專利名稱：具有低公差積累的晶片載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種晶片載體，設(shè)計(jì)用來支撐、約束、存儲(chǔ)以及精確定位用在集成電路生產(chǎn)中的半導(dǎo)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(zhuǎn)換成集成電路片通常涉及幾個(gè)步驟，其中盤被重復(fù)加工、恢復(fù)和遷移。由于盤的精密性和其極高價(jià)值，在此整個(gè)過程中正確保護(hù)盤不受污染是極為重要的。晶片載體的一個(gè)目的是提供保護(hù)免受污染。
由于晶片盤的加工通常是自動(dòng)化的，對(duì)于載體來說根據(jù)所用的處理設(shè)備的說明書將其精確地與晶片盤校準(zhǔn)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(shè)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(shè)計(jì)帶有改進(jìn)公差的載體以更好的確保精確的載體設(shè)備間的校準(zhǔn)。
當(dāng)組裝數(shù)個(gè)部分的集合體時(shí)，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(gè)部分的尺寸和公差有關(guān)。單個(gè)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(gè)模制設(shè)計(jì)或者是由數(shù)個(gè)小型單個(gè)模制部分形成的組合模制設(shè)計(jì)。由于各部分的復(fù)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(jìn)較多部分并且進(jìn)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(huì)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(shí)存在有問題。首先，過于擰緊螺釘可能導(dǎo)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(fèi)時(shí)間。因而，需要一種不能導(dǎo)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(gè)模制載體更易公差積累，但單個(gè)模制載體仍具有自身的問題。單個(gè)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(gè)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(shè)計(jì)。通過將單個(gè)模制載體分解成較小的、單獨(dú)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(gè)設(shè)備交接部分，諸如引導(dǎo)板或者動(dòng)力耦合，以正確的將載體相對(duì)于處理設(shè)備提供的載體交接部分定位。通常將引導(dǎo)板合并入單一模制載體中。將這些設(shè)備交接與載體設(shè)計(jì)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(dú)的設(shè)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(yán)格的載體規(guī)格。
除了具有在單一模制載體設(shè)計(jì)中增加覆蓋的趨勢(shì)之外，當(dāng)承載載體的重量時(shí)，諸如動(dòng)力耦合的設(shè)備交接也易于彎曲。這種彎曲引起不需要的載體位置轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換引起公差積累以及載體設(shè)備失配可能性的增加。因而，需要載體能夠與處理設(shè)備連接，即，不易于彎曲連接的動(dòng)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(gè)目的是通過用壓入緊固件連接與載體相關(guān)的各部件來減少公差積累。
本發(fā)明的另一個(gè)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(shí)現(xiàn)載體-設(shè)備的更精確對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種載體，設(shè)計(jì)用來避免與在載體重量作用下引導(dǎo)板撓曲相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)問題。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是用壓入緊固件將引導(dǎo)板裝接于載體以減少公差積累。
本發(fā)明的又一個(gè)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(gè)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(gè)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(shè)備交接部分與處理設(shè)備等交接，設(shè)備交接部分面對(duì)處理設(shè)備上相應(yīng)的協(xié)同操作的機(jī)器交接部分。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，協(xié)同操作的機(jī)器交接部分被引導(dǎo)到設(shè)置在載體交接側(cè)上的各對(duì)交接接觸部分。
在另一優(yōu)選實(shí)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(shè)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(shè)備接合的裝接引導(dǎo)板。
圖2是與處理設(shè)備接合的晶片載體的透視圖。
圖3是引導(dǎo)板的載體側(cè)的透視圖。
圖4是載體交接側(cè)的立面底視圖。
圖5是帶有裝接引導(dǎo)板的載體的交接側(cè)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(shè)備交接部分接合。
圖7a示出了交接接觸部分一優(yōu)選實(shí)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(shí)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(shí)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(gè)優(yōu)選實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)優(yōu)選實(shí)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(biāo)作10的具有低公差積累的與處理設(shè)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(cè)22、以及與開口23相對(duì)的后側(cè)24。載體14還具有一對(duì)用于支撐晶片盤12處于水平位置的側(cè)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(shè)備交接部分40與底部26的交接側(cè)18成為一體。交接側(cè)18面對(duì)設(shè)備64。交接部分40具有各對(duì)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(yīng)引導(dǎo)板或者動(dòng)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(dǎo)板120的相應(yīng)凸緊固件部分200，以便于將引導(dǎo)板120連接到交接側(cè)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(shè)備。這些另外的構(gòu)型可以包括更多或者更少對(duì)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(shí)施例中可以互換。
參考圖3和4，示出的引導(dǎo)板120具有載體側(cè)134，設(shè)備側(cè)136、與載體前側(cè)22相對(duì)應(yīng)的前側(cè)138、以及與載體后側(cè)24相對(duì)應(yīng)的后側(cè)140。引導(dǎo)板120包括各引導(dǎo)臂126、各傳感墊片128、壓入緊固件部分200、具有導(dǎo)入部分122的引導(dǎo)表面130和開口124。示出的各引導(dǎo)臂126通常從等邊三角形的中心向三角形的頂點(diǎn)延伸，相鄰臂之間的角度為120度。該配置普遍用于本領(lǐng)域中。
如圖6所示，引導(dǎo)板或者動(dòng)力聯(lián)接器(kinematic coupling)120的目的是引導(dǎo)各載體交接部分66沿著引導(dǎo)表面130到達(dá)開口124，以在交接接觸點(diǎn)44處與交接接觸部分42接合。由于各載體交接部分66相對(duì)于處理設(shè)備64固定，引導(dǎo)板120將使載體14定向而與處理設(shè)備64適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。由于交接部分42和載體交接部分66之間直接接觸，引導(dǎo)臂126的彎曲不會(huì)增加公差積累。
圖7a到7c示出了交接部分42的另一些實(shí)施例。圖7a示出了將肋條用作交接部分42。該構(gòu)型是優(yōu)選的，這是由于它們相對(duì)小的尺寸不易于顯著變形蓋。交接部分42的其它可選的實(shí)施例在圖7b到7c中示出。這些實(shí)施例利用拱頂或者凸峰形成所需的接觸點(diǎn)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(duì)的側(cè)壁支撐件84；側(cè)壁104；以及可裝接的設(shè)備交接部分40。設(shè)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(shè)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(shè)備交接部分40和后端件82可以為H型板(H-bar)52、自動(dòng)機(jī)械凸緣(robotic flange)50或者其它機(jī)器界面(machineinterface)的形式而用于與設(shè)備連接。
繼續(xù)參考圖8，各側(cè)壁104具有垂直對(duì)準(zhǔn)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(cè)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(yīng)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(cè)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(gè)實(shí)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(gè)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(tái)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(tái)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(yīng)件成為一體。如圖10a到10c所示，當(dāng)柱210壓入孔170時(shí)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(shí)施例。在圖10a中，兩個(gè)臺(tái)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(jìn)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(tái)肩186和200之間形成密封的壓入緊固件148。進(jìn)一步的實(shí)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(gè)實(shí)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(shí)施例的操作和圖9所示的實(shí)施例類似。壓入緊固件148的進(jìn)一步實(shí)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(rèn)為本實(shí)施例在各方面是說明性的和非限定性的，參考所附的權(quán)利要求書而不是前述說明來表明本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于與設(shè)備交接并且相對(duì)于設(shè)備將晶片支撐在一精確位置上的晶片載體，所述設(shè)備具有載體交接部分，所述載體包括一交接側(cè)；和一設(shè)備交接部分，其包括與交接側(cè)成為一體的各對(duì)交接接觸部分，以及鄰近交接接觸部分的引導(dǎo)板，引導(dǎo)板具有各導(dǎo)入部分，設(shè)置用來促進(jìn)載體交接部分與相應(yīng)交接接觸部分的接合，由此載體交接部分與設(shè)備接觸部分的接合將載體相對(duì)于設(shè)備對(duì)準(zhǔn)在一精確位置用于晶片的適當(dāng)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的載體，其特征在于，引導(dǎo)板的導(dǎo)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(dǎo)表面。
3.如權(quán)利要求1所述的載體，其特征在于，還包括多個(gè)壓入緊固件，每個(gè)壓入緊固件具有第一和第二部分，第一部分與交接側(cè)成為一體，第二部分與引導(dǎo)板成為一體，從而當(dāng)?shù)谝徊糠趾偷诙糠謮貉b在一起時(shí)彼此過盈配合，由此將引導(dǎo)板固定于箱體的交接側(cè)。
4.如權(quán)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(gè)柱體接收部分具有用于過盈地接收相應(yīng)柱體的孔。
5.如權(quán)利要求4所述的載體，其特征在于，每個(gè)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(gè)相應(yīng)的孔。
6.如權(quán)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(gè)還包括臺(tái)肩和O型環(huán)，從而當(dāng)?shù)谝徊糠趾偷诙糠謮貉b在一起時(shí)，O型環(huán)形成兩臺(tái)肩之間的密封接合。
7.如權(quán)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(quán)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(quán)利要求1所述的載體，其特征在于，載體是容器。
10.如權(quán)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(cè)壁，各側(cè)壁與交接側(cè)成為一體。
11.一種用于與設(shè)備交接并且相對(duì)于設(shè)備將晶片支撐在一精確位置上的晶片載體，該設(shè)備具有一載體交接部分，載體包括一交接側(cè)；和通過多個(gè)壓入緊固件裝接于交接側(cè)的設(shè)備交接部分，每個(gè)壓入緊固件包括與交接側(cè)成為一體的第一部分，以及與設(shè)備交接部分成為一體的第二部分，從而當(dāng)?shù)谝徊糠趾偷诙糠謮貉b在一起時(shí)彼此過盈接合，由此將設(shè)備交接部分鎖定于載體的交接側(cè)。
12.如權(quán)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(quán)利要求11所述的載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是動(dòng)力聯(lián)接器。
14.如權(quán)利要求11所述的載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是自動(dòng)機(jī)械凸緣。
15.如權(quán)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(gè)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(gè)凸緊固件部分具有體部，適于在插入凹緊固件的孔時(shí)與凹緊固件部分的孔的表面過盈配合。
16.如權(quán)利要求11所述的載體，其特征在于，還包括各側(cè)壁，用于支撐晶片，與交接側(cè)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(gè)壓入緊固件裝接于第一部件的第二部件，每個(gè)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(shí)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(quán)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(quán)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(duì)置于設(shè)備的設(shè)備交接部分，由此使設(shè)備與載體和晶片盤相互聯(lián)系。
20.如權(quán)利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是自動(dòng)機(jī)械凸緣。
21.如權(quán)利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是H-型板。
22.如權(quán)利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是動(dòng)力聯(lián)接器。
23.如權(quán)利要求19所述的組合晶片載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是機(jī)器界面。
24.如權(quán)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(gè)側(cè)壁支撐件，以及一對(duì)用于支撐晶片盤的側(cè)壁，每個(gè)側(cè)壁通過多個(gè)壓入緊固件裝接到側(cè)壁支撐件之一上，每個(gè)壓入緊固件包括與側(cè)壁之一成為一體的第一部分，以及與側(cè)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(shí)彼此過盈接合，由此將側(cè)壁鎖定于相應(yīng)的側(cè)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(gè)第一壓入緊固件部分；提供第二載體部件，具有多個(gè)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(yīng)的第一壓入緊固件部分與第二壓入緊固件部分對(duì)準(zhǔn)；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(quán)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(duì)置于設(shè)備的設(shè)備交接部分，從而使設(shè)備與載體和晶片盤相互聯(lián)系。
27.如權(quán)利要求26所述的組合晶片載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是動(dòng)力聯(lián)接器。
28.如權(quán)利要求26所述的組合晶片載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是自動(dòng)機(jī)械凸緣。
29.如權(quán)利要求26所述的組合晶片載體，其特征在于，設(shè)備交接部分是H型板。
全文摘要
用于支撐半導(dǎo)體晶片盤和連接處理設(shè)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(shè)備交接部分連接到載體上。每個(gè)壓入緊固件包括壓在一起時(shí)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(dǎo)板或者動(dòng)力耦合從處理設(shè)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(zhǔn)并防止引導(dǎo)板的彎曲引起的公差積累。
文檔編號(hào)B65D85/86GK1328521SQ99810223
公開日2001年12月26日 申請(qǐng)日期1999年7月9日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:熒光制品公司