CN1639031A - 减震设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种设计用于插入到容器(100)内的减震器(200)。所述减震器(200)在一侧上具有支承面(210)，旨在支承容器(100)中所含的一个或多个制品的表面；还具有弹簧面(500)，其包括压缩元件(510)，与所述容器(100)的内表面相接触，并用于推动所述支承面(210)接触容器(100)中所含制品。使用本发明中的减震器(200)可不再需要使用泡沫插件或软垫，从而可大大降低通常与泡沫相关的阴离子或阳离子的除气作用。所述容器(100)和减震器(200)可适于再利用和重复使用。

Description

减震设备和方法

本申请是于1999年10月25日提交的美国专利申请No.09/427,199的部分继续申请。本申请还要求保护于2002年1月8日提交的美国临时申请No.60/347,347的权益。这些申请的说明书和附图在此作为参考被整体引用。

技术领域

本发明涉及用作封装系统或用于贮藏和运输精密物体例如硅晶片的装运和贮藏系统一部分的减震设备。本发明还涉及一种用于贮藏和运输精密物体的方法。

背景技术

在电子工业中已使用多种容器用于输送半导体晶片。半导体晶片通常是由硅制成的非常薄且易碎的圆盘。所述易碎特性以及半导体晶片的高价值要求一种非常可靠的用于在容器中贮藏和运输半导体晶片的装置。

在电子工业中的持续发展趋势是增加晶片的尺寸并减小晶片的厚度。随着尺寸和表面积的增大以及厚度的减小，必须找到新技术以保护半导体晶片不受损伤。

在贮藏和运输过程中半导体晶片受到损伤的来源包括，但不限于，振动、磨损、冲击、杂质、静电和除气作用。

在制造过程中，常常有必要将晶片从第一生产设备移动到第二生产设备处，用以进行进一步加工。这要求将晶片从第一制造组件中去除，然后进行封装并移动或装运到第二设备处，在第二设备处卸载晶片用以进行进一步加工。

为防止对晶片产生损伤，或污染晶片表面，常常对晶片边缘进行处理。许多已公知的半导体晶片容器被构造成将晶片贮藏在码放的盒中，这些盒仅仅支承晶片边缘。

在晶片边缘上使用刚性支架不足以对在装运过程中较大的、更加精密的晶片进行有效的保护。此外，许多现有的装运容器已经不适于由自动机械装置进行操作，因此需要在装载和卸载过程中的不同阶段进行手动干预。要求进行手动操作晶片的每一个步骤增大了污染问题。在半导体晶片的生产中，在芯片产量和颗粒污染之间存在相反关系。

所需要的是这种容器，所述容器完全支承半导体晶片的整个表面，被构造用于自动操作机器，提供保护以防止产生颗粒污染和静电损伤，并且用能限制除气作用产生的问题的材料制成。还需要的是一种减震设备和封装方法，所述减震设备和封装方法与新研发的容器和晶片尺寸兼容，并且被保护以免受振动、磨损、冲击、杂质、静电和除气作用。

发明内容

根据本发明构造的减震器设计用于插入到装运和贮藏容器内。该减震器具有在一侧上的旨在支承容器中所含的一个或多个制品的支承面，和包括压缩元件、与所述容器的内表面相接触、旨在推动所述支承面接触容器中所含制品的弹簧面。在贮藏在容器中的制品或制品垛的相对侧上优选使用两个减震器。

在一个实施例中，所述减震器是一个圆盘，所述圆盘具有平面侧、弹簧侧、圆柱形边缘、和一个或多个压缩弹簧。所述平面侧具有平滑表面和大致水平的外形。所述压缩弹簧或多个压缩弹簧被连接到所述圆盘的弹簧侧上且自圆盘弹簧侧凸出。

在另一些实施例中，所述减震器具有防止所述减震器在容器内发生转动的转动稳定器，所述转动稳定器或多个转动稳定器自所述圆盘的圆柱形边缘处延伸出，然后从由所述圆盘的平面侧形成的平面垂直地延伸出来。

在另一些实施例中，所述减震器具有自所述减震器的弹簧侧表面伸出的内侧环形壁部和自所述减震器的弹簧侧表面伸出的外侧环形壁部。在这一实施例中，所述压缩弹簧元件进一步延伸到所述减震器的弹簧侧表面之上，高于所述内侧环形壁部和外侧环形壁部。

在一些实施例中，本发明还包括构造以在贮藏区域内保持相互层叠在一起的多个晶片的可分开的底座，和构造用于与在底座部分之上相配合以封闭所贮藏的晶片的盖子。更具体而言，本发明中的运输工具包括具有限定大致为圆柱形的贮藏区域的至少一个壁部的带有平台的底座，和一个包括具有构造用以在所述底座的垂直壁部之上或周围相配合的圆柱形凹进部的帽的盖子。

在一些实施例中，所述容器底座包括四个大致相同的壁部，在每一壁部的端部之间具有间隙。在其他实施例中，这些壁部是中空的并且可被用于保持干燥剂，优选在密封包装内。在不同实施例中，本发明的容器还包括许多有用功能部件，包括用于允许使用机械臂或自动机械装置对容器和晶片进行操作的功能部件、防改动密封件、用以防止容器意外打开的锁定装置、加强脊和用于储存与容器内容物有关的数据的数据存储装置。

使用中，晶片被放置在由所述底座的垂直壁部限定的圆柱形贮藏区域内的垂直堆中，下部晶片支承上部晶片的下表面。防护材料优选包括，但不限于纤维素、TYVEK或泡沫圆盘，所述防护材料置于每一对相邻晶片之间。

附图说明

图1示出了根据本发明建造的装运和贮藏容器实施例的底座部分的透视图；

图2示出了图1所示的减震器的平面或圆盘接触侧的透视图；

图3示出了包括转动稳定器的图3中的装置的另一实施例的透视图；

图4示出了本发明的减震器的一个实施例的弹簧侧的透视图；

图5示出了还包括在一对减震器之间的圆盘形物体垛的本发明容器的分解视图；和

图6示出了还包括在将帽放下至底座上以密封该容器之前位于该底座之上的帽的图5中的容器的透视图。

具体实施方式

根据本发明公开了一种设计用于插入到装运和贮藏容器内的减震器。该减震器具有在一侧上的旨在支承容器中所含的一个或多个制品的支承面，和在所述支承面相对侧上的弹簧面。本发明特别适于装有码垛的晶片的容器，然而本领域的普通技术人员易于对本发明进行改动，以使本发明用于贮藏其它物料，包括硬盘、光掩模、液晶显示器、平板显示器。一般来说，在容器内的晶片垛的每一侧上放置一个减震器。使用本发明的减震器可不再需要使用泡沫插件或软垫，从而可大大降低通常与泡沫相关的阴离子或阳离子的除气作用。所述容器和减震器可适于再利用和重复使用。

在一些实施例中，所述减震设备用作贮藏和运输圆盘形物体例如硅晶片的封装体系的一部分。本发明还包括一种在容器内封装圆盘形物体的新方法，其中所述圆盘形物体还包括本发明的减震设备。例如，在该容器装料并封闭之后，所希望的是将所述容器收缩性封装在抗静电薄膜中。所述容器还可被放置在加有软垫的封装中以便运输，例如被放置在含有泡沫填料的箱子中或无泡沫填充物的箱中，例如包括蹦床插件的箱，发明人认为所述蹦床插件被称作KORVU INSERTS^TM，是由Korvu Corporation制造的。

参见附图，特别是图1，图中示出了在其中可使用本发明减震器的一个装运和贮藏容器实例的底座120。所述实例容器100具有容器底座120和容器盖110(最好参见图6)。

图1中所示的底座120的实施例包括一个凸缘160和四个弧形壁部130，所述弧形壁部在圆盘形物体叠放在底座120内时起到保持住圆盘形物体的作用。所述底座120的壁部130被四个间隙140分隔开。在一些实施例中，间隙140用于允许机械臂或自动机械装置通过，以在由壁部130所限定的贮藏区域内操作所述圆盘和任何相关的包装。在另一实施例中，壁部130的数量以及壁部130和间隙140的构形和尺寸可根据需要进行改动。

如图6所示，容器盖110密封容器100。所述盖子110优选包括圆柱形帽610，所述圆柱形帽限定了用以容纳底座120的壁部130的圆柱形凹进部。所述盖子110优选还包括形状与所述底座120的凸缘160相似的凸缘620。

在所述帽610顶部的凸起的脊部630优选实现以下功能中的至少一种：(1)所述脊部可增加所述盖110顶部的刚硬性，(2)当层叠多个器件时，所述脊部可被构造以与在底座120底部上形成的相似脊部相互连接，和(3)当与相邻层叠容器100底部上的相似图案结构相互连接时，所述脊部630可限定用于贮藏软盘或其它包括与容器100的内容物有关的信息的数据存储介质的受保护的区域。在另一实施例中，根据需要，例如提供其它或不同的功能或不同的装饰外观，可对脊部630的尺寸和图案结构进行改动。

所述容器100还可包括锁定元件170，所述锁定元件用于防止或阻止所述盖110在使用中与底座120发生意外分离。每一个锁定元件170与锁定突舌(未示出)相配合，所述锁定突舌形成在所述盖子110的帽610的圆柱形凹进部的内壁上，以将所述盖110牢固地保持在底座120上。

通常，可使用任何有用的或实用的材料制造所述减震器和容器，包括但不限于，任何所需塑料例如高密度聚乙烯(HDPE)化合物，和塑料合金。在其它实施例中，可定制选择制造所用的材料，例如用于制造容器100的材料可选择在寒冷环境中或暴露于所选化学物质，例如一些用于芯片制造业中的试剂、洗涤剂、酸、碱金属和紫外线中能够耐损伤的材料。所述容器100易于按照多种定制颜色进行制造，且所述颜色可被用于为容器100编颜色代码以易于识别。

在题为晶片装运和贮藏容器的专利申请09/427,199中对容器100进行详细解释，在此作为参考而整体被引用。本领域的技术人员易于对所述容器100作出改动，以通过相应标记所述容器和减震器的尺寸而容纳各种普通的晶片尺寸。

图2示出了一个具有朝上的支承侧的独立的减震器200。所述减震器200的平面侧表面210被设计来支承圆盘形物体220(参见图5和图6)，优选带有在容器100内插入到所述圆盘形物体之间的，同时也在上下圆盘220和减震器200之间的防护材料。减震器200的平面侧表面210优选是平滑的。

在如图3所示的一个实施例中，所述减震器200还具有转动稳定器310。这些转动稳定器与容器底座120的间隙140相配合，并且防止所述减震器200发生转动。这一特征防止由于所述减震器200在贮藏容器100内发生转动，而对圆盘形物体220的表面产生伤害。

参见图4，所述减震器200优选由单块塑料形成。在如图2-6所示的实施例中，当材料被弯曲远离所述减震器200的表面210以形成弹簧510a和510b时，在所述减震器200中形成孔450。

在一些实施例中，所述减震器200优选由尼龙或聚丙烯模制成形。优选材料具有下列特征：高强度、低重量、低颗粒度、低除气作用和耐静电累积。

在如图4所示的实施例中，所述减震器200的弹簧侧500包括六个弹簧510a和510b。三个弹簧510a在外侧环形壁部430处或附近开始并向所述减震器210的中心辐射。其它三个弹簧510b在内侧环形壁部440处或附近开始并向所述减震器200的外侧环形壁部430辐射。每一个弹簧510a和510b包括一个可压缩的倾斜部分550和一个接触部分560。所述倾斜部分550是所述偏置的弹簧510的一部分。所述接触部分560提供在弹簧510和盖子110之间的接触表面。

所述六个弹簧510a和510b均匀地间隔开，以使自所述外侧壁部430辐射出的每一个外弹簧510a与自所述内侧壁部440辐射出的每一个内弹簧510b相隔60°角。

在压缩后，自所述外侧环形壁部530辐射出的外弹簧510a倾向于向下朝向所述减震器的弹簧侧500压缩，自所述内侧环形壁部540辐射出的内弹簧510b情况类似。但是在回弹后，由于类似铰链连接在所述外侧环形壁部530处或附近的所述垂直倾斜构件550的弯曲形状，所述外弹簧510a可倾向于不仅垂直地，而且水平地朝向所述减震器210的周边推回。相反，自所述内侧壁部540辐射出的所述弹簧510b倾向于垂直回弹且可倾向于水平推向所述减震器210的中心。这些相对的水平向力可倾向于相互抵消，以使在回弹后，所述弹簧倾向于沿相对于所述容器的垂直方向使容器100的圆盘形物体220返回。同时，使用许多弹簧确保了去压缩力的正常分布。在一些实施例中，可在弹簧550上形成肋部或其它功能部件，以供调节弹簧550用，以使所述减震器200适用于各种晶片厚度和负载重量要求。

在一些实施例中，所述减震器可包括外侧环形壁部430和内侧环形壁部440。这些壁部防止弹簧510a和510b进一步朝向孔450发生高于壁部高度的任何偏斜。本领域的技术人员易于对所述减震器200作出改动，如对弹簧510a和510b的构形、弹簧510a和510b的数量和位置、弹簧510a和510b的材料进行改动，以根据将被施加于所述容器100中的典型预期载荷的质量提供足够的减震性能。

图5示出了层叠在所述容器100的底座120中的两个减震器200之间的圆盘形物体220。要被插入所述底座120内的所述第一物体为第一减震器200，后面是一个或多个圆盘形物体220，并且随后是第二减震器210。优选封装方法包括在每一相邻的圆盘形物体220之间插入防护材料，以及在所述圆盘形物和减震器200之间插入防护材料。所述防护材料可包括TYVEK^TM、纤维素、聚氨酯泡沫、铜截取件(copperintercept)或这些材料的组合。最优选的防护材料是防撕裂的、相对来说非颗粒的、钠含量极低的(优选低于1PPM)、硫含量极低的(优选低于1PPM)并且是抗摩擦电荷的。若使用纤维素圆盘，所述圆盘优选为具有低钠含量(优选约169PPM或更少)和低硫含量(优选约15-60PPM或更少)的100％的实验室级低棉纤维素。所述铜截取件(copperintercept)可包括加入铜的聚乙烯或其他材料。在其他实施例中，可使用除上述材料以外的其他材料，然而，可接受的材料优选其特征为抗蚀的、提供优良的缓冲性能、提供ESO防护、并且生成较少的颗粒。

图6示出了包有第一减震器200、一个或多个圆盘形物体和第二减震器210的容器底座120。为完成容器中的圆盘形物体220的封装，将盖子110下降至容器底座120上并将其固定。参见图2，由于弹簧510a和510b(最好参见图5)不接触圆盘形物体220，因此所示减震器200的取向是优选的。代替的是，弹簧510a和510b分别与容器底座120和盖子110相接触。由于弹簧510a和510b不接触所述圆盘形物体，因此弹簧510a和510b不会伤害圆盘形物体220的表面。

Claims (20)

1.一种用于插入到装运和贮藏容器内的减震器包括：

支承构件，所述支承构件具有；

支承侧；

弹簧侧；和

至少一个压缩弹簧，所述压缩弹簧被连接到所述支承构件的弹簧侧上并从所述支承构件的弹簧侧伸出。

2.根据权利要求1所述的减震器，其中所述支承构件是圆盘形的。

3.根据权利要求1所述的减震器，其中所述减震器由单块塑料制成。

4.根据权利要求3所述的减震器，其中用于制造所述减震器的塑料选自由聚碳酸酯和聚丙烯组成的材料组。

5.根据权利要求3所述的减震器，还包括至少一个孔，该孔与在制造过程中形成至少一个弹簧的的空间在圆盘上位置对应。

6.根据权利要求1所述的减震器，其中所述减震器包括六个弹簧。

7.根据权利要求5所述的减震器，其中至少一个弹簧包括：

具有第一和第二端部的偏置部分，所述偏斜部分在所述第一端部处与所述支承构件相连接；

在所述偏置部分的第二端部附近形成的接触部分。

8.根据权利要求7所述的减震器，还包括自所述支承构件的弹簧侧表面伸出的内侧环形壁部；和自所述支承构件的弹簧侧表面伸出的外侧环形壁部；其中所述压缩弹簧元件进一步延伸到所述支承构件的弹簧侧表面之上，高于所述内侧环形壁部和外侧环形壁部。

9.根据权利要求7所述的减震器，其中三个弹簧连接到内侧环形壁部附近；且三个弹簧连接到外侧环形壁部附近。

10.根据权利要求1所述的减震器，还包括一个或多个转动稳定器。

11.一种封装用于在具有底座和盖子的容器内装运和贮藏的圆柱形物体的方法，包括以下步骤：

插入具有支承侧和弹簧侧的第一减震器，所述弹簧侧与底座底部相接触；

在第一减震器顶部插入至少一个圆盘形物体；

插入具有支承侧和弹簧侧的第二减震器，所述支承侧与至少一个圆盘形物体相接触；以及

通过将所述盖子定位在底座之上封闭所述容器，使得所述盖子与第二减震器的弹簧侧相接触。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：将材料防护板放置在所述圆盘形物体和第一减震器之间。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：将材料防护板放置在所述圆盘形物体和第二减震器之间。

14.根据权利要求11所述的方法，其中贮藏至少两个圆盘形物体，且所述方法还包括以下步骤：将材料防护板放置在各圆盘形物体之间。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一和第二减震器还包括至少一个转动稳定器。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

将所述容器包装在抗静电薄膜中；和

将所述容器放置在包括蹦床插件的箱中。

17.一种用于存放圆盘形物体的装运和贮藏容器，所述装运和贮藏容器包括：

包括至少一个具有内周线的壁部的底座，所述底座利用第一选定直径、外表面和在所述壁部中形成的至少一个间隙限定大致为圆柱形的贮藏区域，和

包括帽的盖子，该帽具有构造成在所述底座的所述壁部之上或周围相配合的圆柱形凹进部，

支承构件，所述支承构件具有；

支承侧；

弹簧侧；和

至少一个压缩弹簧，所述压缩弹簧被连接到所述支承构件的弹簧侧上并从所述支承构件的弹簧侧伸出。

18.根据权利要求17所述的装运和贮藏容器，其中所述圆柱形贮藏区域被构造成接收垂直叠放在一起的圆盘形物体，其中下部圆盘形物体支承上部圆盘形物体的下表面。

19.根据权利要求18所述的装运和贮藏容器，其中防护材料被放置在各对相邻的圆盘形物体之间。

20.根据权利要求19所述的装运和贮藏容器，其中所述防护材料是TYVEK。

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