DE2702464C2

DE2702464C2 - Verpackung von Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE2702464C2
Application number: DE2702464A
Authority: DE
Inventors: Kurt Berger; Hans Dipl.-Phys. Dr. Herrmann; Walter Dipl.-Ing. Kudlich; Günther 8263 Burghausen Lechner
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1981-10-15
Also published as: GB1586526A; NL7714275A; FR2377949B1; JPS559822B2; BE863111A; JPS5392661A; IT1102016B; FR2377949A1; IT7847702A0; US4160504A; DK10378A; DE2702464A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Hordenverpakkung in der Art des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei der Verpackung von Halbleiterscheiben sollte die Beibehaltung der hohen Reinheit der Scheiben sowie die Unversehrtheit der Scheibenoberfläche absolut gewährleistet sein. Die spröden Scheiben sind nämlich nicht nur äußerst empfindlich gegen mechanische Beanspruchung jeglicher Art, sondern auch gegen Verschmutzung durch das Verpackungsmaterial. Außerdem müssen die Halbleiterscheiben gegen äußere Einflüsse, wie Staub oder Luftfeuchtigkeit, geschützt werden. Die Verpackung sollte zudem raumsparend und leicht sein, um ihre Herstellungskosten sowie die Transportkosten der Scheiben zu minimieren.

Bei den bekannten Hordenverpackungen, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 34 67 242 beschrieben werden, stehen die Halbleiterscheiben in gestreckten Dosen, in deren Boden und Seilenwänden Führungsrippen eingearbeitet sind, in die die Scheiben von oben eingeschoben werden. In diesen, im Spritzgußverfahren hergestellten, starren Verpackungen kann es durch äußere Erschütterungen zu Randausbrüchen der Scheiben kommen, wobei die ausgebrochenen Partikel zusätzlich zu Kratzern in den Scheibenoberflächen der gesamten Charge führen können.

Verpackungen aus tiefgezogenem Kunststoff, die nach dem Spritzgußverfahren herstellbar sind, sind aus der US-Patentschrift 33 22 267 für die Verpackung von Lebensmitteln, insbesondere Plätzchen und Oblaten bekannt, derartige Verpackungen sind aber, allein schon wegen der dort gewählten Formgebung, nicht als Hordenverpackungen für Halbleiterscheiben verwendbar.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterverpackung, wie sie vom Prinzip her in der vorstehend diskutierten US-Patentschrift 34 67 242 beschriebe.ι ist, derart zu verbessern, daß bei einwandfreier Wahrung der Reinhaltefunktion der Schutz gegen mechanische Beanspruchung wesentlich verbessert wird und gleichzeitig der Herstellungsaufwand für die Verpackung und das Materialgewicht so gesenkt werden, daß die Verpackung als Wegwerfverpackung tragbar wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verpackung in der Art des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Als Kunststoffe für die Herstellung der Verpackung eignen sich allgemein Thermoplaste, also feste, nicht homogen vernetzte, überwiegend lineare Hochpolymere, die bei höheren Temperaturen reversibel weich und formbar werden und die keine Zusatzstoffe enthalten, die aus dem Material migrieren und zu einer Qualitätsminderung der verpackten Scheiben führen.

Geeignet sind beispielsweise Polyolefine, Polyamide, lineare Polyester und Polyurethane, Polystyrol und insbesondere Polyvinylchlorid.

Zweckmäßig wird die Horde aus einer etwa 0,6 bis

so 1,2 mm dicken, vorzugsweise transparenten Folie gefertigt, um die erforderliche Stabilität gegen äußere Krafteinwirkung zu gewährleisten, während für den Deckel eine demgegenüber dünnere, vorzugsweise ebenfalls transparente Folie von etwa 0,15 bis 0,3 mm Stärke geeignet ist, damit sich die Folie in den Auflagepunkten an die Konturen der Scheiben unter dem äußeren Druck anlegen kann und die eingelegten Scheiben durch diese äußere Krafteinwirkung festgehalten werden.

Der Anpreßdruck der Verpackung an die Halbleiterscheiben kann dabei der auf den evakuierten Folienschutzsack wirkende äußere Luftdruck und/oder die Spannung einer die Hordenverpackung umhüllenden Schrumpffolie sein.

Schutz wird nur für einen Gegenstand begehrt, der zumindest sämtliche in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.
Anhand der Abbildungen wird die Erfindung näher

erläutert

F i g. 1 zeigt die Horde mit Deckel von der Längsseite.

Fig.2 zeigt die Horde mit Deckel von der Schmalseite (rechts) und im Querschnitt (links).

F i g. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Auflagepunkte der verpackten Halbleiterscheibe.

F i g. 4 bis F i g. 10 zeigen Auflagepunkfe, Führungsund Stabilisierungsrippen im Detail.

In Fig.! ist eine erfindungsgemäße Horde mit Deckel für 25 Halbleiterscheiben von der Seite dargestellt Die Verpackung kann allgemein natürlich so gestaltet werden, daß auch 50 oder 100 Scheiben oder jede andere realistische Anzahl in einer Horde ausgeliefert werden können. In den beiden senkrecht abfallenden Längsseiten des Unterteils 1 sind seitlich Führungsrippen 2 ausgebildet an die sich die Auflagenoppen 3 im abgewinkelten oder gekrümmten Übergangsteil zwischen senkrecht abfallenden Seitenflächen und Boden anschließen. Die Auflagenoppen 3 sind aus Platzgründen dabei gegeneinander versetzt angeordnet Die seitlichen Führungsrippen 2 haben die Aufgabe, die Siliciumscheiben beim Befüllen der Verpackung so in diese einzuführen, daß sie Ghne Schwierigkeiten eingelegt werden können und auf den vorgesehenen Auflagenoppen 3 zu liegen kommen. Dies wird auch bei gegebenen engen Toleranzen in den Führungsrippen 2 insbesondere durch die im Boden, in der Verbindungslinie zweier gegenüberliegender Führungsrippen 2 angebrachten Stabilisierungsrippen 4 gewährleistet, die die eingeführten Scheiben kurz vor dem Aufsetzen soweit in Richtung der Auflagepunkte auf den Noppen 3 stabilisieren, daß ein Verrutschen der Scheiben in der Mitte der vorzugsweise eingekerbten Auflagenoppen 3 nicht mehr erforderlich ist. Die Auflagepunkte auf den beiden Noppen 3, auf denen eine Halbleiterscheibe 5 in der Horde aufsteht, bilden dabei mit dem Scheibenmittelpunkt einen Winkel von etwa 75 bis 115°, während die zusätzlichen zwei Auflagepunkte im Deckel der Verpackung mit dem Scheibenmittelpunkt einen Winkel von 30 bis 50° ausbilden, wie aus F i g. 3 ersichtlich.

Die an den Oberkanten zweckmäßig abgerundeten Stabilisierungsrippen 4 im Boden der Verpackung sind im Längsschnitt vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildet, während die sich im Querschnitt keilförmig unter einem öffnungswinkel von vorzugsweise 10 bis 20° nach unten verbreitern, um die angestrebte Führung der Halbleiterscheibe auf die Auflagepunkte zu ermöglichen. Die Stabilisierungsrippen 4 sind dabei deshalb so steil ausgelegt, damit die Scheiben 5 ohne Kraftanwendung und somit ohne zu schaben an der Rippe geführt werden können. Ohne Stabilisierung würde ein Schabevorgang in den Auflagepunkten unter Krafteinwirkung zu Stande kommen.

Sobald die Scheibe in der richtigen Position auf den Auflagenoppen 3 aufsteht, berührt sie die Führungsrippen 2 und die Stabilisierungsrippen 4 nicht mehr, wie der F i g. 4 entnommen werden kann.

Fig.5 und 6 zeigen schließlich die Halterung der Halbleiterscheibe in den gekerbten Auflagenoppen 3. Die Noppen 3 sind keilförmig mit einem öffnungswinkel von 45 bis 75° eingekerbt Nachdem die Noppen 3 aufgrund des Herstellungsverfahrens nicht massiv sind, sondern durch das Tiefziehen die Folie in diesen Stellen gereckt und dadurch etwas dünner sind, wird hierdurch zusätzlich eine ausgezeichnete federnde Wirkung in den Auflagenoppen 3 erzielt. Dieser federnde Effekt wird durch die versetzte Anordnung der Noppen 3 noch verstärkt, so daß Toleranzen der .Scheibendurchmesser aufgefangen werden können. Die Auilagepunkte sind hierbei natürlich nicht Punkte im mathematischen Sinn, sondern kurze Wegstrecken von etwa 1 bis 2 mm entlang dem äußeren Scheibenumfang.

Die seitlichen Führungsrippen 2 sind im Querschnitt in F i g. 7 dargestellt und haben die Form eines Kegelstumpfes mit einem Öffnungswinkel von etwa 15 bis 20°, bei einer Höhe von etwa 1,5 bis 3 mm. Der ebenfalls kegelstumpfförmige Zwischenraum, der von jeweils zwei benachbarten Führungsrippen 2 begrenzt wird, ist an der schmälsten Stelle vorzugsweise etwa 10 bis 20% breiter als die aufzunehmende Halbleiterscheibe.

In der Teilungsebene der Verpackung, d. h. am Oberrand des Untergestells ist die Form durch einen überstehenden Rand 6 verbreitert, damit der Schnappverschluß 7 des Deckels 8 leicht einrasten und ohne Schwierigkeiten wieder gelöst werden kann und andererseits aber auch eine notv/endige Zuhaltung durch eine Vorspannung gegeben ist

An den beiden Schmalseiten des Untergestells 1 sind die vier Standbeine 9 angesetzt Die beiden Standbeine 9 jeder Schmalseite können aber auch beispielsweise zu jeweils einem verbreiterten Bein zusammengezogen oder entsprechend an den Längsseiten angebracht werden.

Die Standbeine 9 ragen dabei etwas über den Boden des Unterteils 1 hinaus, um hierdurch eine Stapelbarkeit der Verpackung zu erreichen. Das Gegenstück zu diesen Füßen ist in den Deckel 8 in Form einer Vertiefung 10 eingearbeitet. Die Standbeine 9 einer zweiten Verpackung können beim Aufeinanderstapeln somit in die passende Vertiefung 10 im Deckel 8 der unterstehenden Verpackung einrasten, wodurch dem ganzen Stapel ein entsprechender Zusammenhalt gegeben wird. Durch die breite Ausführung der Standbeine 9, deren beide äußerste Auflagepunkte mindestens der lichten Weite der Verpackung entsprechen, wird eine ausgezeichnete Standsicherheit gegen Kippen erreicht, zumal die Horde selbst aufgrund der zu haltenden runden Scheiben naturgemäß nur einen relativ schmalen Boden aufweist. Die Standbeine 9 werden zweckmäßig an den Schmalseiten bis zur Teilungsebene hochgezogen, wodurch eine Versteifung der Seitenflächen erzielt wird und somit seitlich einwirkende Kräfte leichter abgefangen werden können.

Der Deckel 8 ist im Querschnitt polygonförmig an den Scheibenumfang angepaßt Auf zwei Polygonflächen sind zwei parallele Längsreihen in das Innere der Verpackung ausgerichtet, an der Basisfläche aneinander anstoßender Haltekegel 11 — entsprechend Fig. 8 — ausgeführt, wobei der Durchmesser der Basisfläche dieser Kegel 11 dem Scheibenabstand in der Verpakkung entspricht. Der Spitzenwinkel dieser Kegel 11 beträgt zweckmäßig 60 bis 90°. Die Sciieiben werden am äußeren Umfang von je zwei benachbarten Haltekegeln 11 beider Reihen gehalten, wie es in Fi g. 8 und 9 dargestellt ist, wobei die Haltepunkte der einen Kegelreihe und die Haltepunkte der parallel liegenden Kegelreihe mit dem Mittelpunkt der jeweils gehaltenen Halbleiterscheibe 5 einen Winkel von 30 bis 50° ausbilden entsprechend F i g. 3. Bei diesen Haltepunkten handelt es sich im strengen Sinn wieder natürlich um eine kurre Linienberührung von etwa 0,5 bis 1,5 mm Länge.

Durch die höhere Federwirkung in diesem Bereich wird eine gute Anpassung des Deckels 8 an die

Toleranzen der Scheibendurchmesser gewährleistet.

In der Teilungsebene ist der Deckel 8 entsprechend dem Unterteil 1 ausgebildet, mit einem überstehenden Rand 12 und einem in den beiden Längsseiten des überstehenden Randes 12 ausgebildeten Schnappverschluß 7 in Form eines nach innen gewölbten Wulstes. Die Schnappverschlüsse 7 erzeugen Zuhaltekräfte, die beim innerbetrieblichen Transport ohne Folienschutzbeutel bereits ausreichend sind.

Durch die Geometrie der Verpackung, sowohl im Unterteil 1 als auch im Deckel 8, wird eine definierte Vierpunktauflage der Scheiben 5 erreicht. Werden die Halbleiterscheiben 5 zur Kennzeichnung ihrer kristallographischen Orientierung am äußeren Umfang an einer Seite angeschliffen, so steht die Scheibe 5 auch dann noch, wenn dieser sogenannte Örientierungsflat 13 über einem Auflagepunkt zu liegen kommt, auf mindestens drei Haltepunkten auf. Bei Verwindung der Packung können wegen der jederzeit gegebenen Punkthalterung keine Relativbewegungen zwischen Scheibe und umhüllendem Material auftreten.

Die Verpackung wird nach dem Befüllen mit Halbleiterscheiben in einen Schutzfolienbeutel mit möglichst geringer Gas-, Luft- bzw. Wasserdampfpermeationsmöglichkeit gegeben und nach dem Evakuieren auf beispielsweise etwa 20 bis 200 Torr hermetisch versiegelt. Auf die evakuierten Foliensäcke wirkt somit als Anpreßdruck die Druckdifferenz zwischen dem Druck innerhalb und außerhalb der Schutzfolie. Hierdurch wird nicht nur ein Schutz gegen äußere Einwirkungen, wie beispielsweise Staub und Feuchtigkeit, erzielt, sondern zusätzlich die für den Zusammenhalt der zweiteiligen Verpackung erforderlichen Haltekräfte. Außerdem wird hierdurch das Aufblähen bzw. die Zerstörung des Schutzfoliensackes bei Lufttransporten in Flugzeugen mit nur teilweisem Druckausgleich der Frachtkabinen vermieden.

Der bei vermindertem äußeren Luftdruck kleinere Anpreßdruck der Verpackung auf die Halbleiterscheiben in den Auflagepunkten kann durch die gleichzeitige Anwendung der Spannung einer Schrumpffolie ausgeglichen werden. Weist der Schutzfolienbeutel bereits selbst Eigenschaften einer Schrumpffolie auf, so wird nach dem Evakuieren vor dem endgültigen Versiegeln des Schutzfoliensackes die Folie geschrumpft, während im anderen Fall der versiegelte und evakuierte Schutzfolienbeutel durch eine weitere Schrumpffolie in seiner Erscheinungsform fixiert wird.

Die erfindungsgemäße Verpackung zeichnet sich gegenüber bekannten Verpackungen durch die bis zu zehnfach geringeren Herstellungskosten aufgrund des einfachen Tiefziehverfahrens aus. Aufgrund des geringen Preises kann die Verpackung als Einwegverpakkung eingesetzt werden, so daß das Problem der Leergutrücknahme beim Versand entfällt. Durch die exakte und kraftmäßig eindeutige Lagerung der Scheiben tritt ein Abrieb der Verpackung bei mechanischer Beanspruchung nicht auf. Beim Herabfallen der Verpackung trifft sie aufgrund der Konstruktion nie auf einen Scheibenauflagepunkl auf. Aufgrund der hierdurch gewährleisteten Stoßunempfindlichkeit treten Qualitätseinbußen oder Bruch der Scheiben nicht auf.
Durch entsprechende Normierung der Horde gelingt es, alle Scheiben beim Verarbeiten gleichzeitig, ohne Berührung der Oberfläche, in Prozeßhorden umzufüllen. Auch bei diesem Umhüllen ist die exakte Führung der Scheiben von Vorteil. Die Horde kann aber auch direkt im Prozeß der Weiterverarbeitung eingesetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stapelbare Hordenverpackung für Halbleiterscheiben mit einem die Scheiben aufnehmenden Unterteil und einem passenden Deckel, wobei auf den beiden Längsseiten des Unterteils aus gegenüber den zu verpackenden Scheiben inertem Kunststoff, dessen lichte Höhe nur einen Teil des Scheibendurchmessers beträgt, einander gegenüberliegende Führungsrippen mit abgerundeten Oberkanten ausgebildet sind und wobei die unteren Bereiche der beiden Längsseiten gekrümmt sind, und wobei der die Horde mit einem Verschluß schließende Deckel aus den gegenüber den zu verpackenden Scheiben inertem Kunststoff Halteelemente aufweist, und wobei am Unterteil des Bodens der Horde Vorsprunge ausgearbeitet sind, die mit der Form des Deckels formangepaßt zusammenwirken können, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden senkrecht abfallenden Längsseiten des Unterteils aus tiefgezogenem, gegenüber den zu verpackenden Halbleiterscheiben inertem Kunststoff, dessen lichte Höhe 70 bis 80% des Scheibendurchmessers beträgt, einander gegenüberliegende Führungsrippen sowie auf der Verbindungslinie zweier gegenüberliegender Führungsrippen im Boden des Unterteils Stabilisierungsrippen mit abgci undeten Oberkanten ausgebildet sind, und daß die unteren 20 bis 40% der beiden Längsseiten gegenüber dem senkrecht abfallenden oberen Teil um einen Winkel von 30 bis 60° nach innen geknickt oder gekrümmt sind, und daß in diesen Übergangsflächen in der Mitte eingekerbte Noppen als Auflagepunkte für die Halbleiterscheiben in einer solchen Zahl ausgeführt sind, daß jede Halbleiterscheibe auf gerade zwei gegenüberliegenden Noppen aufsteht, wobei die beiden Auflagepunkte in den Noppen mit dem Scheibenmittelpunkt einen Winkel von 75 bis 115° einschließen, und daß der die Horde mit einem Schnappverschiuß schließende polygonförmig an den Scheibenumfang angepaßte Deckel aus tiefgezogenem, gegenüber den zu verpackenden Halbleiterscheiben inertem Kunststoff zwei parallele Längsreihen in das Innere der Verpackung ausgerichteter, an der Basisfläche aneinander anstoßender Haltekegel aufweist, zwischen deren je zwei jeder Reihe die Halbleiterscheibe am äußeren Umfang gehalten wird, wobei die Haltepunkte der einen Kegelreihe und die Haltepunkte der parallel liegenden Kegelreihe mit dem Mittelpunkt der jeweils gehaltenen Halbleiterscheibe einen Winkel von 30 bis 50° ausbilden.

2. Hordenverpackung für Halbleiterscheiben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Unterteil über den Boden hinausragende Standbeine ausgearbeitet sind und im Deckel der Form der Standbeine angepaßte Vertiefungen.