CN101142129A - 晶片容器及其具有可抑制振动的锁扣装置的门 - Google Patents

Abstract

一容器内夹持有多个轴向排列、通常平行分隔排布的晶片，该容器包括具有顶部、底部、两个相对侧部、背部和开口前部的壳体部分。壳体内设有至少一个晶片支承件以及壳体底部上的运动连轴器。容器有一个门，用来封闭开口前部，该门包括门板及门板上的可操控锁扣装置。锁扣装置包括可选择旋转使该锁扣装置在第一适当位置与第二适当位置间移动的凸轮及至少一个振动抑制装置，用来抑制锁扣装置在第一和第二适当位置间移动时产生的振动。

Description

晶片容器及其具有可抑制振动的锁扣装置的门

相关申请

本申请要求2003年11月7日提交的第60/518,442号美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容引用于此。

技术领域

本申请总的涉及可加以密封的晶片容器，更具体地说，涉及晶片容器上使用的门锁扣装置。

背景技术

半导体晶片尺寸正在不断增大，目前的制造设备一般使用300mm晶片来制造例如集成电路等半导体元件。随着电路密度的不断增加，集成电路本身的尺寸也在不断增大。结果，有可能损坏电路的微粒污染物则明显变小，半导体晶片的制造、加工、运输与存放的所有阶段就必须进行严格的微粒控制。

晶片一般用密封的前开式晶片容器存放和运输，容器的前开口用锁装着一扇门。通过人工或机器人可以将这扇门卸下来。业界将这些晶片容器称为FOUPs和FOSBs，它们分别是前开式标准片盒(front-opening unifiedpod)和前开式运输包装盒(front-opening shipping box)的缩写。这些容器的门由机器人界面操控，机器人界面上设有精确定位的钥匙，这些钥匙从门前面插入后操作锁扣装置，然后相对容器部分将门卸下和装上。

理想的晶片容器锁扣装置应具有某些特征。首先，它们要能牢固地将门锁住和打开。其次，锁扣装置的制造和设计要保证例如可能在操作中因零件滑动接触产生的微粒减至最少。再次，锁扣装置的制造、装配以及清洗要简单化。另外，这些锁扣装置要能平滑的操作，同时要能够控制零件的相对移动速度的变化。目前，许多典型晶片容器锁扣装置中各组件的减速比较突然。例如，在一些这样的装置中活动零件在其移动范围内会与固定的制动器发生撞击。结果这种碰撞和振动会“扬起”可能停落在容器内表面的微粒，之后这些微粒会落在晶片上，导致晶片污染和损坏。所以业界要求提供一种具有改进的速度和振动可控性特征的锁扣装置的晶片容器。

发明内容

本发明满足了业界对具有改进的速度和振动可控性特征的锁扣装置的晶片容器的要求。根据本发明的一个实施例，一容器内夹持有多个轴向排列、通常平行分隔排布的晶片，该容器包括壳体部分，壳体部分具有顶部、底部、两个相对侧部、背部和开口的前部。壳体内设有至少一个晶片支承件以及壳体底部上的运动连轴器。容器有一个门，用来封闭开口前部，该门包括门板及门板上的可操控锁扣装置。锁扣装置包括可选择旋转使该锁扣装置在第一适当位置与第二适当位置间移动的凸轮及至少一个振动抑制装置，用来抑制锁扣装置在第一和第二适当位置间移动时产生的振动。

在本发明的一实施例中，锁扣装置包括将锁扣装置偏压到第一和第二适当位置的偏压弹簧。偏压弹簧包括与门板相连的次要部分，用来抑制操作锁扣装置时产生的振动。必要的话，凸轮和弹簧可以由导电材料制成，弹簧的次要部分可以与门内面上的晶片垫相连，提供容器内晶片的接地电路。

在本发明的另一实施例中，锁扣装置包括至少一个锁臂，锁臂具有与凸轮上的孔接合的凸轮随动件。该孔具有设在靠近该孔的任一端或两端的弹簧，凸轮随动件向设在孔内的弹簧移动时，弹簧与凸轮随动件接合，并向其施加偏压力。

在本发明的实施例中，用来夹持多个晶片的晶片容器有一个与容器部分密封安装后形成密封的基质容器的门。该门具有锁扣装置，其抑制与定位的部件有利于节约制造成本、操作牢固、顺滑且静音以及锁扣可有效将门密封。在优选实施例中，优选的可旋转凸轮由热塑性材料形成，具有与凸轮随动件接合的孔或其他结构。凸轮随动件接合结构具有内部成一体的指形抑制弹簧。锁臂的凸轮随动件与凸轮随动件接合结构接合。

本发明的特征和优点是装置上安装的具有控制速度、定位及抑制特征的铸塑成为其部分组件的整体弹簧。

本发明的其他特征和优点是锁臂具有整体指形弹簧，该弹簧从锁臂上伸出，与锁臂成一锐角，必要时与壳体接合以抑制杆臂。

本发明的其他特征和优点是铸塑为一体的弹簧使组装的元件数量达到最少，从而使可能积聚和捕获微粒的元件接头达到最少。

本发明的特征和优点是锁扣装置因其振动抑制特性，使得操作更顺滑、更静音、扬起的颗粒更少。

附图说明

图1是前开式晶片容器的透视图。

图1a是前开式晶片容器固定在一块加工设备上的另一实施例的透视图。

图2是晶片容器门的前罩被卸除后的透视图。

图3是根据本发明一个实施例的晶片容器锁装置的前视图。

图4是图3中的晶片容器门的拐角的透视图。

图5a是根据本发明的锁装置在锁处于打开位置时的平面图。

图5b示出了图5a中锁装置的中间位置。

图5c示出了图5a中锁装置完全锁住时的位置。

图6是显示出整个弹簧指的一部分锁臂的透视图。

图7是显示出整个弹簧指的一部分锁臂端部的侧视图。

图8是根据本发明一个实施例的偏压弹簧的透视图。

具体实施方式

参见图1，本发明一实施例中的前开式晶片容器10一般包括壳体部分12，壳体部分具有顶部12a、底部12b、两个相对侧部12c、12d、背部12e和开口前部13，将开口的内部14包在里面。如图1a所示，壳体部分12的内部可设置一个或多个晶片支承件15，用来夹持多个轴向排列、通常平行分隔排布的晶片15a。可以按照本领域普遍熟知的技术在底部12b上安装运动连轴器15b，与一块加工设备15c连接。适于使用本文公开的门锁扣装置的前开式容器的其他结构一般在本发明所有人所有的第6,644,477、6,267,245、6,216,874、6,206,196、6,010,008和5,944,194号美国专利中已有披露，这些专利的所有内容均被引用合并于此。

再次参见图1和1a，晶片容器10进一步包括封闭开口前部13的门16。门16一般包括具有前面或外侧20和背面或内侧22的门板(chassis)18。前面20包括遮盖锁扣装置28的平板26，穿过平板26上的锁孔30来操作该锁扣装置。门16的框体39四周装有密封条38，与壳体部分12中的门框40密封接合。门16的内侧22可设置一个或多个与晶片15a接合并约束晶片的晶片垫(图中未示出)。这些晶片垫的各种结构在前述合并于此的引用文献中均有记载。

下面参见图2、3和4，为了将锁扣装置28暴露在外，图中没有示出门16的外罩26。本发明的一个实施例中的锁扣装置28一般包括可旋转的凸轮50、锁臂52、锁扣部件54和偏压弹簧58。锁扣装置28一般安在由门板18表面64与平板26内表面65构成的门壳体62内。壳体内安有柱销66，在表面64和板26的内面65之间延伸。锁臂52具有细长形槽67，柱销66滑动地插在槽中，这样锁臂52可在X轴方向上侧向滑动，而不能在Y轴方向上移动。锁臂52主要定位在由门板18表面64和平板26内面65形成的Z轴方向上。

在如图6和7所示的本发明的一实施例中，锁臂52可以设有弹性部件67，该弹性部件延伸至与门板18表面64相接。弹性部件67具有双重作用，不仅可以抑制操作锁扣装置26时所产生的振动，还可以更精确地将锁臂52定位在Z轴方向上。

凸轮50旋转地安装在从表面64伸入门壳体62内的柱销68的轴a-a周围。锁臂52一般包括设在近端70的凸轮随动件69，它可滑动地接合在凸轮50的细长形孔76内。当凸轮50旋转并且凸轮随动件69在孔76内滑动时，孔76结构的设置一般使得锁臂52借助凸轮50的旋转方向侧向地向内和向外滑动。由此可知，在其他替代的实施例中，可以替代孔76的结构为，没有全部穿过凸轮50的凹槽或其他结构，而得到相同或类似的效果。锁扣部件54设在锁臂52的远端72。操作时，这些锁扣部件54借助锁臂52伸缩，与门框40上的锁孔42接合，将门16安在壳体部分12上的适当位置。一些实施例中，锁扣部件54可以包括旋转集合体。已转让给本发明所有人、其全部内容引用合并于此的第5,628,683、6,000,732号美国专利中公开了带有这些旋转部件的锁扣装置。这些旋转锁使锁扣部件54先沿“Y”方向伸出门壳体，然后沿“Z”方向向远离容器部分的方向移动，将门拉入门框，让密封条与门框安在一起。已转让给本发明所有人、其全部内容引用合并于此的第4,995,430号美国专利“锁装置改进的密封式运输容器”一般记载了这一运动过程。

参见图2和8，图中示出了本发明一实施例的具有偏压弹簧80形式的弹簧58。偏压弹簧80一般包括主要部分81和次要部分90。主要部分81的两端安有轴套84、86。轴套84与凸轮上伸出的柱销87旋转连接，轴套86则与门板18的表面64上伸出的柱销88旋转连接。操作时，主要部分81的作用是使凸轮50，继而锁扣装置28，偏压到与锁住和开启状态对应的第一和第二的合适位置，下文将详细描述，本发明所有人所有的正在审查的名称为“晶片容器门与锁扣装置偏压弹簧”的第10/318,374号美国专利申请中也对此有详细记载，该专利申请的全部内容通过引用合并于此。

根据本发明的一实施例，偏压弹簧80的次要部分90与轴套86上的主要部分安在一起或一体形成。次要部分90具有弹性，因为它的横截面是主要部分81横截面的30％-90％，所以其弹簧常数可以小于主要部分81。次要部分90在远端94有一柱销92，插在门板18表面64上伸出的柱销98上的孔96内。操作时，次要部分的作用是抑制弹簧80的主要部分81在锁扣装置26于第一和第二适当位置间移动时可能产生的振动。

在本发明的需要提供容器内晶片的接地电路的实施例中，凸轮50与偏压弹簧80可以由导电材料制成，如含碳的热塑性材料。次要部分90可以与上述门16上的导电晶片垫导电连接。门16与晶片支承件上支承有晶片15a的壳体部分12接合时，导电晶片垫与晶片接合，形成了从晶片到凸轮50的导电路径。然后凸轮50借助机械手装置与电接地钥匙接合。

如图3和4所示的实施例中，孔76上设有一对抑制弹簧100，向内延伸靠近各端部102、104。弹簧100最好与凸轮50铸成一体，但也可以是单独的结构。操作时，当旋转凸轮50，凸轮随动件69向任一端部102、104靠近时，弹簧100先接触并开始滑向凸轮随动件69。当凸轮随动件69进一步接近端部102、104时，弹簧100向外压缩，施加在凸轮随动件69上的偏压不断增加，导致摩擦也不断增加。当凸轮随动件69进一步移向端部102、104时，不断增加的摩擦控制凸轮随动件69的速度下降，使移动到终点所产生的冲击力和振动降到最低限度。另外，每个弹簧100上可设有曲形端部106，形状与凸轮随动件69对应，以形成制动装置，当凸轮随动件69设在任一端部102、104时将装置夹持在一适当位置。明显可以知道，在其他实施例中，如果想要仅在装置移动的一个极限处降速并遏制移动，可以仅在孔76的端部102或端部104上设有弹簧100。

锁扣装置26的整个操作一般按照图5a、5b和5c的顺序进行。在图5c所示的锁住或第一适当位置，弹簧80经过中间，沿顺时针方向偏压凸轮50。在图5b的中间位置，弹簧80一般位于中间，顺时针或逆时针方向上都没有偏压凸轮50。图5a中对应的是开启或第二适当位置，弹簧80沿相反方向经过中间，逆时针方向偏压凸轮50。当凸轮50乃至锁扣装置26在图5a与5c的第一和第二适当位置来回转动时，偏压弹簧80的主要部分81控制锁扣装置26的移动零件的速度，其次要部分90则抑制锁扣装置到达移动极限时产生的振动。

本文限定的各种元件可以用适当的热塑性材料或其他具有适于晶片容器内使用的特征的材料制成。所需的热塑性材料包括本领域通常熟知的填充有碳纤维或碳粉的聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚碳酸酯等热塑性材料。

Claims (29)

1.一种容器，用来夹持多个轴向排列、通常平行分隔排布的晶片，该容器包括：

具有顶部、底部、两个相对侧部、背部和开口前部的壳体；

壳体内的至少一个晶片支承件；以及

用来封闭开口前部的门，该门包括：

门板；以及

门板上的可操控锁扣装置，锁扣装置包括可选择旋转使该锁扣装置在第一适当位置与第二适当位置间移动的凸轮，锁扣装置进一步包括至少一个振动抑制装置，用来抑制锁扣装置在第一和第二适当位置间移动时产生的振动。

2.根据权利要求1所述的容器，其中锁扣装置进一步包括弹簧，该弹簧具有第一弹性部分，用来提供推动锁扣装置向各第一和第二适当位置移动的偏压力，其中至少一个振动抑制装置包括弹簧的与门板可操控连接的第二弹性部分。

3.根据权利要求2所述的容器，其中门包括晶片垫部分，凸轮和弹簧可导电，并且其中弹簧的第二弹性部分与晶片垫部分导电连接。

4.根据权利要求2所述的容器，其中弹簧由热塑性材料制成。

5.根据权利要求4所述的容器，其中弹簧的第一和第二弹性部分一体形成。

6.根据权利要求4所述的容器，其中热塑性材料含有导电填料。

7.根据权利要求1所述的容器，其中凸轮上具有包括第一和第二相对端部的细长形孔，锁扣装置进一步包括至少一个侧向滑动的锁臂，锁臂具有在孔内滑动接合的凸轮随动件，至少一个振动抑制装置包括设在靠近孔的第一端部位置的弹簧，用来与凸轮随动件接合，并施加抑制凸轮随动件向孔的第一端部运动的偏压力。

8.根据权利要求7所述的容器，其中振动抑制装置进一步包括设在靠近孔的第二端部位置的弹簧，用来与凸轮随动件接合，并施加抑制凸轮随动件向孔的第二端部运动的偏压力。

9.根据权利要求8所述的容器，其中锁扣装置进一步包括具有与凸轮和门板可操控连接的第一弹性部分的偏压弹簧，用来提供推动锁扣装置向各第一和第二适当位置移动的偏压力，至少一个振动抑制装置包括与门板可操控连接的偏压弹簧的第二弹性部分。

10.根据权利要求9所述的容器，其中门包括晶片垫部分，凸轮和弹簧可导电，偏压弹簧的第二弹性部分与晶片垫部分导电连接。

11.根据权利要求1所述的容器，其中锁扣装置进一步包括与凸轮可操控连接的锁臂，至少一个振动抑制装置包括在锁臂和门板间延伸的弹性部件。

12.一种容器，用来夹持多个轴向排列、通常平行分隔排布的晶片，该容器包括：

具有顶部、底部、两个相对侧部、背部和开口前部的壳体部分；

壳体内的至少一个晶片支承件；

壳体底部上的运动连轴器；以及

用来封闭开口前部的门，该门包括：

门板；以及

门板上的可操控锁扣装置，锁扣装置包括可选择旋转使该锁扣装置在第一适当位置与第二适当位置间移动的凸轮，锁扣装置进一步包括用来抑制锁扣装置在第一和第二适当位置间移动时产生的振动的抑制振动部件。

13.根据权利要求12所述的容器，其中锁扣装置进一步包括弹簧，该弹簧具有第一弹性部分，用来提供推动锁扣装置向各第一和第二适当位置移动的偏压力，抑制振动部件包括弹簧的与门板可操控连接的第二弹性部分。

14.根据权利要求13所述的容器，其中门包括晶片垫部分，凸轮和弹簧可导电，弹簧的第二弹性部分与晶片垫部分导电连接。

15.根据权利要求13所述的容器，其中弹簧由热塑性材料制成。

16.根据权利要求15所述的容器，其中弹簧的第一和第二弹性部分一体形成。

17.根据权利要求15所述的容器，其中热塑性材料含有导电填料。

18.根据权利要求12所述的容器，其中凸轮上具有包括第一和第二相对端部的细长形孔，锁扣装置进一步包括至少一个侧向滑动的锁臂，锁臂具有在孔内滑动接合的凸轮随动件，并且其中抑制振动部件包括设在靠近孔的第一端部位置的弹簧，用来与凸轮随动件接合，并施加抑制凸轮随动件向孔的第一端部运动的偏压力。

19.根据权利要求18所述的容器，其中抑制振动部件进一步包括设在靠近孔的第二端部位置的弹簧，用来与凸轮随动件接合，并施加抑制凸轮随动件向孔的第二端部运动的偏压力。

20.根据权利要求19所述的容器，其中锁扣装置进一步包括具有与凸轮和门板可操控连接的第一弹性部分的偏压弹簧，用来提供推动锁扣装置向各第一和第二适当位置移动的偏压力，其中抑制振动部件包括与门板可操控连接的偏压弹簧的第二弹性部分。

21.根据权利要求20所述的容器，其中门包括晶片垫部分，凸轮和弹簧可导电，偏压弹簧的第二弹性部分与晶片垫部分导电连接。

22.根据权利要求12所述的容器，其中锁扣装置进一步包括与凸轮可操控连接的锁臂，并且其中抑制振动部件包括在锁臂和门板间延伸的弹性部件。

23.一种晶片容器门，包括：

门板；以及

门板上的可操控锁扣装置，锁扣装置包括可选择旋转使该锁扣装置在第一适当位置与第二适当位置间移动的凸轮，其中锁扣装置进一步包括至少一个振动抑制装置，用来抑制锁扣装置在第一和第二适当位置间移动时产生的振动。

24.根据权利要求23所述的门，其中锁扣装置进一步包括弹簧，该弹簧具有第一弹性部分，用来提供推动锁扣装置向各第一和第二适当位置移动的偏压力，其中至少一个振动抑制装置包括弹簧的与门板可操控连接的第二弹性部分。

25.根据权利要求24所述的门，进一步包括晶片垫部分，其中凸轮和弹簧可导电，弹簧的第二弹性部分与晶片垫部分导电连接。

26.根据权利要求24所述的门，其中弹簧的第一和第二弹性部分一体形成。

27.根据权利要求23所述的门，其中凸轮上具有包括第一和第二相对端部的细长形孔，锁扣装置进一步包括至少一个侧向滑动的锁臂，锁臂具有在孔内滑动接合的凸轮随动件，并且其中至少一个振动抑制装置包括设在靠近孔的第一端部位置的弹簧，用来与凸轮随动件接合，并施加抑制凸轮随动件向孔的第一端部运动的偏压力。

28.根据权利要求27所述的门，其中振动抑制装置进一步包括设在靠近孔的第二端部位置的弹簧，用来与凸轮随动件接合，并施加抑制凸轮随动件向孔的第二端部运动的偏压力。

29.根据权利要求23所述的门，其中锁扣装置进一步包括与凸轮可操控连接的锁臂，并且其中至少一个振动抑制装置包括在锁臂与门板间延伸的弹性部件。

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