CN101432202A - 具有密封门的晶片容器 - Google Patents

Abstract

一种晶片容器(20)，包括外罩部件(22)，其具有由门框形成的用于插入和移动晶片的开口，以及用于密封外罩部件并与门框相配的门(24)。连续弹性密封件(94)围绕边界内的门延伸。密封件位于接近门周边的密封表面上，可以部分地插入门上径向的凹槽(92)中。在横截面上，弹性密封件具有插入部分(96)以及通过桥部(98)联结的密封头(97)。密封头具有从桥部向门密封表面凸出的底部(108)，以及相对于桥部沿与底部总体上相对方向延伸的头部(106)。门框具有密封接合结构，这样，当门位于门框中时，弹性密封件的桥部与密封接合结构(112)接触，使桥部向密封表面轴向移动，导致密封头的头部沿径向转动并与密封接合结构(118)接触。该移动动作还能使密封头的底部与门(58)密封表面接触。

Description

具有密封门的晶片容器

本申请要求申请号为60/563,529，申请日为2004年4月18日，名称为“具有密封门的晶片容器”的美国临时申请的优先权，其全部引用于此作为参考。

技术领域

本发明涉及容器，更具体地说，涉及用于半导体晶片的可密封容器。

背景技术

半导体晶片在加工过程中要历经许多步骤。这通常需要在工作站或加工设备之间运输大量晶片。半导体晶片很脆弱，易被物理接触或震动以及静电所损坏。而且，半导体制造工艺对微粒或化学物质的污染十分敏感。因此，为了减少污染物对晶片的有害作用，已开发了用于使污染物的生成最小化以及将晶片与容器外污染物隔离的专用容器。这些容器典型地包括可移动门，其垫有垫圈或其它用于对门与容器主体提供紧密密封的手段。

随着半导体的尺寸变得更小，也就是说，随着单位面积上电路数量的增加，微粒形式的污染物变成了比以前更加严重的问题。可以毁坏电路的微粒尺寸减小，并正在接近分子水平。因此，在半导体晶片制造、加工、运输及储存的所有阶段中，需要对微粒更好的控制。

晶片承载器典型地由热塑性材料制成。早期的容器，例如美国专利4,248,346所公开的容器，由高可模压塑料例如聚乙烯制成。稍后的容器，例如美国专利5,273,159所公开的容器，使用刚性h-形隔栅承载器，并且通常由聚碳酸酯浇铸成狭槽制成，并具有例如美国专利5,586,658所公开的更柔软、更具有弹性的盖子。美国专利4,248,346、5,273,159以及5,586,658各自全部引用于此作为参考。

某些公知的容器具有用于密封外罩部件的门，并且还具有与加工设备密封接合的能力。这些容器被称为“SMIF晶片盒”(Standard MechanicalInterface，标准机械界面)，其门闭合容器部件的开放底部，或FOUPs(frontopening unified pods，前开式晶片盒)和FOSBs(front opening shipping box，前开式传输盒)，其门闭合开放前部。这些容器受到非常严格的结构要求和性能要求。例如，它们必须可以通过机械手和手动方式机械密封锁扣，并且必须仅通过将门关闭并锁扣到容器的适当位置就可以紧密密封。

对SMIF晶片盒以及运输模块的传统密封典型地为相对简单的弹性密封件，其在门和外罩部件之间被简单地轴向挤压而提供密封。这种密封，具体说是通过弹性密封件接触聚碳酸酯材料，容易过度粘牢及产生不一致的开口、缩短密封件寿命及密封不充分。

最近的设计形成了密封件横截面具有桥状部分的特征，其径向向外延伸到垂直的末端部分，并通过与桥状部分接触的刃形物提供密封，同时提供末端部分的轴向挤压。这种设计的实例见申请人为高桥(Takahashi)等人、专利号为09/998,621，名称为“密封元件、封闭容器及其密封方法”的美国专利，其全部引用于此作为参考。然而，这种方法的问题是末端部分的“离散柱形屈曲”，其中，在密封件切边的一段上，末端部分的自由端径向向内屈曲，但在不同切边的一段上径向向外屈曲。这种情况使得密封件在向内和向外屈曲的转换点上产生泄漏。

产业上需要一种性能更好并且更持久的用于将门与晶片容器的外罩密封的密封结构。

发明内容

本发明通过提供一种密封时不依赖于直接挤压的弹性密封件，解决产业上对性能更好并且更持久的用于晶片容器的密封结构的需要。根据本发明，晶片容器包括外罩部件，其具有由门框形成的用于插入和移动晶片的开口，以及用于密封外罩部件并与门框相配的门。在本发明一实施例中，连续弹性密封件围绕边界内的门延伸。密封件位于接近门周边的密封表面上，可以部分地插入门上径向的凹槽中。在横截面上，弹性密封件具有插入部分、与其联结的沿相对于门轴向的径向向外延伸的桥部，以及与桥部联结的密封头。密封头包括从桥部向门密封表面凸出的底部，以及相对于桥部沿与底部总体上相对方向延伸的头部。门框具有密封接合结构，例如围绕门框延伸的拱纹，这样，当门位于门框中时，弹性密封件的桥部与密封接合结构接触。密封接合结构使桥部向密封表面轴向移动，导致密封头的头部沿径向转动并与密封接合结构接触。该移动动作还能使密封头的底部与门密封表面接触。

可选择地，门框尺寸可以做成当门就位时，弹性密封件的桥部在门密封表面和门框密封表面之间被留有空隙地挤压。

本发明的一个优点是对弹性密封件的每个侧面形成双重密封。对于门框和密封表面，门框上的凸起和密封件桥部之间存在接触密封线，同时在密封头头部和门框上凸起的切边之间也存在接触密封线。对于密封件和门上的密封表面之间的界面，在密封头底部和门密封表面之间存在接触密封线，同时在插入部分的转角和门密封表面之间也存在接触密封线。

本发明的另一个优点是转动动作消除了潜在的离散柱形屈曲，因为没有对密封头的轴向挤压。相反地，密封头的密封动作由密封头头部可预知并可重复地转动完成。而且，因为密封件和表面之间的接触力减小，密封头不受挤压，粘牢趋于减少。

本发明较佳实施例的进一步的优点是，密封件在用坏时或需要不同特性的密封时可以很容易地替换。

附图说明

图1为根据本发明的前部装载式晶片容器一实施例的透视图；

图2为图1中晶片容器门的内视图；

图3为根据本发明的底部装载式晶片承载器一实施例的俯视透视图；

图4为根据本发明的位于晶片容器门上的弹性密封件一实施例的横截面图；

图5为根据本发明的弹性密封件一可选实施例的横截面图；

图6为根据本发明的弹性密封件的横截面图，说明晶片容器门与门框之间的密封接合；

图7为根据本发明的一可选实施例弹性密封件的横截面图，说明晶片容器门与门框之间的密封接合；

图8为图3中底部装载式晶片承载器的仰视透视图；

图9为根据本发明的晶片承载器一可选实施例的横截面图，说明弹性密封件与密封接合部的未偏离和偏离位置；

图11为根据本发明的晶片承载器另一可选实施例的横截面图，说明弹性密封件与密封接合部的未偏离和偏离位置；

图12为根据本发明的晶片承载器另一可选实施例的横截面图，说明弹性密封件与密封接合部的未偏离和偏离位置；

图13为根据本发明的晶片承载器另一可选实施例的横截面图，说明弹性密封件与密封接合部的未偏离和偏离位置；以及

图14为根据本发明的晶片承载器另一可选实施例的横截面图，说明弹性密封件与密封接合部的未偏离和偏离位置。

具体实施方式

参照图1-2，公知的作为运输单元的晶片容器20总体上包括外罩部件22和门24。外罩部件22总体上包括壳体26，其形成用于装入多个晶片30的内部空间28。壳体26具有一对相对的侧壁32、34、顶部36、底部38以及背部40。开放前部42与背部40相对，由门框44形成，其接收用于紧密密封内部空间28的门24。应该注意，这里所用的“门框”不限于与外罩部件22分离的结构，也不限于外罩部件22上或与其形成整体的附属结构。相反地，“门框”仅指外罩部件22上接收门24的部分。外罩部件22还可以包括顶部36上的机械手提拉凸缘46，侧壁32、34上的手动把手48以及底部38外表面上具有凹槽49的运动铰链。

门24总体上包括底盘部件50和具有内表面54及外表面56的外面板52。门24具有图中标注为“A1”的轴，外罩部件具有图中标注为“A2”的轴。为了将门24正确插入门框44，轴A1和A2应该轴向对齐。门24插入门框44时，门24沿着轴向移动。这里所用的“径向”指与轴A1或A2垂直的方向或方位。

门密封表面58围绕门内表面54接近门24周边60的部分延伸。门24总体上在底盘部件50上具有一个或多个锁扣机构62，其可通过锁孔63操作，用于将门24牢固地锁扣到门框44中的适当位置。锁扣机构62可以按照本发明持有人所持有的、发明人为大卫·L·尼塞斯(David L.Nyseth)、专利号为5,711,427的美国专利所公开的方法操作，其全部引用于此作为参考。门24还可以在每个角66处具有门导64，用于将门24准确定位并安置到门框44中。而且，晶片垫68具有弹性条70，用于接合处于门24内表面54上的多个晶片30中的一个。

图3和图8表示一种称为“SMIF晶片盒”(Standard MechanicalInterface，标准机械界面)的晶片容器20的一可选实施例。在该实施例中，晶片容器20总体上也包括外罩部件22和门24。外罩部件22总体上包括侧壁72、74、76、78以及与开放底部82相对的顶部80。与图1-2实施例中的开放前部42一样，开放底部82由门框44形成，其接收用于紧密密封内部空间28的门24。

图3及图8实施例中的门24包括底盘部件50，并具有内表面54及外表面56。此外，门密封表面58围绕门内表面54接近门24周边60的部分延伸。门24总体上在底盘部件50上具有一个或多个锁扣机构62，用于将门24牢固地锁扣到门框44中的适当位置。门24还可以在每个角66处具有门导64，用于将门24准确定位并安置到门框44中。具有多个晶片接收架86的晶片支承结构84接合到门24内表面54上的结构88上。

图4表示门24接近周边60的横截面图。门密封表面58由门24的边界90界定，伸入径向的凹槽92中。弹性密封件94围绕边界90并在密封接合面58上方向边界内延伸，具有一对相对边缘95、95a。弹性密封件94总体上包括沿内缘95延伸的固定部分96以及沿外缘95a延伸的密封头部97。密封件94在径向具有较大尺寸ΔR，在轴向具有较小尺寸ΔZ。桥部98在固定部分96与密封头部97之间延伸，总体上包括与固定部分96连结的接近部分100和与密封头97连结的中间部分102。密封头97总体上包括沿轴向延伸并远离门密封表面58的头部106，以及靠近并面对门密封表面58延伸的底部108。本实施例中，桥部98和密封头97总体上具有t-形横截面。如图所示，弹性密封件94的固定部分96被门24的径向插入凹槽92接收。

参照图6中的横截面图，门24接合到门框44内。在所示实施例中，门框44与外罩部件22结合成一体，总体上包括限位结构110和连续拱纹形式的密封接合凸起112，其围绕门框边界延伸，并延伸到由外凸缘壁116形成的凹部114内。密封接合凸起112具有框密封表面118。限位结构110接合到门内表面54上，从而将框密封表面118相对门24轴向定位，并对门24在门框44内设定一个接合纵深度。应该理解，限位结构110可以具有合适的尺寸或垫以垫片来控制弹性密封件94与密封接合凸起112之间的接触力。

值得注意的是，门24接合到门框44中时，弹性密封件94实质上未受挤压；相反地，密封接合凸起112使弹性密封件94的桥部98发生偏离。这种接合导致弹性密封件94、外罩部件22和门24间形成四个分离的接触密封线。密封头97的头部106径向向内偏离，并接触密封接合凸起112的切边120，形成第一接触线122。桥部98中间部分102与框密封面118之间形成第二接触线124。密封头97底部108与门密封表面58之间形成第三接触线126。最后，固定部分96的角130与门密封表面58之间形成第四接触线128。

图7表示本发明一可选实施例。在该实施例中，门框44除了接合凸起112具有一个圆刃形接合部分132之外，实质上是相同的。因此，第二接触线124在圆刃形接合部分132的前端134与桥部98中间部分102形成，其它接触线与前述位置相同。

在一实施例中，弹性密封件94可以形成多个凸起135，如图5横截面图所示。凸起135从固定部分96中凸出预定的距离。凸起135装到径向延伸并界定径向插入凹槽92的边138上所形成的通槽136中，以将弹性密封件94紧固到径向插入凹槽92中的适当位置。如图3所示，通槽136及凸起135的位置和数量可以对应于影响弹性密封件94索引安装的邻接部件而不对称。

图9至图14表示根据本发明的弹性密封件94的其它各种较佳实施例，与各种几何形状的接合凸起112的分离及接合，偏离状态以虚线表示。

Claims (20)

1.一种用于保存多个晶片的密封容器，其特征是该容器包含：

外罩部件，形成用于接收晶片的内部空间，该外罩部件具有由门框形成的开放侧面，门框有框边界，并具有围绕框边界设置的密封接合件；

与门框相配的门，用于密封闭合外罩部件的开放侧面，该门具有内部侧面并有门边界；以及

围绕并处于门边界内设置的门内侧的弹性密封件，该弹性密封件具有一对相对的边缘，具有沿一对边缘中的一个延伸的固定结构，沿一对边缘中的另一个延伸的密封头结构，以及与固定结构和密封头结构联结的桥部，密封接合件和弹性密封件结合定位，以使当门接合到门框内时，密封接合件与弹性密封件的桥部接触，形成沿门边界的第一接触密封线，密封头结构与密封接合件接触，形成沿门边界的第二接触密封线，密封头结构与门接触，形成沿门边界的第三接触密封线。

2.根据权利要求1所述的容器，其特征是所述密封头结构包含向外延伸的头部和向内延伸的底部。

3.根据权利要求2所述的容器，其特征是所述门具有与门边界邻接的门密封表面，其中密封头结构的底部与门密封表面接合，形成第三接触密封线。

4.根据权利要求1所述的容器，其特征是所述固定结构与门接触，形成沿门边界的第四接触密封线。

5.根据权利要求1所述的容器，其特征是还包含外罩部件上的限位结构，用于在门装配到门框内时，对门设定一个接合纵深度。

6.根据权利要求1所述的容器，其特征是所述桥部和密封头结构合起来总体上具有t-形横截面。

7.根据权利要求1所述的容器，其特征是所述固定结构具有多个凸起，其中所述门具有多个用于接收该凸起的结构，以将弹性密封件保持在门上。

8.根据权利要求1所述的容器，其特征是还包含至少一个与门联结的可操作的锁扣机构，用于将门锁扣到门框中的适当位置。

9.根据权利要求1所述的容器，其特征是所述密封接合件包含围绕框边界内的门框延伸的连续拱纹。

10.根据权利要求1所述的容器，其特征是所述密封接合件具有刃形接合部分。

11.一种用于保存多个晶片的密封容器，其特征是该容器包含：

外罩部件，形成用于接收晶片的内部空间，该外罩部件具有由门框形成的开放侧面，门框有框边界，并具有围绕并在框边界内设置的密封接合件；

与门框相配的门，用于密封闭合外罩部件的开放侧面，该门具有内部侧面并有门边界；以及

围绕门边界设置的门内部侧面上的弹性密封件，该弹性密封件具有一对相对的边缘，具有沿一对边缘中的一个延伸的固定结构，沿一对边缘中的另一个延伸的密封头结构，以及与固定结构和密封头结构联结的桥部，从桥部向外远离门延伸的密封头结构第一部分和从桥部向内靠近门延伸的密封头结构第二部分，密封接合件和弹性密封件结合定位，以使当门接合到门框内时，密封接合件与弹性密封件的桥部接触并密封，密封头第一部分与密封接合件接触并密封，密封头第二部分与门接触并密封。

12.根据权利要求11所述的容器，其特征是所述门具有围绕门边界延伸的径向插入凹槽，用于接收弹性密封件的固定结构。

13.根据权利要求11所述的容器，其特征是所述弹性密封件的固定结构与门密封。

14.根据权利要求11所述的容器，其特征是所述桥部和密封头结构合起来总体上具有t-形横截面。

15.根据权利要求11所述的容器，其特征是还包含外罩部件上的限位结构，用于在门装配到门框内时，对门设定一个接合纵深度。

16.根据权利要求11所述的容器，其特征是所述固定结构具有多个凸起，其中所述门具有多个用于接收该凸起的结构，以将弹性密封件保持在门上。

17.根据权利要求11所述的容器，其特征是所述密封接合件包含围绕框边界内的门框延伸的连续拱纹。

18.根据权利要求11所述的容器，其特征是所述密封接合件具有刃形接合部分。

19.一种用于保存多个晶片的密封容器，其特征是该容器包含：

外罩部件，形成用于接收晶片的内部空间，该外罩部件具有由门框形成的开放侧面；

与门框相配的门，用于密封闭合外罩部件的开放侧面，该门具有内部侧面并有门边界；以及

围绕并处于门边界内设置的门内侧的弹性密封件，该弹性密封件具有一对相对的边缘，具有沿一对边缘中的一个延伸的密封头结构，以及在两相对边缘之间延伸的桥部，从桥部向外远离门延伸的密封头结构第一部分和从从桥部向内靠近门延伸的密封头结构第二部分；以及

外罩部件上的构造，用于当门接合到门框内时接触桥部并使其偏离，从而形成沿门边界并处于其内的第一接触密封线，并进一步分别形成沿门边界并处于其内、处于弹性密封件和外罩部件之间以及弹性密封件和门之间的第二和第三接触密封线。

20.根据权利要求19所述的容器，其特征是所述用于接触桥部并使其偏离的外罩部件上的构造包含外罩部件上围绕框边界延伸的拱纹。

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