柔性电子器件薄膜封装结构及其制作方法与流程

1.本技术涉及封装技术领域，尤其涉及一种柔性电子器件薄膜封装结构及其制作方法。


背景技术：

2.柔性电子器件在可植入医疗装置、可穿戴智能器件、柔性传感器、太阳能电池、发光器件和生物应用等方面有非常广阔的应用前景，市场十分巨大。为了满足器件或装置的可弯曲特性，需要采取特殊的柔性封装技术，tfe(thin film encapsulation，tfe)封装被认为是最具潜力的薄膜封装方法，已被广泛应用在柔性oled器件封装中，如图1所示，通过在器件层100上方形成有机层102和无机层（101和103）相互层叠，形成具有柔性特征的封装层，满足器件可弯曲的要求。针对可植入式柔性医疗装置，tef封装也被认为是最具潜力的薄膜封装方法。
3.然而，封装层中有机层和无机层接触面积较小，在制造过程中容易产生应力失配的问题，当柔性器件在收到外力冲击，或者多次弯折卷曲的过程中，封装层容易受到应力不均的问题，有可能产生剥离现象；另外，封装层中的有机层的薄膜通常为多孔网状结构，其水氧阻隔性能较差，体内的可植入式柔性医疗装置一旦因外力导致封装层中外层损伤或破裂，有机薄膜暴露于外将产生器件失效的隐患。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种柔性电子器件薄膜封装结构，采用了如下技术方案：第一方面，提供一种柔性电子器件薄膜封装结构，所述结构包括：提供器件层；在所述器件层纵向方向从下至上依次设置第一无机层、连接层、有机层和第二无机层；所述连接层与所述第一无机层之间以共价键结合，所述连接层与所述有机层之间以共价键结合。
5.可选地，所述连接层包括3-氨丙基三乙氧基硅烷。
6.可选地，所述有机层包括多面体纳米笼状微粒zif-90，所述有机层上表面粗糙。
7.可选地，所述所述连接层与所述第一无机层之间以共价键结合，所述连接层与所述有机层之间以共价键结合，具体为：所述连接层与第一无机层之间形成si-o-si聚硅氧烷链，所述连接层与所述有机层之间形成r1n=cr2碳氮双键链，其中r1和r2分别为aptes和zif-90的基团。
8.第二方面，提供一种柔性电子器件薄膜封装结构制作方法，所述方法包括：提供器件层，在器件层上形成第一无机层；对第一无机层使用aptes进行表面修饰，形成连接层；在连接层上形成包括zif-90的有机层；
在有机层上形成第二无机层。
9.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：通过在第一无机层上设置包含aptes的连接层，使第一无机层与连接层之间界面，有机层与连接层之间界面，均形成共价键连接方式，附着力较强，使得第一无机层和有机层间接地牢固连接，不易发生剥离现象。
10.通过在有机层分散zif-90，形成的有机层上表面具有一定粗糙度，同时，zif-90为超大比表面积多孔材料，两因素共同使得有机层与上方的第二无机层具有较大接触面积，有效增强了第二无机层与有机层间的结合力，大的接触面积同时利于第二无机层释放应力，减小第二无机层发生损伤或剥离的可能。
11.具有粗糙上表面的有机层具有较大的水接触角，增强了有机层的疏水能力，一旦第二无机层发生损伤或剥离，暴露在空气的有机层可有效阻挡水分子渗透，起到保护器件层的作用。
12.有机层中的zif-90的孔径窗口尺寸低至0.35nm，能够起到分子筛作用，氧气的气体动力学直径大于zif-90孔径窗口尺寸，zif-90可有效阻隔氧气，一旦第二无机层发生损伤或剥离，暴露在空气的有机层可有效阻挡氧气分子渗透，起到保护器件层的作用。
13.附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
15.图1是现有技术中柔性电子器件薄膜封装结构示意图。
16.图2是本技术实施例提供的柔性电子器件薄膜封装结构示意图。
17.图3是本技术实施例提供的柔性电子器件薄膜封装结构制作方法流程示意图。
具体实施方式
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，附图采用简化形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
19.本实施例提供一种柔性电子器件封装结构，该封装结构包括至少二层无机封装层，至少一层有机封装层，无机封装层与有机封装层交错堆叠形成tfe封装层。其中，有机封装层包括有机聚合物基体和分散在有机聚合物基体中的金属有机框架材料（metal organic framework，mof）。
20.图2为本实施例提供的柔性电子器件封装结构示意图，其包括纵向上依次堆叠的器件层200、第一无机层201、连接层202、有机层203、第二无机层204、其中，图中tfe封装层为4层结构，其仅为举例式说明，在其他实施例中，无机层和有机层的叠层数量并不限于4层，可以随需要而定，在此并不限定。
21.器件层200可以具体为薄膜晶体管（tft）器件层。
22.第一无机层201和第二无机层204材料为氧化硅，还可以为氧化铝、氧化钛中的一种或几种。第一无机层201和第二无机层204可以通过等离子体增强化学气相沉积（pecvd）、物理气相沉积（pvd）或者原子层淀积（ald）的方式形成。
23.需要注意的是，在制备完成中，第一无机层201和第二无机层204表面暴露于空气中，极易形成羟基-oh。
24.第一无机层201的上表面设置有连接层202，连接层202的材料可以为3-氨基丙基三乙氧基硅烷（aptes）。
25.aptes的-si(oet)基团可与第一无机层201氧化硅上表面-oh发生反应，以si-o-si聚硅氧烷链聚合，因此使得连接层202与第一无机层201形成共价键连接。
26.有机层203为混合基质薄膜，有机层203包括有机聚合物基体和分散在有机聚合物基体中的mof，有机层203具有柔性特征。
27.有机聚合物基体可以是聚二甲基硅氧烷（pdms）、紫外固化光学胶或有机树脂，有机聚合物基体具有柔性特征。
28.mof是一种有机无机杂化材料，也称配位聚合物，mof由无机金属离子或金属簇与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。mof兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征，其具有超大比表面积，且孔径尺寸可调节，通过调节孔径尺寸可以有效实现对特定气体的隔离，在工业上有广泛应用前景。
29.在本实施例提供的有机层203中的mof可以具体为zif-90，zif-90的配位金属为zn，配体为2-甲酰咪唑，zif-90孔径窗口尺寸低至0.35nm，zif-90呈多面体纳米笼状微粒，包含zif-90的有机层上表面粗糙。zif-90的配体中的-cho可与连接层中aptes的-nh2发生亚胺缩合反应，反应脱水，以r1n=cr2碳氮双键链的形式连接aptes和zif90，其中r1和r2分别为aptes和zif-90的基团，使得连接层202与有机层203形成共价键连接。
30.图3为本实施例提供一种柔性电子器件封装结构的制作方法，方法包括301，提供器件层，在器件层上形成第一无机层；302，对第一无机层使用aptes进行表面修饰，形成连接层；303，在第一连接层上形成包括zif-90的有机层；304，在有机层上形成第二无机层。
31.301，提供器件层，在器件层上形成第一无机层。
32.具体地，提供器件层，在器件层上形成第一无机层201，第一无机层201的材料为氧化硅，通过等离子体增强化学气相沉积（pecvd）、物理气相沉积（pvd）或者原子层淀积（ald）的方式形成第一无机层201。
33.需要注意的是，在制备完成中，第一无机层201表面暴露于空气中，在表面极易结合氧形成羟基-oh。
34.302，对第一无机层使用aptes进行表面修饰，形成连接层。
35.具体地，在第一无机层表面涂覆溶于甲苯的aptes液体，在氩气氛围内加热静置适当时间，形成连接层。在此过程中，aptes的-si(oet)基团经过与第一无机层201氧化硅上表面-oh发生反应，以si-o-si聚硅氧烷链聚合，使得连接层202与第一无机层201形成共价键连接。
36.303，在连接层上形成包括zif-90的有机层。
37.具体地，zif-90分散至紫外固化胶液体中，通过喷墨打印方式滴在连接层，加热静置适当时间，在此过程中，zif-90的配体中的-cho与连接层中aptes的-nh2发生亚胺缩合反
应，以r1n=cr2碳氮双键链的形式连接aptes和zif90，其中r1和r2分别为aptes和zif-90的基团，再将紫外固化胶暴露于紫外光下，使紫外固化胶固定成型，形成有机层，该有机层包括具有柔性特征的紫外固化胶和分散在紫外固化胶中的zif-90。zif-90呈多面体微粒，以此法形成的有机层上表面具有一定粗糙度。
38.304，在有机层上形成第二无机层。
39.具体过程同步骤301，在此不做详述。
40.本技术提供的柔性电子器件封装结构为4层结构，纵向上依次堆叠第一无机层201、连接层202、有机层203、第二无机层204。
41.本技术提供的柔性电子器件封装结构具有以下有益效果：通过在第一无机层上设置包含aptes的连接层，使第一无机层与连接层之间界面，有机层与连接层之间界面，均形成共价键连接方式，附着力较强，使得第一无机层和有机层间接地牢固连接，不易发生剥离现象。
42.通过在有机层分散zif-90，形成的有机层上表面具有一定粗糙度，同时，zif-90为超大比表面积多孔材料，两因素共同使得有机层与上方的第二无机层具有较大接触面积，有效增强了第二无机层与有机层间的结合力，大的接触面积同时利于第二无机层释放应力，减小第二无机层发生损伤或剥离的可能。
43.具有粗糙上表面的有机层具有较大的水接触角，增强了有机层的疏水能力，一旦第二无机层发生损伤或剥离，暴露在空气的有机层可有效阻挡水分子渗透，起到保护器件层的作用。
44.有机层中的zif-90的孔径窗口尺寸低至0.35nm，能够起到分子筛作用，氧气的气体动力学直径大于zif-90孔径窗口尺寸，zif-90可有效阻隔氧气，一旦第二无机层发生损伤或剥离，暴露在空气的有机层可有效阻挡氧气分子渗透，起到保护器件层的作用。
45.以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。