半导体生产用热成型承载托盘结构

　　在半导体晶圆后段封装、测试工序的流转环节，这类热成型托盘是产线里出镜率极高的承载治具，和常规机加工金属托盘不同，这类吸塑热成型的托盘自重更轻，单次成型的成本控制优势明显，适配批量产线的高频周转需求。从结构上看，整个托盘采用薄型片材热压成型，周圈设置了一圈凸起的围边结构，这个围边的高度经过反复校核，既能够在多层堆叠时起到限位作用，避免上下托盘直接接触盘面承载的元器件，又不会因为围边过高导致取放料时机械臂的运动行程冗余，影响产线节拍。盘面区域布满了阵列排布的微型定位凹槽，每个凹槽的轮廓尺寸和对应承载的芯片、封装元器件外形做了适配，凹槽的拔模角度控制在1.5度到2度之间，既保证热成型脱模时的顺畅度，不会出现卡模导致的结构变形，又能让元器件放入后不会在流转过程中出现滑移、磕碰，相邻凹槽之间的加强筋宽度经过计算，在片材厚度仅0.8毫米的前提下，保证整个盘面的平面度控制在0.2毫米以内，避免因为盘面翘曲导致视觉定位系统识别偏差，影响自动上下料的成功率。

　　设计这类托盘的时候，首先要匹配产线现有输送轨道的宽度边界，托盘的整体外形尺寸要和轨道的导向条间距留0.5毫米的间隙，间隙过大会导致托盘在输送过程中出现偏斜，触发轨道的位置传感器误报警，间隙过小则会出现卡滞，在转弯、顶升工位容易出现堵料。托盘四个角做了R3的圆角过渡，一方面是热成型工艺本身的特性要求，尖角位置在吸塑时容易出现材料拉伸不均导致的壁厚过薄，结构强度不足，另一方面圆角也能避免在人工取放时划伤操作人员的手套，减少无尘服纤维脱落污染洁净车间的风险。周圈围边上设置了三个定位缺口，分别对应轨道上的三个定位销位置，当托盘流到测试工位、烘烤工位时，定位销升起卡入缺口，能够将托盘的重复定位精度控制在0.1毫米以内，满足测试探针、吸嘴的对位要求。

　　从实际使用场景来看，这类托盘需要经历-40度到120度的温度循环考验，在芯片烘烤工序中，托盘要在高温烘道里停留2个小时，材料不会出现软化变形，冷却后平面度依然满足使用要求；在低温测试工位，材料不会因为低温变脆出现开裂，掉屑污染元器件。盘面的凹槽深度设计为元器件厚度的三分之二，既能够保证元器件不会在托盘倾斜时滑出，又能让吸嘴在取料时有足够的空间接触元器件表面，不会出现吸嘴碰撞托盘边缘导致的吸料失败。托盘底部设置了微凸的支撑筋，当托盘放置在工作台面上时，只有支撑筋和台面接触，减少盘面和台面的接触面积，避免台面的灰尘、颗粒沾到托盘底面，在多层堆叠时污染下层托盘承载的元器件。

　　在结构细节处理上，相邻凹槽之间的连通槽设计也有讲究，这些细小的沟槽一方面能够在热成型时让各个凹槽位置的空气顺利抽出，保证每个凹槽的成型精度，不会出现缺料、轮廓不清晰的问题，另一方面在元器件放入时，凹槽内的空气可以顺着沟槽排出，不会因为空气憋压导致元器件浮起，放置不到位。周圈围边的顶部做了翻边结构，翻边宽度为2毫米，这个结构能够大幅提升托盘整体的刚性，减少长距离输送过程中的托盘变形，同时在多层堆叠时，上层托盘的底部可以卡在翻边内侧，堆叠高度达到20层时也不会出现滑移倾倒，适配产线旁的暂存架存放要求。针对不同规格的元器件，只需要更换热成型的模具，就可以快速调整盘面凹槽的尺寸和排布，不需要改动托盘的外形尺寸和周圈定位结构，能够直接兼容现有产线的所有输送、定位、上下料设备，减少产线换型的成本和调试时间。