CN105580125B - 薄晶片运送的包装组件及其使用方法 - Google Patents

薄晶片运送的包装组件及其使用方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种使用晶片容器运送薄晶片的包装组件及其使用方法。该包装组件包括运送容器和晶片容器，该晶片容器具有底表面和附接在底表面的多个带子，该晶片容器放置在运送容器内。该包装组件还包括在该运送容器内提供的、分别设置在该运送容器的顶侧的上力分配板和底侧的下力分配板。

Description

薄晶片运送的包装组件及其使用方法
技术领域
本发明涉及包装组件，更特别地，涉及使用晶片容器的用于薄晶片运送的包装组件及其使用方法。
背景技术
半导体晶片制造采用非常精细的晶片处理过程和复杂的制造系统。在减少半导体封装体的尺寸的努力中，制造商已经减少构件尺寸，包括晶片本身的厚度。例如，晶片减薄可以通过研磨方法来执行，以实现100微米和更小的量级的晶片厚度。这些薄晶片，然而，是非常脆弱易碎的。特别令人关注的是具有硅通孔(TSV)的减薄晶片，其强度可为非TSV晶片的约25％。例如，由于断裂强度随晶片厚度的平方而变化，破坏薄晶片的力可以约为1N或更小。
薄晶片的运送因而是个困难的挑战。目前，例如，晶片可以放置进用于运送的塑料容器内。在已知的实现方式中，晶片被手动放置进容器，该容器具有在底部和上部的泡沫垫以及在每个晶片之间分散的薄洁净室纸。一旦被放置进容器，盖子放置在容器上。然而，使用这些容器和插入的方法，减薄晶片经受不可接受的损坏的高风险。例如，当薄晶片弯曲，无论是在包装或运输过程期间，它们变得易受微裂纹的生成，最终导致晶片破损。
另外，现有的将薄的、易碎晶片载入运送容器或从运送容器卸载的方法容易引起晶片破损。例如，切片厂商更愿意手动移除薄的、易碎晶片，而不是用真空杆从运送容器中提取它们。然而，当晶片被放置进运送容器和/或从运送容器移除时，如果晶片接触运送容器的壁，晶片容器破损。该问题将只会随着行业趋向甚至更薄的晶片而更加恶化。
因此，本领域中存在克服上述的不足和局限性的需要。
发明内容
在发明的方面中，一种包装组件包括运送容器和晶片容器，该晶片容器具有底表面和附接在底表面的多个带子，该晶片容器放置在运送容器内。该包装组件还包括设置在该运送容器内的、分别位于该运送容器的顶侧上的上力分配板和底侧上的下力分配板。
在本发明的方面中，一种包装组件包括晶片容器，该晶片容器包括多个带子。该包装组件还包括晶片堆叠，该晶片堆叠嵌入有防静电放电(ESD)材料片，晶片堆叠设置在该晶片容器内。该包装组件还包括设置在该晶片堆叠的顶侧和底侧上的分配板。该分配板被构造为：容纳作为单元的晶片堆叠；在该晶片堆叠的表面上分配力。
在本发明的方面中，一种方法包括：展开晶片容器的带子以暴露晶片容器的底表面；将下力分配板放置在该晶片容器的底表面上；在该下力分配板上交替堆叠多个晶片和片；将上力分配板放置在该晶片堆叠的上片上；抬起该晶片容器并将该晶片容器放置在运送容器内；将泡沫缓冲体放置在该运送容器内以保护晶片堆叠；以及密封该运送容器。
附图说明
本发明在下面的详细描述中，参考指出的多个附图，通过本发明的示例性实施例的非限制性示例来描述。
图1示出了根据本发明的方面的晶片容器；
图2示出了根据本发明的另一个方面的晶片容器；
图3示出了根据本发明的又一个方面的晶片容器；
图4示出了根据本发明的方面，在其中装有晶片的晶片容器的侧视图；
图5示出了根据本发明的另外的方面，在其中装有晶片的可替代的晶片容器的侧视图；
图6示出了根据本发明的方面，插入运送容器的晶片容器的俯视图；
图7示出了根据本发明的方面，插入运送容器内的晶片容器的侧面剖视图；以及
图8表示根据本发明的方面的包装步骤和拆包步骤。
具体实施方式
本发明涉及包装组件，更特别地，涉及使用晶片容器运送薄晶片的包装组件及其使用方法。更具体地，本发明指向一种保持薄晶片的晶片容器(也被称为晶片篮或晶片盒)。有利地，晶片容器允许易碎晶片被装入运送容器或从运送容器卸载，没有接触运送容器的壁带来的破损或损坏。因此，本发明防止在运送过程(例如，薄晶片的封装和拆包)期间的薄晶片的破损。
在实施例中，晶片容器包括按本文所述的很多不同的配置提供的带子，其允许晶片容器被封装进运送容器并从运送容器拆包。在实施例中，带子可以是铰接式或由弹性材料制成，其中任何一种配置具有延伸超出运送容器上部的长度，以提供用于抓紧这样的封装和拆包的带子的装置。通过使用晶片容器，晶片破损的概率比现有的方法显著地降低。实际上，测试已经示出了运送低于100μm厚的晶片可以实现100％的成功率。
除了使用晶片容器，可以在包装组件内使用力分配板以在运输中减少薄晶片的弯曲。力的分配板是放置在容器中的薄晶片堆叠的上面和下面的刚性板，从而限制晶片的弯曲并减少晶片破损。在实施例中，力分配板可以放置在具有晶片堆叠的晶片容器内。在其他实施例中，带子可以直接紧固到力分配板，用于包封仅进运送容器并从运送容器拆包。
图1示出了根据本发明的方面的晶片容器。在实施例中，晶片容器10包括底表面12和多个带子14。优选地，底表面12具有的直径近似于晶片的直径，例如200mm、300mm等。带子14可以具有位于本文所述的堆叠晶片和/或力分配板的最大高度之上的铰链14a。例如，铰链14a可以约为具有力分配板和保护片的晶片堆叠的总高度的高度。在附加的或可替代的实施例中，带子14可以由弹性材料制成。本领域的技术人员应当理解的是，铰链14a可以被认为是带子14的弹性部件。在实施例中，晶片容器10(包括底表面12和带子14)可以由任何的防静电放电(ESD)材料，诸如，例如，具有导电涂层的塑料，(TYVEK是杜邦公司的商标)或其它防ESD材料制成。
仍然参见图1，在实施例中，三个或更多的带子14被附接或接合到晶片容器10的底表面12。在任何的配置中，带子14优选地彼此等距离的定位。例如，在三个带子配置中，每个带子将在底表面12的周边120°分布。带子14的间距将分别在把晶片装载进运送容器中和从运送容器卸载出晶片期间，为晶片容器10提供稳定性。
图2示出了根据本发明的另一个方面的晶片容器。在本发明的该方面中，晶片容器10'包括具有可选的翼片(tab)14a'和可选的狭缝16的带子14'。本领域的技术人员应当理解的是，本发明可实现可选的翼片14a'和可选的狭缝16的任意组合。在实施例中，可选的翼片14a'提供便于操作的用于抓紧带子14'的机构。可选的狭缝16，另一方面，提供当封装晶片(和可选的力分配板)时用于将带子14'附接在一起的机构。通过示例的方式，带子可以插入在另一个带子的狭缝16内以将带子固定到一起。在可替代的或附加的实施例中，附图标记16可以代表其他紧固机构，诸如，例如，织物钩和环紧固件(例如，)。
图3示出了根据本发明的又一个方面的晶片容器。在本发明的该方面中，晶片容器10”包括翼片18，当晶片插入运送容器时该翼片18为晶片提供横向缓冲。翼片18可以绕底表面12的周边设置，并且可以由已经在本文所述的任何防ESD材料制成。在实施例中，翼片18应该具有约为包装在晶片容器10”内的晶片堆叠的高度，例如，具有力分配板和保护片的晶片堆叠的总高度。此外，本领域的技术人员应当理解的是，本发明可实现可选的翼片14a'、可选的狭缝16和可选的翼片18的任意组合。
图4示出了根据本发明的附加方面，在其中装有晶片的晶片容器的侧视图。更具体地，图4示出了保持多个晶片20的图3的晶片容器10”。在该实现方式以及其它的实现方式中，晶片20放置在晶片容器10”中，并且由洁净室纸、的片或其他清洁和防ESD材料片来分离和保护，所有的这些片被指定为附图标记22。防ESD材料片22防止晶片20的摩擦和擦伤。此外示出的，翼片18具有大约为包装在晶片容器10”内的晶片20的堆叠的高度。本领域的技术人员应当理解的是，多个晶片20可以以相似的方式被包装进本文所述的任何的晶片容器。
图5示出了根据本发明的另外的方面，在其中装有晶片的可替代的晶片容器的侧视图。在该配置中，晶片容器10”'包括直接附接到底部力分配板24的带子14”。即，晶片容器10”'不再包括如图1-4所示的底表面。带子14”可以接合到具有粘附剂或其他接合机构的力分配板24。
在该配置中，底部力分配板在晶片20、22的堆叠的底部上提供，顶部力分配板在晶片20、22的堆叠的顶侧上提供。有利地，通过使用力分配板24结合(本发明的任何方面的)晶片容器，现可以运送13个以上或更多的75微米薄的晶片20而没有损坏；相比之下，常规系统只能堆叠六个晶片并且那些晶片的一些具有发生损坏的可能性。因此，在本发明的各方面(图1-5的)晶片容器应该将尺寸设定并构造为容纳13个以上或更多的75微米薄的晶片20以及两个力分配板24。
力分配板24为适度平和刚性，从而在运送期间防止晶片的弯曲。力分配板24还将尺寸设定为适合本发明的任何方面的运送容器和晶片容器内。力分配板24，例如，可以是标准厚度的硅晶片或制造成力分配板的一些其它合适的材料，例如，任何的防ESD(静电放电)材料，诸如金属盘、具有导电涂层的塑料盘或其他材料。力分配板24可以具有大约1mm至2mm的厚度；尽管本发明可设想其他尺寸，这取决于用于制造力分配板24的材料。
在运送期间，力分配板24有利地在晶片的整个表面分配力，从而减少施加到晶片上的任何单个点的总的力。例如，在运送期间发生的振动力以及在包装和拆包期间施加在晶片上的垂直力可以在晶片的整个表面上分配，从而减少或消除更大的力被施加到晶片上的任何单个点或小区域。在更多具体的实施例中，力分配板24足够刚性以抵挡至少1N或更多的力，以防止被减薄的晶片弯曲。本质上，力分配板24用于容纳作为单元的薄晶片20，允许它们仅以单元移动并在晶片表面上分配所有力，从而减少和/或消除对晶片的任何损坏。
图6示出了根据本发明的方面，插入运送容器的晶片容器的俯视图。更具体地，运送容器26可以是用于运送晶片的任何已知的容器，例如，具有直径大约为晶片自身尺寸的塑料容器。晶片20放置在晶片容器10中，其后放置在运送容器26中。在该配置中，带子14包括便于操作的翼片14a'和狭缝16，以便于将邻近的带子附接到用于运送的一个带子。力分配板24可以按本发明的该方面实现。
图7示出了根据本发明的另外的方面，插入运送容器内的晶片容器的侧面剖视图。在该实现方式中，两个力分配板24和晶片20的堆叠(由片22分离)放置在晶片容器10内。力分配板24可以在晶片20的堆叠的顶侧和底侧上提供，晶片容器10可以放置在运送容器26内。泡沫垫或片28可以在晶片20的堆叠的相反侧上的力分配板24的上面和下面提供。在可选的实施例中，一个或多个周界垫或片28被提供在晶片20的堆叠的边缘或周界周围，以在运送期间防止薄晶片的横向运动。此外，在可选的实施例中，加强的盖30设置在上泡沫垫22上以在运送期间提供额外的保护。
如图8所表示的，运送容器26可以装配如下：
(1)展开晶片容器的带子，允许通向底表面；
(2)将下力分配板放置在晶片容器的底表面上；
(3)多个晶片和片可替代地堆叠在下分配板上、晶片容器的底表面上。可以使用常规真空杆堆叠(和移除堆叠)晶片；
(4)将上力分配板放置在晶片的堆叠的最高的片上；
(5)在步骤(1)-(4)之间、期间或之后的任何阶段，可以将泡沫垫放置在运送容器的底部上。在类似的阶段，在可选的实施例中，周界泡沫垫也可以放置在运送容器中；
(6)晶片容器的带子可以由用户抓住，例如，带子可以一起保持在上力分配板上方；
(7)用户使用带子拿起晶片容器，并把装配件放置在(泡沫上的)运送容器内；
(8)用户以已经在本文所述的方式折叠带子；
(9)将上泡沫放置在上力分配板上方的晶片容器上；
(10)在实施例中，顶部盖可以放置在上泡沫上；以及
(11)密封容器。
晶片运送容器之后可以通过反向装配过程来拆散。本领域的技术人员应当理解的是，卸载(拆包)过程没必要要求移除下分配板、下泡沫片或周界垫。
表1示出了在100微米、85微米、75微米和65微米晶片上执行的测试。如该表中所示，每个晶片通过了所有测试：下压测试、振动测试和跌落测试。
表1
晶片厚度(微米) 下压测试 振动测试 跌落测试
100微米 通过 通过 通过
85微米 通过 通过 通过
75微米 通过 通过 通过
65微米 通过 通过 通过
上面所述的方法用于集成电路芯片的制造中。得到的集成电路芯片可以通过制造者以未加工晶片的形式(即，作为具有多个未封装的芯片的单个晶片)、作为裸芯、或以封装体的形式来分配。在后一种情况下，芯片被安装在单个芯片封装体(诸如具有被固定到母板的引线的塑料载体或其他更高级别的载体)，或在多芯片封装体(诸如具有表面互连和/或掩埋互连的陶瓷载体)中。在任何情况下，芯片随后与其它芯片、离散电路元件和/或其它信号处理装置来集成，作为(a)中间产品(诸如母板)或者(b)最终产品的一部分。最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，范围从玩具和其他低端应用到具有显示器、键盘或其他输入装置以及中央处理器的高级计算机产品。
本发明的各种实施例的描述为了说明的目的已经提出，但并非意在穷举或限制于所公开的实施例。许多修改和变化在不脱离所描述实施例的范围和精神下对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。本文所用的术语被选择最好地解释实施例的原理、在市场中发现的实际应用或在技术上的技术改进，或使本领域的普通技术人员能够理解本文公开的实施例。

Claims (20)

1.一种包装组件，包括：
运送容器；
晶片容器，所述晶片容器具有底表面和附接在所述底表面的多个带子，所述晶片容器放置在所述运送容器内；以及
上力分配板和下力分配板，设置在所述运送容器内，分别位于所述运送容器的顶侧和底侧；以及
多个翼片，所述翼片从所述底表面最外面的周界延伸并且设置在所述底表面和所述多个带子之间。
2.如权利要求1所述的包装组件，其中所述晶片容器包括防静电放电(ESD)材料。
3.如权利要求1所述的包装组件，其中所述带子是铰链式的或弹性的。
4.如权利要求3所述的包装组件，其中所述多个带子的每个在所述底表面的周边彼此等距离隔开。
5.如权利要求4所述的包装组件，其中所述带子包括具有翼片的部分。
6.如权利要求5所述的包装组件，其中所述多个带子的带子包括狭缝。
7.如权利要求4所述的包装组件，其中所述翼片具有等于所述力分配板和晶片堆叠的高度的高度，所述晶片之间夹有防静电放电材料片，所有的晶片堆叠设置在所述晶片容器内，其中所述翼片包括防静电放电材料。
8.如权利要求1所述的包装组件，其中所述上力分配板和所述下力分配板设置在所述晶片容器内，在晶片堆叠的顶侧和底侧上，所述晶片也在所述晶片容器内。
9.如权利要求8所述的包装组件，其中所述上力分配板和所述下力分配板被构造为：
在所述晶片堆叠中的晶片的整个表面上分配力；以及
容纳作为单元的所述晶片堆叠，允许所述晶片堆叠仅以单元移动并在晶片表面上分配所有的力。
10.如权利要求9所述的包装组件，其中所述上力分配板和所述下力分配板是防静电放电(ESD)材料。
11.如权利要求10所述的包装组件，还包括设置在所述晶片容器之上的上泡沫垫或片和设置在所述晶片容器之下的下泡沫垫或片，并且一个或多个泡沫垫或片设置在所述晶片堆叠的周围。
12.如权利要求11所述的包装组件，还包括在所述上泡沫垫或片上的盖。
13.一种包装组件，包括：
晶片容器，所述晶片容器包括底表面和附接在所述底表面的多个带子；
晶片堆叠，所述晶片堆叠设置在所述晶片容器内，晶片之间夹有防静电放电(ESD)材料片；
分配板，所述分配板设置在所述晶片堆叠的顶侧和底侧上，其中所述分配板被构造为：
容纳作为单元的所述晶片堆叠；
在所述晶片堆叠的表面上分配力；以及
多个翼片，所述翼片从所述底表面最外面的周界延伸并且设置在所述底表面和所述多个带子之间。
14.如权利要求13所述的包装组件，其中所述分配板被容纳在所述晶片容器内，并在所述晶片堆叠的顶侧和底侧。
15.如权利要求13所述的包装组件，其中：
所述晶片容器包括防静电放电(ESD)材料；
所述带子是铰链式和弹性材料之一；以及
所述多个带子的每个在底表面的周边彼此等距离隔开。
16.如权利要求15所述的包装组件，其中所述多个带子的带子包括翼片部分和狭缝至少之一。
17.如权利要求15所述的包装组件，其中所述翼片具有等于所述分配板和所述晶片堆叠的高度的高度，所述晶片之间夹有防静电放电材料片，所有的晶片堆叠设置在所述晶片容器内，其中所述翼片包括防静电放电材料。
18.如权利要求13所述的包装组件，还包括：
运送容器，所述运送容器保持所述晶片容器、晶片之间夹有防静电放电材料片的所述晶片堆叠和所述分配板；
设置在所述晶片容器之上的上泡沫垫或片和设置在所述晶片容器之下的下泡沫垫或片；
设置在所述晶片堆叠的周围的一个或多个泡沫垫或片；以及
在所述上泡沫垫或片上的盖。
19.一种包装组件的使用方法，包括：
展开晶片容器的带子以暴露所述晶片容器的底表面；
将下力分配板放置在所述晶片容器的所述底表面上；
在所述下力分配板上交替堆叠多个晶片和片；
将上力分配板放置在所述晶片堆叠的上片上；
抬起所述晶片容器并将所述晶片容器放置在运送容器内；
将泡沫缓冲体放置在所述运送容器内以保护所述晶片堆叠；以及
密封所述运送容器。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述抬起晶片容器的步骤通过抓紧所述晶片容器的带子来提供，并且还包括在将所述泡沫缓冲体放置在所述晶片容器的顶部之前将所述带子向下折叠。
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