專(zhuān)利名稱(chēng)：薄晶片承載器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶片承載器，具體涉及到用于存儲(chǔ)和運(yùn)送極薄半導(dǎo)體晶片盤(pán)的復(fù)合式晶片承載器。
背景技術(shù)：
將晶片盤(pán)加工成集成電路芯片通常涉及到將這種盤(pán)重復(fù)處理、存儲(chǔ)與輸送等幾個(gè)步驟。由于這種盤(pán)的精細(xì)性質(zhì)以及它們的極高價(jià)值，至為重要的是應(yīng)在整個(gè)加工過(guò)程中合適地保護(hù)這種晶片盤(pán)。晶片承載器的用途之一就是提供這種保護(hù)。此外，由于晶片盤(pán)的加工一般是自動(dòng)化的，就必須使晶片盤(pán)相對(duì)于加工設(shè)備精確地定位，以便機(jī)械手取出和插入晶片。晶片承載器的第二個(gè)用途則是在運(yùn)輸過(guò)程中牢靠地保持晶片。
傳統(tǒng)的晶片承載器是一種簡(jiǎn)單的模制件，一般包括具有H型桿件接口部的前端、具有板部的后端、以及具有槽和下部的依從晶片曲率的弧形或會(huì)聚部的側(cè)壁并帶有敞口的頂與敞口的底。傳統(tǒng)的承載器一般具有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸而得以在不同的制造廠家之間進(jìn)行互換和易于用于機(jī)械手加工設(shè)備。例如在存儲(chǔ)于相鄰槽的晶片的相同表面間的間距或間距通常為0.250英寸而這種槽的各側(cè)壁處的深度典型地為0.750英寸。
新近，半導(dǎo)體工業(yè)開(kāi)始采用具有極薄的橫剖面尺寸的晶片。這類(lèi)晶片的厚度可以＜0.1毫米而不同于典型的常規(guī)的晶片厚度0.75毫米。這樣薄的晶片提出了獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求，而傳統(tǒng)的承載器在許多方面是難以滿意地用于這種薄晶片。
當(dāng)支承晶片的周邊并使其平表面平行于地面取向時(shí)，薄的晶片要比傳統(tǒng)的晶片下凹得更多。要是這種下凹量過(guò)大，會(huì)妨礙對(duì)這種個(gè)別的晶片使采用自動(dòng)加工設(shè)備。在某些情形下，相鄰的晶片甚至可能相互接觸，給晶片造成損傷。
薄晶片的另一特點(diǎn)是與標(biāo)準(zhǔn)晶片相比更具脆性而更易受到物理?yè)p傷。傳統(tǒng)的晶片承載器只在鄰近晶片的最外周邊處具有支承部。從而會(huì)因晶片的自重給晶片本身施加梁式負(fù)載。由于這種梁式負(fù)載所加的應(yīng)力會(huì)使晶片更易因沖擊或振動(dòng)而受到物理?yè)p傷。
薄晶片的邊緣有可能非常銳利，這不僅由于它們是由很硬的材料如硅形成所致，還由于在這種薄的邊緣處能夠施加高的單位壓力。結(jié)果，薄晶片會(huì)切入與其外周邊接觸的較軟材料例如承載器的塑料。
最后，對(duì)于薄晶片的厚度幾乎不存在任何標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的晶片承載器有著固定的間距尺寸，缺乏靈活性來(lái)應(yīng)付廣范圍的晶片厚度以及因而產(chǎn)生的偏差。
于是需要有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的晶片承載器來(lái)適用于極薄的晶片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是特別適用于薄晶片的晶片承載器。本發(fā)明的承載器與傳統(tǒng)的承載器相比，特別是在用于極薄的晶片時(shí)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。相鄰晶片間較大的間距尺寸可使晶片之間有較大的間隙以防止晶片間相互接觸，為自動(dòng)化的晶片處理工具提供了加大了的間隙，也為防止在晶片邊緣處接觸相鄰的擱架加大了間隙。向上傾斜的擱架板只會(huì)沿著擱架最內(nèi)邊緣的一條窄線處形成接觸，這樣就使晶片與擱架間的接觸面積最小，而能沿其周邊的大部分為晶片提供連續(xù)的支承，同時(shí)將支承區(qū)盡可能地移向了晶片中心，以使晶片的梁式負(fù)載與下凹量減至最小。此外，增大了的擱架深度也使晶片支承區(qū)為了以上相同的目的而移至更靠近基片的中心處。上述擱架的這些特點(diǎn)可以一起地用于一個(gè)承載器中，或可以在承載器的側(cè)壁組件與其他部分的撓性結(jié)構(gòu)允許下有選擇地采用任何組合形式，來(lái)實(shí)現(xiàn)具有用于承載任何特殊的薄晶片構(gòu)型的最佳特點(diǎn)的承載器。由單個(gè)擱架件構(gòu)成的側(cè)壁組件可以以能可拆除的形式聯(lián)鎖到一起，允許將此承載器便捷地重新構(gòu)成具有不同間距尺寸的、不同擱架深度的和不同擱架角度的槽，而得以如上所述容納不同厚度與尺寸的晶片。
為此，本發(fā)明可以將當(dāng)前最佳的實(shí)施形式表征為這樣一種用于承載許多沿軸向?qū)?zhǔn)的薄圓晶片的晶片承載器。這種晶片承載器具有由多個(gè)側(cè)部支承件連接的一對(duì)端部件形成的框架。一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁組件定位于上述這對(duì)端部件之間并安裝到上述多個(gè)側(cè)部支承件的至少一個(gè)上。各側(cè)壁組件有多個(gè)擱架，界定出多個(gè)用以接納晶片的槽，同時(shí)包括多個(gè)堆疊到一起的單個(gè)擱架件。每個(gè)擱架件具有帶上表面與下表面的體部。所述下表面有多個(gè)突銷(xiāo)，而所述上表面則有多個(gè)孔用來(lái)接納緊鄰的單個(gè)擱架件上的多個(gè)突銷(xiāo)。
本發(fā)明的其他的目的、優(yōu)點(diǎn)與新穎的特點(diǎn)部分地列述于后繼的說(shuō)明中而部分地對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員在研究以下的描述之后獲得理解，或者可以通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而加以認(rèn)識(shí)。本發(fā)明的目的與優(yōu)點(diǎn)能夠通過(guò)后附權(quán)利要求書(shū)中具體指出的裝置與結(jié)合形式來(lái)實(shí)現(xiàn)與獲得。


圖1是依據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施形式組裝的承載器的透視圖。
圖2是圖1所示的承載器的局部分解透視圖。
圖3是圖1所示晶片承載器的正視圖。
圖4是圖1所示晶片承載器的剖視圖。
圖5是圖3所示承載器的一部分的放大透視圖。
圖6是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施形式的單個(gè)擱架件的底視平面圖。
圖7是圖6的擱架件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
這里給出的附圖描繪了本發(fā)明的晶片承載器的實(shí)施形式及其零部件。在此涉及到的前后、左右、頂與底、上下以及水平與垂直都是用來(lái)方便說(shuō)明，而不是用來(lái)將本發(fā)明或其部件作任何一種的位置或空間取向限制。附圖與說(shuō)明書(shū)中給定的尺寸，在不脫離本發(fā)明的范圍時(shí)可以依據(jù)本發(fā)明的可能作出的設(shè)計(jì)及其實(shí)施形式的應(yīng)用目的而變動(dòng)。本說(shuō)明書(shū)中在涉及到尺寸時(shí)用到的“大約”是指相對(duì)于給定尺寸為±20％之意。
參看圖1與2，其中示明了薄晶片的復(fù)合式承載器的優(yōu)選實(shí)施形式，此承載器的總體以100標(biāo)明，用于運(yùn)送和存儲(chǔ)很薄的半導(dǎo)體晶片盤(pán)W。承載器100的框架部101包括具有部件接口部104的第一或H型桿件豎立的前端件102、具有構(gòu)型成板件108的中間段的第二或豎立的后端件106以及給此承載器提供結(jié)構(gòu)剛度的頂部與底部的邊架件118、119?？尚断碌膫?cè)壁組件110有許多突出的擱架111，它們形成了許多用以保持晶片W的槽112。這些槽112適用于在存儲(chǔ)、輸運(yùn)和由機(jī)械手處理此復(fù)合式晶片承載器時(shí)來(lái)保持和約束晶片W。承載器100具有敞口的頂端114以接納晶片以及敞口的底端116。
如圖2～7所示，側(cè)壁組件110包括疊置到一起的單個(gè)擱架件150。每個(gè)單個(gè)擱架件150具有帶內(nèi)凸的擱架部180的體部182。體部182有許多從底面189突出的銷(xiāo)158，它們?nèi)菁{到相鄰單個(gè)擱架件150的上表面191中形成的孔159內(nèi)以將擱架件150固定到一起。另外，各個(gè)擱架件150還由增強(qiáng)桿154保持到一起，此增強(qiáng)桿穿過(guò)各擱架件150的環(huán)圈157。增強(qiáng)桿154還為側(cè)壁組件110提供縱向剛度與對(duì)準(zhǔn)。螺帽156將增強(qiáng)桿154固定就位。承載器的各擱架件150、增強(qiáng)桿154與其他任何同晶片接觸的部分可以采用任何適當(dāng)?shù)牟牧?，但?dāng)前用于這些部分的最理想材料是聚醚醚酮(PEEK)，這是由于它有合適的硬度、強(qiáng)度與最小的顆粒磨損性質(zhì)。用于單個(gè)擱架件150的材料也可以通過(guò)充填碳纖維或用其他方法使之成為導(dǎo)電的。各擱架件150雖可用粘合劑或其他固定裝置固定到一起，但各擱架件最好是可以相互拆開(kāi)的。
各單個(gè)擱架件150上的接頭152與底部側(cè)邊件119中的槽143相配合，以將側(cè)壁組件110在底部定位于晶片承載器100之內(nèi)。各擱架件150具有突出的鉤160，鉤到頂邊件118上并配合于凹口120內(nèi)，在頂部將側(cè)壁組件110在晶片承載器100內(nèi)定位?？梢栽O(shè)置增強(qiáng)夾緊件(未圖示)將鉤160保持就位，由此來(lái)防止發(fā)生不希望有的側(cè)壁組件110脫離開(kāi)承載器的事故。
在圖4～7中可以看到各擱架件150的細(xì)節(jié)。擱架部180具有頂面181、底面183、邊緣部184以及腹板部186，而擱架部180與體部182則于腹板部186處連接。如圖5和7所示，擱架部180從腹板部稍斜向上到達(dá)邊緣部184。此傾斜部的角度記為α，通常最好約為5°，但精確的角度選定則可根據(jù)擬保持于擱架上的晶片的撓曲特性，如以下將進(jìn)一步描述的。擱架部180的向上傾斜沿著其整個(gè)邊緣部184提供了連續(xù)的晶片接觸面190。坐落于槽112內(nèi)的晶片W因重力所致的自然撓曲，會(huì)在晶片中心下凹時(shí)使此晶片的周邊上升，但這也與此晶片上將形成的器件有關(guān)。這樣，晶片W只在晶片接觸部190上沿邊緣部184取向的一條線上與擱架部180接觸。
如圖5所示，間距尺寸(p)與擱架深度尺寸(d)可以在用于薄晶片時(shí)最優(yōu)化。目前優(yōu)選的情形是，對(duì)于極薄的晶片，間距尺寸(p)至少是0.3英寸而最好約0.5英寸，得以有充分的間隙讓晶片于中心處下凹同時(shí)在相鄰的擱架下留有足夠的空隙以允許晶片邊緣隨之上升。此外，目前優(yōu)選的情形是擱架深度(d)至少是1.0英寸且更好是約1.25英寸，而不同于標(biāo)準(zhǔn)的0.75英寸的擱架深度，以使支承處更趨近晶片中心，由此而減小重力所致梁式負(fù)載的大小同時(shí)減小伴隨的下凹。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)認(rèn)識(shí)到，間距尺寸(p)、擱架深度(d)與角度α中之任一或其全部必要時(shí)都可改變，以便對(duì)于其他厚度、材料與直徑的晶片實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)將側(cè)壁組件110中各擱架件150置換以某種隔件，可以使間距尺寸有更大的適應(yīng)性。例如，若是擱架件150具有0.5英寸的間距而要是每個(gè)其他擱架件150由一具有相同間距尺寸的隔件置換，則可以在相鄰的晶片間獲得1.0英寸的有效間距。此外應(yīng)知這種隔件可與擱架件150有相同或不同的間距，以至于只需通過(guò)部件的置換實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)任何所需的間距尺寸。
此外，通過(guò)將本發(fā)明的承載器與本發(fā)明的受讓人共同所有的美國(guó)專(zhuān)利No.6039 186中所述的復(fù)合式承載器(其內(nèi)容已通過(guò)引用結(jié)合于此)相結(jié)合，則可以進(jìn)一步增強(qiáng)其適應(yīng)性。若是將本發(fā)明的適應(yīng)性強(qiáng)的擱架裝置與上面引用的參考專(zhuān)利文獻(xiàn)中所示的適應(yīng)性強(qiáng)的框架結(jié)構(gòu)相結(jié)合，本領(lǐng)域技術(shù)人員將可知道能構(gòu)造出可以容納幾乎任何數(shù)量或任何構(gòu)型晶片的晶片承載器。
可以看到，圖1～7所示本發(fā)明的承載器與傳統(tǒng)的承載器相比有著許多明顯的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在用于極薄的晶片時(shí)。由可拆卸地互聯(lián)鎖到一起的各擱架件組成的側(cè)壁組件可以便捷地重組承載器，使其槽具有不同的間距尺寸、不同擱架深度和不同擱架角度，而得以如上所述容納不同厚度與尺寸的晶片。相鄰晶片間的間距尺寸越大，就能使晶片之間有更大的間隙來(lái)防止晶片與晶片接觸，增大了晶片自動(dòng)化處理工具的間隙，也增大了防止相鄰擱架在晶片邊緣處接觸。向上傾斜的擱板只會(huì)沿著擱架最內(nèi)邊緣的一條窄線處形成接觸，這樣就使晶片與擱架間的接觸面積最小，而能沿其周邊的大部分為晶片提供連續(xù)的支承，同時(shí)將支承區(qū)盡可能地移向了晶片中心，以使晶片的梁式負(fù)載與下凹量減至最小。此外，增大了的擱架深度也使晶片支承區(qū)為了以上相同的目的而移至更靠近基片的中心處。本領(lǐng)域技術(shù)人員將可認(rèn)識(shí)到，上述擱架的這些特點(diǎn)可以一起地用單個(gè)承載器中，或可以在承載器的側(cè)壁組件與其他部分的撓性結(jié)構(gòu)允許下有選擇地采用任何組合形式，來(lái)實(shí)現(xiàn)具有用于承載任何特殊的薄晶片構(gòu)型的最佳特點(diǎn)的承載器。
在以上的描述中包括了許多特定情形，但它們不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明的限制而只應(yīng)視作為是對(duì)本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施形式提供了某種解釋。這樣，本發(fā)明的范圍只應(yīng)由后附權(quán)利要求書(shū)與其法律上的等效內(nèi)容確定而不是由所給的例子確定。
權(quán)利要求
1.用于承載多個(gè)沿軸向?qū)?zhǔn)的薄圓晶片的晶片承載器，它包括具有一對(duì)由多個(gè)側(cè)部支承件連接的端部件的框架部分；以及一對(duì)位于上述這對(duì)端部件之間的相對(duì)的側(cè)壁組件，各側(cè)壁組件連附于上述多個(gè)側(cè)部支承件的至少一個(gè)之上，各所述側(cè)壁組件有多個(gè)擱架用以界定出多個(gè)供接納晶片的槽并包括多個(gè)疊置到一起的單個(gè)擱架件，每個(gè)擱架件則有帶上表面與下表面的體部，所述上和下表面具有多個(gè)從其凸出的突銷(xiāo)，所述上和下表面具有多個(gè)在其中形成的孔，用來(lái)接納緊臨的單個(gè)擱架件所述多個(gè)突銷(xiāo)。
2.權(quán)利要求1所述的承載器，其中所述多個(gè)疊置到一起的單個(gè)擱架件可以相互拆開(kāi)。
3.權(quán)利要求1所述的承載器，其中單個(gè)所述擱架件具有帶邊緣部與上表面的擱架部，此擱架部從該體部朝上斜彎向所述邊緣部。
4.權(quán)利要求3所述的承載器，其中由所述體部的上表面所確定的平面與所述擱架部的上表面所確的平面之間的角度約5°。
5.權(quán)利要求3所述的承載器，其中所述擱架部具有深度而此深度至少1.0英寸。
6.權(quán)利要求1所述的承載器，其中所述多個(gè)擱架于其間確定出間距而此間距至少為0.3英寸。
7.權(quán)利要求1所述的承載器，其中各所述側(cè)壁組件還包括有增強(qiáng)桿。
8.用于承載多個(gè)沿軸向?qū)?zhǔn)的薄圓晶片的晶片承載器，所述端部件之一包括H型桿架，此承載器包括具有一對(duì)由多個(gè)側(cè)部支承件連接的端部件的框架部分；以及一對(duì)位于上述端部件之間的相對(duì)側(cè)壁組件，各側(cè)壁組件有多個(gè)向內(nèi)突出的擱架，所述相對(duì)側(cè)壁組件向內(nèi)突出的擱架一起界定出多個(gè)槽，各個(gè)槽適合容納單個(gè)晶片，各所述側(cè)壁組件則包括多個(gè)疊置到一起的可相互拆開(kāi)的單個(gè)擱架件。
9.權(quán)利要求8所述的承載器，其中各所述擱架件具有帶上表面與下表面的體部。此下表面有多個(gè)從其上突出的突銷(xiāo)，所述上表面則有多個(gè)在其中形成的孔用來(lái)接納緊鄰的單個(gè)擱架件上的多個(gè)突銷(xiāo)。
10.權(quán)利要求8所述的承載器，其中各個(gè)所述單個(gè)擱架件具有帶邊緣部與上表面的擱架部，此擱架部從該體部朝上斜彎向所述邊緣部。
11.權(quán)利要求10所述的承載器，其中由所述體部的上表面所確定的平面與所述擱架部的上表面所確定的平面之間的角度約5°。
12.權(quán)利要求10所述的承載器，其中所述擱架部具有一定深度，而此深度至少1.0英寸。
13.權(quán)利要求8所述的承載器，其中所述多個(gè)擱架于其間確定出間距，而此間距至少是0.3英寸。
14.權(quán)利要求8所述的承載器，其中各所述側(cè)壁組件還包括增強(qiáng)桿。
15.用于承載多個(gè)沿軸向?qū)?zhǔn)的薄圓晶片的晶片承載器，此承載器包括具有從其上突出的多個(gè)擱架的一對(duì)側(cè)壁，各擱架具有一定深度，這多個(gè)擱架中的相鄰擱架在其間確定出間距，這對(duì)側(cè)壁的每個(gè)是由疊置到一起的多個(gè)單個(gè)擱架件形成，各個(gè)擱架件具有用以連接到相鄰的單個(gè)擱架件上的裝置；以及用以將這對(duì)側(cè)壁相對(duì)地定位而使所述相對(duì)側(cè)壁組件上突出的擱架一起界定出多個(gè)槽的框架裝置，各個(gè)槽適于容納單個(gè)晶片。
16.權(quán)利要求15所述的承載器，其中所述框架裝置包括一對(duì)由多個(gè)側(cè)部支承件連接的一對(duì)端部件。
17.權(quán)利要求15所述的承載器，其中所述擱架件各具有帶上表面與下表面的體部，而所述用于進(jìn)行連接的裝置包括從所述下表面突出的多個(gè)突銷(xiāo)以及在所述上表面中形成的多個(gè)用來(lái)接納緊鄰的單個(gè)擱架件上的多個(gè)突銷(xiāo)的孔。
18.權(quán)利要求15所述的承載器，其中所述各個(gè)側(cè)壁組件是可拆卸地固定于所述框架裝置內(nèi)。
19.權(quán)利要求15所述的承載器，其中所述多個(gè)單個(gè)擱架件是相互可拆卸的。
20.權(quán)利要求15所述的承載器，其中各單個(gè)所述擱架件具有帶邊緣部和上表面的擱架部，所述擱架部從體部朝上斜彎向所述邊緣部。
21.用于承載多個(gè)沿軸向?qū)?zhǔn)的薄圓晶片的晶片承載器，此承載器包括一對(duì)端部件，所述端部件之一包括H型桿件接口、位于端部件之間并界定出一晶片接納區(qū)的多個(gè)相對(duì)側(cè)壁，各個(gè)側(cè)壁有多個(gè)擱架，限定出多個(gè)基本上水平的晶片槽；而各所述擱架具有朝上向內(nèi)傾斜的頂面。
22.權(quán)利要求21所述的承載器，其中各所述擱架具有最內(nèi)的邊緣部而且各所述擱架還具有沿各個(gè)所述最內(nèi)邊緣延伸的隆起的唇部。
23.權(quán)利要求21所述的承載器，其中所述各單個(gè)擱架件具有帶邊緣部與上表面的擱架部，而所述擱架部從所述體部朝上斜彎向所述邊緣部。
24.權(quán)利要求2 1所述的承載器，其中所述多個(gè)擱架在其間界定出間距而此間距至少為0.3英寸。
25.用于承載多片沿軸向?qū)?zhǔn)的薄圓晶片的晶片承載器，此承載器包括一對(duì)端部件，所述端部件之一包括H型桿件接口、位于端部件之間并界定出一晶片接納區(qū)的多個(gè)相對(duì)側(cè)壁，各個(gè)側(cè)壁有多個(gè)擱架，限定出多個(gè)基本上水平的晶片槽，各擱架具有的最內(nèi)的邊緣，最內(nèi)邊緣具有沿著各個(gè)所述最內(nèi)的邊緣向上延伸以接觸晶片的隆起的肋。
26.權(quán)利要求25所述的承載器，其中各個(gè)所述單個(gè)擱架件具有帶邊緣部與上表面的擱架部，此擱架部從體部向上斜彎到所述邊緣部。
27.權(quán)利要求21所述的承載器，其中所述多個(gè)擱架在其間界定出間距，而此間距至少是為0.3英寸。
28.制造晶片承載器的方法，它包括下述步驟模制出多個(gè)單獨(dú)的晶片擱架；模制出一對(duì)端部件；以及在這對(duì)端部件之間將所多個(gè)單個(gè)晶片擱架組裝成兩行以界定出多個(gè)晶片槽。
29.權(quán)利要求28所述的方法，其中還包括將所述端部件之一構(gòu)造成具有H型桿件接口。
全文摘要
用于承載多個(gè)沿軸向?qū)?zhǔn)的薄圓晶片的晶片承載器(100)，它包括具有一對(duì)由多個(gè)側(cè)部支承件(118，119)連接的端部件(102，106)所形成的框架部分(101)。有一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁(110)組件位于這對(duì)端部件之間且連接于至少一個(gè)側(cè)部支承件之上。各側(cè)壁組件有多個(gè)擱架(111)界定出多個(gè)用于容納晶片(W)的槽(112)。此側(cè)壁組件由多個(gè)疊置到一起的單個(gè)擱架件(150)形成。各擱架件具有帶上表面與下表面的體部。此下表面有多個(gè)突銷(xiāo)(158)，突銷(xiāo)定位成被緊鄰的單個(gè)擱架件(150)的上表面中形成的多個(gè)孔(150)所接納。
文檔編號(hào)B65D85/86GK1553876SQ02817865
公開(kāi)日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2002年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月12日
發(fā)明者A·辛普森, A 辛普森, B·懷斯曼, 孤 申請(qǐng)人:誠(chéng)實(shí)公司