薄晶片承载器 本申请要求2001年7月12日提交的美国临时申请NO.60/304960以及2002年7月11日提交的美国专利申请(系列号未知)的根据35U.S.C 119(e)的利益。上述两份申请的内容已通过引用结合于此。
【发明领域】
本发明涉及晶片承载器，具体涉及到用于存储和运送极薄半导体晶片盘的复合式晶片承载器。
背景技术
将晶片盘加工成集成电路芯片通常涉及到将这种盘重复处理、存储与输送等几个步骤。由于这种盘的精细性质以及它们的极高价值，至为重要的是应在整个加工过程中合适地保护这种晶片盘。晶片承载器的用途之一就是提供这种保护。此外，由于晶片盘的加工一般是自动化的，就必须使晶片盘相对于加工设备精确地定位，以便机械手取出和插入晶片。晶片承载器的第二个用途则是在运输过程中牢靠地保持晶片。
传统的晶片承载器是一种简单地模制件，一般包括：具有H型杆件接口部的前端、具有板部的后端、以及具有槽和下部的依从晶片曲率的弧形或会聚部的侧壁并带有敞口的顶与敞口的底。传统的承载器一般具有标准的尺寸而得以在不同的制造厂家之间进行互换和易于用于机械手加工设备。例如在存储于相邻槽的晶片的相同表面间的间距或间距通常为0.250英寸而这种槽的各侧壁处的深度典型地为0.750英寸。
新近，半导体工业开始采用具有极薄的横剖面尺寸的晶片。这类晶片的厚度可以＜0.1毫米而不同于典型的常规的晶片厚度0.75毫米。这样薄的晶片提出了独特的设计要求，而传统的承载器在许多方面是难以满意地用于这种薄晶片。
当支承晶片的周边并使其平表面平行于地面取向时，薄的晶片要比传统的晶片下凹得更多。要是这种下凹量过大，会妨碍对这种个别的晶片使采用自动加工设备。在某些情形下，相邻的晶片甚至可能相互接触，给晶片造成损伤。
薄晶片的另一特点是与标准晶片相比更具脆性而更易受到物理损伤。传统的晶片承载器只在邻近晶片的最外周边处具有支承部。从而会因晶片的自重给晶片本身施加梁式负载。由于这种梁式负载所加的应力会使晶片更易因冲击或振动而受到物理损伤。
薄晶片的边缘有可能非常锐利，这不仅由于它们是由很硬的材料如硅形成所致，还由于在这种薄的边缘处能够施加高的单位压力。结果，薄晶片会切入与其外周边接触的较软材料例如承载器的塑料。
最后，对于薄晶片的厚度几乎不存在任何标准。传统的晶片承载器有着固定的间距尺寸，缺乏灵活性来应付广范围的晶片厚度以及因而产生的偏差。
于是需要有专门设计的晶片承载器来适用于极薄的晶片。
【发明内容】
本发明是特别适用于薄晶片的晶片承载器。本发明的承载器与传统的承载器相比，特别是在用于极薄的晶片时具有许多独特的优点。相邻晶片间较大的间距尺寸可使晶片之间有较大的间隙以防止晶片间相互接触，为自动化的晶片处理工具提供了加大了的间隙，也为防止在晶片边缘处接触相邻的搁架加大了间隙。向上倾斜的搁架板只会沿着搁架最内边缘的一条窄线处形成接触，这样就使晶片与搁架间的接触面积最小，而能沿其周边的大部分为晶片提供连续的支承，同时将支承区尽可能地移向了晶片中心，以使晶片的梁式负载与下凹量减至最小。此外，增大了的搁架深度也使晶片支承区为了以上相同的目的而移至更靠近基片的中心处。上述搁架的这些特点可以一起地用于一个承载器中，或可以在承载器的侧壁组件与其他部分的挠性结构允许下有选择地采用任何组合形式，来实现具有用于承载任何特殊的薄晶片构型的最佳特点的承载器。由单个搁架件构成的侧壁组件可以以能可拆除的形式联锁到一起，允许将此承载器便捷地重新构成具有不同间距尺寸的、不同搁架深度的和不同搁架角度的槽，而得以如上所述容纳不同厚度与尺寸的晶片。
为此，本发明可以将当前最佳的实施形式表征为这样一种用于承载许多沿轴向对准的薄圆晶片的晶片承载器。这种晶片承载器具有由多个侧部支承件连接的一对端部件形成的框架。一对相对的侧壁组件定位于上述这对端部件之间并安装到上述多个侧部支承件的至少一个上。各侧壁组件有多个搁架，界定出多个用以接纳晶片的槽，同时包括多个堆叠到一起的单个搁架件。每个搁架件具有带上表面与下表面的体部。所述下表面有多个突销，而所述上表面则有多个孔用来接纳紧邻的单个搁架件上的多个突销。
本发明的其他的目的、优点与新颖的特点部分地列述于后继的说明中而部分地对于本领域技术人员在研究以下的描述之后获得理解，或者可以通过实施本发明而加以认识。本发明的目的与优点能够通过后附权利要求书中具体指出的装置与结合形式来实现与获得。
【附图说明】
图1是依据本发明一优选实施形式组装的承载器的透视图。
图2是图1所示的承载器的局部分解透视图。
图3是图1所示晶片承载器的正视图。
图4是图1所示晶片承载器的剖视图。
图5是图3所示承载器的一部分的放大透视图。
图6是本发明一优选实施形式的单个搁架件的底视平面图。
图7是图6的搁架件的剖视图。
【具体实施方式】
这里给出的附图描绘了本发明的晶片承载器的实施形式及其零部件。在此涉及到的前后、左右、顶与底、上下以及水平与垂直都是用来方便说明，而不是用来将本发明或其部件作任何一种的位置或空间取向限制。附图与说明书中给定的尺寸，在不脱离本发明的范围时可以依据本发明的可能作出的设计及其实施形式的应用目的而变动。本说明书中在涉及到尺寸时用到的“大约”是指相对于给定尺寸为±20％之意。
参看图1与2，其中示明了薄晶片的复合式承载器的优选实施形式，此承载器的总体以100标明，用于运送和存储很薄的半导体晶片盘W。承载器100的框架部101包括具有部件接口部104的第一或H型杆件竖立的前端件102、具有构型成板件108的中间段的第二或竖立的后端件106以及给此承载器提供结构刚度的顶部与底部的边架件118、119。可卸下的侧壁组件110有许多突出的搁架111，它们形成了许多用以保持晶片W的槽112。这些槽112适用于在存储、输运和由机械手处理此复合式晶片承载器时来保持和约束晶片W。承载器100具有敞口的顶端114以接纳晶片以及敞口的底端116。
如图2～7所示，侧壁组件110包括叠置到一起的单个搁架件150。每个单个搁架件150具有带内凸的搁架部180的体部182。体部182有许多从底面189突出的销158，它们容纳到相邻单个搁架件150的上表面191中形成的孔159内以将搁架件150固定到一起。另外，各个搁架件150还由增强杆154保持到一起，此增强杆穿过各搁架件150的环圈157。增强杆154还为侧壁组件110提供纵向刚度与对准。螺帽156将增强杆154固定就位。承载器的各搁架件150、增强杆154与其他任何同晶片接触的部分可以采用任何适当的材料，但当前用于这些部分的最理想材料是聚醚醚酮(PEEK)，这是由于它有合适的硬度、强度与最小的颗粒磨损性质。用于单个搁架件150的材料也可以通过充填碳纤维或用其他方法使之成为导电的。各搁架件150虽可用粘合剂或其他固定装置固定到一起，但各搁架件最好是可以相互拆开的。
各单个搁架件150上的接头152与底部侧边件119中的槽143相配合，以将侧壁组件110在底部定位于晶片承载器100之内。各搁架件150具有突出的钩160，钩到顶边件118上并配合于凹口120内，在顶部将侧壁组件110在晶片承载器100内定位。可以设置增强夹紧件(未图示)将钩160保持就位，由此来防止发生不希望有的侧壁组件110脱离开承载器的事故。
在图4～7中可以看到各搁架件150的细节。搁架部180具有顶面181、底面183、边缘部184以及腹板部186，而搁架部180与体部182则于腹板部186处连接。如图5和7所示，搁架部180从腹板部稍斜向上到达边缘部184。此倾斜部的角度记为α，通常最好约为5°，但精确的角度选定则可根据拟保持于搁架上的晶片的挠曲特性，如以下将进一步描述的。搁架部180的向上倾斜沿着其整个边缘部184提供了连续的晶片接触面190。坐落于槽112内的晶片W因重力所致的自然挠曲，会在晶片中心下凹时使此晶片的周边上升，但这也与此晶片上将形成的器件有关。这样，晶片W只在晶片接触部190上沿边缘部184取向的一条线上与搁架部180接触。
如图5所示，间距尺寸(p)与搁架深度尺寸(d)可以在用于薄晶片时最优化。目前优选的情形是，对于极薄的晶片，间距尺寸(p)至少是0.3英寸而最好约0.5英寸，得以有充分的间隙让晶片于中心处下凹同时在相邻的搁架下留有足够的空隙以允许晶片边缘随之上升。此外，目前优选的情形是搁架深度(d)至少是1.0英寸且更好是约1.25英寸，而不同于标准的0.75英寸的搁架深度，以使支承处更趋近晶片中心，由此而减小重力所致梁式负载的大小同时减小伴随的下凹。本领域技术人员也应认识到，间距尺寸(p)、搁架深度(d)与角度α中之任一或其全部必要时都可改变，以便对于其他厚度、材料与直径的晶片实现最佳结构。本领域技术人员还应认识到，通过将侧壁组件110中各搁架件150置换以某种隔件，可以使间距尺寸有更大的适应性。例如，若是搁架件150具有0.5英寸的间距而要是每个其他搁架件150由一具有相同间距尺寸的隔件置换，则可以在相邻的晶片间获得1.0英寸的有效间距。此外应知这种隔件可与搁架件150有相同或不同的间距，以至于只需通过部件的置换实际上可以实现任何所需的间距尺寸。
此外，通过将本发明的承载器与本发明的受让人共同所有的美国专利No.6039 186中所述的复合式承载器(其内容已通过引用结合于此)相结合，则可以进一步增强其适应性。若是将本发明的适应性强的搁架装置与上面引用的参考专利文献中所示的适应性强的框架结构相结合，本领域技术人员将可知道能构造出可以容纳几乎任何数量或任何构型晶片的晶片承载器。
可以看到，图1～7所示本发明的承载器与传统的承载器相比有着许多明显的优点，尤其是在用于极薄的晶片时。由可拆卸地互联锁到一起的各搁架件组成的侧壁组件可以便捷地重组承载器，使其槽具有不同的间距尺寸、不同搁架深度和不同搁架角度，而得以如上所述容纳不同厚度与尺寸的晶片。相邻晶片间的间距尺寸越大，就能使晶片之间有更大的间隙来防止晶片与晶片接触，增大了晶片自动化处理工具的间隙，也增大了防止相邻搁架在晶片边缘处接触。向上倾斜的搁板只会沿着搁架最内边缘的一条窄线处形成接触，这样就使晶片与搁架间的接触面积最小，而能沿其周边的大部分为晶片提供连续的支承，同时将支承区尽可能地移向了晶片中心，以使晶片的梁式负载与下凹量减至最小。此外，增大了的搁架深度也使晶片支承区为了以上相同的目的而移至更靠近基片的中心处。本领域技术人员将可认识到，上述搁架的这些特点可以一起地用单个承载器中，或可以在承载器的侧壁组件与其他部分的挠性结构允许下有选择地采用任何组合形式，来实现具有用于承载任何特殊的薄晶片构型的最佳特点的承载器。
在以上的描述中包括了许多特定情形，但它们不应被理解为对本发明的限制而只应视作为是对本发明当前优选实施形式提供了某种解释。这样，本发明的范围只应由后附权利要求书与其法律上的等效内容确定而不是由所给的例子确定。