專利名稱：具有密封門的晶片容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容器，更具體地說，涉及用于半導(dǎo)體晶片的可密封容器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片在加工過程中要歷經(jīng)許多步驟。這通常需要在工作站或加 工設(shè)備之間運輸大量晶片。半導(dǎo)體晶片很脆弱，易被物理接觸或震動以及 靜電所損壞。而且，半導(dǎo)體制造工藝對微?；蚧瘜W(xué)物質(zhì)的污染十分敏感。 因此，為了減少污染物對晶片的有害作用，已開發(fā)了用于使污染物的生成 最小化以及將晶片與容器外污染物隔離的專用容器。這些容器典型地包括 可移動門，其墊有墊圈或其它用于對門與容器主體提供緊密密封的手段。
隨著半導(dǎo)體的尺寸變得更小，也就是說，隨著單位面積上電路數(shù)量的 增加，微粒形式的污染物變成了比以前更加嚴(yán)重的問題。可以毀壞電路的 微粒尺寸減小，并正在接近分子水平。因此，在半導(dǎo)體晶片制造、加工、 運輸及儲存的所有階段中，需要對微粒更好的控制。
晶片承載器典型地由熱塑性材料制成。早期的容器，例如美國專利 4,248,346所公開的容器，由高可模壓塑料例如聚乙烯制成。稍后的容器， 例如美國專利5,273,159所公開的容器，使用剛性h-形隔柵承載器，并且 通常由聚碳酸酯澆鑄成狹槽制成，并具有例如美國專利5,586,658所公開 的更柔軟、更具有彈性的蓋子。美國專利4,248,346、 5,273,159以及 5,586,658各自全部引用于此作為參考。某些公知的容器具有用于密封外罩部件的門，并且還具有與加工設(shè)備
密封接合的能力。這些容器被稱為"SMIF晶片盒"(Standard Mechanical Interface,標(biāo)準(zhǔn)機械界面)，其門閉合容器部件的開放底部，或FOUPs(front opening unified pods，前開式晶片盒)禾口 FOSBs (front opening shipping box,
前開式傳輸盒)，其門閉合開放前部。這些容器受到非常嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)要求 和性能要求。例如，它們必須可以通過機械手和手動方式機械密封鎖扣， 并且必須僅通過將門關(guān)閉并鎖扣到容器的適當(dāng)位置就可以緊密密封。
對SMIF晶片盒以及運輸模塊的傳統(tǒng)密封典型地為相對簡單的彈性密 封件，其在門和外罩部件之間被簡單地軸向擠壓而提供密封。這種密封， 具體說是通過彈性密封件接觸聚碳酸酯材料，容易過度粘牢及產(chǎn)生不一致 的開口、縮短密封件壽命及密封不充分。
最近的設(shè)計形成了密封件橫截面具有橋狀部分的特征，其徑向向外延 伸到垂直的末端部分，并通過與橋狀部分接觸的刃形物提供密封，同時提 供末端部分的軸向擠壓。這種設(shè)計的實例見申請人為高橋(Takahashi)等 人、專利號為09/998,621，名稱為"密封元件、封閉容器及其密封方法"的 美國專利，其全部引用于此作為參考。然而，這種方法的問題是末端部分 的"離散柱形屈曲"，其中，在密封件切邊的一段上，末端部分的自由端徑 向向內(nèi)屈曲，但在不同切邊的一段上徑向向外屈曲。這種情況使得密封件 在向內(nèi)和向外屈曲的轉(zhuǎn)換點上產(chǎn)生泄漏。
產(chǎn)業(yè)上需要一種性能更好并且更持久的用于將門與晶片容器的外罩 密封的密封結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種密封時不依賴于直接擠壓的彈性密封件，解決產(chǎn) 業(yè)上對性能更好并且更持久的用于晶片容器的密封結(jié)構(gòu)的需要。根據(jù)本發(fā) 明，晶片容器包括外罩部件，其具有由門框形成的用于插入和移動晶片的 開口，以及用于密封外罩部件并與門框相配的門。在本發(fā)明一實施例中， 連續(xù)彈性密封件圍繞邊界內(nèi)的門延伸。密封件位于接近門周邊的密封表面 上，可以部分地插入門上徑向的凹槽中。在橫截面上，彈性密封件具有插入部分、與其聯(lián)結(jié)的沿相對于門軸向的徑向向外延伸的橋部，以及與橋部 聯(lián)結(jié)的密封頭。密封頭包括從橋部向門密封表面凸出的底部，以及相對于 橋部沿與底部總體上相對方向延伸的頭部。門框具有密封接合結(jié)構(gòu)，例如 圍繞門框延伸的拱紋，這樣，當(dāng)門位于門框中時，彈性密封件的橋部與密 封接合結(jié)構(gòu)接觸。密封接合結(jié)構(gòu)使橋部向密封表面軸向移動，導(dǎo)致密封頭 的頭部沿徑向轉(zhuǎn)動并與密封接合結(jié)構(gòu)接觸。該移動動作還能使密封頭的底 部與門密封表面接觸。
可選擇地，門框尺寸可以做成當(dāng)門就位時，彈性密封件的橋部在門密 封表面和門框密封表面之間被留有空隙地擠壓。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是對彈性密封件的每個側(cè)面形成雙重密封。對于門 框和密封表面，門框上的凸起和密封件橋部之間存在接觸密封線，同時在 密封頭頭部和門框上凸起的切邊之間也存在接觸密封線。對于密封件和門 上的密封表面之間的界面，在密封頭底部和門密封表面之間存在接觸密封 線，同時在插入部分的轉(zhuǎn)角和門密封表面之間也存在接觸密封線。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是轉(zhuǎn)動動作消除了潛在的離散柱形屈曲，因為沒 有對密封頭的軸向擠壓。相反地，密封頭的密封動作由密封頭頭部可預(yù)知 并可重復(fù)地轉(zhuǎn)動完成。而且，因為密封件和表面之間的接觸力減小，密封 頭不受擠壓，粘牢趨于減少。
本發(fā)明較佳實施例的進一步的優(yōu)點是，密封件在用壞時或需要不同特 性的密封時可以很容易地替換。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的前部裝載式晶片容器一實施例的透視圖； 圖2為圖1中晶片容器門的內(nèi)視圖3為根據(jù)本發(fā)明的底部裝載式晶片承載器一實施例的俯視透視圖4為根據(jù)本發(fā)明的位于晶片容器門上的彈性密封件一實施例的橫截 面圖5為根據(jù)本發(fā)明的彈性密封件一可選實施例的橫截面圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的彈性密封件的橫截面圖，說明晶片容器門與門框 之間的密封接合；
圖7為根據(jù)本發(fā)明的一可選實施例彈性密封件的橫截面圖，說明晶片 容器門與門框之間的密封接合；
圖8為圖3中底部裝載式晶片承載器的仰視透視圖9為根據(jù)本發(fā)明的晶片承載器一可選實施例的橫截面圖，說明彈性 密封件與密封接合部的未偏離和偏離位置；
圖11為根據(jù)本發(fā)明的晶片承載器另一可選實施例的橫截面圖，說明 彈性密封件與密封接合部的未偏離和偏離位置；
圖12為根據(jù)本發(fā)明的晶片承載器另一可選實施例的橫截面圖，說明 彈性密封件與密封接合部的未偏離和偏離位置；
圖13為根據(jù)本發(fā)明的晶片承載器另一可選實施例的橫截面圖，說明 彈性密封件與密封接合部的未偏離和偏離位置；以及
圖14為根據(jù)本發(fā)明的晶片承載器另一可選實施例的橫截面圖，說明 彈性密封件與密封接合部的未偏離和偏離位置。
具體實施例方式
參照圖1-2，公知的作為運輸單元的晶片容器20總體上包括外罩部件 22和門24。外罩部件22總體上包括殼體26，其形成用于裝入多個晶片 30的內(nèi)部空間28。殼體26具有一對相對的側(cè)壁32、 34、頂部36、底部 38以及背部40。開放前部42與背部40相對，由門框44形成，其接收用 于緊密密封內(nèi)部空間28的門24。應(yīng)該注意，這里所用的"門框"不限于與 外罩部件22分離的結(jié)構(gòu)，也不限于外罩部件22上或與其形成整體的附屬 結(jié)構(gòu)。相反地，"門框"僅指外罩部件22上接收門24的部分。外罩部件22 還可以包括頂部36上的機械手提拉凸緣46，側(cè)壁32、 34上的手動把手 48以及底部38外表面上具有凹槽49的運動鉸鏈。
門24總體上包括底盤部件50和具有內(nèi)表面54及外表面56的外面板 52。門24具有圖中標(biāo)注為"A1"的軸，外罩部件具有圖中標(biāo)注為"A2"的軸。為了將門24正確插入門框44，軸A1和A2應(yīng)該軸向?qū)R。門24插入門 框44時，門24沿著軸向移動。這里所用的"徑向"指與軸Al或A2垂直 的方向或方位。
門密封表面58圍繞門內(nèi)表面54接近門24周邊60的部分延伸。門24 總體上在底盤部件50上具有一個或多個鎖扣機構(gòu)62，其可通過鎖孔63 操作，用于將門24牢固地鎖扣到門框44中的適當(dāng)位置。鎖扣機構(gòu)62可 以按照本發(fā)明持有人所持有的、發(fā)明人為大衛(wèi)L尼塞斯(DavidL.Nyseth)、 專利號為5，711，427的美國專利所公開的方法操作，其全部引用于此作為 參考。門24還可以在每個角66處具有門導(dǎo)64，用于將門24準(zhǔn)確定位并 安置到門框44中。而且，晶片墊68具有彈性條70，用于接合處于門24 內(nèi)表面54上的多個晶片30中的一個。
圖3和圖8表示一種稱為"SMIF晶片盒"(Standard Mechanical Interface,標(biāo)準(zhǔn)機械界面)的晶片容器20的一可選實施例。在該實施例中， 晶片容器20總體上也包括外罩部件22和門24。外罩部件22總體上包括 側(cè)壁72、 74、 76、 78以及與開放底部82相對的頂部80。與圖1-2實施例 中的開放前部42 —樣，開放底部82由門框44形成，其接收用于緊密密 封內(nèi)部空間28的門24。
圖3及圖8實施例中的門24包括底盤部件50，并具有內(nèi)表面54及外 表面56。此外，門密封表面58圍繞門內(nèi)表面54接近門24周邊60的部分 延伸。門24總體上在底盤部件50上具有一個或多個鎖扣機構(gòu)62，用于將 門24牢固地鎖扣到門框44中的適當(dāng)位置。門24還可以在每個角66處具 有門導(dǎo)64，用于將門24準(zhǔn)確定位并安置到門框44中。具有多個晶片接收 架86的晶片支承結(jié)構(gòu)84接合到門24內(nèi)表面54上的結(jié)構(gòu)88上。
圖4表示門24接近周邊60的橫截面圖。門密封表面58由門24的邊 界90界定，伸入徑向的凹槽92中。彈性密封件94圍繞邊界90并在密封 接合面58上方向邊界內(nèi)延伸，具有一對相對邊緣95、 95a。彈性密封件 94總體上包括沿內(nèi)緣95延伸的固定部分96以及沿外緣95a延伸的密封頭 部97。密封件94在徑向具有較大尺寸AR，在軸向具有較小尺寸AZ。橋部98在固定部分96與密封頭部97之間延伸，總體上包括與固定部分96 連結(jié)的接近部分100和與密封頭97連結(jié)的中間部分102。密封頭97總體 上包括沿軸向延伸并遠離門密封表面58的頭部106，以及靠近并面對門密 封表面58延伸的底部108。本實施例中，橋部98和密封頭97總體上具有 t-形橫截面。如圖所示，彈性密封件94的固定部分96被門24的徑向插入 凹槽92接收。
參照圖6中的橫截面圖，門24接合到門框44內(nèi)。在所示實施例中， 門框44與外罩部件22結(jié)合成一體，總體上包括限位結(jié)構(gòu)110和連續(xù)拱紋 形式的密封接合凸起112，其圍繞門框邊界延伸，并延伸到由外凸緣壁116 形成的凹部114內(nèi)。密封接合凸起112具有框密封表面118。限位結(jié)構(gòu)110 接合到門內(nèi)表面54上，從而將框密封表面118相對門24軸向定位，并對 門24在門框44內(nèi)設(shè)定一個接合縱深度。應(yīng)該理解，限位結(jié)構(gòu)110可以具 有合適的尺寸或墊以墊片來控制彈性密封件94與密封接合凸起112之間 的接觸力。
值得注意的是，門24接合到門框44中時，彈性密封件94實質(zhì)上未 受擠壓；相反地，密封接合凸起112使彈性密封件94的橋部98發(fā)生偏離。 這種接合導(dǎo)致彈性密封件94、外罩部件22和門24間形成四個分離的接觸 密封線。密封頭97的頭部106徑向向內(nèi)偏離，并接觸密封接合凸起112 的切邊120，形成第一接觸線122。橋部98中間部分102與框密封面118 之間形成第二接觸線124。密封頭97底部108與門密封表面58之間形成 第三接觸線126。最后，固定部分96的角130與門密封表面58之間形成 第四接觸線128。
圖7表示本發(fā)明一可選實施例。在該實施例中，門框44除了接合凸 起112具有一個圓刃形接合部分132之外，實質(zhì)上是相同的。因此，第二 接觸線124在圓刃形接合部分132的前端134與橋部98中間部分102形
成，其它接觸線與前述位置相同。
在 -實施例中，彈性密封件94可以形成多個凸起135，如圖5橫截面 圖所示。凸起135從固定部分96中凸出預(yù)定的距離。凸起135裝到徑向延伸并界定徑向插入凹槽92的邊138上所形成的通槽136中，以將彈性 密封件94緊固到徑向插入凹槽92中的適當(dāng)位置。如圖3所示，通槽136
及凸起135的位置和數(shù)量可以對應(yīng)于影響彈性密封件94索引安裝的鄰接 部件而不對稱。
圖9至圖14表示根據(jù)本發(fā)明的彈性密封件94的其它各種較佳實施例， 與各種幾何形狀的接合凸起112的分離及接合，偏離狀態(tài)以虛線表示。
權(quán)利要求
1. 一種用于保存多個晶片的密封容器，其特征是該容器包含外罩部件，形成用于接收晶片的內(nèi)部空間，該外罩部件具有由門框形成的開放側(cè)面，門框有框邊界，并具有圍繞框邊界設(shè)置的密封接合件；與門框相配的門，用于密封閉合外罩部件的開放側(cè)面，該門具有內(nèi)部側(cè)面并有門邊界；以及圍繞并處于門邊界內(nèi)設(shè)置的門內(nèi)側(cè)的彈性密封件，該彈性密封件具有一對相對的邊緣，具有沿一對邊緣中的一個延伸的固定結(jié)構(gòu)，沿一對邊緣中的另一個延伸的密封頭結(jié)構(gòu)，以及與固定結(jié)構(gòu)和密封頭結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的橋部，密封接合件和彈性密封件結(jié)合定位，以使當(dāng)門接合到門框內(nèi)時，密封接合件與彈性密封件的橋部接觸，形成沿門邊界的第一接觸密封線，密封頭結(jié)構(gòu)與密封接合件接觸，形成沿門邊界的第二接觸密封線，密封頭結(jié)構(gòu)與門接觸，形成沿門邊界的第三接觸密封線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是所述密封頭結(jié)構(gòu)包含向外延 伸的頭部和向內(nèi)延伸的底部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的容器，其特征是所述門具有與門邊界鄰接的 門密封表面，其中密封頭結(jié)構(gòu)的底部與門密封表面接合，形成第三接觸密 封線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是所述固定結(jié)構(gòu)與門接觸，形 成沿門邊界的第四接觸密封線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是還包含外罩部件上的限位結(jié) 構(gòu)，用于在門裝配到門框內(nèi)時，對門設(shè)定一個接合縱深度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是所述橋部和密封頭結(jié)構(gòu)合起 來總體上具有t-形橫截面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是所述固定結(jié)構(gòu)具有多個凸 起，其中所述門具有多個用于接收該凸起的結(jié)構(gòu)，以將彈性密封件保持在 門上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是還包含至少一個與門聯(lián)結(jié)的 可操作的鎖扣機構(gòu)，用于將門鎖扣到門框中的適當(dāng)位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是所述密封接合件包含圍繞框邊界內(nèi)的門框延伸的連續(xù)拱紋。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征是所述密封接合件具有刃形 接合部分。
11. 一種用于保存多個晶片的密封容器，其特征是該容器包含外罩部件，形成用于接收晶片的內(nèi)部空間，該外罩部件具有由門框形 成的開放側(cè)面，門框有框邊界，并具有圍繞并在框邊界內(nèi)設(shè)置的密封接合 件；與門框相配的門，用于密封閉合外罩部件的開放側(cè)面，該門具有內(nèi)部 側(cè)面并有門邊界；以及圍繞門邊界設(shè)置的門內(nèi)部側(cè)面上的彈性密封件，該彈性密封件具有一 對相對的邊緣，具有沿一對邊緣中的一個延伸的固定結(jié)構(gòu)，沿一對邊緣中 的另一個延伸的密封頭結(jié)構(gòu)，以及與固定結(jié)構(gòu)和密封頭結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的橋部， 從橋部向外遠離門延伸的密封頭結(jié)構(gòu)第一部分和從橋部向內(nèi)靠近門延伸 的密封頭結(jié)構(gòu)第二部分，密封接合件和彈性密封件結(jié)合定位，以使當(dāng)門接 合到門框內(nèi)時，密封接合件與彈性密封件的橋部接觸并密封，密封頭第一 部分與密封接合件接觸并密封，密封頭第二部分與門接觸并密封。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其特征是所述門具有圍繞門邊界延 伸的徑向插入凹槽，用于接收彈性密封件的固定結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其特征是所述彈性密封件的固定結(jié) 構(gòu)與門密封。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其特征是所述橋部和密封頭結(jié)構(gòu)合 起來總體上具有t-形橫截面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其特征是還包含外罩部件上的限位結(jié)構(gòu)，用于在門裝配到門框內(nèi)時，對門設(shè)定一個接合縱深度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其特征是所述固定結(jié)構(gòu)具有多個凸 起，其中所述門具有多個用于接收該凸起的結(jié)構(gòu)，以將彈性密封件保持在 門上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其特征是所述密封接合件包含圍繞 框邊界內(nèi)的門框延伸的連續(xù)拱紋。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其特征是所述密封接合件具有刃形 接合部分。
19. 一種用于保存多個晶片的密封容器，其特征是該容器包含外罩部件，形成用于接收晶片的內(nèi)部空間，該外罩部件具有由門框形 成的開放側(cè)面；與門框相配的門，用于密封閉合外罩部件的開放側(cè)面，該門具有內(nèi)部 側(cè)面并有門邊界；以及圍繞并處于門邊界內(nèi)設(shè)置的門內(nèi)側(cè)的彈性密封件，該彈性密封件具有 一對相對的邊緣，具有沿一對邊緣中的一個延伸的密封頭結(jié)構(gòu)，以及在兩 相對邊緣之間延伸的橋部，從橋部向外遠離門延伸的密封頭結(jié)構(gòu)第一部分 和從從橋部向內(nèi)靠近門延伸的密封頭結(jié)構(gòu)第二部分；以及外罩部件上的構(gòu)造，用于當(dāng)門接合到門框內(nèi)時接觸橋部并使其偏離， 從而形成沿門邊界并處于其內(nèi)的第一接觸密封線，并進一步分別形成沿門 邊界并處于其內(nèi)、處于彈性密封件和外罩部件之間以及彈性密封件和門之 間的第二和第三接觸密封線。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的容器，其特征是所述用于接觸橋部并使其 偏離的外罩部件上的構(gòu)造包含外罩部件上圍繞框邊界延伸的拱紋。
全文摘要
一種晶片容器(20)，包括外罩部件(22)，其具有由門框形成的用于插入和移動晶片的開口，以及用于密封外罩部件并與門框相配的門(24)。連續(xù)彈性密封件(94)圍繞邊界內(nèi)的門延伸。密封件位于接近門周邊的密封表面上，可以部分地插入門上徑向的凹槽(92)中。在橫截面上，彈性密封件具有插入部分(96)以及通過橋部(98)聯(lián)結(jié)的密封頭(97)。密封頭具有從橋部向門密封表面凸出的底部(108)，以及相對于橋部沿與底部總體上相對方向延伸的頭部(106)。門框具有密封接合結(jié)構(gòu)，這樣，當(dāng)門位于門框中時，彈性密封件的橋部與密封接合結(jié)構(gòu)(112)接觸，使橋部向密封表面軸向移動，導(dǎo)致密封頭的頭部沿徑向轉(zhuǎn)動并與密封接合結(jié)構(gòu)(118)接觸。該移動動作還能使密封頭的底部與門(58)密封表面接觸。
文檔編號B65D85/00GK101432202SQ200580019833
公開日2009年5月13日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月18日
發(fā)明者安東尼·瑪索絲·堤班, 約翰·里斯塔 申請人:安堤格里斯公司