一种适用于MicroOLED显示器的高可靠性打线Pad结构及其制备方法与流程

一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构及其制备方法
技术领域
1.本发明属于显示技术领域，具体涉及一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构及其制备方法。


背景技术：

2.有机发光二极管(organic light-emitting device，简称为oled显示器因具有低成本、功耗低、响应速度快、视角广、对比度高、亮度高以等一系列优点，被业界普遍视为最具前途的照明和显示设备之一。随着科技的进步与科技的发展，人们在追求显示效果的体验上也有着更高的需求，加之穿戴配套显示设备使其物理意义上的方法路径可行，5g时代的到来会解决数据量传输的问题，因此近年来micro oled(organic light emitting display)被称为下一代显示技术的黑马，现已广泛应用于机戴头盔、枪瞄、夜视仪等军用市场，并且随着ar/vr以及自动驾驶等新技术的应用，micro oled微显示器将迎来爆发式的增长。该市场对oled器件有着更高亮度及更高效率的需求。
3.一般地，micro oled微显示器的最终模组形态有两种，一种为pcb形态，多用于对产品可靠性要求高的领域；一种为fpc形态，多用于对产品可变性要求高的领域，如图1所示。在pcb形态产品中，其传统工艺采用导电金属线(金线或铝线等)将显示屏部分与pcb部分进行连接，实现电学及信号导通，如图2所示。极细的金属线通过瓷嘴的毛细管穿出，然后经过电弧放电或加热或超声等方式使伸出部分熔化，并在表面张力作用下成球形，然后通过瓷嘴将球压焊到芯片的电极上，压下后作为第一个焊点，为球焊点，然后从第一个焊点抽出弯曲的金线再压焊到相应的位置上，形成第二个焊点，为平焊(楔形)焊点。在完成导通作用后，由于极细的金属线直接裸露在外易于环境中的湿气、氧气等其他物质发生化学反应，或者会接触外力发生物理形变，使其导通发生异常，带来产品性能有问题，还需要对极细的金属线进行封胶保护，如图3所示。
4.至此，传统的pcb形态的micro oled产品就完成了。但在某些应用中，产品需要经受高低温度环境的考验，其中低温往往可以到达-55℃，高温往往可以到达85℃.由于现有的金属线保护胶水的性质，在反复的高低温循环中，由于各种材料热膨胀系数差异，会导致金属线被拉扯，焊点在一定情况下发生虚焊、脱落，如图4所示。现有的解决方案需要精确调控金属线强度、粗细，焊点打线压力，金属线保护胶的粘度，弹性模量、热膨胀系数等因子，综合优化才能获得最优结果，调整时间长，成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于提供一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构及其制备方法，通过在打线金属线pad上方设置无机层，通过刻蚀方式，使得无机层在打线金属线pad上方形成特殊的瓮结构，通过设置的这种特殊瓮结构，一方面限制了第一焊点金属球的外部轮廓大小，减少了相邻焊点金属球的搭接短路可能；另一方面，限制了单个金
属球的垂直运动导致虚焊的可能，从而提升产品的可靠性。
6.本发明的目的之二在于提供一种micro oled微型显示屏，其阳极由本发明所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构为基板制备得到。
7.本发明的目的之三在于提供一种pcb形态micro oled微型显示器，其由本发明所述的micro oled微型显示屏为显示屏。
8.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
9.一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构，在pad结构的周围设置瓮形形状的无机层，所述无机层包围住pad结构的侧面且不覆盖pad结构的表面。
10.所述无机层为一层或多层；所述无机层为氮化硅层、氧化硅层、氮氧化硅层中的一种或多种。
11.所述无机层的厚度为3～30μm。
12.本发明还提供了所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构的制备方法之一，所述制备方法之一包括以下步骤：
13.(1)对整张来料晶片的pad区域使用低温可图案化pecvd工艺沉积无机层，所述无机层完整覆盖了pad区域；
14.(2)在无机层上制备光阻层，并使用曝光工艺，对pad结构正上方的光阻层进行图案化；
15.(3)使用湿法刻蚀工艺进行刻蚀，刻蚀至pad结构表面残存部分无机层，然后进行清洗、干燥；
16.(4)使用干法刻蚀工艺将pad结构表面残存的部分无机层刻蚀掉，由于有光阻层的保护，干法刻蚀仅会对无机层进行刻蚀，将剩余无机层刻蚀完毕，露出pad结构，无机层则形成瓮形结构；
17.(5)剥离掉光阻层。
18.步骤(1)中，低温可图案化pecvd工艺的温度≤90℃。所述无机层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的任意一种或多种，优选为氧化硅；所述无机层的厚度为3～15μm，优选地为13μm，折射率范围为1.45～1.85，优选为1.7，应力大小≤-200mpa，整体膜厚均匀性≤3％。
19.步骤(2)中，图案化时所使用的掩膜版空白处的形状为圆形，圆形的直径小于pad结构的宽度。
20.步骤(3)中，湿法刻蚀工艺中，蚀刻液为35～45％质量浓度的nh4f水溶液和45～55％质量浓度的hf水溶液按照体积比4～8:1组成，蚀刻时间为30～80min，优选为55min；在该刻蚀时间下，pad结构表面上方的无机层不会被全部刻蚀。
21.步骤(4)中，干法刻蚀的时间为400～800s，优选为500s。
22.此方法中，首先对整张来料晶片的pad区域使用低温可图案化pecvd工艺沉积无机层使无机层完整覆盖住pad区域，再在无机层上制备光阻层，并使用曝光工艺，对pad结构正上方的光阻层进行图案化，这样在进行后续的湿法刻蚀工艺时，蚀刻液仅会从上往下蚀刻图案化的部分，且刻蚀的过程中由于刻蚀反应的各向同性会形成瓮形的结构，但是为了避免蚀刻液蚀刻pad结构的表面以及控制瓮形结构的无机层的底边形貌，在湿法刻蚀进行到一定程度后进行干法刻蚀，通过干法刻蚀清除掉pad结构上表面上的无机层，进而得到高可
靠性打线pad结构。
23.本发明还提供了所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构的制备方法之二，所述制备方法之二包括以下步骤：
24.a、对整张来料晶片的pad区域使用低温可图案化pecvd工艺沉积无机层一，所述无机层一完整覆盖了pad区域；
25.b、使用高温可团化pecvd工艺在无机层一之上沉积无机层二；
26.c、在无机层二上制备光阻层，并使用曝光工艺，对pad结构正上方的光阻层进行图案化；
27.d、使用干法刻蚀工艺将pad结构表面所有的无机层刻蚀掉，露出pad结构，无机层则形成瓮形结构；
28.e、剥离掉光阻层。
29.步骤a中，低温可图案化pecvd工艺的温度≤90℃；
30.步骤b中，高温可团化pecvd工艺的温度为200～250℃。
31.所述无机层一的厚度为3～15um，优选为9um，折射率范围为1.45～1.85，优选为1.6，应力大小≤-200mpa，整体膜厚均匀性≤3％。
32.所述无机层二的厚度为3～15um，优选为5um，折射率范围为1.45～1.85，优选为1.8，应力大小≤-350mpa，整体膜厚均匀性≤3％。
33.步骤d中，干法刻蚀的时间为6～40min，优选为25min。
34.此方法中，首先对整张来料晶片的pad区域使用低温可图案化pecvd工艺沉积无机层一使无机层一完整覆盖住pad区域，再使用高温可团化pecvd工艺在无机层一之上沉积致密性较高的无机层二，再在无机层二之上制备光阻层，并使用曝光工艺，对pad结构正上方的光阻层进行图案化，这样在进行后续的干法刻蚀工艺时由上往下蚀刻图案化的部分，并利用无机层二的致密性高于无机层一，在相同的干法刻蚀条件下无机层一的蚀刻比率会显著大于无机层二，由于刻蚀反应的各向异性会形成瓮形的结构，进而得到高可靠性打线pad结构。
35.本发明还提供了一种micro oled微型显示屏，所述micro oled微型显示屏的阳极由本发明所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构为基板制备得到。
36.所述micro oled微型显示屏的制备方法为：以本发明所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构为基板制备阳极，在阳极之上蒸镀oled发光材料，使用pecvd或ald工艺，在发光材料上制备薄膜封装材料，使用常规光刻工艺，在薄膜封装材料上制备彩膜，在彩膜上贴合玻璃盖板。
37.本发明还提供了一种pcb形态micro oled微型显示器，所述pcb形态micro oled微型显示器以本发明所述的micro oled微型显示屏为显示屏。
38.所述pcb形态micro oled微型显示器的制备方法为：将micro oled微型显示屏与pcb进行固晶；使用打线工艺，将micro oled微型显示屏上的金属pad与pcb上的金手指进行连接在金属线上涂布保护胶，并进行固化，至此，pcb形态micro oled微型显示器制备完成。
39.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在打线金属线pad上方设置无机层，通过刻蚀方式，使得无机层在打线金属线pad上方形成特殊的瓮结构，通过设置的这种特殊瓮形结构，一方面限制了第一焊点金属球的外部轮廓大小，减少了相邻焊点金
属球的搭接短路可能；另一方面，限制了单个金属球的垂直运动导致虚焊的可能，从而提升产品的可靠性。
附图说明
40.图1为micro oled的两种形态示意图，其中a为pcb形态；b为fpc形态；
41.图2为pcb产品的打线流程示意图；
42.图3为金属导线工艺流程示意图；
43.图4为常见的打线异常情况，其中：a.相邻金属球接触短路，b.金属球与相邻pad接触短路，c.金属球脱落，d.金属球虚焊；
44.图5为实施例1中的瓮形pad区制备流程示意图；
45.图6为带有实施例1中的瓮形pad区结构的基板制备的micro oled微型显示屏结构示意图；
46.图7为实施例2中的瓮形pad区制备流程示意图；
47.图8为带有实施例2中的瓮形pad区结构的基板制备的micro oled微型显示屏结构示意图；
48.图9为pcb形态micro oled微型显示器制备流程示意图，
49.图中，00-晶片、01-无机层一、02-光阻层、03-pad结构、04-带有瓮形pad区结构的基板、05-阳极、06-发光层、07-薄膜封装层、08-彩膜层、09-玻璃盖板、10-pcb、11-无机层二、12-金手指、13-保护胶、14-micro oled微型显示器。
具体实施方式
50.下面结合实施例对本发明进行详细说明。
51.实施例1
52.一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构的制备方法，包括以下步骤：
53.(1)使用常规低温可图案化pecvd工艺，温度≤90℃，对整张来料晶片00的pad区域沉积无机层01。其中无机层材质可选但不限于氮化硅sin、氧化硅sio、氮氧化硅sion，优选为氧化硅sio；sio无机层的厚度为3～15um，优选为13um，折射率范围为1.45～1.85，优选为1.7，应力大小≤-200mpa，整体膜厚均匀性≤3％；
54.(2)使用常规光刻工艺，在无机层01上制备光阻层02，并使用曝光工艺，对光阻层02进行图案化，图案化时所使用的掩膜版空白处的形状为圆形，圆形的直径小于pad结构的宽度；
55.(3)使用常规湿法刻蚀工艺对无机层01进行刻蚀，由于有光阻层02的保护，可选择性地对目标区域地无机层01进行刻蚀获得目标图案；其中湿刻液由40％质量浓度的nh4f水溶液和49％质量浓度的hf水溶液按照体积比4～8:1组成，刻蚀时间为30～80min，优选为55min，在该刻蚀时间下，会剩余部分无机层01未被打开；
56.(4)清洗烘干，使用去离子水进行清洗，转速1000转持续100s,150℃氮气氛围烘干1h；
57.(5)使用常规干法刻蚀工艺进行刻蚀，由于有光阻层02的保护，干法刻蚀仅会对无
机层01进行刻蚀，将剩余无机层01刻蚀完毕，此时pad结构03露出，其中干法刻蚀工艺参数为常规工艺，控制其反应时间为400～800s，优选为500s；
58.(6)使用常规剥离工艺，将剩余光阻层02去除，至此，带有瓮形pad区结构的基板04制备完成。
59.上述制备过程如图5所示。
60.实施例2
61.一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构的制备方法，包括以下步骤：
62.(1)使用常规低温可图案化pecvd工艺，温度≤90℃，优选为85℃，对整张来料晶片的pad区域沉积无机层01，其中无机层材质可选但不限于氮化硅sin、氧化硅sio、氮氧化硅sion，其中优选为氧化硅sio；sio无机层的厚度为3～15um，优选为9um，折射率范围为1.45～1.85，优选为1.6，应力大小≤-200mpa，整体膜厚均匀性≤3％；
63.(2)在无机层01上，使用常规高温可团花pecvd工艺，温度≤250℃，优选为230℃，对整张来料wafer的pad区域沉积无机层11。其中无机层材质可选但不限于氮化硅sin、氧化硅sio、氮氧化硅sion，优选为氧化硅sin；对sin无机层的厚度为3～15um，优选为5um，折射率范围为1.45～1.85，优选为1.8，应力大小≤-350mpa，整体膜厚均匀性≤3％；
64.(3)使用常规光刻工艺，在无机层11上制备光阻层02，并使用曝光工艺，对光阻层02进行图案化，图案化时所使用的掩膜版空白处的形状为圆形，圆形的直径小于pad结构的宽度；
65.(4)使用干法刻蚀工艺对无机层11及无机层01进行刻蚀，由于有光阻层02的保护，可选择性地对目标区域的无机层11与无机层01进行刻蚀获得目标图案；由于无机层11为高温制备的sin膜层，其膜层致密性高于无机层01为低温制备的sio膜层，在相同的干法刻蚀工艺中，形成瓮状结构，其中干法刻蚀工艺参数为常规工艺，控制其反应时间为6～40min，优选为25min，将pad 03露出；
66.(5)使用常规剥离工艺，将剩余光阻层02去除，至此，带有瓮形pad区结构的基板04制备完成。
67.上述制备过程如图7所示。
68.应用例1
69.一种micro oled微型显示屏的制备方法，包括以下步骤：
70.(a)使用常规光刻工艺，在实施例1或2制备得到的带有瓮形pad区结构的基板04上制备阳极05；
71.(b)使用常规蒸镀工艺，在阳极05之上制备oled发光层06；
72.(c)使用常规pecvd及ald工艺，在06上制备薄膜封装层07；
73.(d)使用常规光刻工艺，在薄膜封装层07上制备彩膜层08；
74.(e)在彩膜层08上使用常规贴合工艺贴合玻璃盖板09；至此，micro oled微型显示屏09制备完成。如图6、8所示。
75.应用例2
76.一种pcb形态micro oled微型显示器制备方法，包括以下步骤：
77.1)将应用例1中的micro oled微型显示屏09与pcb10进行固晶；
78.2)使用打线工艺，将micro oled微型显示屏09上的金属pad11，与pcb10上的金手指12进行连接；
79.3)在金属线上涂布保护胶13，并进行固化，至此，pcb形态micro oled微型显示器14制备完成。如图9所示。
80.上述各实施例制备的特殊瓮形结构，一方面限制了第一焊点金属球的外部轮廓大小，减少了相邻焊点金属球的搭接短路可能；另一方面，限制了单个金属球的垂直运动导致虚焊的可能，从而提升应用例中产品的可靠性。
81.上述参照实施例对一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构，其特征在于，在pad结构的周围设置瓮形形状的无机层，所述无机层包围住pad结构的侧面且不覆盖pad结构的表面。2.根据权利要求1所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构，其特征在于，所述无机层为一层或多层；所述无机层为氮化硅层、氧化硅层、氮氧化硅层中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构，其特征在于，所述无机层的厚度为3～30μm。4.如权利要求1-3任意一项所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)对整张来料晶片的pad区域使用低温可图案化pecvd工艺沉积无机层，所述无机层完整覆盖了pad区域；(2)在无机层上制备光阻层，并使用曝光工艺，对pad结构正上方的光阻层进行图案化；(3)使用湿法刻蚀工艺进行刻蚀，刻蚀至pad结构表面残存部分无机层，然后进行清洗、干燥；(4)使用干法刻蚀工艺将pad结构表面残存的部分无机层刻蚀掉，露出pad结构，无机层则形成瓮形结构；(5)剥离掉光阻层。5.如权利要求1或2所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：a、对整张来料晶片的pad区域使用低温可图案化pecvd工艺沉积无机层一，所述无机层一完整覆盖了pad区域；b、使用高温可团化pecvd工艺在无机层一之上沉积无机层二；c、在无机层二上制备光阻层，并使用曝光工艺，对pad结构正上方的光阻层进行图案化；d、使用干法刻蚀工艺将pad结构表面所有的无机层刻蚀掉，露出pad结构，无机层则形成瓮形结构；e、剥离掉光阻层。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)或步骤a中，低温可图案化pecvd工艺的温度≤90℃；步骤b中，高温可团化pecvd工艺的温度为200～250℃。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，湿法刻蚀工艺中，蚀刻液为35～45％质量浓度的nh4f水溶液和45～55％质量浓度的hf水溶液按照体积比4～8:1组成，蚀刻时间为30～80min。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述无机层二的厚度为3～15um，折射率范围为1.45～1.85，应力大小≤-350mpa，整体膜厚均匀性≤3％。9.一种micro oled微型显示屏，其特征在于，所述micro oled微型显示屏的阳极由权利要求1-3任意一项所述的适用于micro oled显示器的高可靠性打线pad结构为基板制备得到。10.一种pcb形态micro oled微型显示器，其特征在于，所述pcb形态micro oled微型显示器以权利要求9所述的micro oled微型显示屏为显示屏。

技术总结
本发明公开了一种适用于Micro OLED显示器的高可靠性打线Pad结构及其制备方法，通过在打线金属线PAD上方设置无机层，通过刻蚀方式，使得无机层在打线金属线PAD上方形成特殊的瓮结构，通过设置的这种特殊瓮结构，一方面限制了第一焊点金属球的外部轮廓大小，减少了相邻焊点金属球的搭接短路可能；另一方面，限制了单个金属球的垂直运动导致虚焊的可能，从而提升产品的可靠性。而提升产品的可靠性。而提升产品的可靠性。


技术研发人员：李雪原 吕迅 岳小帅 朱平 刘胜芳 赵铮涛
受保护的技术使用者：安徽熙泰智能科技有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/25