CN1464543A - 低含氧及低湿度的封存方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种可长期保存易氧化物品或精密仪器的低含氧及低湿气的封存方法及其装置。本发明将保存物品的容器内的空气排除并填充纯度99％以上的氮气，如此可使所保存的空间达到低含氧及低湿度，即可保护存放物品的金属部分免于氧化而锈蚀破坏。
Description
技术领域
本发明揭示一种低含氧及低湿气的封存方法及其装置，特别是关于一种应用于长期保存易氧化的物品或仪器的封存方法及执行该方法的装置。
背景技术
在半导体的晶片(wafer)的线路制作过程中，为提高晶片在机台与机台之间的传输速度，且避免晶片在传送过程中受到空气中的微粒污染，需要将多片晶片储存于一晶片盒中作为传输的载具。已完成线路制作的晶片仍需存放在晶片盒中，待指示再送至测试厂及封装厂进行后续相关制程。
电子业的销售与需求市场常因许多不可预期的因素而波动，因此需要暂时将晶片盒置放在合适的环境或氮气柜中，等待进一步确认市场反应及订单的新交期，有时短则几周或甚至要数个月才能状况明朗。这对于存放在晶片盒中的晶片有着潜在的问题，因为晶片盒是在无尘室的标准作业环境(湿度约40～60％)中进行封盖，虽然有时会以胶带将上盖与本体的接合线密封，但仍有氧气及湿气存留在晶片盒的盒体空间内。即便是以静电袋抽真空封套住晶片盒，并且将氧气及湿气吸附用的化学包放入袋内，也仍然无法改变晶片盒内的空气成分。而这些氧气和湿气会和晶片上的金属线路产生氧化作用，最常见的就是焊接区的表面生成一氧化铝层，严重至该焊接区会变色或锈蚀。
在测试的程序中，焊接区需要与探针接触才可以测得每个晶片的电气功能及特性，但若有过厚的氧化层附著在焊接区表面会造成电阻过大，并且需要重新量测才能通过测试标准，即将探针再碰触焊接区一次或两次。同样的氧化问题对于封装的良率与可靠性更是不利，因为封装的焊线制程中需要将金线与焊接区镕接在一起，往往由于氧化层的存在造成无法相互接合，一般多称为打不黏(non-stick bond)。更不幸的是二者似乎是接合在一起，但实际并未有足够且良好的熔接面积，只要些许应力就会造成分离(bond lift)。
另一方面，许多电子零件或精密仪器亦会受到湿气的侵入而致使损坏，或者在金属接点部分产生绝缘的氧化层。总而言之，若不将晶片盒或容器内的氧气和湿气排除，仍有潜在的氧化的问题会造成保存物的功能失效。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种低含氧及低湿气的封存方法，将存放物品的容器内(例如晶片盒)的氧气与湿气降至安全的含量，使氧化的问题不会发生。
本发明的第二目的是提供一种低含氧及低湿气的封存装置，在一封闭的空间内执行抽真空及氮气充填的动作，使参加氧化作用的气体在容器封盖之前即被排除。
为了达到上述目的，本发明提供一种低含氧及低湿气的封存方法及其装置。将已打开上盖的存放物品的容器置入一密闭的空间内，先将该空间的空气抽至一定的真空状态，再进行氮气的持续充填。当空间内的氮气压力大于外在环境压力，且其湿度与温度均维持在标准值之下，就可以把容器封盖及密封。如此确保存留于内的气体不会造成氧化的发生，也就是以氮气为主体的低含氧及低湿气的气体。
附图说明
本发明将依照附图来说明，其中：
图1是本发明低含氧及低湿度的封存方法的作业流程图；
图2是本发明低含氧及低湿度的封存装置的主要功能模块的示意图；及
图3是本发明的低含氧及低湿度的封存装置的一较佳实施例的外观图。
元件符号说明
20本发明的封存装置的功能模块
21操作腔室 211操作门
212取放门 22温度计
23湿度计 24正负压力计
25第一组电磁阀 26第二组电磁阀
30本发明的封存装置 31操作门区
311密闭门 312遮盖帘幕
32目视安全玻璃 33电控箱
34湿度显示器 35温度显示器
36电源开关 37正负压力显示及设定器
38电源指示灯 39操作开关
41晶片 42晶片盒的上盖
43晶片盒的本体
50厂务设施 51纯氮气供应 52真空产生装置
具体实施方式
图1是本发明的低含氧及低湿气的封存方法的作业流程图。依照步骤11，将一装载晶片的晶片盒或存放物品的容器置入一密闭的空间，值得注意的是该晶片盒或容器的上盖必须要打开，以使晶片盒或容器和密闭空间内的气体可以自由交换。确认密闭空间的气密性无误后，即进行真空状态的建立，如步骤12。一般负压力约达到6大气压，即代表真空度已符合作业标准，如步骤13。若真空度不足需要继续排除密闭空间内残存的空气，反之则进入下一个步骤14执行氮气充填，此步骤将纯度99％以上的氮气灌入该密闭空间，使氮气尽可能的充满整个空间，这当然包含晶片盒或容器的内外也被氮气包围。为使氮气的占有率更高，可在氮气充填动作的开始时仍保留局部建立真空的功能，以使氧气与湿气被氮气排挤出去而无法有残存的死角，待充填动作已持续进行一段时间后再完全关闭真空的功能。随着氮气不断充填，该密闭空间会达到一定饱压，也就是与氮气充填来源的压力达到平衡而无法让氮气继续灌入，如步骤15。在达到饱压后，同时应确认温度与湿度是否符合标准。若无异常状态则将晶片盒或容器的上盖与本体部分密合，或可另外使用胶带将接合部分密封以确保晶片盒或容器内的气体成分不被破坏。密封后的晶片盒或容器则可取出留待进一步指示而动作。
图2是本发明的低含氧及低湿度的封存装置的主要功能模块的示意图。图中央有一操作腔室21可容纳晶片盒或容器，通过取放门212置入其内。一般作业中取放门212保持关紧密合的状态，仅在将晶片盒或容器置入或取出时才开启。晶片盒或容器妥善打开上盖并放入操作腔室21内，可以将真空功能启动使能留存的空气尽可能被排出，即第二组电磁阀26打开使真空产生装置52与操作腔室21连通。另有一正负压力计24可检知操作腔室21内的压力，并包含当压力达设定值时送出信号的功能，且利用此一讯号可控制相关电磁阀的开启与关闭。当代表真空度的负压值达到设定的作业标准时，正负压力计24会送出讯号使第二组电磁阀26关闭，并将第一组电磁阀25打开使纯氮气供应51的管路与操作腔室21连通，因此纯氮气源源不绝地灌入操作腔室21内。当然如前文所述，在第一组电磁阀25打开时仍可保持第二组电磁阀26中部分的电磁阀开启，利用氮气灌入的压力使残存的空气能再被排挤出去，经过一段的时间就要把第二组电磁阀26完全关闭，以使纯氮气的充填达到饱压。在充填的过程中，利用配置的温度计22及湿度计23监控操作腔室21内的气体状况，若温度与湿度不符合作业标准值，则需要继续充填氮气使其满足条件。另外还可以增加一测氧含量的感测元件，以确认造成氧化作用的主要元素的氧气已在安全范围内。纯氮气至饱压后就等同充填停止，因操作腔室21与纯氮气供应51的压力达到平衡，此时可将操作门211由外开启，并快速伸手进入将上盖与晶片盒或容器的本体盖好并密合，因操作腔室21的气体压力大于外在压力，故形成正压防止外界空气与湿气进入。晶片盒若密封完毕，操作人员就可打开取放门212取出该晶片盒或容器，同时氮气也不需要再充填了。其中纯氮气供应51与真空产生装置52属于厂务设施50，因一般半导体厂皆有如此的基本设施可直接连接使用，不需要再加装如真空辅助设施与氮气钢瓶等装置。
图3为本发明的低含氧及低湿度的封存装置的一较佳实施例的外观图。图前端为操作门区31，其外部具有一具密合功用的密闭门311。该密闭门311的内部具有齿状的遮盖帘幕312可供操作人员伸手其中完成封盖，当然负有弹性的遮盖帘幕312可以将氮气阻绝在内，而避免大量外漏造成人员安全问题。为使人员便于完成封盖动作，在操作门区31上方设有目视安全玻璃32，可监看腔内置放的晶片41、上盖42与晶片盒本体43的相对位置，并藉此让手部动作更安全且有效率。目视安全玻璃32旁有一操作面板，包含湿度显示器34、温度显示器35、电源开关36、正负压力显示及设定器37、电源指示灯38及操作开关39，此部分涵盖所有电源及控制开关，并列出相关感测元件的量测结果的显示器。因所有感测元件的量测部分皆固定于操作腔室内(图未示出)，故藉由该操作面板将清楚得知内部各种状况。真空与压力的标准作业值可由正负压力显示及设定器37输入，当达到该标准作业值时会送出讯号控制相关电磁阀的开关。在图的左侧有一电控箱33，其内部包含电磁阀、继电器、感测元件的处理器(图未示出)。
本发明的低含氧及低湿度的封存方法及其装置可用于晶片的保存，但不因此而限制其使用范围，诸如电子零件、精密仪器或易氧化物品皆可利用本发明得到良好的封存条件。换言之，本发明是提供一个低含氧及低湿度的容器空间，可利用本发明的技术思想的各种应用产品皆在本发明的权利范围之内。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本专业技术人员仍可能基于本发明的讲解及说明而作种种不背离本发明精神的替换及修饰；因此，本发明的保护范围应不限于实施例所公开的范围，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的申请专利范围所涵盖。
Claims (9)
1. 一种低含氧及低湿度的封存方法，包含下列步骤：
提供一存放物品的容器；
打开该容器的上盖，并置入一密闭空间；
建立该密闭空间的真空状态，使其达到一预定标准值；
充填氮气至该密闭空间内；及
当该密闭空间的压力达一预定标准值时，则将该容器的上盖密合且由该密闭空间取出。
2.如权利要求1所述的低含氧及低湿度的封存方法，其中该氮气在刚开始充填时仍保持抽真空的动作。
3.如权利要求1所述的低含氧及低湿度的封存方法，其中该氮气是否继续充填依据该密闭空间的温度、湿度及含氧量的量测值而定。
4.一种低含氧及低湿度的封存装置，包含：
一操作腔室，具有一操作门；
第一组电磁阀，用于控制该操作腔室充填氮气的时机；
第二组电磁阀，用于控制该操作腔室抽真空的时机；及
一正负压力计，用于量测该操作腔室的正负压力值，且控制该第一组电磁阀与该第二组电磁阀的开启与关闭。
5.如权利要求4所述的低含氧及低湿度的封存装置，其中该操作腔室的操作门包含一可由外部打开的密闭门及一内部具部分密合功能的帘幕。
6.如权利要求4所述的低含氧及低湿度的封存装置，其中该操作腔室还包含一取放门，其通道大于该操作门的通道。
7.如权利要求4所述的低含氧及低湿度的封存装置，其还包含一温度计，用于量测并显示该操作腔室的温度。
8.如权利要求4所述的低含氧及低湿度的封存装置，其还包含一湿度计，用于量测并显示该操作腔室的湿度。
9.如权利要求4所述的低含氧及低湿度的封存装置，其还包含一氧含量感测计，用于量测并显示该操作腔室的含氧量。
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