本发明专利技术提供了一种包括集成气体渗透传感器的封装器件，包括：底基板，其上布置有电子元件，电子元件装于用于保护电子元件免受湿气和/或氧气侵蚀的封装内；至少一个传感器，其布置于封装内以测量气体进入封装的渗透；每个传感器包括导电感测元件，所述导电感测元件包括湿气和/或氧气敏感材料，其中所述敏感材料与湿气和/或氧气的反应导致传感器的电阻/电导率发生变化。
【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2006年12月28日、专利技术名称为“带有集成气体渗透传感器的封装器件”的申请号为200680056926.6专利申请的分案申请。
本专利技术一般涉及封装器件领域，并具体地涉及带有集成传感器的封装器件。
技术介绍
诸如有机发光器件(OLED)、电荷耦合器件(CCD)以及薄膜晶体管(TFT)、有机薄膜晶体管(TFT)、太阳能电池的许多电子器件包括反应性元件，这些反应性元件当暴露于湿气、氧气及大气中的其它气体中时容易恶化。为了确保这些器件具有较长的寿命，通常使用一些形式的气密包装以保护这些器件不暴露于使其恶化的物质中。由于气密性对于所述器件的工作很重要，故密封测试已成为这些器件的制造的重要部分。例如，在半导体工业中，标准可靠性合格试验包括一个以上湿度评估，其中将抽样数量的器件置于潮湿环境以及升高温度、偏压和/或压强的其它状况中。多种气密性测试已被开发用于评估封装包装的气密性。例如，为检测集成电路(IC)封装中的轻微泄漏，将氦气与干燥氮气的混合物密封于封装中，并使用质谱仪检测从封装泄漏出的氦气。尽管氦气泄漏测试方法被用于许多类型的半导体封装，然而其存在一些问题。首先，氦气泄漏测试通常仅适用于测试具有空腔的封装，而不适用于诸如光电子器件、MEMS或任何其它薄膜微电子器件等不包括空腔的器件。其次，由于原子重量的不同，氦气趋于从器件中存在的环境氮气中分离，从而移动到封装空腔的顶部，影响器件中的元件的导热率以及封装的折射率，从而导致不准确的结果。当前采用的评估封装内部的电子元件的状况的另一方法是直接观察电子元件的光学属性。例如在OLED中，可以在显微镜下对恶化图案进行
观察以评估OLED的老化。然而，目视检查方法自然地过于简单化且仅能提供关于封装器件的定性信息，但是对精确的定量研究而言用处有限。在对大量新制造的OLED进行测试的生产线中，目视检查也很费时间。而且一旦OLED集成于显示板中，目视检查就不再可行。过去，有人已经尝试将气体渗透传感器集成于封装包装中。美国专利3,943,557号描述了半导体封装中集成有气密性检测器的半导体封装。气密性检测器包括由一层氧化钴彼此隔开的一套相互交叉的电极。当没有湿气时，相互交叉的电极之间没有电流通过。然而，当存在湿气时，氧化钴的电阻率明显下降，从而使相互交叉的电极短路以触发警告，从而指示湿气的进入。德国专利申请公报DE 102 08 767号中描述了用于确定用于形成封装的材料的渗透性的测量器件。该测量器件包括存在于封装中用于电阻测量的一层腐蚀敏感材料。随着腐蚀敏感金属因进入封装的氧气/湿气而恶化时，其电阻增加。通过监测腐蚀敏感元件中电阻的变化来检测封装内的湿气。尽管有这些进展，然而封装包装中的集成传感器仍然存在着局限性。具体地说，传感器的灵敏度不足以检测气体以10-4g/m2/天或更好的低水平渗透，这样的问题仍然存在。因此需要继续努力以提高其可靠性与准确性。因此，本专利技术的目的是提供一种封装器件，其在封装内包括用于测量气体渗透进入封装的至少一个气体渗透传感器。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术旨在提供一种封装器件，其包括：底基板；电子元件，其布置于底基板上并装在保护电子元件免受湿气和/或氧气侵蚀的封装内部；以及至少一个气体渗透传感器，其布置于底基板上并封装于所述封装内以测量气体进入该封装的渗透。所述至少一个气体渗透传感器包括导电感测元件以及能够将该感测元件连接于信号评估单元的
电气连接器。感测元件包括湿气和/或氧气敏感材料，其中所述敏感材料与湿气和/或氧气的反应导致感测元件的电导率/电阻发生变化。在第二方面中，本专利技术旨在提供一种根据本专利技术的第一方面的封装器件的制造方法。该方法包括：提供底基板以用于在所述底基板上形成电子元件，在底基板上形成电子元件，在真空下在底基板上形成用于监测气体的渗透的至少一个气体渗透传感器，以及在电子元件与传感器上方形成封装。在第三方面中，本专利技术旨在提供一种用于制造封装器件的系统。该系统包括：真空室，其中设有布置于该真空室内用于接纳样品的固持夹具；与真空室连接的加载互锁室(loadlock)，该加载互锁室能够将样品转移到固持夹具上；等离子体源，其能够发出等离子体以清洗样品；至少第一材料源以及第二材料源，第一材料源适合在样品上形成气体渗透传感器，第二材料源适合在样品上方形成封装；线性运动驱动器，其能够将法向力施加到固持夹具上的样品上；耦接于固持夹具的加热器，其用于加热样品；以及UV源，其用于对UV可固化聚合物进行固化。在第四方面中，本专利技术旨在提供一种用于确定布置于根据第一方面的封装器件中的电子元件的状况的方法。该方法包括：测量封装中所包括的传感器的电导率，从传感器的电导率中确定已渗入封装的湿气和/或氧气的量，以及将已渗入封装中的湿气和/或氧气的量与电子元件的状况相互关联。本专利技术还旨在提供一种用于确定封装器件中的电子元件的状况的系统，所述系统用于确定传感器的电导率/电阻。本专利技术人已经成功地将包括可与湿气和/或氧气起反应的感测元件的简单而精确的气体渗透传感器集成到任何封装中。随着环境气体渗入封装，感测元件与周围的湿气和/或氧气发生接触，且其电导率/电阻逐渐变化。通过测量该感测元件的电导率/电阻的变化，可以确定渗入封装中的水和/或氧气的量。因此，本专利技术便于对渗透进入封装器件中的湿气和/或氧气的定性与定量评估。由于传感器的设计简单，本专利技术适用于任何已有的封装的或包装的物体。将传感器集成于诸如OLED、半导体以及太阳能电池的封装器件中，在制造层面以及在最终用户的层面上可以提供实际的好处。例如，本专利技术使用户能够估计器件剩余的使用寿命。在生产线上，本专利技术能够进行快速检查以确定制造的器件的封装是否完整无损。本专利技术还便于研究任何封装器件的恶化模型的研究，以便提高封装制造技术。根据本专利技术的第一方面，封装中封装有至少一个气体渗透传感器，以测量气体进入封装的渗透。该传感器包括导电感测元件，该导电感测元件包括与湿气和/或氧气起反应的材料，该材料的电导率或电阻随着反应的结果而发生变化。在某种意义上，感测元件起着可变电阻器的作用，其电阻通过与湿气和/或氧气的化学反应而发生变化。通过测量传感器的特性的变化，可以从中推断出封装的气密性以及电气元件的工作状况。例如，传感器中的钙感测元件与水汽之间的化学反应导致一些导电的钙金属转换为不导电的氢氧化钙，从而减少了电流流经感测元件所通过的横截面积。这导致传感器中的电导率/电阻增加，且该变化容易通过测量传感器两端的电势降或通过直接测量电阻而检测到。例如，WO 2005/095924中描述了以该方式工作的气体渗透传感器的例子。感测元件包括可与湿气和/或氧气起反应的材料，从而该材料与湿气和/或氧气进行反应并部分地转换为不导电的材料，且从而改变了其电气属性。优选地，该材料一旦与湿气和/或氧气起反应，其电导率/电阻就表现出可测量的变化。在一些实施例中，感测元件包括水和/或氧气敏感材料，例如包括导电的有机聚合物、金属、金属合金、金属氧化物及它们的组合。示例性材料包括诸如Ca与Mg的第II族的金属，以及诸如Fe的过渡金属。也可以使用导电的有机聚合物，包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种封装器件，其包括：底基板，电子元件，其布置于所述底基板上并装在保护该电子元件免受湿气和/或氧气侵蚀的封装内部，以及至少一个气体渗透传感器，其布置于所述底基板上并装在所述封装中，所述气体渗透传感器能够测量气体进入所述封装的渗透，其中，所述至少一个气体渗透传感器的每一个包括：导电感测元件，其由湿气和/或氧气敏感材料制成，其中，所述敏感材料与湿气和/或氧气的化学反应导致所述感测元件的电阻的增加，以及电气连接器，其能够将所述感测元件连接到信号评估单元。
【技术特征摘要】
1.一种封装器件，其包括：底基板，电子元件，其布置于所述底基板上并装在保护该电子元件免受湿气和/或氧气侵蚀的封装内部，以及至少一个气体渗透传感器，其布置于所述底基板上并装在所述封装中，所述气体渗透传感器能够测量气体进入所述封装的渗透，其中，所述至少一个气体渗透传感器的每一个包括：导电感测元件，其由湿气和/或氧气敏感材料制成，其中，所述敏感材料与湿气和/或氧气的化学反应导致所述感测元件的电阻的增加，以及电气连接器，其能够将所述感测元件连接到信号评估单元。2.如权利要求1所述的器件，其中，所述封装内布置有多个所述气体渗透传感器。3.如权利要求2所述的器件，其中，所述多个气体渗透传感器以规则的网格布置在所述电子元件周围。4.如权利要求2或3所述的器件，其中，所述多个气体渗透传感器布置于所述封装的边缘附...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉马达斯·森蒂尔·库马尔，A·P·伯登，蔡树仁，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG
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