CN1639029A - 晶片容器的缓冲系统 - Google Patents

Abstract

一种晶片容器，其包括具有供晶片装入和取出的敞开前部(24)的容器部分(20)，包括带有缓冲系统(140，142)的门(100)，该缓冲系统利用独特的晶片限制系统(114)和结构特征来为晶片提供最大的保护，并可防止所述晶片旋转。门(100)的一个特征是，门盖板的前部具有一对锁定凹腔，它们位于门(100)的朝外侧面上。锁定凹腔容纳有二个带有锁定件(130)的锁定机构(122，124)，锁定件伸出到门(100)的上、下边缘之外。锁定机构(122，124)被一对门面板(118，120)所覆盖，门面板具有钩子(186)，其与门(100)的周边相连，并且还与垂直方向上的中部附近的柱子相连。

Description

晶片容器的缓冲系统

根据美国法典第35条119(e)款，本申请要求享有于2002年2月26日提交的美国临时申请No.60/359814的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于本文中。

发明领域

本发明涉及晶片载体，尤其是涉及包括带有晶片限制结构的门的前开式晶片容器。

发明背景

在将晶片加工成半导体尤其是集成电路的过程中，必须进行大量的工序，晶片必须经常地在其中间加工工序中从一个设备运输到另一设备和在一个设备中运送。晶片在这种运输、存储和中间加工工序的过程中必须得到保护。近来，半导体晶片的尺寸已经提高到直径为300毫米那样大。而且，这种晶片上的电路密度急剧地增加。结果，这种晶片更加昂贵，保护它们不受污染和/或损坏是非常关键的。

本发明的各个方面均特别适用于普遍称为FOUP(前开式整体舱)和FOSB(前开式运输盒)的晶片容器。这些晶片容器具有带内部晶片支撑的容器部分，该支撑用于以轴向隔开的排列将水平晶片的堆组夹持在所述晶片部分的内部。晶片容器具有允许插入和取出晶片的前门，以及与晶片容器密封式接合以锁定并密封在容器上的门。这些盒体例如示出于美国专利No.6267245、No.6216874、No.6206196、No.6010008和No.5944194中，它们均归本申请的所有人所有，并通过引用整体地结合于本文中。在图1中显示了一种现有技术的载体。晶片容器显示为安放在自动加工设备25上，并通常包括容器部分20和门22。容器部分20具有敞开的前部24、顶部23、一对侧部28，29、背部32和底部34。门框36限定了敞开的前部，并构造成可容纳门22。容器部分可具有坚固的搬运用凸缘42。处于容器部分内部的晶片支撑46支撑了以间隔开的堆叠阵列排列并定位成水平的晶片(未示出)。门具有朝外的侧面50、朝内的侧面52以及周边54。周边54具有位于朝外侧面上的锁定槽58。作为门的主结构面板的外部面板62覆盖了与锁眼68相关的锁定机构(未示出)，该锁定机构具有伸出到锁定槽58之外的锁定件(在该图中未示出)。图1所示的零件通常是规格为300毫米的前开式晶片容器所共有的。一般来说，在这些类型的载体中，未考虑在运输期间防止晶片旋转的要求。这种旋转是希望能够避免的。

发明内容

具有包括可容纳和取出晶片的敞开前部的容器部分的晶片容器还包括带有缓冲系统的门，其利用独特的晶片限制系统和结构特征来为晶片提供最大的保护，并且防止所述晶片旋转。在一个优选实施例中，处于容器部分中且其前边缘暴露出来的晶片堆组与安装在门的前表面上的一对弹性缓冲件相接合。另外，可偏转的晶片弹性部分从门中向外延伸出来，用于在安放门和取下门时分别与晶片边缘作最初和最后的接触。门的内表面可设有与系统相关的晶片凹穴，其整体地模制或成形到门的外壳中。

本发明的一个特征和优点在于，弹性缓冲件以非常高的摩擦系数柔和地夹住晶片的边缘，从而可防止晶片在晶片容器内旋转。

本发明的另一特征和优点在于，在从完全装满的容器部分中取下门时，在弹性缓冲件被拉动而脱离与晶片边缘的接合时，晶片弹性部分就进行操作而将晶片限制在容器部分中。这就防止了晶片粘附在弹性缓冲件上，消除了在取下门时晶片跟随门运动的可能是灾难性的后果。

本发明的另一特征和优点在于，使用了弹性缓冲件来减小晶片破裂的危险，并降低了门的闭合力。

该晶片载体的另一特征在于门，其可利用位于内表面上的圆顶形结构来在门、具体而言是在门上的晶片限制系统就位且晶片组处于限制位置时为门结构提供最大的变形阻力。在优选实施例中，通过在门周边附近的四个内角处设置向内的凹槽，并使朝内面板呈倾斜，便可在门的朝内面板上设置圆顶结构，这样，所述面板大致朝向周边侧面的中部以及周边侧面的中部到所述门底部附近的晶片。

该门的另一特征在于，门盖板的前部具有一对位于门的朝外侧面上的锁定凹腔。该锁定凹腔用于容纳带有锁定件的两个锁定机构，这些锁定件从门的上、下周边中延伸出来。锁定机构被一对门面板覆盖住，这些门面板设有与门的周边相连并且与垂直方向上的中部附近的柱杆相连的钩件。处于门周边侧面和垂直中部处的锁定盖板为门提供了刚性以及弯曲阻力。在一个优选实施例中，周边处的门面板的连接利用了门面板上的钩件，这些钩件延伸穿过周边上的槽。优选使用压配连接器和开口的组合来连接门中部附近处的锁定面板的边缘。

这里公开的晶片限制系统的一个特征和优点在于，与其它晶片限制系统相比，该系统对晶片所施加的载荷明显更小。

本发明的其它目的、优点和新颖特征将部分地在下述说明中阐明，部分地在本领域的技术人员阅读了下述解释后清楚，或者可从本发明的实施中了解到。本发明的目的和优点通过在所附权利要求中具体指出的手段和组合来实现和达到。

附图简介

图1是现有技术的晶片容器的示意性视图；

图2是根据本发明的晶片容器的门的朝外侧或正侧的透视图；

图3是图2所示晶片载体的门的朝内侧或背侧的透视图；

图4是晶片限制系统的详细的透视图；

图5是通过门上的与晶片载体相接合的部分的水平截面视图；

图5A是图5所示门部分的局部放大视图；

图6A是晶片限制系统在插入门的期间在与晶片接触之前的垂直剖视图；

图6B是晶片限制系统在插入门的期间在与晶片接触之前的水平剖视图；

图7A是晶片限制系统在插入门的期间在晶片已与晶片弹性部分接触之后但在晶片压缩弹性缓冲件之前的垂直剖视图；

图7B是晶片限制系统在插入门的期间在晶片已与晶片弹性部分接触之后但在晶片压缩弹性缓冲件之前的水平剖视图；

图8A是带有已插入且完全安放好的门的晶片限制系统的垂直剖视图；

图8B是带有已插入且完全安放好的门的晶片限制系统的水平剖视图；

图9A是晶片限制系统在取下门的期间的垂直剖视图；

图9B是晶片限制系统在取下门的期间的水平剖视图；

图10是沿图3中线10-10的剖视图。

图11是沿图3中线11-11的剖视图。

优选实施例的详细描述

参见图2和3，图中显示了包括有根据本发明特定实施例的门100。该门具有朝外侧面104和朝内侧面106。密封件110在周边108的周围延伸。在内表面上设有晶片限制系统114。在朝外侧面上，一对锁定机构面板118，120覆盖了锁定机构122，124。门周边具有槽128，锁定件130延伸穿过槽128，从而与例如由图1中标号59示出的锁定容槽相接合。

参见图3和4，图4显示了根据本发明优选实施例的晶片限制系统的细节。在该实施例中，显示了三种不同类型的晶片限制结构，它们协同地组合起来提供了一种可靠的限制装置，其可防止晶片旋转、晶片破裂并减小了门闭合力。

该系统可包括一对弹性缓冲件140，142，它们沿着门的朝内侧面向上垂直地延伸。这些缓冲件部分地用于与晶片边缘摩擦式接合，从而可防止晶片在容器内旋转。这些缓冲件可由适于在晶片容器环境中使用的任何弹性体材料形成，例如包括热塑性弹性体，例如尿烷、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶或聚醚嵌段聚酰胺。

在弹性缓冲件的附近设有两排波纹状部分144，它具有形成了多个晶片凹穴148的多个齿146。在该优选实施例中，晶片齿146与面板149形成一体，面板149基本上限定了门内侧的朝内表面。

一排可偏转的晶片指状件或弹性部分150从门的中心处向下垂直地延伸。它们优选为有一定刚性的可回弹的指状件，其可由诸如聚醚醚酮(PEEK)的材料制成。这三种不同的晶片限制件用作限制系统的一部分，其功能如图6A，6B，7A，7B，8A，8B，9A和9B所示。该系统的功能是，首先将晶片从容器部分侧部上的晶片支撑位置处抬起来，然后用于“柔和地”缓冲晶片的边缘，并通过弹性体材料来防止晶片的旋转，第三，当将门从容器部分上拆下来时使晶片边缘从弹性体材料中释放出来，以防止晶片跟随门而运动。

图6A，7A，8A和9A显示了通过晶片限制系统的垂直剖视图，而图6B，7B，8B和9B显示了相应的水平剖视图。首先参见图6A和6B，这些视图显示了在将门插入到门框中时晶片和晶片限制系统的相对定位。晶片处于容器部分内侧上的晶片支撑46上的安放位置中。如图所示，晶片158的边缘正对着晶片限制系统但未与之接合。

参见图7A和7B，晶片的前缘158与晶片齿146的斜面或斜坡162相接合。当门向内运动到门框内的位置中时，晶片沿斜坡162向上运动，因而使晶片弹性部分或指状件150产生偏转。如图所示，晶片边缘并未与由虚线示出的弹性缓冲件140相接触。

在图8A和8B中，晶片完全地安放到晶片凹穴148中，并与弹性的晶片缓冲件140完全接合，晶片弹性部分150被完全偏转。图8A和8B显示了门处于完全安放好的位置，门框封闭了门的敞开前部。

图9A和9B显示了当门从门框上拆下来时晶片W的动作。晶片初始安放在弹性缓冲件140上。当取下门时，弹性缓冲件将弹回一段较短的距离D，如图9A所示。同时，晶片弹性部分150也恢复其偏转前的状态而到如图9A所示的位置。可回弹的弹性缓冲件因其构造而仅跟随晶片运动有限的距离d。然而，弹性部分或晶片缓冲指状件150继续恢复更大的距离d2。这便可有效地使晶片与仍有一定附着性的弹性缓冲件分离，从而防止晶片在拆卸运动期间跟随门而运动。然后晶片沿表面向下滑动，或者以其它方式降低到晶片支撑46上的安放位置，如图中的虚线167示出。因此，晶片弹性部分偏转一段比弹性缓冲件的压缩量d更大的距离d2，如图9A和9B所示。

除了所示的当前最优选的实施例之外，本领域的技术人员可以理解，在本发明的范围内，晶片限制系统的这三种部件可具有多种替代结构。例如，图4所示的晶片弹性部分150可由任何其它的刚性、可回弹且无附着性的结构来代替，例如带有D形截面的一个部件。在这种实施例中，D形部件垂直地定位，其曲形部分朝向载体以面对着晶片堆组。在另一替代性实施例中，可由一个缓冲件来代替一对弹性晶片缓冲件140，142。因此，本发明的范围可以包括具有弹性晶片缓冲件的晶片载体门、晶片定位件如所示实施例中的波纹状部分144以及用于使晶片与弹性缓冲件脱开的弹性功能件的任意设置、构造或组合。

参见图3，10和11，图中显示了门的另一发明方面。门包括主面板部分182，其与周边壁部分184相连，周边壁部分184围绕着门的周边延伸，当所述门容纳在容器部分中时，门的周边面对着容器部分的门框并在其中滑动。主面板部分182在角部185，186，187，188处从门的前部190中凹下去。随着面板接近于角部之间的中部区域，主面板部分182呈倾斜，优选是呈弧形地拱起来。因此，在角部185和188、角部185和186以及角部185和187之间均存在大致圆顶或弧形的形状。主面板182的中央部分170处于周边部分171的内部，使得面板在从载体的外部看去为大致盘形。在主面板结构中采用这种大致圆顶形轮廓显著地提高了结构强度，可以抵抗门因晶片限制系统与容器部分内的晶片组的接合所引起的载荷而产生的偏转。

参见图5和5A，图中显示了本发明的另一方面。这一视图是通过门和晶片载体的剖视图，其显示了处于晶片限制系统14中的晶片W。锁定机构盖板118具有钩子部分186，其在图5A中更详细地示出，它可与门的周边壁部分184中的开口188相接合。门的锁定机构盖板118横跨在锁定机构122上，并在多个支柱/开口压配连接器194处与门的中部192相连。这种连接器在本申请的所有人所拥有的美国专利No.6216874中有过介绍，该专利通过引用结合于本文中。

压配连接器194和钩子连接部分186处的牢固连接为门的左右侧提供了结构刚性，其提供了显著的刚性增强，这种刚性可在门处于如图5所示的位置时抵抗由晶片组所施加的作用力F。一般来说，在施加力F时锁定机构盖板118将受到拉力，因此该周边锚固于门框上。本发明的这一方面通过锁定机构盖板118提供了针对该力的显著增强的阻力，偏转即使有的话也很小。

虽然在上文中已经参考优选实施例来介绍了本发明，然而本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节上进行许多变更。

Claims (20)

1.一种用于固定多个晶片的晶片容器，包括：

外壳部分，其至少具有顶部、底部、一对相对的侧部、背部和敞开的前部；和

门，所述门可与所述外壳部分密封式接合以便关上所述敞开前部，并具有晶片限制系统，其包括：

波纹状部分，其具有多个限定了多个晶片凹穴的齿；

一对弹性缓冲件，其可在所述门与所述外壳部分密封式接合时与各晶片的周边缓冲式接合；以及

多个可回弹的晶片弹性部分，其可在所述门从所述外壳部分中脱开时使各晶片从所述弹性缓冲件上脱开。

2.根据权利要求1所述的晶片容器，其特征在于，所述一对弹性缓冲件定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片周边的作用而偏转第一距离，所述可回弹的晶片弹性部分定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片周边的作用而偏转第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

3.根据权利要求1所述的晶片容器，其特征在于，所述门包括被周边壁部分所包围的主面板部分。

4.根据权利要求3所述的晶片容器，其特征在于，所述晶片限制系统的所述波纹状部分整体地形成在所述主面板部分中。

5.根据权利要求3所述的晶片容器，其特征在于，所述主面板部分具有围绕着中央部分的周边部分，所述主面板部分为盘形，使得当所述门与所述外壳部分接合时所述中央部分处于所述周边部分的内侧。

6.根据权利要求3所述的晶片容器，其特征在于，所述周边壁部分具有形成于其中的开口，所述晶片容器还包括至少一个锁定机构盖板，其包括具有形成于其中的钩子部分的周边，所述钩子部分可与所述开口接合，所述锁定机构盖板还具有多个压配连接器，所述锁定机构盖板通过所述压配连接器以及使所述钩子部分与所述开口相接合而固定在所述主面板部分上。

7.一种用于固定多个晶片的晶片容器，包括：

外壳部分，其至少具有顶部、底部、一对相对的侧部、背部和敞开的前部；和

门，所述门可与所述外壳部分密封式接合以便关上所述敞开前部，并具有晶片限制系统，其包括：

波纹状部分，其具有多个限定了多个晶片凹穴的齿；

弹性缓冲部分，其可在所述门与所述外壳部分密封式接合时与各晶片的周边缓冲式接合；以及

可回弹的弹性部分，其可在所述门从所述外壳部分中脱开时使各晶片从所述弹性缓冲部分上脱开。

8.根据权利要求7所述的晶片容器，其特征在于，所述弹性缓冲部分定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片周边的作用而偏转第一距离，所述可回弹的弹性部分定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片周边的作用而偏转第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

9.根据权利要求7所述的晶片容器，其特征在于，所述门包括被周边壁部分所包围的主面板部分。

10.根据权利要求9所述的晶片容器，其特征在于，所述晶片限制系统的所述波纹状部分整体地形成在所述主面板部分中。

11.根据权利要求9所述的晶片容器，其特征在于，所述主面板部分具有围绕着中央部分的周边部分，所述主面板部分为盘形，使得当所述门与所述外壳部分接合时所述中央部分处于所述周边部分的内侧。

12.根据权利要求9所述的晶片容器，其特征在于，所述周边壁部分具有形成于其中的开口，所述晶片容器还包括至少一个锁定机构盖板，其包括具有形成于其中的钩子部分的周边，所述钩子部分可与所述开口接合，所述锁定机构盖板还具有多个压配连接器，所述锁定机构盖板通过所述压配连接器以及使所述钩子部分与所述开口相接合而固定在所述主面板部分上。

13.一种用于固定多个晶片的晶片容器，包括：

外壳部分，其至少具有顶部、底部、一对相对的侧部、背部和敞开的前部；和

门，所述门可与所述外壳部分密封式接合以便关上所述敞开前部，并具有晶片限制系统，其包括：

缓冲装置，其可在所述门与所述外壳部分密封式接合时与各晶片的周边缓冲式接合；

用于定位各晶片以与所述缓冲装置接合的装置；和

用于在所述门从所述外壳部分中脱离时使各晶片从所述缓冲装置上脱开的装置。

14.根据权利要求13所述的晶片容器，其特征在于，所述缓冲装置包括至少一个由弹性体材料制成的缓冲件，所述缓冲件定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片周边的作用而偏转第一距离，所述用于脱开的装置包括可回弹的弹性部分，所述可回弹的弹性部分定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片周边的作用而偏转第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

15.根据权利要求13所述的晶片容器，其特征在于，所述门包括被周边壁部分所包围的主面板部分。

16.根据权利要求15所述的晶片容器，其特征在于，所述用于定位的装置包括形成了多个凹穴的波纹状的多个齿，所述齿整体地形成在所述主面板部分中。

17.根据权利要求15所述的晶片容器，其特征在于，所述主面板部分具有围绕着中央部分的周边部分，所述主面板部分为盘形，使得当所述门与所述外壳部分接合时所述中央部分处于所述周边部分的内侧。

18.根据权利要求15所述的晶片容器，其特征在于，所述周边壁部分具有形成于其中的开口，所述晶片容器还包括至少一个锁定机构盖板，其包括具有形成于其中的钩子部分的周边，所述钩子部分可与所述开口接合，所述锁定机构盖板还具有多个压配连接器，所述锁定机构盖板通过所述压配连接器以及使所述钩子部分与所述开口相接合而固定在所述主面板部分上。

19.一种用于将多个晶片限制在前开式晶片容器中的方法，包括步骤：

提供前开式晶片容器，其包括有外壳部分，所述外壳部分包括顶部、底部、一对相对的侧部、背部和敞开的前部，所述晶片容器还包括门，所述门可与所述外壳部分密封式接合以便关上所述敞开前部，所述门具有弹性缓冲部分和可回弹的弹性部分，所述缓冲部分和所述弹性部分均定位成可在所述门与所述外壳部分接合时与晶片相接合；和

使所述门与所述外壳部分接合，从而使所述弹性缓冲部分因晶片的作用而偏转第一距离，并且使所述可回弹的弹性部分因晶片的作用而偏转第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

20.一种用于使晶片从前开式晶片载体中的弹性晶片限制缓冲件中脱开的方法，包括步骤：

提供装有多个晶片的前开式晶片容器，所述容器包括有带敞开前部的外壳部分，所述晶片容器还包括门，所述门可与所述外壳部分密封式接合以便关上所述敞开前部，所述门具有弹性缓冲部分和可回弹的弹性部分，所述缓冲部分定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片的作用而偏转第一距离，所述弹性部分定位成可在所述门与所述外壳部分接合时因晶片的作用而偏转第二距离，所述第二距离大于所述第一距离；和

使所述门从所述外壳部分上脱开，从而使所述缓冲部分和所述弹性部分恢复到偏转前的状态。

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