專利名稱：具有低公差積累的晶片載體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及一種晶片載體，設計用來支撐、約束、存儲以及精確定位用在集成電路生產(chǎn)中的半導體晶片盤，以及組裝該晶片載體的方法。本發(fā)明更具體的是涉及低公差積累晶片載體，其利用壓入緊固件連接載體各部件。
晶片盤轉換成集成電路片通常涉及幾個步驟，其中盤被重復加工、恢復和遷移。由于盤的精密性和其極高價值，在此整個過程中正確保護盤不受污染是極為重要的。晶片載體的一個目的是提供保護免受污染。
由于晶片盤的加工通常是自動化的，對于載體來說根據(jù)所用的處理設備的說明書將其精確地與晶片盤校準是必要的。載體具有的公差一般是極緊密的，在0.20英寸左右，以在處理設備和晶片盤之間產(chǎn)生正確連接。晶片載體生產(chǎn)業(yè)不斷努力設計帶有改進公差的載體以更好的確保精確的載體設備間的校準。
當組裝數(shù)個部分的集合體時，通常形成公差積累或者累積。形成的間隙、小溝或者阻礙物與單個部分的尺寸和公差有關。單個部分的公差越大，形成間隙或者阻礙物的可能性越大。因而，人們必須使所用的部件的數(shù)量最少以使這些間隙和阻礙物的公差積累或者累積最小。
載體可以是單個模制設計或者是由數(shù)個小型單個模制部分形成的組合模制設計。由于各部分的復雜性，故公差積累的問題明顯在于組合載體。此外，組合載體普遍需要緊固件來連接部件，引進較多部分并且進一步增加了公差積累。因而，需要一種用于組裝組合晶片載體的緊固件，其不會引起公差積累。
普遍的是使用螺釘緊固件來組裝組合晶片盤載體。使用這些緊固件時存在有問題。首先，過于擰緊螺釘可能導致載體變形引起公差積累的增加。其次，用螺釘緊固部件浪費時間。因而，需要一種不能導致變型并且可以快速將載體部件緊固在一起的緊固件。
即使組合載體比單個模制載體更易公差積累，但單個模制載體仍具有自身的問題。單個模制載體由于其較大的模制比組合載體更易于覆蓋。由于在控制覆蓋單個模制載體和指示覆蓋將影響所形成的產(chǎn)品的程度方面的困難性，通常需要使用更易指示的組合載體設計。通過將單個模制載體分解成較小的、單獨的模制部件，可以減少覆蓋并且隨著較高的密度可以得到緊密規(guī)格。
通常，晶片載體包括一個設備交接部分，諸如引導板或者動力耦合，以正確的將載體相對于處理設備提供的載體交接部分定位。通常將引導板合并入單一模制載體中。將這些設備交接與載體設計的其余部分分離降低了模制部分的尺寸，由此降低了覆蓋的可能性。因而，需要具有單獨的設備交接部分，其可以連接到單一模制晶片載體而無公差積累，使其更易于滿足嚴格的載體規(guī)格。
除了具有在單一模制載體設計中增加覆蓋的趨勢之外，當承載載體的重量時，諸如動力耦合的設備交接也易于彎曲。這種彎曲引起不需要的載體位置轉換，這種轉換引起公差積累以及載體設備失配可能性的增加。因而，需要載體能夠與處理設備連接，即，不易于彎曲連接的動力耦合。
本發(fā)明提供一種晶片載體及其組裝方法以滿足上述需求。
本發(fā)明的一個目的是通過用壓入緊固件連接與載體相關的各部件來減少公差積累。
本發(fā)明的另一個目的是提供載體上的交接接觸部分，其直接接觸載體交接部分以實現(xiàn)載體-設備的更精確對準。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種載體，設計用來避免與在載體重量作用下引導板撓曲相關聯(lián)的校準問題。
本發(fā)明的再一個目的是用壓入緊固件將引導板裝接于載體以減少公差積累。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有低組裝成本的組合式晶片載體。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用壓入緊固件組裝組合式晶片載體的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以快速將載體各部件連接到一起的緊固件。
晶片載體通過一設備交接部分與處理設備等交接，設備交接部分面對處理設備上相應的協(xié)同操作的機器交接部分。在一優(yōu)選的實施例中，協(xié)同操作的機器交接部分被引導到設置在載體交接側上的各對交接接觸部分。
在另一優(yōu)選實施例中，包括與第一部件成為一體的第一部分和與第二部件成為一體的第二部分的各緊固件用于將第一和第二部件裝接在一起而無公差積累。這些緊固件用于組裝組合式晶片載體并且用于將設備交接部分裝接到載體上。


圖1是晶片載體的部分剖開的立面分解視圖，其具有與處理設備接合的裝接引導板。
圖2是與處理設備接合的晶片載體的透視圖。
圖3是引導板的載體側的透視圖。
圖4是載體交接側的立面底視圖。
圖5是帶有裝接引導板的載體的交接側的立面底視圖。
圖6是圖5沿A-A線的局部剖面視圖，示出的載體交接部分與設備交接部分接合。
圖7a示出了交接接觸部分一優(yōu)選實施例的局部剖面視圖。
圖7b示出了交接接觸部分一優(yōu)選實施例的局部剖面視圖。
圖7c示出了交接接觸部分一優(yōu)選實施例的局部剖面視圖。
圖8是使用壓入緊固件裝接載體各部件的組合式晶片載體的分解透視圖。
圖9是一個優(yōu)選實施例的壓入緊固件的分解透視圖。
圖10a示出了本發(fā)明的一個實施例的充分接合的壓入緊固件的沿著凹緊固件部分的最小軸孔徑的剖面視圖。
圖10b示出了本發(fā)明的一個實施例的充分接合的壓入緊固件沿著凹緊固件部分的最小軸孔徑的剖面視圖。
圖10c示出了本發(fā)明的一個實施例的充分接合的壓入緊固件沿著凹緊固件部分的最小軸孔徑的剖面視圖。
圖11是本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的壓入緊固件的分解透視圖。
圖12a示出了具有三角形孔的凹緊固件部分。
圖12b示出了具有正方形孔的凹緊固件部分。
圖12c示出了具有五角形孔的凹緊固件部分。
圖12d示出了具有六角形孔的凹緊固件部分。
圖12e示出了具有八角形孔的凹緊固件部分。
圖12f示出了具有圓形孔的凹緊固件部分。
圖12g示出了具有十字形孔的凹緊固件部分。
圖12h示出了具有圓整的方形孔的凹緊固件部分。
通常標作10的具有低公差積累的與處理設備接合的晶片載體或者容器在圖1和2中說明。晶片載體或者容器14具有一外殼或者箱體部分16，包括底部26、具有開口23的前側22、以及與開口23相對的后側24。載體14還具有一對用于支撐晶片盤12處于水平位置的側壁104。門20用于封閉開口23和密閉外殼16以防止盤12的污染。
參考圖1和4，示出設備交接部分40與底部26的交接側18成為一體。交接側18面對設備64。交接部分40具有各對表示為肋條的交接接觸部分42，其定位得與如圖5所示的相應引導板或者動力連接器120相互連接。通常，各交接部分42定位在等邊三角形的各頂角處。凹緊固件部分166在圖4中示出。如圖1和5所示，這些凹緊固件部分用于接收引導板120的相應凸緊固件部分200，以便于將引導板120連接到交接側18上。
交接部分42的其他各種配置是可行的，并且壓入緊固件部分166取決于要連接的設備。這些另外的構型可以包括更多或者更少對交接部分42和壓入緊固件部分166。此外，凸緊固件部分200和凹緊固件部分166在本發(fā)明的所有實施例中可以互換。
參考圖3和4，示出的引導板120具有載體側134，設備側136、與載體前側22相對應的前側138、以及與載體后側24相對應的后側140。引導板120包括各引導臂126、各傳感墊片128、壓入緊固件部分200、具有導入部分122的引導表面130和開口124。示出的各引導臂126通常從等邊三角形的中心向三角形的頂點延伸，相鄰臂之間的角度為120度。該配置普遍用于本領域中。
如圖6所示，引導板或者動力聯(lián)接器(kinematic coupling)120的目的是引導各載體交接部分66沿著引導表面130到達開口124，以在交接接觸點44處與交接接觸部分42接合。由于各載體交接部分66相對于處理設備64固定，引導板120將使載體14定向而與處理設備64適當對準。由于交接部分42和載體交接部分66之間直接接觸，引導臂126的彎曲不會增加公差積累。
圖7a到7c示出了交接部分42的另一些實施例。圖7a示出了將肋條用作交接部分42。該構型是優(yōu)選的，這是由于它們相對小的尺寸不易于顯著變形蓋。交接部分42的其它可選的實施例在圖7b到7c中示出。這些實施例利用拱頂或者凸峰形成所需的接觸點44。
參考圖8，示出了組合晶片載體15。組合晶片載體15包括載體框架78，其具有前端件80、后端件82和相對的側壁支撐件84；側壁104；以及可裝接的設備交接部分40。設備交接部分40以壓入緊固件148連接到前端件80上，此處凸緊固件部分200與設備交接部分40成為一體并且凹緊固件部分166與前端件80成為一體。設備交接部分40和后端件82可以為H型板(H-bar)52、自動機械凸緣(robotic flange)50或者其它機器界面(machineinterface)的形式而用于與設備連接。
繼續(xù)參考圖8，各側壁104具有垂直對準的肋條106以支撐和約束晶片盤12，凹的下部108和大致垂直的上部110。采用壓入緊固件148、肋條90和溝槽92將各側壁104裝接到載體框架78上。示出的是凸緊固件部分200與下部108成為一體，并且各肋條90與上部110成為一體，它們插入相應的與底部86成為一體的凹緊固件部分166以及與頂部88成為一體的溝槽92，以便將側壁104緊固到載體框架78上。
參考圖9，示出了壓入緊固件148的一個實施例。緊固件148由諸如聚碳酸酯或者PEEK等硬塑料制造是合適的。每個緊固件148包括凹緊固件部分166和凸緊固件部分200。凹緊固件166包括主體部分168，多邊形孔170、臺肩部分186和基部182。多邊形孔170具有最小孔徑D1和最大孔徑D2。凸緊固件部分200包括基部214、臺肩部分220、具有表面206和直徑D3的圓柱210、以及柱端212。
如圖1、4和8所示，基部182和214通常與有待裝接的相應件成為一體。如圖10a到10c所示，當柱210壓入孔170時產(chǎn)生公盈。由于直徑D3小于直徑D2但是大于直徑D1，柱表面206變形，通過其與孔表面172的相互作用將其鎖入凹緊固件部分166。
圖10a到10c示出了徹底壓入緊固件連接的不同實施例。在圖10a中，兩個臺肩186和220以及端部186和208接合以防止凸緊固件部分200的進一步插入并且密封壓入緊固件148。圖10b示出了使用O型環(huán)164以在臺肩186和200之間形成密封的壓入緊固件148。進一步的實施例在圖10中說明，其中排放孔184用于排放間隙188。
壓入緊固件148的另一個實施例在圖11中說明。在此，柱210具有多邊形表面206并且孔170是圓形的。該實施例的操作和圖9所示的實施例類似。壓入緊固件148的進一步實施例在圖12a-12h中提供，其描述了孔170的各種形狀，其可以與圓形柱210的表面206公盈地相互作用用于緊固目的。
在不脫離本發(fā)明的思想和基本性質(zhì)的前提下，本發(fā)明可以包括其它特殊形式，并且因此希望認為本實施例在各方面是說明性的和非限定性的，參考所附的權利要求書而不是前述說明來表明本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種用于與設備交接并且相對于設備將晶片支撐在一精確位置上的晶片載體，所述設備具有載體交接部分，所述載體包括一交接側；和一設備交接部分，其包括與交接側成為一體的各對交接接觸部分，以及鄰近交接接觸部分的引導板，引導板具有各導入部分，設置用來促進載體交接部分與相應交接接觸部分的接合，由此載體交接部分與設備接觸部分的接合將載體相對于設備對準在一精確位置用于晶片的適當處理。
2.如權利要求1所述的載體，其特征在于，引導板的導入部分還包括一開口和引向開口以及交接接觸部分的引導表面。
3.如權利要求1所述的載體，其特征在于，還包括多個壓入緊固件，每個壓入緊固件具有第一和第二部分，第一部分與交接側成為一體，第二部分與引導板成為一體，從而當?shù)谝徊糠趾偷诙糠謮貉b在一起時彼此過盈配合，由此將引導板固定于箱體的交接側。
4.如權利要求3所述的載體，其特征在于，各壓入緊固件的第一部分是柱體，第二部分是柱體接收部分，每個柱體接收部分具有用于過盈地接收相應柱體的孔。
5.如權利要求4所述的載體，其特征在于，每個柱體和柱體接收部分彼此密封地接合，由此密封地封閉每個相應的孔。
6.如權利要求3所述的載體，其特征在于，各壓入緊固件的第一部分和第二部分的每一個還包括臺肩和O型環(huán)，從而當?shù)谝徊糠趾偷诙糠謮貉b在一起時，O型環(huán)形成兩臺肩之間的密封接合。
7.如權利要求1所述的載體，其特征在于，載體是h型板載體。
8.如權利要求1所述的載體，其特征在于，載體是用于封圍和支撐晶片的盒子，其具有一開口的前部，盒子還包括用于封閉開口的前部的門。
9.如權利要求1所述的載體，其特征在于，載體是容器。
10.如權利要求1所述的載體，其特征在于，還包括用于支撐晶片的各側壁，各側壁與交接側成為一體。
11.一種用于與設備交接并且相對于設備將晶片支撐在一精確位置上的晶片載體，該設備具有一載體交接部分，載體包括一交接側；和通過多個壓入緊固件裝接于交接側的設備交接部分，每個壓入緊固件包括與交接側成為一體的第一部分，以及與設備交接部分成為一體的第二部分，從而當?shù)谝徊糠趾偷诙糠謮貉b在一起時彼此過盈接合，由此將設備交接部分鎖定于載體的交接側。
12.如權利要求11所述的載體，其特征在于，載體是H型板載體。
13.如權利要求11所述的載體，其特征在于，設備交接部分是動力聯(lián)接器。
14.如權利要求11所述的載體，其特征在于，設備交接部分是自動機械凸緣。
15.如權利要求11所述的載體，其特征在于，各壓入緊固件的第一部分是凹緊固件部分，每個凹緊固件部分具有一其中帶有一軸向孔的體部，孔具有一表面；并且各壓入緊固件的第二部分是凸緊固件部分，每個凸緊固件部分具有體部，適于在插入凹緊固件的孔時與凹緊固件部分的孔的表面過盈配合。
16.如權利要求11所述的載體，其特征在于，還包括各側壁，用于支撐晶片，與交接側成為一體。
17.一種用于支撐和約束晶片盤的組合晶片載體，載體包括用于支撐晶片盤的第一部件；和通過多個壓入緊固件裝接于第一部件的第二部件，每個壓入緊固件包括與第一部件成為一體的第一部分，以及與第二部件成為一體的第二部分，從而第一緊固件部分和第二緊固件部分在壓裝在一起時彼此過盈接合，由此將第一部件鎖定在第二部件上以形成晶片載體。
18.如權利要求17所述的組合晶片載體，其特征在于，各壓入緊固件永久地將第一部件連接于第二部件。
19.如權利要求17所述的組合晶片載體，其特征在于，第二部件是用于將載體對置于設備的設備交接部分，由此使設備與載體和晶片盤相互聯(lián)系。
20.如權利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設備交接部分是自動機械凸緣。
21.如權利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設備交接部分是H-型板。
22.如權利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設備交接部分是動力聯(lián)接器。
23.如權利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設備交接部分是機器界面。
24.如權利要求17所述的組合晶片載體，其特征在于，第一部件還包括一載體框架，其具有一前端件、一后端件、在前端件和后端件之間延伸的兩個側壁支撐件，以及一對用于支撐晶片盤的側壁，每個側壁通過多個壓入緊固件裝接到側壁支撐件之一上，每個壓入緊固件包括與側壁之一成為一體的第一部分，以及與側壁支撐件之一成為一體的第二部分，從而第一部分和第二部分壓裝在一起時彼此過盈接合，由此將側壁鎖定于相應的側壁支撐件。
25.一種用于組裝一組合晶片載體的方法，包括步驟如下提供第一載體部件，用于支撐各晶片盤，具有多個第一壓入緊固件部分；提供第二載體部件，具有多個第二壓入緊固件部分，第二壓入緊固件部分適于過盈接合第一緊固件部分用于配裝目的；將相應的第一壓入緊固件部分與第二壓入緊固件部分對準；和將第一緊固件部分和第二緊固件部分壓裝在一起，由此將第一載體部件和第二載體部件鎖定在一起。
26.如權利要求25所述的用于組裝組合晶片載體的方法，其特征在于，第二載體部件是用于將載體對置于設備的設備交接部分，從而使設備與載體和晶片盤相互聯(lián)系。
27.如權利要求26所述的組合晶片載體，其特征在于，設備交接部分是動力聯(lián)接器。
28.如權利要求26所述的組合晶片載體，其特征在于，設備交接部分是自動機械凸緣。
29.如權利要求26所述的組合晶片載體，其特征在于，設備交接部分是H型板。
全文摘要
用于支撐半導體晶片盤和連接處理設備的低公差積累晶片載體及組裝該載體的方法。壓入緊固件用于組裝組合載體并將設備交接部分連接到載體上。每個壓入緊固件包括壓在一起時彼此配合的第一緊固件部分和第二緊固件部分。由此連接第一和第二件而無顯著公差積累。提供一種具有定位的交接部分以通過引導板或者動力耦合從處理設備接受載體接觸部分的晶片載體。交接接觸部分將載體校準并防止引導板的彎曲引起的公差積累。
文檔編號B65D85/86GK1328521SQ99810223
公開日2001年12月26日 申請日期1999年7月9日 優(yōu)先權日1998年7月10日
發(fā)明者格雷戈里·W·博雷斯, 邁克爾·C·扎布卡 申請人:熒光制品公司