专利名称：复合的运动联接件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种晶片载体，该晶片载体设计成用于支承、约束、储存和精确地定位在集成电路生产中使用的半导体晶片盘。更具体地，本发明涉及用于对准晶片载体的界面联接件及其使用方法。
背景技术：
用于将晶片盘转化成集成电路芯片的制造工艺包括若干步骤，在这些步骤中晶片被重复加工、储存和输送。这些盘非常精密且极其贵重。因此在各种加工步骤中对它们进行保护而不受物理损坏且不引入污染物是很重要的。使用晶片载体是为了在制造过程中向晶片提供必要的保护。美国专利No.5944194和6216874B1都公开了晶片载体的代表性的例子。No.5944194和6216874B1这两个美国专利在此作为参考引入。
晶片的制造工艺一般是自动化的。因此晶片载体与生产设备精确对准从而由自动化设备对单独的盘进行处理是很重要的。优选地，加工设备与晶片盘之间的公差为最小。
参照图1，示出一个设置于自动化晶片加工设备52上的晶片载体或箱50。该晶片载体50具有一个外壳或壳体部分54，该壳体部分54包括底部56、具有开口60的前侧58，以及与开口60相对的后侧62。载体50还包括一个图5中所示的晶片支承结构57，用于将晶片盘64支承在水平位置。设有门66，用于关闭开口60，并与壳体部分54密封在一起而防止盘64被污染。
参照图2，示出载体的底部。底部56提供了三对分别示于图2a中的界面接触部分68。接触部分68包括以大致等间隔方式从底面56伸出的带角度的表面67。界面部分68在本领域中通常称作运动联接件，是一个两联接件对的一部分。该对的另一部分是图5中所示的三个突出部90。
参照图3，导引板70可连接到载体的底部，且其中模制有运动联接件68。所示的导引板70具有一个载体侧72，一个与载体侧72相对的设备侧74，与载体前侧58相对应的前侧76，以及与载体后侧62相对应的后侧78。导引板70包括导引臂80、传感器垫82和导引表面84。导引表面84包括运动联接件68。所示的导引臂80大致从等边三角形的中心延伸到三角形的点，在相邻臂之间留出120度的角度。图4表示载体50，对应的底板70与载体56的底部对准。
参照图5，示出用自动化设备52操作载体50。自动化加工设备52设有多个突出部或销90。导引板70设置到载体上并对准，从而将运动联接件68对中在销90上方。通过将运动联接件68放置于销90上而将载体50置于机器52上。销沿带角度表面67滑动，直到载体50对中在机器52上。这个过程允许自动化输送装置可靠地和可重复地将晶片载体50放在机器50的一部分上。
用于载体的晶片容器50和底板70一般都是由聚碳酸酯制成的。通常使用聚碳酸酯材料是因为它们既易于模制又成本低。自动化机器52上的销90通常是金属。
将聚碳酸酯用作销的接触表面使载体有时会不能对中在运动联接件上。已经发现这个问题是由于销和各销接触表面之间的相对较高的摩擦系数而导致的。一种可能的解决方案是用摩擦系数足够低的材料来制成载体和底板，以防止未对准问题。但相信这种解决方案在成本上是不允许的，且会导致制造困难并增加成本。因此不断地有提供一种用于将晶片载体对准在自动化设备上的运动联接件和方法的需要，它能够克服现有技术中的缺点。
发明内容
作为自动化制造工艺的一部分用于对准晶片载体的联接件可称作运动联接件。本发明的运动联接件可包括包含第一材料的一个晶片载体或晶片载体底板。该底板或载体设有一个包括摩擦系数低于第一材料的第二材料的接触部件。该接触部件可设置到底板上或者作为过模制、卡合到位、压凹接合、超声焊或粘结操作的一部分而直接设置到晶片载体的底部，并可附加地通过相应部件的机械互锁而保持到位。该制造方法可包括通过上面列出的一种或多种工艺将一个包括第一材料的接触部件设置到一个包括第二材料的载体部件上，其中第二材料的摩擦系数低于第一材料。
本发明的特别实施例的一个目的和优点是克服现有技术中的某些缺点。
本发明的特别实施例的一个目的和优点是提供一种具有有利的改进特性的运动联接件。
本发明的特别实施例的一个目的和优点是提供一种节省成本的方法，用两种不同材料制造运动联接件。
本发明的特别实施例的一个目的和优点是提供一种由抗应力失效的两种不同材料制成的运动联接件。
在阅读了本发明的附图及详细描述之后，本领域技术人员可发现本发明的特别实施例的其它目的和优点。
图1是与现有技术中与加工设备相接合的晶片载体的透视图；图2是现有技术中晶片载体的界面侧的底部视图；图3是现有技术中导引板的载体侧的透视图；图4是现有技术中带有连接的导引板的载体界面侧的底视图；图5是与加工设备接合的具有连接的导引板的晶片载体的局部剖视、分解视图；图6是根据本发明的型芯模制运动联接件的分解透视图；图7是根据本发明一个实施例的型芯的透视图；图8是根据本发明一个实施例的晶片载体的底视图；图9是根据本发明一个实施例的界面联接件的轴向剖视图；以及图10是根据本发明一个实施例的界面联接件的纵向剖视图。
具体实施例方式
过模制工艺主要包括几个步骤。首先提供一个模具用于制造一个第一模制件，如运动联接件接触部件。将该接触部件模制然后放入另一个模具中，或者可替换地，放入取出模具型芯的同一模具中。第二步骤涉及用在位置中的接触部件关闭模具，用注入模腔中的第二材料过模制接触部件而例如制成一个晶片载体箱。模制工艺还可反向进行。相反，首先模制出前述实例中的晶片载体箱，然后在第二步骤中模制接触部件。
完成的合成件此时包括一个具有被捕捉的接触部件的晶片载体箱。该方法使接触部件具有这样的特性，这种特性被优化而用作制造过程中使用的运动联接型配装件，而不会显著损失整个载体的特性、成本或者易制造性。
在特别应用中，使第一注模部件在体积上小于第二过模制部件可能是合适的。在其它应用中，可将第一材料沉积在模具中的关键位置，之后是第二过模制材料，而不会改变模具且不会打开模具。
可替换地，在特别应用中，第二材料不必固化。相反，两种材料可在熔融时接合。这种共注模制可能不会在过模制时将界面定位在第一部件与第二部件之间方面提供相同的精度水平，但它确实不需要额外的模具以及附加的步骤，包括使第一部件固化，从模具中取出部件，并将第一部件放置在第二模具中。
参照图6，晶片载体的底板100包括一个安装板102以及三个或更多接触部件104。参照图6和7，每个接触部件104优选地包括一个内表面108，该内表面108具有一个接触表面106，该接触表面106在轴向剖视图中可以是大致扩张的U形或V形。当内表面108加深时接触表面106会聚。沿内表面108的顶点120设有一个钻孔104。接触部件104还可在接触部件104的一部分或整个周边上设有一个横向延伸的肋或延伸部110。延伸部110可优选地具有一个或多个设置于其中的狭槽112或小孔，用于辅助将接触部件104机械锁定到安装板102上。
参照图6、9和10，安装板102具有对应于接触部件104的数量的三个或多个凹槽118。每个凹槽118优选地设有一个突出部116，该突出部116构造成与相应的接触部件104的钻孔114相互配合。这种相互配合有助于将接触部件104固定在凹槽118中。在一个替换实施例中，如图8中所示，接触部件104可直接设置于晶片载体的底部上，而不是设置在作为过模制操作的一部分的第一模具上。
根据本发明的一个优选实施例，安装板102由填充碳粉的聚碳酸酯制成。但本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明范围的情况下，可使用其它塑料材料。这些接触部件优选地由加载碳纤维(CF)和聚四氟乙烯(PTFE)的PolyEtherimide(PEI)制成。CF由于其导电特性是希望的。PTFE由于其低摩擦系数是希望的。PEI增加了CF PTFE成分的强度。也可使用Polyetheretherketone(PEEK)结合或代替PEI作为材料组合。
CF PTFE PEI具有非常好的与金属的耐磨损性能。另外，摩擦学特性显示，CF PTFE PEI具有相当一致的微结构，这有利于将运动联接件置于FAB的销型突出部上。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明范围的情况下，可使用其它适当材料用作接触部件104。
底板100优选地通过过模制工艺制成。优选地首先通过注模工艺模制接触部件104。然后将完成的接触部件104提供到第二模具，该第二模具对聚碳酸酯安装板102进行过模制。产生的底板100此时由互锁的不同塑料制成。可替换地，在不脱离本发明范围的情况下，可首先模拟安装板102，然后如在第二步骤中过模制接触部件104。
根据一个优选实施例，接触部件104不是通过化学键保持到位，相反，它是通过机械互锁装置保持的。使用机械互锁装置是因为它不易于应力开裂，且更容易适应不同的材料和物理结构。但本发明的某些实施例可包括使用化学固定装置作为所期望的固定装置类型的一种。
机械互锁装置包括带有狭槽112的延伸部110，钻孔114和突出部116。延伸部110设置在安装板112的聚碳酸酯材料中。如图10中所示，由于存在狭槽或小钻孔112，该板围绕着延伸部110。这种相互配合有助于机构互锁。进一步的机械互锁是通过接触部件104中的钻孔114与安装板102的凹槽118中的突出部116之间的相互配合来提供的。图12中示出这种相互配合。本领域技术人员将理解，也可在接触部件104和安装板102的相应部分上使用肋、延伸部、狭槽、钻孔、孔和突出部这样的其它物理表现形式，以提供所需的机械互锁功能。此外，接触部件104可通过超声焊、化学键合、压凹接合、卡合到位或通过对两个相应的部件进行共注模制而保持接触部件104。
尽管已经参照优选实施例对本发明作了描述，但本领域人员将认识到，在不脱离本发明范围的情况下，可在形式和细节上进行改变。
权利要求
1.一种用于向晶片载体提供运动联接件的方法，该方法包括下列步骤提供包括第一材料的接触部件，该接触部件构造成与自动化机器上的运动联接件可操作地相互配合；将接触部件放置在模具设备中；以及将第二材料注入模具中形成晶片载体部件，其中接触部件固定到晶片载体部件上，且其中第二材料具有与第一材料不同的特征。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括模制由CFPTFE PEI制成的接触部件的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括模制由CFPTFE PEEK制成的接触部件的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括在接触部件中形成一对有角度的表面的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二材料是聚碳酸酯。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，整体晶片载体部件是底板。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，整体晶片载体部件是构造成保持半导体晶片的容器部分。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括将接触部件与载体部件机械互锁的步骤。
9.一种用于向晶片载体提供运动联接件的方法，该方法包括下列步骤将接触部件固定到晶片载体部件上，该接触部件包括一对有角度的表面并包括第一材料，该晶片载体部件由化学成分不同于第一材料的第二材料制成，其中接触部件构造成与自动化机器上的运动联接件突出部可操作地相互配合。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，固定接触部件的步骤包括将接触部件超声焊接到载体部件上。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，固定接触部件的步骤包括将接触部件化学键合到载体部件上。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，固定接触部件的步骤包括将接触部件压凹接合到载体部件上。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，固定接触部件的步骤包括将接触部件卡合到载体部件上的位置。
14.一种用于向晶片载体提供运动联接件的方法，该方法包括下列步骤将三个运动联接件接触部件机械互锁到一个晶片载体部件上，每个接触部件包括一对有角度的表面并包括第一材料，该晶片载体部件由化学成分不同于第一材料的第二材料制成，其中接触部件构造成与自动化机器上的运动联接件突出部可操作地相互配合。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，机械互锁包括接触部件的延伸部，该延伸部在其中具有一个或多个用于接纳第二材料的小孔。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，接触部件包括内表面和在其中的钻孔，该钻孔构造成与载体部件上的突出部配合。
17.一种构造成与自动化机器交界的晶片载体设备，该设备包括包括箱的晶片载体，该箱具有内表面、外表面和开口；晶片支承结构，该晶片支承结构设置在载体的内表面上并构造成将半导体晶片支承在水平位置；和配装件，该配装件构造成将晶片载体与自动化机器对准，该配装件包括具有三个凹槽的底板，该底板包括第一材料；三个构造成牢固地接纳在底板的三个凹槽中的接触部件，其中接触部件由摩擦系数低于第一材料的第二材料制成。
18.如权利要求17所述的晶片载体，其特征在于，第一材料是聚碳酸酯。
19.如权利要求17所述的晶片载体，其特征在于，第二材料是从包括CF PTFE PEI和CF PTFE PEEK的组中选择的。
20.如权利要求17所述的晶片载体，其特征在于，接触部件通过紧固而牢固地接纳在凹槽中。
21.如权利要求17所述的晶片载体，其特征在于，接触部件通过化学键合而牢固地接纳在凹槽中。
22.如权利要求17所述的晶片载体，其特征在于，接触部件通过过模制而牢固地接纳在凹槽中。
23.如权利要求17所述的晶片载体，其特征在于，接触部件还包括其中具有一个或多个狭槽的横向伸展部，该狭槽构造成辅助将接触部件固定到凹槽中。
24.一种构造成与自动化机器交界的晶片载体设备，该设备包括包括箱的晶片载体，该箱具有内表面、外表面和开口；晶片支承结构，该晶片支承结构设置在载体的内表面上并构造成将半导体晶片支承在水平位置；和配装件，该配装件构造成对准晶片载体，该配装件包括与载体一体设置的接触部件，其中载体包括第一材料而接触部件包括第二材料，第二材料的摩擦系数低于第一材料。
25.一种晶片载体设备，它包括用于接触运动联接件的销部件的装置，所述接触装置包括第一材料；用于运载半导体晶片的装置，所述运载装置包括第二材料；以及用于将所述接触装置固定到所述运载装置上的装置。
26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，运载装置包括底板。
27.一种向晶片载体提供整体运动联接件的方法，该方法包括将接触部件共注模制到晶片载体部件上，该接触部件包括第一材料而晶片载体部件包括化学成分不同于第一材料的第二材料，其中接触部件构造成与自动化机器可操作地相互配合。
28.一种用于将运动联接件的自动化机器接触部分固定到晶片载体的底板上的方法，该方法包括下列步骤将晶片载体接触部件置于模具中，该晶片载体接触部件具有环绕其延伸的唇部，该唇部包括多个从中穿过的凹槽；将熔化的可流动材料注入模具中而形成晶片载体底板，该可流动材料填充晶片载体接触部件的唇部中的凹槽。
29.一种用于将运动联接件的自动化机器接触部分固定到晶片载体的底板上的方法，该方法包括下列步骤将晶片载体接触部件置于模具中，该晶片载体接触部件具有环绕其延伸的唇部，该唇部包括多个从中穿过的凹槽；将熔化的可流动材料注入模具中而形成晶片载体，该可流动材料填充晶片载体接触部件的唇部中的凹槽。
全文摘要
一种运动联接件，其可包括包含第一材料的一个晶片载体或晶片载体底板。该底板或载体设有一个由摩擦系数低于第一材料的第二材料制成的接触部件。该接触部件可设置到底板上或者作为过模制、卡合到位、压凹接合、超声焊或粘结操作的一部分而直接设置到晶片载体的底部，并可附加地通过各部件的机械互锁而保持到位。该制造方法可包括通过上面列出的一种或多种工艺将一个包括第一材料的接触部件设置到一个包括第二材料的载体部件上，其中，第二材料的摩擦系数低于第一材料。
文档编号H01L21/68GK1615212SQ02827120
公开日2005年5月11日 申请日期2002年8月5日 优先权日2001年11月14日
发明者S·M·巴特, S·D·埃贡 申请人:诚实公司