applied to a roll-to-roll process.
상기 도포된 유리프릿을 용융시켜 상기 금속기판(15)과 상기 유리박판(11)을 접합한다. 이 때, 레이저 및 UV 등을 이용하여 유리프릿이 도포된 지역만 약 200~300℃로 가열하며 유리프릿이 용융되어 상부의 유리박판과 하부의 금속기판을 접합하여 그 사이에 위치한 전자소자(13)를 봉지하게 된다.
The coated glass frit is melted to bond the
상기 유리프릿의 도포 공정은 정지한 상태에서 공정 또는 연속적인 공정 모두에 적용 가능하다. 유리프릿의 도포가 정지 상태에서 이루어지는 경우 원하는 크기로 소자를 절단한 후에 그 크기에 막제 봉지용 유리박판을 사용하고 유리프릿을 도포한 후에 용융하여 접합한다. 또한, 유리프릿의 도포가 연속적으로 이루어지는 경우 모듈의 크기를 정해서 수행할 수 있는데, 예를 들어 폭은 기판의 폭으로 결정될 수 있고, 길이는 모듈의 파워로 결정될 수 있다.
The application process of the glass frit is applicable to both the process or the continuous process in the stopped state. When the application of the glass frit is performed in a stationary state, the element is cut to a desired size, and then the glass foil for encapsulation is used for the size, and the glass frit is applied, followed by melting and bonding. In addition, when the glass frit is applied continuously, the size of the module may be determined. For example, the width may be determined by the width of the substrate, and the length may be determined by the power of the module.
특히, 연속적으로 공정이 수행되는 경우는 롤투롤 방식을 적용할 수 있는데, 도 2에 이의 공정도가 도시되어 있다. 금속기판을 롤형태로 공급하고(21), 그 위에 SiO2 층을 증착하며(22), 전자소자를 위치시킨 후 유리프릿을 도포한다.(23) 이어서, 유리박판을 공급하면서 유리프릿과 전자소자를 봉지하고(24), 연속적으로 레이저 또는 UV 등의 방사광으로 유리프릿이 도포된 지점을 가열하여 유리프릿을 용융시켜 상기 금속기판과 상기 유리박판이 접합하도록 한다.(25)
In particular, when the process is carried out continuously, a roll-to-roll method can be applied, which is shown in FIG. 2. The metal substrate is supplied in the form of a roll (21), a SiO 2 layer is deposited thereon (22), an electronic device is placed, and a glass frit is applied (23). The device is encapsulated (24), and the glass frit is melted by continuously heating the spot where the glass frit is applied by radiation such as laser or UV, so that the metal substrate and the glass thin plate are bonded.
본 발명의 봉지방법에 의하여 봉지된 전자소자의 단면 구성도는 도 1을 통해 확인할 수 있다.A cross-sectional configuration diagram of an electronic device encapsulated by the encapsulation method of the present invention can be confirmed through FIG. 1.
금속기판(15), 상기 금속기판 위에 형성된 SiO2 층(14), 상기 SiO2 층 상에 위치한 전자소자(13), 상기 전자소자 상에 위치한 유리박판(11), 및 상기 전자소자를 봉지하며 상기 SiO2 층과 상기 유리박판을 연결하는 유리프릿(12)을 포함하는 구성을 가지는 봉지된 전자소자이다.
The
11: 유리박판 12: 유리프릿 13: 전자소자
14: SiO2 층 15: 금속기판 21: 금속기판 롤
22: SiO2 층 도포 23: 유리프릿 도포 24: 유리박판 롤
25: 레이저 또는 UV로 가열11: glass sheet 12: glass frit 13: electronic device
14 SiO 2 layer 15
22: SiO 2 layer coating 23: Glass frit coating 24: Glass thin roll
25: heated by laser or UV
Claims (7)
상기 SiO2 층 표면에 전자소자를 위치시킨 후 상기 SiO2 층 일부 표면에 유리프릿을 도포하는 단계;
상기 전자소자 및 상기 유리프릿 위에 유리박판을 위치시키는 단계; 및
상기 유리프릿을 용융시켜 상기 금속기판과 상기 유리박판을 접합하는 단계를 포함하고,
상기 유리프릿은 철, 구리 및 네오디뮴으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 이온을 함유하는 전자소자의 봉지방법.Forming a SiO 2 layer on one surface of the metal substrate;
Place the electronic component to the SiO 2 surface layer comprising: applying a glass frit in the part of the surface SiO 2 layer;
Positioning a glass plate on the electronic device and the glass frit; And
Melting the glass frit to bond the metal substrate and the glass thin plate to each other;
The glass frit encapsulating an electronic device containing one or more ions selected from the group consisting of iron, copper and neodymium.
상기 유리프릿의 입자크기는 0.1~20㎛인, 전자소자의 봉지방법.The method of claim 1,
The particle size of the glass frit is 0.1 ~ 20㎛, the sealing method of the electronic device.
상기 유리프릿을 용융시키는 것은 레이저 또는 자외선 조사를 통하여 이루어지는 것인, 전자소자의 봉지방법.The method of claim 1,
Melting the glass frit is made through a laser or ultraviolet irradiation, encapsulation method of an electronic device.
상기 유리프릿을 도포하는 것은 스크린 프린팅법에 의하여 이루어지는 것인, 전자소자의 봉지방법.The method of claim 1,
The coating of the glass frit is made by a screen printing method, the sealing method of an electronic device.
상기 금속기판 위에 형성된 SiO2 층;
상기 SiO2 층 상에 위치한 전자소자;
상기 전자소자 상에 위치한 유리박판; 및
상기 전자소자를 봉지하며 상기 SiO2 층과 상기 유리박판을 연결하는 유리프릿을 포함하고,
상기 유리프릿은 철, 구리 및 네오디뮴으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 이온을 함유하는 봉지된 전자소자.
A metal substrate;
A SiO 2 layer formed on the metal substrate;
An electronic device located on the SiO 2 layer;
A glass thin plate located on the electronic device; And
A glass frit encapsulating the electronic device and connecting the SiO 2 layer and the glass thin plate,
The glass frit is encapsulated electronic device containing one or more ions selected from the group consisting of iron, copper and neodymium.
상기 SiO2 층의 두께는 100~1000㎚인, 봉지된 전자소자.6. The method of claim 5,
The thickness of the SiO 2 layer is 100 ~ 1000nm, the sealed electronic device.
상기 금속기판의 재료는 철강, 탄소강, 특수강, 스테인리스강(Stainless Steel), 주철(cast iron), 또는 주강(steel casting)인, 봉지된 전자소자.6. The method of claim 5,
The material of the metal substrate is steel, carbon steel, special steel, stainless steel, cast iron, or cast steel (steel casting), the encapsulated electronic device.
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