CN1038065A - 可用自动机作业的晶片运输容器组件 - Google Patents

Abstract

一种可使用自动机的晶片运输容器组件，包括一 个容器底部，一个将盘片支持于底部中的晶片托架及 一个与底部和托架相配合而成闭锁连接的容器盖。 底部、托架和盖具有某些设计特征，使它们作为一个 完全的组合包装，能利用其组成部件在装配与拆卸中 完全由自动机进行作业。

Description

本发明涉及一种具有专门设计特征的晶片运输容器组件，可使用自动机或类似的机械化设备容易而有效地进行作业。更具体地说，本发明提供了一种晶片运输容器组件，其组成构件如容器底、容器盖和晶片托架，均可由自动操纵设备进行单独的处理、装配到锁定位置、解锁和拆卸。

此外，本发明还提供了一种用于储运相当脆的硅片运输容器组件，在该容器组件中，硅片用硅片托架构件保持轴向直线排列。

将最方便易得到的晶片运输容器组件装配在一起也可提供一种具有某些设计特征的晶片储运包装，其最终的组合包装可使用自动机或类似的机械化设备进行作业。然而，在工业中，用于自动晶片堆放、运输、储存和加工的最新开发的各项技术，要求一种包装，它的组成构件不仅只在最后组合状态能用自动机处理，而且要能单独地装配、锁定、解锁和拆卸，无需使用既费时又费钱的人工。此外，通过自动机实现的包括晶片储存和运输包装的全部处理功能，还进而能保证使硅片避免任何形式的手工处理技术所带来的各种污染源。

用于本发明晶片运输容器组件的晶片是相当脆的类型的晶片，例如硅片。虽然本发明的晶片容器组件的设计可以改型，以适于更加坚硬的盘片，诸如光具盘、含铝计算机磁盘、袖珍磁盘和计算机存储磁盘，但最初的设计是用于相当脆的硅半导体晶片的。

目前市场上通用的晶片运输容器组件的各种设计，虽然具有某些特征，可以使用机械技术进行一定程度的处理，但还不完全适合自动机处理设备。

美国专利US，4，061，228示出了一种运输容器组合用的托架。它有一个利用指向上方的肋条来与容器的上壁相接的固定垫，在垫板的下表面上有一个在晶片之间使向下伸出的突缘与晶片上缘相接的装置。

美国专利US，4，248，346和US，4，043，451中介绍的全是信息薄膜用容器，薄膜直接装在容器底面上，而不是用可移去的运输容器托架。这些发明中的容器利用一个支承在容器内侧和晶片周边上的板来限制运输期间晶片在容器中的运动。

美国专利US，4，450，960也公开了一种在运输容器组件中使用晶片保持托架的运输容器，盘片托架具有“H”形挡板端壁、配合钮和弯曲的边缘，包装基底单元具有一定几何形状的垂直侧壁和定位端壁元件。

美国专利US，4，493，418公开了一种具有“H”形挡板端壁结构的作业托架，托架有支承分隔器的圆形垂直侧元件。该专利并未专门描述将这种作业托架与运输容器组合起来使用的情况。美国专利US，4，687，097揭示了一种与US，4，493，418类似的作业托架。

美国专利4，520，925系关于一种在运输容器组件中使用晶片保持托架的运输容器，托架上有圆形向下的顶部边缘，在盖与底之间包装件的内侧壁上，垂直的侧面和端部元件与托架相互接合，并将其固定在位，位于运输容器基底的底壁上，仅有托架的定位导向件或构件。顶部表面上的成排指状件使晶片固定在位，并不与托架顶部直接接合。

在包装件的底部附近，有垂直端部导向件和侧面导向件与托架相接合。

美国专利4，609，612中指出一种作业托架，自托架的各侧面向里的齿上有许多清洗槽，在托架下部的槽较宽。因为下齿比上齿窄并具有特定角度，故流体可在每个齿附近自由流动。这里并未特别揭示关于这种作业托架在与运输容器托架组件相结合方面的应用。

不仅是由于要提供一种可以安全可靠地处理和运输情报信息薄膜的坚实而方便的包装，而且也是由于要提供一种组件，能够完全由自动机进行组合与拆装作业的、能够作为一个完整的组合包装、容易而有效地进行处理的薄片运输容器组件。本发明满足了在这一处理作业领域中许多前所未有的需求。没有任何一种可方便购到的盘片运输容器组件能适合专门的、全面完成的自动机作业。

按照本发明的一个实施例，晶片运输容器组件包括（1），运输容器底部;（2），将晶片支持在运输容器底部的晶片托架;（3），运输容器盖，它与底部和晶片托架相配合形成插销连接。

运输容器底部包括一个具有四壁的矩形底板元件，两个侧壁和两个端壁，它们向上折角并稍微外倾地到达大体为矩形的周缘。在底部四壁的每一个角上，制成角部缺口，缺口大体上自底板垂直向上延伸至底部高度的一半之处。相应的缩入部分的角部凹口则在底部外侧形成，它与角部缺口形状大体相符，自底板延伸至大约底部的一半高度处，从周缘至底部一半高度的四壁形状基本与周缘的轮廓一致，于是就在各角底部的一半高度处形成自动作业用的凸台。同样，一个挡板端部缺口在端壁上形成，其设计是用来保证晶片托架在自动下落至运输容器底部里的位置时，产生正确地单向直线排列。在运输容器的相对的壁上有安放插销装置，以便与运输容器盖上的插销装置自动驱动，进行插销连接。

大体为矩形的托架具有相对的镜像对称的侧面，侧面上带有向内相对伸出的晶片支承分隔器。一个向外突出弯折的后面与开口的“H”形的前面将侧面固定，而垂直边支承翼缘则由前、后面的外缘向外折角，以利于自动作业设备接近，并且与在运输容器底部的挡板缺口配合，当自动下降入容器底部内时，它用来保证托架正确的单向直线排列。

运输容器盖包括一个大体为矩形的顶部元件，它有与托架上晶片支承分隔器配合的多个接合和支承晶片的装置，四壁向下折角并从顶部元件略向外倾，自动驱动的插销装置则位于与运输容器底部上的插销安放装置对准的相对的壁面上。

本发明的晶片托架与运输容器组件还具有许多其它专有的设计特征：特别适于自动处理其各个零件、组合包装以及托架和运输容器组件的装配、锁定、解锁和拆卸作业，这些将在下面详细描述。

在结合附图并参照下面对发明最佳实施例的详述之后，本领域的技术人员将很容易理介本发明的晶片运输容器组件及其结构零件所具有的许多优点。附图中相同的序号始终代表同样的零部件。

图1是表示运输容器底部的顶视图。

图2是沿图1中2-2线的运输容器底部的剖视图。

图3是沿图1中3-3线的运输容器底部的剖视图。

图4是托架的左端立视图。

图5是托架的右端立视图。

图6是托架侧视图。

图7是托架顶视图。

图8是沿图7中5-5线剖开的托架剖视图。

图9是沿图7中6-6线剖开的托架剖视图。

图10是运输容器盖的顶视图。

图11是沿图10中11-11线的运输容器盖的剖视图。

图12是沿图10中12-12线的运输容器盖的剖视图。

图13是分解状态的容器盖与底部的正视图。

图14是装配状态的盖与底的正视图。

图15是沿图14中15-15线剖开的部分剖视图。

图16是装在运输容器组件中的托架的顶视图。

图17是图16中组合部分剖去的顶视图。

图18是图17中沿21-21线的剖视图。

图19是容器底的中部的放大视图。

图20、21表示类似图11所示定位板的剖视图。

图14、16、17和18中描述插销连接状态的晶片托架与运输容器组件10，将许多晶片（图中未示出）夹持在运输容器底部20的托架30上的相应分隔器32a-32n之间，它们呈直立而又平行地、轴向相间隔地直线排列。当晶片安置在这些分隔器32a-32n之间时，晶片就以轴向相间而又平行地直线排列的方式被支承着。图13表示，运输容器盖40悬置于运输容器底部20之上，准备自动下落与容器底部20进入插销接合状态。如图18中所示，容器盖40上有对准容器底部20上的分隔器32a-32n的齿状晶片定位板42a-42n。

晶片托架和运输容器组件10以及容器盖40与容器底部20的插销接合状态已示于图14、15和18中。在将运输容器盖40自动地插销到容器底部20上时，销叉46上的叉尖44a-44n紧固地插入销槽22a-22n中，当销叉46进入销槽22a-22n中时，叉尖定位件48迫使叉尖44a-44n略微偏斜，以使晶片托架和运输容器组件10处在作业与运输期间，牢固地保持在闭锁位置。在图15中，插销接合的局部剖视图显示出销叉46的叉尖44已牢固地插入销槽22中。本专业技术人员当即会明白插销装置也可以将销叉46安置在容器底部20上，而销槽22a-22n则在容器盖40上。在图18中，沿图17中18-18线的剖视图表示了在下面的运输容器底部20中的晶片托架30上的晶片托架分隔器32a-32n，和上面的运输容器盖40上的晶片齿形定位板42a-42n的形状，故分隔器32a-32n连同齿形板42a-42n一起将晶片（未示出）保持在直立而又平行地、相互间隔的直线排列状态。晶片齿形定位板42a-42n的设计有利于保证当容器盖40自动地下落而与容器底部20中的托架30进入插销接合时，晶片与容器底部20中托架30上的分隔器32a-32n接合。

图1是运输容器底部20的顶视图，图2与图3各自表示运输容器底部20的不同剖视图。该容器底部20有一个基本为矩形的底板元件21，它有一对晶片托架定位齿24，以供晶片托架30自动地下落进入容器底部20中的位置时，将托架30定位。容器底部20的四壁26、27、28和29向上折角，并自底板元件21向大体为矩形的周缘54略微外倾。底部20的四壁26、27、28和29的每个角制出一个缺角50，它从底板元件21至底部20的大约一半高度处大体垂直地延伸，相应地，在该底部20的外面与各缺角50大体一致地形成四角凹口60，也是自底板元件21延伸至底部高度大约一半处。自周缘54至底部20的大约一半高度处，四壁26、27、28和29与大体为矩形周缘54的周边轮廓基本一致，所以，自动作业凸台127就在底部20的大约一半高度处的每一个角上形成了。同样，在端壁28上，一个挡板端凹口64由底板元件21至其底部高度的一半处向容器底部20的内部延伸。在底部20的外面，有大体与挡板端凹口64相一致的由底板元件21至底部20约一半高度处延伸的挡板端凹口65。

角凸台127和挡板端凸台128的设计使该底部能自动进行作业。在附图的实施例中，运输容器底部20的相对的壁26、27上有销槽22a-22n，以供自动驱动它与容器盖40上的销叉46进行插销接合。正如上面已提及的，插销装置可以改换成容器底部20上的销叉46和在容器盖40上的销缝22。销叉46的中心叉尖44还可装设一个垂直的定位肋134，而安放插销的中心缝22也可装设垂直的凹槽136，定位肋134与垂直凹槽136共同保证自动机闭锁作业时盖40在底部20上的正确位置。盖的定位边78自运输容器底部20上的周缘54向上伸出。

运输容器底部20的角部缺口50的设计，使它作为加强边之用，以防止各壁产生卷边或弯曲，并在扩大应用时保持底部形状。而且，容器底部上的挡板端凹口设计成当晶片托架在自动地下落至容器底部中时，以及当容器盖自动落在托架与容器底部局部组合件之上时，保证正确地单向对准。此外，可在垂直肋138上制出内向的挡板端凹槽64，以进一步保证在底部20中的托架30的正确地单向对准。杆端凹口保证了托架与盖只能在一个方位上与底部接合。因此，虽然在各种处理与运输过程中，部件因需要经历了反复装配与拆卸，但第一晶片在托架中的位置仍保持其所定位的第一位置。在该晶片托架和运输容器组件上的插销装置设计成在装、拆中是用自动机驱动的。

图4、5和6分别表示托架30的前面80、后面82和侧面84的立面图。图7是托架30的顶视图。图8是托架30的剖视图，用虚线表示被支承的晶片的位置。托架30包括相对的镜像对称面84，其中每一个面上都有相对的晶片分隔器32a-32n。一个向外突出的弯折的后面82具有水平的固定在侧面84上的顶部边缘88，开口“H”形的前面80包括斜的顶部90和大体上与固定在侧面84上的“H”形的下面形状相一致的矩形的底部92，一个横向圆柱形加强杆94位于外面横贯“H”形的前面。自前、后面80、82的外边缘向外弯角的是垂直的边翼96和98，它们分别自顶部向托架的大约一半高度处延伸，以利于达到自动机作业与控制。在前面80上，边翼96下面，又有与之排成一线的定位挡?30自托架的高度大约一半处延伸至托架底部。这些定位挡板与挡板端凹口64结合共同保证了在容器底部20中托架30的正确地单向对准。许多内面相对的晶片支承分隔器32a-32n将托架30分割，以配合向下倾斜的左、右晶片支架100包围各晶片。各侧面的顶部边缘向外折角，在托架30的顶部边缘上有定位销104和定位孔108，供自动作业设备进行定位之用，还有控制槽132，供将托架自动下放并移出容器底部之用。在托架侧面84的底部边缘上设有定位凹槽112，它与容器底部20中的定位齿24在托架30自动下落入容器底部20中时共同保证正确地对准。

图10是容器盖40的顶视图，图11和12分别是容器盖40的不同的剖面图。运输容器盖40包括一个大体上为矩形的顶部元件116，其上有平行的两列向下延伸的、接合并支承晶片用的齿形片42a-42n，与托架30上的晶片支承分隔器32a-32n相配合对准，每列中向下伸出的齿形片42a-42n用缝隙117a-117n彼此隔开，两列齿形片42a-42n模制在容器盖40的顶部116上。四壁118、120、122和124被向下弯折，并自顶部元件116稍向外倾，而可自动驱动的销叉46则位于与容器底部20上的销缝22对准的相对面的壁上。如前所述，插销布置可以改换成将销叉46安置在容器底部上，而销缝22安置在容器盖上。应注意，销叉46和底部定位边口126形成了一个沿盖内部的防尘周缘，同时又在外部提供了供在底部20上自动地升降容器盖40的可自动接近的提升接榫150。底部定位边口126大体上由四壁118、120、122和124垂直向下伸出，而且与容器底部20上的容器盖定位边口78对准。为了保证使盖40与包含托架30的底部20正确地单向对准，在端壁118上有两个挡板端凹口140伸向容器盖40的内部。盖40的外部，挡板端凹槽142的形状大致与挡板端凹口140相符。当容器盖下落到装有托架30的容器底部20之上时，只有盖的挡板端凹口140对准底部的挡板端凹口64上时，盖40才能与底部20接合。如果试图通过别的途径将盖40与装有托架30的底部20接合，托架30的位置将阻碍盖40与底部20的接合。盖元件116的外面设有一系列堆垛用突起143、144、145、146和147，以利于对组合晶片托架和运输容器组件相类同的包装件进行可靠的堆垛。

在作业中，将许多晶片装在运输容器托架30上，用分隔器32a-32n支承晶片使之成直立的、平行而有间隔的轴向直线排列。虽然，安装操作若采用任何手工或自动程序的方式都是适宜的，但最好采用自动机设备来完成。将晶片自一兼容设计的托架无滚动地人工传送到本发明的托架上，可以按照待批的专利申请NO.06/937，680中所描述的方式来完成，其中描述了兼容设计托架与供此种操作采用的传输托盘。

然后，用托架30的垂直边支承翼缘96、98将托架30下降到进入运输容器底部20的位置，用与底部20的挡板端凹口64配合的托架30的定位挡板130，及与底部20的定位齿24配合的托架30的定位凹槽112来确保在底部内托架正确地单向方位对准，也就是说，只有托架的后面82才能适当配合底部20内的挡板端凹槽64。试图用任何其它途径将托架插进底部20中都将被弯曲成型的后面所阻挡。

为了将运输容器盖40锁定在容器底部20上，盖40被降低至底部20之上的位置，以使盖40中的晶片定位齿形片42a-42n与晶片接合。将容器盖40轻轻而牢固地压入容器底部20上，直至销叉46的叉尖44a-44n牢固地与每一对应的销缝22a-22n咬合为止。如图14和图15中所示，叉尖定位器48迫使叉尖44稍微产生一点偏移，以保持在整个作业与运输过程中产生牢固而可靠地插销连接。

通过在容器底部中托架支承晶片区域的形状，能提供吸振垫效应，当容器底部与容器盖插销接合时，既可阻止晶片的横向与侧向运动，也可防止晶片在作业期间产生刮伤与损坏。

运输容器壁与托架之间没有接触点，托架安置在由于定位齿24作用在托架的凹槽112上而可阻止侧向运动的稳定的底板元件21上。维持托架与容器壁不接触，则能保证作用在托架晶片上的冲击应力基本上被缓冲，特别是在两端部托架收尾处。容器盖的齿形片与托架及容器底部的其它定位与支承元件结合起来，以便进一步稳定晶片避免在闭锁的组件中产生相对运动。

晶片托架和容器组件的外部是光滑的，以便在容器组件周围形成热皱塑料包装，或者围绕盖与底部之间的接合周边上可形成外部封条，以使运输容器的结构更加整体化，并对防止环境污染提供了附加保护。因为想使该运输容器通过采用普通的托架而提供一种供运输用的安全可靠的包装，设计出一种可装载相当柔软的信息储存晶片的包装，它能经受住正常作业条件而不会引起晶片的鹕擞氡ǚ稀?

加压力于外部叉尖44上，例如通过自动机的可移动的端部操纵器装置，迫使叉尖向彼此相向移动，就可移去容器盖。而后，由于齿形片42a-42n略微偏移的弹簧作用，容器盖40将稍微“弹起”，进而，释放叉尖的同一自动机构向上移动接触到已脱开的盖40，并用提升接榫150将其提起。

本发明的晶片托架和运输容器组件的装、拆以及各个组成部件的处理作业，虽然也可以由其它适宜的手工或自动程序来完成，但最好由自动机来完成。

组合晶片托架与运输组件包装的设计可确保彼此能可靠地堆垛起来。容器底部20的底板元件21套叠入盖40的顶部元件116上的局部凸起143、144、145、146和147形成的凹坑中，此外，为了节省空间，当运输容器是空的时候，其底部与盖还可以单独地套叠在一起。由于希望晶片托架和容器组件能多次使用，当在标准设备上进行清洗时，各个部件结构的设计使其具有完好的排液结构。

本发明的晶片托架和运输容器组件可或为适应任何直径与厚度的晶片。典型容器的容量可容纳25、30或50个晶片。晶片托架和容器盖设计成能以某种标记来显示组件中总的和实际容量。晶片托架和容器组件可用能牢固夹持晶片、并能将晶片准确定位，而且能耐受在极端情况下的温度、压力与化学侵蚀的任何坚硬材料制成。晶片托架和容器组件最好是透明或半透明的，以利于观察其内部。已经发现一种适宜的材料是结晶聚合物，如聚乙烯、聚丙烯或它们的组合物。

Claims (11)

1、一种晶片运输容器组件，它包括：

(a)一个运输容器底部，它有一个大体为矩形的底板元件，向上弯角并自底板向大体为矩形的周缘略微外倾的四壁，外部垂直的角部缺口，在一端壁上的内部垂直的挡板凹槽，大体与角部缺口和挡板凹槽相符合的、自底板延伸至大约底部高度一半处的外部凹口，四壁自周缘至底部高度一半处大体与周缘的形状一致，由此而在底部四角大约底部高度的一半处，形成了可外部接近的凸台，以及在相对的两壁中的每一个壁上的插销装置的两部分中之一部分；

(b)一个基本为矩形的托架，它有一个向外突出的弯曲形状的后面，与一个固定到镜像侧面外缘上的开口“H”形的前面，侧面上的向内伸出的晶片支承分隔器用来支承多个晶片，使其呈直立、平行、轴向相间地直线排列，自前、后面的外缘向外折角的垂直翼缘大约自托架高度的一半处向上延伸，在前面的外缘上的定位挡板自大约托架高度的一半处向下延伸；

(c)一个运输容器盖，它有一个基本为矩形的顶部元件，其上有许多接合并支承晶片的元件，与托架上的晶片分隔器互相对准，有四壁向下折角并自顶部元件略微外倾，以及位于相对的两个壁的每一壁上插销装置的两部分中的第二部分，它与运输容器底部上的插销装置中的上述另一部分互相配合对准；

因此，晶片托架被放置在有定位挡板的运输容器底部之中，定位挡板与挡板端凹槽配合，以保证在运输容器底部中的晶片托架的单向方位直线排列，运输容器盖被放置在装有晶片托架的容器底部，在容器盖上带有晶片支承元件，它与托架中的晶片支承分隔器配合，以使晶片呈直立而又平行地、轴向相间地直线排列，用插销装置两部分中的盖上的那部分，与运输容器底部上的插销装置的另一部分配合，以使运输容器盖与装有晶片的底部插销连接，于是提供了一种用于运输和存储晶片的牢固包装。

2、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为运输容器底部上还设有自容器底部周边向上伸出的容器盖定位边口，它与在容器盖上的自盖的四壁垂直向下伸出的容器底部定位边口相互对准。

3、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为容器底部还在其底部元件上设有定位齿，当托架下落进入容器底部中时，它与托架侧面的底部边缘上的定位凹槽相互对准，以保证正确对中。

4、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为托架两侧面的顶部边缘向外弯角，并设有定位销和定位孔，以供盘片托架用自动机对准，还在盘片托架侧面的顶部边缘上设有控制槽缝，以便用自动机将托架落下放入容器底部或自其中取出。

5、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为插销装置的两部分是销叉和一组销缝。

6、一种如权利要求5所述的组件，其特征为销叉由叉尖组成，还有一组销缝，它带有叉尖定位器，当用自动机将容器盖下落至装有托架的底部之上时，迫使叉尖稍微偏斜，以保证容器盖与内装托架的容器底部可靠的插销连接。

7、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为容器盖上的晶片接合支承元件是模制于托架顶部上的、向下伸出的两列平行齿形片。

8、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为相同的组合包装可以用第一组合包装容器底部上的底板元件，套叠入同样的第二运输容器组合包装容器盖上的顶部元件的凹槽而彼此可靠地堆垛起来。

9、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为相同包装的空容器盖可以套叠在一起，而且相同包装的空容器底部也可以套叠起来。

10、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为晶片运输容器组件有光滑的外表面，以利于用热皱包装物或密封条带来包封盘片运输容器组件。

11、一种如权利要求1中所述的组件，其特征为在晶片托架的底面上至少有一定位槽，其构成为了与由运输容器底部的底板突出的底板元件相接合，并且晶片托架不以其它方式与晶片运输容器组件的容器底部或容器盖相接触。

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