CN112379551A - 一种lcos低成本的封装方法及其封装的lcos - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种LCOS低成本的封装方法及其封装的LCOS，涉及封装技术领域。一种LCOS低成本的封装方法及其封装的LCOS，本发明采用成熟的2.5代LCD生产线实现LCOS封装，投资小，生产成本低，通过将与处理后的整片ITO导电玻璃和硅基晶圆进行贴合，在经过切割、灌注液晶、封口的手段制作LCOS，改变了传统的单片制作的工艺，其解决了硅基晶圆与ITO玻璃切合形变的问题和LCOS盒厚均匀性问题，此种方法制备的LCOS成品率高、材料利用率高，能够进行量产并降低生产所需的成本，同时保证了产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及封装技术领域，具体而言，涉及一种LCOS低成本的封装方法及其封装的LCOS。
背景技术
LCOS(Liquid Crystal on Silicon)，即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式，尺寸非常小的矩阵液晶显示装置。这种矩阵采用CMOS技术在硅芯片上加工制作而成。像素的尺寸大小从7微米到20微米，对于百万像素的分辨率，这个装置通常小于1英寸。有效矩阵的电路在每个像素的电极和公共透明电极间提供电压，这两个电极之间被一薄层液晶分开。像素的电极也是一个反射镜。通过透明电极的入射光被液晶调制光电响应电压将被应用于每个像素电极。反射的像被光学方法同入射光分开从而被投影物镜放大成像到大屏幕上。采用LCOS技术的投影机其光线不是穿过LCD面板，而是采用反射方式来形成图像，光利用效率可达40％。
传统的LCOS封装需要定制专用的封装设备线来完成，设备投资大，并且主要设备依赖进口，建设周期长。
现有的LCOS制备方法较为复杂，不利于量产，生产的LCOS破损率高、成品低，所以生产效率很低，同时也增加了生产成本；另外，由于单片制作，很难保证成品器件液晶层厚度的一致性，导致存在质量问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LCOS低成本的封装方法，此方法具有制备流程简单，成本低廉，成品率高的特点。
本发明的另一目的在于提供一种LCOS，该LCOS具有成品器件液晶层厚度的一致，同时质量好，便于量产的特点。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一方面，本申请实施例提供一种LCOS低成本的封装方法，包括以下步骤：将ITO导电玻璃和硅基晶圆进行预处理，将预处理后的硅基晶圆通过粘合剂粘贴于ITO导电玻璃的板面，切割接合后的ITO导电玻璃和硅基晶圆形成若干单粒，将若干单粒内灌注液晶并进行封口。
另一方面，本申请实施例提供一种前述封装方法封装的LCOS。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明采用成熟的2.5代LCD生产线实现LCOS封装，投资小，生产成本低，通过将与处理后的整片ITO导电玻璃和硅基晶圆进行贴合，在经过切割、灌注液晶、封口的手段制作LCOS，改变了传统的单片制作的工艺，其解决了硅基晶圆与ITO玻璃切合形变的问题和LCOS盒厚均匀性问题，此种方法制备的LCOS成品率高、材料利用率高，能够进行量产并降低生产所需的成本，同时保证了产品的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为本发明实施例所述的LCOS封装方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
一种LCOS低成本的封装方法，包括以下步骤：将ITO导电玻璃和硅基晶圆进行预处理，将预处理后的硅基晶圆通过粘合剂粘贴于ITO导电玻璃的板面，切割接合后的ITO导电玻璃和硅基晶圆形成若干单粒，将若干单粒内灌注液晶并进行封口。
本实施例中通过切割、灌注液晶、封口的手段制作LCOS，改变了传统的单片制作的工艺，解决了硅基晶圆与ITO玻璃切合形变的问题和LCOS盒厚均匀性问题，此种方法制备的LCOS成品率高、材料利用率高，能够进行量产并降低生产所需的成本，同时保证了产品的质量。
在本发明的一些实施例中，上述所述硅基晶圆在与ITO导电玻璃贴合前还通过胶水贴附有基板，所述基板通过粘合剂与ITO导电玻璃的板面连接。
本实施例中的胶水采用环氧胶，环氧胶又称为环氧树脂、环氧树脂胶，因价格相对于其它同类产品低廉所以应用形式多种多样，环氧胶形态为透明液体，需以AB混合调配的方式才可使其固化，固化后的产物具有耐水、耐化学腐蚀、晶莹剔透等特点。
在本发明的一些实施例中，上述所述粘合剂为混合有硅球的紫外敏感环氧胶，采用光积量大于等于1000mj/C㎡的紫外灯光线对ITO导电玻璃和硅基晶圆的接合处的粘合剂进行照射，使粘合剂固化。
本实施例中的紫外敏感环氧胶又称光敏胶、紫外光固化胶、无影胶，其是一种必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂，它可以作为粘接剂使用；其固化原理是UV固化材料中的光引发剂(或光敏剂)在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联化学反应，使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态；紫外敏感环氧胶粘接强度高、通过破坏试验的测试可达到塑料本体破裂而不脱胶，可几秒钟定位、一分钟达到最高强度、极大地提高了工作效率；固化后完全透明、产品长期不变黄、不白化；对比传统的瞬干胶粘接、具有耐环测、不白化、柔韧性好等优点
在本发明的一些实施例中，上述所述紫外灯光线的照射温度和时间分别为130-140℃和7-9min。
在本发明的一些实施例中，上述所述切割流程中的切割刀头以800-600mm/s的切割速度，125°的切割角度，0.04-0.02Mpa的切割气压，3.1-1.6mm切割深度进行单粒切割。
在本发明的一些实施例中，上述所述ITO导电玻璃和硅基晶圆的预处理均包括清洗、PI涂布和摩擦，所述ITO导电玻璃在摩擦步骤后还进行丝印。
本实施例中的摩擦采用尼龙材质的摩擦布，以一定角度到PI上摩擦特定深度的沟槽，进而实现ITO导电玻璃和硅基晶圆的打磨。
在本发明的一些实施例中，上述所述清洗的步骤中，采用摩尔浓度为1.2-0.8mol/L的清洗液在200-220cm/min的输送速度对ITO导电玻璃和硅基晶圆进行冲洗，同时清洗液的温度控制在48-42℃。
在本发明的一些实施例中，上述所述PI涂布的步骤中，在ITO导电玻璃和硅基晶圆的壁面涂覆一层厚度为600埃的聚酰亚胺材料并进行预烘，所述ITO导电玻璃的预烘温度为100-5℃，所述硅基晶圆的预烘温度为65-35℃，涂覆完毕后现在105-95℃下预固化2-4s，再在280-270℃下主固化12-15min。
在本发明的一些实施例中，上述所述丝印的步骤中，125-115℃的预烘温度下降粘合剂刮涂在ITO导电玻璃的板面上。
另一方面，本申请实施例提供一种前述封装方法封装的LCOS。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例的目的在于提供一种封装LCOS，包括如下步骤：
1.1预处理：
1.1.1组件定位：
将硅基晶圆的一侧壁面涂刷环氧胶，将硅基晶圆粘贴于一块基板的壁面，并将基板延伸出硅基晶圆边沿的部分进行切割。
1.1.2清洗：
将粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃放置于超声清洗装置内，在其内部通入传送速度为200cm/min且摩尔浓度为1.2mol/L的清洗液，按照超声清洗装置的操作规程操作，将超声清洗装置内的温度控制在48℃，调节超声清洗装置的上喷淋压力为1.2kg/cm2，下喷淋的压力为0.5kg/cm2，每段超声波设定的电流为2.8A，同时在超声清洗装置内通入电阻为12兆欧的纯水，纯水喷淋的上下压力分别保持在2.2kg/cm2和0.7kg/cm2，纯水通入的流速保持在6L/min，对粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃进行高效清洗除污。
1.1.3PI涂布：
利用辊涂方式在ITO导电玻璃和硅基晶圆的壁面涂覆一层厚度为600埃的聚酰亚胺材料并进行预烘，ITO导电玻璃的预烘温度保持在105℃，硅基晶圆的预烘温度保持在65℃，在ITO导电玻璃和硅基晶圆涂覆完毕后在105℃下预固化2s，最后在280℃下主固化12min。
1.1.4摩擦:
利用包覆有尼龙材料制成的摩擦布的飞轮以1020R/min的转速以一定角度到PI上摩擦特定深度的沟槽。
1.1.5丝印
采用丝网印刷的方式在125℃的预烘温度下将混合有硅球的紫外敏感环氧胶刮涂在ITO导电玻璃的板面上。
1.1.6贴合：
将硅基晶圆粘贴有基板的一侧粘贴于ITO导电玻璃涂覆有混合有硅球的紫外敏感环氧胶的板面。
1.1.7固化：
采用光积量为1000mj/C㎡的紫外灯光线以130℃的状态下对ITO导电玻璃和硅基晶圆的接合处的粘合剂进行照射7min，使粘合剂固化。
1.1.8切割：
采用钻石刀头将贴合在一起的ITO导电玻璃和硅基晶圆以800mm/s的切割速度，125°的切割角度，0.04Mpa的切割气压，3.1mm切割深度进行切割，得到若干单粒玻璃。
1.1.9灌晶：
利用灌晶机将液晶依次灌入若干单粒玻璃内。
1.1.10封口：
灌满后采用环氧胶将灌注口封住，得到封装的LCOS。
实施例2
本实施例的目的在于提供一种封装LCOS，包括如下步骤：
1.1预处理：
1.1.1组件定位：
将硅基晶圆的一侧壁面涂刷环氧胶，将硅基晶圆粘贴于一块基板的壁面，并将基板延伸出硅基晶圆边沿的部分进行切割。
1.1.2清洗：
将粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃放置于超声清洗装置内，在其内部通入传送速度为180cm/min且摩尔浓度为1mol/L的清洗液，按照超声清洗装置的操作规程操作，将超声清洗装置内的温度控制在45℃，调节超声清洗装置的上喷淋压力为1kg/cm2，下喷淋的压力为0.3kg/cm2，每段超声波设定的电流为2.6A，同时在超声清洗装置内通入电阻为13兆欧的纯水，纯水喷淋的上下压力分别保持在2kg/cm2和0.5kg/cm2，纯水通入的流速保持在10L/min，对粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃进行高效清洗除污。
1.1.3PI涂布：
利用辊涂方式在ITO导电玻璃和硅基晶圆的壁面涂覆一层厚度为600埃的聚酰亚胺材料并进行预烘，ITO导电玻璃的预烘温度保持在100℃，硅基晶圆的预烘温度保持在50℃，在ITO导电玻璃和硅基晶圆涂覆完毕后在100℃下预固化4s，最后在275℃下主固化15min。
1.1.4摩擦:
利用包覆有尼龙材料制成的摩擦布的飞轮以1020R/min的转速以一定角度到PI上摩擦特定深度的沟槽。
1.1.5丝印
采用丝网印刷的方式在120℃的预烘温度下将混合有硅球的紫外敏感环氧胶刮涂在ITO导电玻璃的板面上。
1.1.6贴合：
将硅基晶圆粘贴有基板的一侧粘贴于ITO导电玻璃涂覆有混合有硅球的紫外敏感环氧胶的板面。
1.1.7固化：
采用光积量为1000mj/C㎡的紫外灯光线以140℃的状态下对ITO导电玻璃和硅基晶圆的接合处的粘合剂进行照射9min，使粘合剂固化。
1.1.8切割：
采用钻石刀头将贴合在一起的ITO导电玻璃和硅基晶圆以800mm/s的切割速度，125°的切割角度，0.03Mpa的切割气压，2.5mm切割深度进行切割，得到若干单粒玻璃。
1.1.9灌晶：
利用灌晶机将液晶依次灌入若干单粒玻璃内。
1.1.10封口：
灌满后采用环氧胶将灌注口封住，得到封装的LCOS。
实施例3
本实施例的目的在于提供一种封装LCOS，包括如下步骤：
1.1预处理：
1.1.1组件定位：
将硅基晶圆的一侧壁面涂刷环氧胶，将硅基晶圆粘贴于一块基板的壁面，并将基板延伸出硅基晶圆边沿的部分进行切割。
1.1.2清洗：
将粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃放置于超声清洗装置内，在其内部通入传送速度为160cm/min且摩尔浓度为0.8mol/L的清洗液，按照超声清洗装置的操作规程操作，将超声清洗装置内的温度控制在42℃，调节超声清洗装置的上喷淋压力为0.8kg/cm2，下喷淋的压力为0.1kg/cm2，每段超声波设定的电流为2.4A，同时在超声清洗装置内通入电阻为13兆欧的纯水，纯水喷淋的上下压力分别保持在1.8kg/cm2和0.3kg/cm2，纯水通入的流速保持在8L/min，对粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃进行高效清洗除污。
1.1.3PI涂布：
利用辊涂方式在ITO导电玻璃和硅基晶圆的壁面涂覆一层厚度为600埃的聚酰亚胺材料并进行预烘，ITO导电玻璃的预烘温度保持在95℃，硅基晶圆的预烘温度保持在35℃，在ITO导电玻璃和硅基晶圆涂覆完毕后在95℃下预固化4s，最后在270℃下主固化13min。
1.1.4摩擦:
利用包覆有尼龙材料制成的摩擦布的飞轮以1020R/min的转速以一定角度到PI上摩擦特定深度的沟槽。
1.1.5丝印
采用丝网印刷的方式在115℃的预烘温度下将混合有硅球的紫外敏感环氧胶刮涂在ITO导电玻璃的板面上。
1.1.6贴合：
将硅基晶圆粘贴有基板的一侧粘贴于ITO导电玻璃涂覆有混合有硅球的紫外敏感环氧胶的板面。
1.1.7固化：
采用光积量为1000mj/C㎡的紫外灯光线以135℃的状态下对ITO导电玻璃和硅基晶圆的接合处的粘合剂进行照射8min，使粘合剂固化。
1.1.8切割：
采用钻石刀头将贴合在一起的ITO导电玻璃和硅基晶圆以800mm/s的切割速度，125°的切割角度，0.02Mpa的切割气压，2.1mm切割深度进行切割，得到若干单粒玻璃。
1.1.9灌晶：
利用灌晶机将液晶依次灌入若干单粒玻璃内。
1.1.10封口：
灌满后采用环氧胶将灌注口封住，得到封装的LCOS。
实施例4
本实施例的目的在于提供一种封装LCOS，包括如下步骤：
1.1预处理：
1.1.1组件定位：
将硅基晶圆的一侧壁面涂刷环氧胶，将硅基晶圆粘贴于一块基板的壁面，并将基板延伸出硅基晶圆边沿的部分进行切割。
1.1.2清洗：
将粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃放置于超声清洗装置内，在其内部通入传送速度为190cm/min且摩尔浓度为1.1mol/L的清洗液，按照超声清洗装置的操作规程操作，将超声清洗装置内的温度控制在48℃，调节超声清洗装置的上喷淋压力为1.1kg/cm2，下喷淋的压力为0.4kg/cm2，每段超声波设定的电流为2.7A，同时在超声清洗装置内通入电阻为12兆欧的纯水，纯水喷淋的上下压力分别保持在2.1kg/cm2和0.6kg/cm2，纯水通入的流速保持在7L/min，对粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃进行高效清洗除污。
1.1.3PI涂布：
利用辊涂方式在ITO导电玻璃和硅基晶圆的壁面涂覆一层厚度为600埃的聚酰亚胺材料并进行预烘，ITO导电玻璃的预烘温度保持在104℃，硅基晶圆的预烘温度保持在64℃，在ITO导电玻璃和硅基晶圆涂覆完毕后在104℃下预固化2.5s，最后在279℃下主固化12.5min。
1.1.4摩擦:
利用包覆有尼龙材料制成的摩擦布的飞轮以1020R/min的转速以一定角度到PI上摩擦特定深度的沟槽。
1.1.5丝印
采用丝网印刷的方式在124℃的预烘温度下将混合有硅球的紫外敏感环氧胶刮涂在ITO导电玻璃的板面上。
1.1.6贴合：
将硅基晶圆粘贴有基板的一侧粘贴于ITO导电玻璃涂覆有混合有硅球的紫外敏感环氧胶的板面。
1.1.7固化：
采用光积量为1000mj/C㎡的紫外灯光线以132℃的状态下对ITO导电玻璃和硅基晶圆的接合处的粘合剂进行照射7.5min，使粘合剂固化。
1.1.8切割：
采用钻石刀头将贴合在一起的ITO导电玻璃和硅基晶圆以800mm/s的切割速度，125°的切割角度，0.04Mpa的切割气压，3mm切割深度进行切割，得到若干单粒玻璃。
1.1.9灌晶：
利用灌晶机将液晶依次灌入若干单粒玻璃内。
1.1.10封口：
灌满后采用环氧胶将灌注口封住，得到封装的LCOS。
实施例5
本实施例的目的在于提供一种封装LCOS，包括如下步骤：
1.1预处理：
1.1.1组件定位：
将硅基晶圆的一侧壁面涂刷环氧胶，将硅基晶圆粘贴于一块基板的壁面，并将基板延伸出硅基晶圆边沿的部分进行切割。
1.1.2清洗：
将粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃放置于超声清洗装置内，在其内部通入传送速度为185cm/min且摩尔浓度为0.9mol/L的清洗液，按照超声清洗装置的操作规程操作，将超声清洗装置内的温度控制在44℃，调节超声清洗装置的上喷淋压力为1.2kg/cm2，下喷淋的压力为0.5kg/cm2，每段超声波设定的电流为2.8A，同时在超声清洗装置内通入电阻为12兆欧的纯水，纯水喷淋的上下压力分别保持在2.2kg/cm2和0.7kg/cm2，纯水通入的流速保持在6L/min，对粘贴有基板的硅基晶圆和ITO导电玻璃进行高效清洗除污。
1.1.3PI涂布：
利用辊涂方式在ITO导电玻璃和硅基晶圆的壁面涂覆一层厚度为600埃的聚酰亚胺材料并进行预烘，ITO导电玻璃的预烘温度保持在98℃，硅基晶圆的预烘温度保持在40℃，在ITO导电玻璃和硅基晶圆涂覆完毕后在98℃下预固化3.5s，最后在276℃下主固化14min。
1.1.4摩擦:
利用包覆有尼龙材料制成的摩擦布的飞轮以1020R/min的转速以一定角度到PI上摩擦特定深度的沟槽。
1.1.5丝印
采用丝网印刷的方式在118℃的预烘温度下将混合有硅球的紫外敏感环氧胶刮涂在ITO导电玻璃的板面上。
1.1.6贴合：
将硅基晶圆粘贴有基板的一侧粘贴于ITO导电玻璃涂覆有混合有硅球的紫外敏感环氧胶的板面。
1.1.7固化：
采用光积量为1000mj/C㎡的紫外灯光线以130℃的状态下对ITO导电玻璃和硅基晶圆的接合处的粘合剂进行照射7min，使粘合剂固化。
1.1.8切割：
采用钻石刀头将贴合在一起的ITO导电玻璃和硅基晶圆以800mm/s的切割速度，125°的切割角度，0.04Mpa的切割气压，3.1mm切割深度进行切割，得到若干单粒玻璃。
1.1.9灌晶：
利用灌晶机将液晶依次灌入若干单粒玻璃内。
1.1.10封口：
灌满后采用环氧胶将灌注口封住，得到封装的LCOS。
综上所述，本发明实施例的一种LCOS低成本的封装方法及其封装的LCOS，本发明采用成熟的2.5代LCD生产线实现LCOS封装，投资小，生产成本低，通过将与处理后的整片ITO导电玻璃和硅基晶圆进行贴合，在经过切割、灌注液晶、封口的手段制作LCOS，改变了传统的单片制作的工艺，其解决了硅基晶圆与ITO玻璃切合形变的问题和LCOS盒厚均匀性问题，此种方法制备的LCOS成品率高、材料利用率高，能够进行量产并降低生产所需的成本，同时保证了产品的质量。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：将ITO导电玻璃和硅基晶圆进行预处理，将预处理后的硅基晶圆通过粘合剂粘贴于ITO导电玻璃的板面，切割接合后的ITO导电玻璃和硅基晶圆形成若干单粒，将若干单粒内灌注液晶并进行封口。
2.根据权利要求1所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述硅基晶圆在与ITO导电玻璃贴合前还通过胶水贴附有基板，所述基板通过粘合剂与ITO导电玻璃的板面连接。
3.根据权利要求2所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述粘合剂为混合有硅球的紫外敏感环氧胶，采用光积量大于等于1000mj/C㎡的紫外灯光线对ITO导电玻璃和硅基晶圆的接合处的粘合剂进行照射，使粘合剂固化。
4.根据权利要求3所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述紫外灯光线的照射温度和时间分别为130-140℃和7-9min。
5.根据权利要求1所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述切割流程中的切割刀头以800-600mm/s的切割速度，125°的切割角度，0.04-0.02Mpa的切割气压，3.1-1.6mm切割深度进行单粒切割。
6.根据权利要求1所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述ITO导电玻璃和硅基晶圆的预处理均包括清洗、PI涂布和摩擦，所述ITO导电玻璃在摩擦步骤后还进行丝印。
7.根据权利要求6所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述清洗的步骤中，采用摩尔浓度为1.2-0.8mol/L的清洗液在200-220cm/min的输送速度对ITO导电玻璃和硅基晶圆进行冲洗，同时清洗液的温度控制在48-42℃。
8.根据权利要求6所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述PI涂布的步骤中，在ITO导电玻璃和硅基晶圆的壁面涂覆一层厚度为600埃的聚酰亚胺材料并进行预烘，所述ITO导电玻璃的预烘温度为105-95℃，所述硅基晶圆的预烘温度为65-35℃，涂覆完毕后在105-95℃下预固化2-4s，再在280-270℃下主固化12-15min。
9.根据权利要求6所述的一种LCOS低成本的封装方法，其特征在于，所述丝印的步骤中，125-115℃的预烘温度下将粘合剂刮涂在ITO导电玻璃的板面上。
10.一种权利要求1～9任意一项所述的LCOS低成本的封装方法封装的LCOS。
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