TWI657515B - 線接合的方法及能夠線接合的高速反向楔形接合的裝置 - Google Patents

線接合的方法及能夠線接合的高速反向楔形接合的裝置 Download PDF

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TWI657515B
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健 范
盧Ｔ 尼桂恩
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美商國家半導體公司
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Abstract

本發明說明能夠有效製造積體電路系統與電子系統之楔形接合的方法及系統。明確地說，本發明會運用一種反向接合方式。

Description

線接合的方法及能夠線接合的高速反向楔形接合的裝置
本發明大體上關於半導體裝置封裝及互連技術。本發明特別討論的係楔形接合技術。更明確地說，本發明說明的係用於達成線接合之高速楔形接合的設備、方法、軟體、硬體、以及系統。
相關申請案的交叉參考
本申請案主張2011年6月29日提申的美國專利申請案第13/172,622號的優先權，美國專利申請案第13/172,622號係2011年2月10日提申且標題為「線接合的方法及能夠線接合的高速楔形接合的毛細管(Wire Bonding Method and Capillary Enabling High-Speed Wedge Bonding of Wire Bonds)」的共同待審美國專利申請案第13/025,078號的部份接續案並主張其優先權，美國專利申請案第13/025,078號為2010年8月6日提申的美國專利申請案第12/851,981號的分案，美國專利申請案第12/851,981號已於2011年4月5日獲頒為美國專利案第7,918,378號且標題為「線接合的方法及能夠線接合的高速楔形接合的裝置(Wire Bonding Method and Device Enabling High-Speed Wedge Bonding of Wire Bonds)」，同時主張其優先權。本文以引用的方式將前面所有案件完整併入。
在半導體封裝的領域中，可能會使用線接合來將多個積體電路以及其它相關聯的組件互連在一起。明確地說，經常使用的有兩種主要的線接合模式。球形接合及楔形接合。兩種方法都是本技術中所熟知並且已經使用多年。已知的係，球形接合係普遍知悉並且經常配合金質材料來使用。然而，金價卻相當昂貴。除此之外，此金質球形接合還需要進行表面電鍍(舉例來說，使用銀)以及熱量，以便保持良好的黏著性來接合觸墊材料。除此之外，已經有人試圖使用銅線合金來進行球形接合。然而，在銅球形成所需要的高溫處，氧化物形成通常會是一項問題。當銅氧化物係被證實為難以接合之絕緣材料時，該問題會相當顯著。除此之外，在高溫處所完成的電連接的變形還會造成可靠度問題。防止氧化物形成的方法需要使用到無氧的環境條件。這有其本身的問題。雷同的氧化物形成問題同樣會讓鋁變成難以用在球形接合應用中的材料。球形接合的一項優點係其高速的處理速度。於許多應用中，其會達到每秒12至14個接合的平均接合速度。
然而，因為某些材料難以配合使用高溫球形接合來運作；因此，可能會使用到替代的楔形接合方式。此種先前技術楔形接合技術的一項缺點係，其為比較慢的製程，通常為每秒2至3個接合的平均接合速度。
又，業界中雖然已經使用球形接合與楔形接合許多年，但是直到目前為止，楔形接合即使經過30年的使用仍是相當慢的製程。據此，改善楔形接合速度的方式對本領域是有好處的。因此，雖然既有的系統與方法可妥適運作在許多應用中；但是，對能夠使用各式各樣材料(包含鋁)提高速度的楔形接合方法的需求亦逐漸增加。本發明會解決部分的需求。
在第一項觀點中，本發明的實施例說明一種高速線接合的方法，其包括將一線接合毛細管的一遠端末端定位在一第一接合部位附近並且經由該毛細管該遠端末端中的一孔洞擠出一段接合線長度用以產生一段被擠出的接合線長度。一可移動式偏折器會被運用在該被擠出的接合線長度上，用以在該接合線的一末端部分近端處形成該接合線的一彎折部分。接著，該毛細管會朝該第一接合部位移動，俾使得該接合線的該彎折部分會移動成接觸該第一接合部位。一第一楔形接合涉及接合該接合線的該彎折部分和該第一接合部位，用以形成一第一線接合，俾使得該線接合的接合線具有一長的尾部，該長尾部的長度長過該接合線的約兩個直徑。將該毛細管移動至一第二接合部位並且接著將該接合線的另一部分與一第二接合進行第二楔形接合用以形成一第二線接合，俾使得該線接合的接合線會有包括一短尾部的另一尾部，該短尾部的長度小於該接合線的約一個半的直徑，於許多情況中，該第二接合完全不會產生任何尾部。
在另一項觀點中，本發明的另一實施例說明一種高速線接合的方法。該方法包含用以在兩個接合部位之間建立線接合的「反向」接合方式。此種類型的製程可能包含將一線接合毛細管的一遠端末端定位在一第一接合部位附近。從該毛細管之該末端中的一孔洞處擠出一段接合線長度。偏折該被擠出的接合線長度，用以彎折該接合線，以便在該接合線的一末端處形成一彎折部分。移動該接合線的該彎折部分，使其接觸該第一接合部位。楔形接合該接合線的該彎折部分和該第一接合部位。該第一接合部位可能係一被排列在一半導體晶粒上的接合觸墊。於其中一種方式中，該楔形接合可能包括將該接合線的該彎折部分壓縮及/或超音波接合至該第一接合部位。此種接合亦能夠運用熱音波接合(thermosonic bonding)。進一步繼續進行的係，該毛細管可能會遠離該第一接合部位朝一第二接合部位移動，於該第二接合部位處，該接合線的另一末端會被楔形接合至該第二接合部位，用以在該等第一接合部位與第二接合部位之間建立一線接合連接。
在另一項觀點中，本發明的一實施例說明一種高速線接合的方法。該方法包含將一線接合毛細管的一遠端末端定位在一第一接合部位附近。從該毛細管之該末端中的一孔洞處擠出一段接合線長度。將一可移動式偏折器運用在該被擠出的接合線長度上，用以彎折該接合線，以便在該接合線的一末端處形成一彎折部分。移動該接合線的該彎折部分，使其接觸該第一接合部位。楔形接合該接合線的該彎折部分和該第一接合部位。於其中一種方式中，該楔形接合可能包括在該接合部位和該毛細管的一鑲邊表面(facing surface)之間壓縮及/或超音波接合該接合線的該彎折部分並且將該接合線的該彎折部分超音波接合至該第一接合部位。在該範例方法中，進一步繼續進行的係，該毛細管可能會遠離該第一接合部位朝一第二接合部位移動，於該第二接合部位處，該接合線的另一末端會被楔形接合至該第二接合部位，用以在該等第一接合部位與第二接合部位之間建立一線接合連接。
在另一項觀點中，本發明的實施例包含一種線接合設備，其包括：一支撐體，用以固持線接合基板；一線接合毛細管，其具有一孔洞用以攜載及擠出接合線並且能夠接合線附接至線接合基板；一可移動式偏折器元件，其會被排列成能夠移動該偏折器元件，用以彎折一被擠出的接合線長度，俾使得該彎折的被擠出接合線長度能夠以不同的接合線路角度鉸接，同時保持該毛細管恆定的旋轉配向；以及一控制器，其會被配置成能夠控制該線接合設備的操作。
在另一項觀點中，本發明的實施例說明一種使用在線接合操作之中的可移動式偏折器元件模組。其中一種此類模組包含一偏折部件，其會被配置成能夠在x軸方向及y軸方向中移動。該部件包含一被配向在z軸之中的孔洞，該孔洞具有一內壁，其定義一具有複數個線引導特徵圖形的線接觸表面。另外，一偏折致動器會被配置成用以在一控制元件的指示下於該等x軸方向及y軸方向中移動該偏折部件，而該控制元件則會被配置成用以規定該偏折致動器的x軸移動及y軸移動。
在另一項觀點中，本發明的實施例說明一種使用在高速線接合操作之中的毛細管元件。其中一種此類毛細管包括一在該毛細管之尖端末端處包含一鑲邊表面的毛細管。另外，還包含一孔洞，其會穿過該毛細管抵達該軸柄之鑲邊表面中的一開口，以便讓該接合線會通過該孔洞離開該鑲邊表面中的該開口。該鑲邊表面會定義一實質上為環狀的粗糙表面區，其具有一角度範圍從約0°至約4°的的實質平坦的表面。
本發明的一般觀點包含，但是並不受限於能夠改善線接合之高速楔形接合的方法、系統、設備、以及電腦程式產品。
現在將參考本發明的特殊實施例。其範例圖解在隨附的圖式中。本發明雖然將配合特殊的實施例來作說明；不過，應該瞭解的係，其用意並非要將本發明限制於所述的實施例。相反地，本發明希望延伸以涵蓋隨附申請專利範圍所定義之本發明的精神與範疇裡面可能併入的替代例、修正例、以及等效例。
除非另外表示，否則，本說明書及申請專利範圍中用來表達成份數量、維度、反應條件、...等的所有數值在所有情況中皆應被理解成具有「大約」修飾之意。
在本申請案及申請專利範圍中，除非明確提及，否則，單數的用法包含複數之意。此外，除非另外敘述，否則，「或」的用法亦兼具「及」以及「或」之意。又，「包含」一詞及其它變化形式的用法並沒有任何限制意義。另外，除非明確提及，否則，「元件」或「組件」之類的用詞同時涵蓋包括一個單元的元件與組件以及包括一個單位以上的元件與組件。
本發明的觀點係關於能夠在半導體線接合應用中進行高速楔形接合的方法以及設備。應該注意的係，在先前技術中，用以將鋁線接合在鋁觸墊上的楔形接合技術非常緩慢。舉例來說，相較於金的球形接合，先前技術的楔形接合技術慢了30%，甚至更多。從金線切換成銅線雖然能夠大幅節省成本；但是，總處理量依然很慢。銀的總處理量雖然會較佳；但是，依然慢了15%。除此之外，無法建立高品質鋁接合則使得製造商要使用銅接合線。雖然適合許多用途；但是，銅線接合卻可能有某些缺點。首先，其係一比鋁更堅硬的金屬(銅和鋁的硬度分別為369和167)。因此，使用銅線必須施加更大的作用力以達良好的接合效果。當在比較嚴厲的環境中使用時，其通常不會是問題。然而，於比較敏銳的情況中，接合頭上的作用力卻可能會導致要在其上接合該銅線的接合觸墊下方的材料與基板受到破壞。當該下方基板係一半導體晶粒時，這會特別麻煩。金線與銀線亦會遭遇到雷同的問題。除此之外，相較於鋁，該些材料通常會使用一比較尖銳的毛細管頭。因此，該作用力會比較集中，因而更可能會導致破壞。在楔形接合銅(或是其它材料)時為降低破壞的可能性，會使用一銅緩衝層來緩和表面的衝擊，從而最小化對下方結構所造成的破壞。形成該銅層所耗費的時間和功夫會提高成本並且讓該線接合製程變慢。
除此之外，本發明的特有觀點與優點能夠達到和球形接合速度相當的高速楔形接合。使用本文所述的製程，能夠達到每秒7至8個接合的楔形接合速度，其實質上高於利用先前技術的楔形接合技術可達成的速度。據此，本發明的觀點能夠將鋁線高速楔形接合至鋁接合表面。除此之外，此製程還能夠在室溫處被實施，而非銅線接合與金線接合所需要的高溫。
從圖1(a)至1(c)的示意圖可以瞭解目前技術中之楔形接合技術的某些固有問題。圖1(a)所示的係一楔形接合工具100之一部分的側視圖。一接合頭101會向下饋送一接合線102並且會使用一導軌103來幫助將該接合線102定位在一接合觸墊104的所希相鄰位置處。當該接合頭101在朝向該接合觸墊104的方向中移動時，向下壓力會被施加在該接合觸墊104與該接合線102上，而且通常會對該接合線102施加超音波能量，以便將該接合線102接合至該觸墊104。工具100會抬高該接合頭101並且將其移到要藉由一線接合來連接該接合觸墊104的一相關聯的導線(或是其它接合部位)。接著，該接合線通常會被切斷，用以完成該等兩個接合觸墊之間的線接合。
圖1(a)與1(b)圖解該接合頭101的一鑲邊表面101f。圖1(b)為圖1(a)的接合頭101的俯視剖視圖。該接合線102繞行在該接合頭101下方。明確地說，此圖顯示出，在楔形接合期間，該接合頭會在朝向該線接合連接之最終另一末端(也就是，另一接合表面)的方向中移動。因此，該接合線與該接合頭的運動基本上係介於該第一接合部位與該目標接合部位之間的直線運動。
如圖1(c)中所示，此介於起始接合觸墊接合部位與目標接合位置之間的直線運動會在該等兩個位置之間定義一「接合線路」。圖1(c)所示的係一積體電路晶粒110以及連接至外部接點的接合連接線的簡化俯視圖。如此圖中所示，晶粒110包含被排列在該晶粒110之頂端表面的複數個接合觸墊111。圖中還顯示被排列在該晶粒110之周圍的多個電連接器中的其中數個電連接器(112至114)。
檢視連接該等觸墊111中其中一者和第一外部連接器112的第一線接合連接線122，該線接合122會在該等兩個接觸位置之間定義一接合線路。此處，我們任意將該接合線路122確認為具有0°的角度。該示意圖包含一第一氣泡131，其所示的係相關聯的接合頭101以及接合線102的俯視圖。在楔形接合期間，該接合頭會在從該接合觸墊111朝位於連接器112處之最終接合部位的方向141中移動。在該楔形接合製程中，此製程會針對晶粒110的每一對觸墊與接點反覆進行。因此，該接合會在該晶粒的周圍持續進行，直到完成為止。
舉例來說，當該製程繞著該晶粒順時鐘移動時，接著要簡單討論的便係另一線接合123。一第二外部接合部位113會和該等觸墊111中一相關聯的觸墊進行線接合，從而定義該線接合123及其相關聯的接合線路。參考第一接合線路(122)，圖中顯示出，接合角度已經改變。此處所示的角度變化135為90°。因此，接合線路123落在和該第一接合線路122形成90°的位置處。這已經歸納出該線接合如何被形成。該示意圖包含一第二氣泡132，其所示的係相同接合頭101以及接合線102之相關聯的俯視圖。因為接合線路已經明顯改變，所以，該接合頭101的旋轉配向同樣必須大幅地旋轉。此旋轉使得能夠在該外部接合部位113及其相關聯的接合觸墊之間進行楔形接合。在楔形接合期間，該接合頭101會在從該接合觸墊111朝位於連接器113處之最終接合部位的第二方向142中移動。
同樣地，當該製程繞著該晶粒繼續順時鐘移動時，接著要簡單討論的便係另一線接合124。此處顯示出，一範例第三外部接合部位114會和該等觸墊111中一相關聯的觸墊進行線接合，從而定義該線接合124及其相關聯的接合線路。參考第一接合線路(122)，此處顯示出，接合角度136已經進一步變成約120°。因此，接合線路124落在和該第一接合線路122形成90°的位置處。再次地，這已經歸納出該線接合如何被形成。該示意圖包含一第三氣泡133，其所示的係相同接合頭101以及接合線102之相關聯的俯視圖。因為接合線路已經明顯改變，所以，該接合頭101的旋轉配向同樣必須大幅地旋轉。此位置點處的旋轉約120度。另外，如同前面，此旋轉使得能夠在該外部接合部位114及其相關聯的接合觸墊之間進行楔形接合。在楔形接合期間，該接合頭101會在從該接合觸墊111朝位於連接器114處之最終接合部位的第三方向143中移動。因此，其會繼續進行，直到該晶粒110被完全接合為止。
非常重要的係必須考慮到，接合頭101重新對齊製程會耗費大量的時間。事實上，這便是球形接合製程(舉例來說，約14個接合/s)和先前技術楔形接合製程(舉例來說，約2至3個接合/s)之間的接合速率差異的主要原因。據此，從該製程中移除此步驟的方式在楔形接合製程中會有極大的優點。
據此，圖2所示的係根據本發明其中一實施例的新穎楔形接合設備200的方塊圖。該等眾多已列組件中的其中數者皆係選擇性組件而且可以其它元件取代。該設備包含一楔形接合模組210，其會被排列成用以在一楔形接合製程期間將一IC晶片202楔形接合至另一基板。該楔形接合模組包含一控制臂211；一相關聯的線接合毛細管213；以及一偏折器模組220，其會被排列成用以於必要時偏折由毛細管213所供應的一部分。該楔形接合裝置200通常包含一控制模組230，其會被配置成用以在使用之前與使用期間來執行軟體並且改變操作條件與參數。該設備可能還包含一觀察站204，其能構觀察並且可用以幫助調整及定位接合模組210。
該楔形接合模組210通常包含一控制臂211，其可能包含一超音波頭(此圖中並未顯示)，在其遠端末端上鑲嵌著一毛細管213作為接合工具。該模組210可能包含一線性馬達(圖中並未顯示)，其會在垂直方向(也就是，在Z方向中)中驅動該毛細管213與接合臂211(其能夠視情況移動該偏折器模組220)。但是，線性馬達僅係能夠用來在該模組210中達成所希運動的合宜推動裝置之眾多範例中的其中一者。此Z軸移動讓該接合工具213能夠將接合線鋪敷至基板202上的多個位置。一XY平台214係作為一XY定位單元，其會固持該接合模組210(其包含控制臂211、接合毛細管213、偏折器模組220、以及影像拾取單元204)並且以二維的方式(在實質上水平排列的X方向與Y方向之中)來移動該模組並且定位該毛細管213以便進行線接合。
該控制模組230可能包含一或多個微處理器，用以控制整個線接合設備210。舉例來說，一驅動裝置231可能會響應於一來自一控制器232的命令訊號而提供控制訊號給該接合頭213以及該XY平台214。一般來說，軟體(或韌體)會在控制器232的一微處理器上被執行，而線接合或類似的操作則會藉由施行該程式而被實施。一支撐體205會固持該IC裝置202，俾使得其能夠被線接合至另一基板。於此圖中所示的實施例中，該另一基板包括一導線架(leadframe)203。除此之外，於某些實施例中，該支撐體可能包含一加熱器單元。於其中一中施行方式中，該半導體晶片202會被鑲嵌在一導線架203上，而該導線架203則可能會被鑲嵌在支撐體205頂端的一加熱器單元的加熱板之上。該導線架203會被該加熱器單元加熱。
另外，該線接合設備200通常還包含一操作面板233，舉例來說，其具有：資料輸入特徵元件，其包含，但是並不受限於軌跡球、字母數字輸入鍵；以及操作開關，以便能夠輸入與輸出資料(例如，製程參數)並且進一步顯示該裝置200之操作的資料。舉例來說，此資料可能會利用一軌跡球被輸入至該控制器232之中，以便能夠手動移動該XY平台214。該控制單元232與該操作面板233在下文中會被統稱為操作單元。該線接合設備200可藉由該操作單元的操作而以手動或自動的方式來操作。
在Z方向中垂直驅動該接合臂211的楔形接合模組210包含一位置偵測感測器216，用以偵測該接合臂211的位置；而且該位置偵測感測器216會被調適成用以將被鑲嵌至該接合臂211之遠端末端的毛細管213和該接合臂211之預設原點位置的相隔位置輸出給該控制裝置232。該楔形接合模組210的線性馬達會響應於來自該控制器232的指令而垂直驅動該接合臂，該控制器232也會在接合時控制要被施加至該毛細管213的負載的大小及時間持續長度。
除此之外，一超音波振盪器(圖中並未顯示)可能會被設置在該臂部211裡面，舉例來說，於其中一實施例中，其可能會使用一壓電式換能器用以在接收到一來自該控制器232的控制訊號時讓該毛細管213產生會被施加至該毛細管213的必要超音波振盪。
除此之外，根據本發明的特定觀點，該控制器232還會提供訊號給偏折器模組220，用以偏折從該毛細管213處被擠出的接合線。這會在下面的段落中作更詳細的討論。
一般來說，該線接合設備200會被配置成用以將IC裝置202的接合觸墊連接至外部接合部位，舉例來說，一導線架203之上的接合部位。該些接合連接線係利用接合線所製成，例如，鋁線。另外，根據本發明，亦可以使用金與銅。鋁比較引人注意，因為其係比銅與金兩者更軟的材料，因而會在楔形接合期間減少對下方基板(晶粒202)所造成的應力。本申請案中所揭示的方式具有優於先前技術方法的數項優點。和球形接合不同的係，本發明能夠在室溫處實行，因而可移除該系統中和大型熱陣列有關的問題。除此之外，該系統亦不需要非氧的環境。另外，其還提供一種高速的方法來達成超過30年都是慢速製程的楔形接合。因此，本發明滿足長期無法滿足的需求而且特別有利於使用在鋁之類的材料的接合線。
本發明的一項新穎特點包含一偏折器元件220，其會配合一接合毛細管213被定位在一操作排列之中。一般來說，但是並非絕對，該偏折器元件220會被連接至同該接合臂211被鑲嵌。該偏折器元件220包括一可移動式偏折器部件以及一相關聯的致動器，該致動器能夠控制該可移動式偏折器部件的運動。該可移動式偏折器部件的運動希望執行x軸與y軸移動並且彎折延伸自一毛細管213的接合線的被擠出部分。
一般來說，該偏折器元件220與毛細管213會受到軟體與硬體的控制，從而讓它們配合由設備200所執行之接合製程的線接合配方來進行整合性操作。
此種可移動式偏折器部件可能包括一或多個分離的元件，它們會單獨或組合被配置成能夠進行此x、y移動並且彎折一接合線。該致動器可能包括驅動馬達、磁性致動器、以及其它推動元件。圖3(a)所示的係一偏折器元件220的一實施例的概略方塊圖。明確地說，圖中有一可移動式偏折器部件301以及一相關聯的致動器系統302。
圖3(b)所示的係一偏折器元件220的一實施例的概略示意圖。明確地說，圖中有一可移動式偏折器部件311以及一相關聯的致動器系統312。於此特殊的實施例中，該部件311包含一孔洞313，其係被用來操控該接合線的位置。於此情況中，該接合線會被該孔洞313的內表面偏折。舉例來說，該孔洞313會被製作在一偏折棍311的工作端中，該偏折棍311包含一用來扣接該工作端與該致動器312的臂部311a。該致動器系統可能包括由適合在所希方向中移動該偏折器部件(或偏折棍)311的推動裝置所組成的任何系統。
圖3(c)與3(d)為圖3(b)中所示之偏折器部件311實施例的示意圖。孔洞313的直徑大於一相關聯毛細管213的直徑。毛細管外徑的其中一組範例範圍為約2至100密爾。此等範圍非常彈性，而且主要相依於所使用的接合線與接合觸墊(或是其它接點)的尺寸。一互補孔洞313會具有較大的孔洞。於其中一實施例中，該孔洞的範圍可能大於該毛細管直徑約10至25%。舉例來說，一10密爾直徑的毛細管的孔洞直徑大小約11至13密爾。於其中一範例中，一毛細管具有約30密爾的外徑，相關聯偏折器內徑則約40密爾。回頭參考圖3(b)，於其中一範例中，偏折器311的厚度大小可能約4至30密爾。應該特別提出的係，本文中雖然提出明確的維度；但是，本專利案明顯涵蓋更大範圍的維度、形狀、以及配置。除此之外，此等偏折器部件亦可以利用數種不同的材料或該等材料的組合來製成。於其中一範例中，該偏折器部件311可能係由鎢材料所製成。
圖3(d)所示的係一範例實施例的仰視圖。該偏折器部件311的孔洞313包含一內表面313d，其能夠在操作上偏折該接合線314。另外，圖3(d)的剖面315則係用來描述圖4中所示的製程。
圖3(e)係如圖3(d)中所示之一接合線314之偏折範例實施例的簡化圖式。該偏折器部件311會在一任意方向316中移動，圖中將該方向顯示成具有一x分量以及一y分量。重要的係，該接合線314會被孔洞的內壁表面313d偏折。因此，該接合線314會被彎折且配向在所希的方向中。重要的係，毛細管213的配向不會改變(在x、y、z方向中)以適應於該被彎折接合線的變化角度。不論該被彎折接合線中的接合角度(或接合線角度)為何，毛細管213都會保持相同的配向。
要特別提出的係，接合線314的偏折係藉由該接合線相對於該偏折器311的相對運動來達成。換言之，毛細管213本身可能會相對於一靜止的偏折器311被移動。
圖4(a)至4(g)所示的係用來建立一高速楔形接合的製程的施行方式。
圖4(a)顯示一毛細管213，其會被定位在一接合觸墊401上方，準備將一接合線314接合至該觸墊。此圖雷同於圖3(d)中所示的剖面軸315。於此實施例中，一偏折器部件311會被定位用以偏折延伸自一毛細管的接合線314的被擠出部分314e。
於本發明的其中一項特點中，毛細管的鑲邊表面317實質上係一平坦表面。該表面317的面角度通常係在0至4°的範圍之中。這非常重要，因為本發明希望在一彎折接合線之上的鑲邊表面會有最大數額的表面積。
在說明該製程中，毛細管213係被定位在所希的接合部位401上方，一部分接合線314e會從該接合線處被擠初所希的長度。舉例來說，長度314e的大小為該毛細管之平坦鑲邊表面317的半徑。舉例來說，使用一8密爾直徑的毛細管，該被擠出的部分314e的長度大小可能為約3至4密爾。該接合線可能係由任何材料製程而且具有任何厚度。金、銅、鋁、以及它們的合金皆提供合宜材料的範例。此等接合線的厚度大小為15μm至2密爾以及其它大小。於其中一範例中，一毛細管213會經由該孔洞313將一接合線的一部分314e擠出所希的長度並接著固定長度。舉例來說，該接合線會經由一開放式包線夾(open wire clamp)被擠出至所希的長度，接著，該包線夾便會將該接合線固定在正確的位置(穩定該長度)並且接著讓該偏折器與毛細管產生相對移動，以便適度地彎折該接合線。
用以將該接合觸墊401連接至一所希外部接合部位所需要的接合角度會被決定。這能夠對該接合線的被彎折部分403施加正確的x、y偏折。接著，如圖4(b)中所示，該偏折器311會在方向402中移動，其會在該所希的方向中彎折該被擠出的接合線部分314e，以便形成被配向在所希方向中的一彎折接合線部分403。
在彎折之後，如圖4(c)中所示，該偏折器311會移回404到中間位置(位於該毛細管213的中間)。
本申請案進一步包含一種更彈性的接合方式，其使用該偏折器311與該毛細管213之間的相對運動來彎折該接合線，用以取得該彎折部分403。舉例來說，該偏折器311可能會相對於一靜止的毛細管213被移動，用以彎折該接合線314e，以便取得前面已經表示的所希接合角度。然而，該毛細管213亦可能會相對於一靜止的偏折器311被移動，用以彎折該接合線314e，以便取得該所希的接合角度。或者，亦可以使用該毛細管213與該偏折器311兩者都會產生某種程度運動的實施例在該偏折器311與該毛細管213之間產生該所希的相對運動，用以彎折該接合線，以便取得該彎折部分403。
接著，如圖4(d)中所示，該毛細管213會向下壓印405至該接合部位401之中，俾使得該被彎折的接合線403會在該毛細管213的鑲邊表面317以及該接合觸墊401的表面之間被壓縮(參見圖4(e))。使用鋁線的其中一項優點係，相較於金及銅，鋁比較軟。這意謂著，相較於金，被施加至鋁線及接合觸墊401的向下作用力會小於被施加至雷同直徑金線的壓力的一半。這會對下方的半導體裝置加諸比非常少的應力。減少應力特別有利的係，其實質上會在該等下方裝置中減少應力所誘發的破壞。
因此，如圖4(e)中所示，該壓印製程會壓縮接合線的彎折部分。除此之外，為建立一完全的接合，超音波能量會被施加至該接合線，以便以超音波的方式將該接合線接合314b至該接合觸墊401。
當接合之後，如圖4(f)中所示，該接合線314便會被抬高遠離該楔形接合314b並且被移到該互補接合部位(舉例來說，位於一相關聯的導線架上)。當該毛細管被移到該互補接合部位之後，便會進行第二楔形接合，並且該接合線314接著會被切斷。該毛細管213會經由該偏折器孔洞313向上縮回(參見圖4(g))。該毛細管還會被移到下一個接合觸墊並且被擠出一段新的接合線長度314e，以便接合至該第二接合觸墊。圖中所示的製程會再次反覆進行並且直到和該晶粒基板產生所希數量的線接合為止。
除此之外，當該接合線部分403(314e)於方向402中被彎折之後(舉例來說，參見圖4(b))，偏折器311移動的方向402通常會被對齊以幫助在該對象接合部位(接合觸墊401)和該所希的目標接合部位(舉例來說，該導線架附接點)之間進行直接連接。舉例來說，參考圖4(h)，一接合觸墊111會連同一相關聯的連接器115(舉例來說，一導線架的一部分)被定位在一範例排列之中，於該連接器115上設置著一第二接合部位並且要製造一第二線接合。一接合線116會在大體上對齊一直接線路的適當方向(如圖中所示)中被彎折至該第二接合部位115。當一線接合製程繞著一積體電路晶粒被執行時，介於第一部位(舉例來說，111)以及第二相關聯接合部位(舉例來說，115)之間的每一條線接合連接線的接合角度117都會改變。本文中所述的方法與裝置具有彈性而且耐用，從而能夠產生360°的接合角度變化。優點係，當繞著該晶粒的周圍持續進行該製程時，本文所揭示的實施例並不需要對旋轉接合頭作任何改變。這使得當該接合頭沿著每一個線接合逐個移動時，不需要對該接合頭(該毛細管)作任何旋轉調整便可繼續進行該製程。這使得並不需要如同先前技術楔形接合工具在沿著每一個線接合逐個移動時必須持續進行重新調整。因此，其速度會遠快於該些先前技術工具，接合速率雷同於球形接合工具與製程的接合速率。這係一大躍進，從而解決了30年的老問題，而且很可能在整個半導體工業中尋找廣泛的楔形接合應用。
應該提出的係，該接合線可以利用能夠在球形接合工具中所發現的標準夾具及拉線機被定位及固持在正確的地方。當該夾具將該接合線固持在正確的地方時該偏折器會將該接合線彎折成所希的配置，並且接著在該接合線被定位在所希的接合部位之後該夾具便會釋放該接合線。又，於某些實施例中，該拉線機(或是其它相關聯的真空系統)可能會全部被省略。
圖5(a)所示的係一偏折器孔洞的另一實施例。於此圖中，一偏折器臂511a會支撐一偏折器元件511的工作端512。明確地說，圖中顯示一種不同的孔洞實施例。孔洞513包括一排列著複數個線引導特徵圖形514的花形孔洞513。孔洞513的內表面形狀通常類似一朵具有多個花瓣部分的「花」。該些花瓣部分514便係該等引導特徵圖形514。它們會被排列成當該孔洞被移動跨越(402)該被擠出的接合線(舉例來說，314e)時，該接合線通常會置中在該等特徵圖形514中其中一者的最底端515處。重要的係，出現在花瓣之間的頂點516能夠在該偏折器移動跨越該毛細管時防止接合線偏離花瓣。如本實施例中所示，孔洞513包含充當該等引導特徵圖形514的8個「花瓣」。當然，不同的實施例可能會有較多或較少的花瓣。另外，熟習本技術的人士依照本揭示內容便可以建議運用各式各樣的花瓣形狀或配置。
一引導特徵圖形514之操作的範例圖式顯示在圖5(b)中，圖中所示的係一偏折器元件511的一種可能實施例的孔洞的一部分。如此圖中所示，該等花瓣514中的每一者皆有一曲率，其會定義位於每一個花瓣514之孔洞513的側壁處的最底端515部分。又，花瓣514之間的分離距離係由每一個花瓣末端處的頂點特徵圖形516來定義。於其中一範例彎折操作中，當該偏折孔洞513開始偏折一被擠出的接合線長度314e時，該接合線314e可能試圖在非所希的方向中移動或彎折。為幫助讓該接合線314e保持在正確的路線上，該引導特徵圖形514的形狀會將該接合線314e引導至比較所希的位置之中，以便在所希的角度處達到彎折的目的。於其中一實施例中，每一個花瓣514皆有一曲率，其具有外側的最底端515以及分離該等花瓣514的一連串頂點特徵圖形516。因此，在彎折期間，該接合線314e會被該等引導特徵圖形514中的其中一者卡住(舉例來說，在起始位置540處)，其中，在該彎折操作期間，該接合線314e會滑到(舉例來說，在方向541中)一所希的位置542。明確地說，該等頂點516能夠充當該等花瓣514之間的約束部件(516)，防止該接合線314e從一花瓣任意運動至另一花瓣，從而在該接合線314e被彎折時防止其產生徑向運動。這有助於偏折器元件511在使用期間正確對齊該被彎折的接合線。
要特別提出的係，此等引導特徵圖形有許多不同的施行方式可以使用。舉例來說，該孔洞的內表面可能在該內表面之中包括一組狹縫或溝槽，用以在線接合期間扣接與固定該接合線。於其中一範例施行方式中，可能會繞著該孔洞的內表面以隔開排列的方式排列一連串的凹口。舉例來說，該分隔距離會使得溝槽分隔5°、4°、3°、2°、1°甚至更緊密。要提出的係，該些間隔僅係範例，而且本發明並不受限於此等間隔，熟習本技術的人士便會明白，該分隔距離可被設為任何所希的間隔。還要提出的係，還可能會有多個對齊特徵圖形被排列在該等毛細管上。然而，本案發明人注意到，將它們放置該偏折器元件上係有利的。這係因為該等引導特徵圖形的形成既耗時且困難。除此之外，一般毛細管的壽命還會遠小於偏折器的壽命。因此，本發明雖然涵蓋將對齊特徵圖形放置在該等毛細管及/或該偏折器元件511上；但是，將它們放置在較長壽命的偏折器元件上則確信一定會有好處。
繼續說明本發明，接著要說明的係套用此技術的其中一種方法。現在將於其中一實施例中說明運用根據本發明一觀點的線接合設備200的方法。此實施例說明一種楔形接合方法以及用以在多個接合部位之間建立線接合的相關方法。本發明的觀點將配合在圖6之流程圖中所提出的實施例來作討論。
當該晶粒(或其它目標對象)被定位在該新穎的楔形接合工具之上時，便可開始進行接合。應該注意的係，可以對該工具200進行適度的調整並提供軟體指令。
據此，一線接合毛細管的遠端末端會被定位在一第一接合部位附近(步驟601)。該毛細管會支撐一接合線並且可能具有整股合宜的接合線以便準備進行一接合製程。該接合線可能係任何材料，鋁、銅、甚至金都是引人注意的材料。尤其是鋁，其會提供某些製程優點。明確地說，鋁很柔軟而且鋁還相容於許多接合觸墊及接合部位材料(舉例來說，銅)。據此，並不需要如同某些其它材料(舉例來說，金)的情況得電鍍該等目標接合觸墊以便在線與觸墊之間取得良好的接合黏著效果。一般來說，此定位包含將該毛細管定位在該接合部位的正上方。該毛細管頭會被定位在該接合觸墊上方某個距離處，該距離必須大於(舉例來說，316)相關聯偏折器臂(舉例來說，311)的厚度(高度)。因此，對一30密爾厚的偏折器臂來說，該毛細管頭至少會是35密爾並且可能遠高於該接合觸墊之上。於其中一範例施行方式中，該毛細管頭(該毛細管的尖端)會被定位在目標表面(該接合部位)上方約50密爾處以準備進行接合。一般來說，該毛細管頭在該接合觸墊上方的距離會考量到該偏折器在該接合觸墊上的高度、該偏折器的厚度、該接合線的厚度、以及任何所希的公差。
一段接合線長度會從該毛細管的末端中的孔洞處被擠出(步驟603)。於其中一施行方式中，一接合線會經由該毛細管的內徑被送出，延伸超過該毛細管的鑲邊表面。被擠出的長度大小可能約為該毛細管面的半徑。因此，對一具有約6密爾直徑的毛細管來說，被擠出的長度可能高達3至4密爾。應該提出的係，可以使用其它較長或較短的被擠出長度。明確地說，對較大直徑的毛細管來說，可能會使用較大的長度；反之亦然。如上面所提，鋁、銅、金、以及其它材料雖然都可以使用；不過，鋁是特別引人注目的候選材料。除此之外，本方法可以運用各種範圍的線厚度。線厚度的其中一範例範圍可能包含範圍從約5μm至約2密爾的線直徑以及其它厚度。其中一範例可能係一50μm的鋁線會使用直徑約6密爾的毛細管被擠出至約3密爾的長度。當然，這僅係其中一種範例，熟習本技術的人士便明白許多其它範例。
一旦擠出所希長度的接合線之後，一可移動式偏折器便會被運用在該被擠出的接合線長度上，用以彎折該接合線，以便在該接合線的一末端處形成一彎折部分(步驟605)。一偏折器(舉例來說，如圖4(a)至4(g)中所示的偏折器311)會擦過該被擠出的接合線部分(舉例來說，圖4(a)至4(g)的接合線314e)的下方，從而在該毛細管(舉例來說，圖4(a)至4(g)的毛細管213)的底面處彎折該接合線而形成該接合線的彎折部分(舉例來說，圖4(a)至4(g)之被彎折的接合線403)。重要的係，如前面的討論，該偏折器會彎折該接合線以便達到相對於在該線接合製程中要與該接合線連接的該相關聯第二接合部位產生所希配向(接合角度)的目的。
除此之外，該彎折製程還需要該偏折器通過該毛細管的下方。舉例來說，於其中一實施例中，該毛細管的鑲邊表面可能會落在該偏折器311之頂端表面上方約1.1至約1.5個線直徑的距離處。當然，該距離可能較小或較大。一般的概念係，藉由該偏折器在該毛細管下方的運動讓被彎折的接合線部分403彎折所希的數額。
一旦被彎折之後，該偏折器便會重新被定位，俾使得該毛細管能夠通過該偏折器的孔洞。接著，該毛細管會朝該接合部位移動通過該孔洞，俾使得該被彎折的接合線部分會被移動成接觸到該第一接合部位(步驟607)。除此之外，該毛細管的鑲邊表面還會壓縮介於該接合部位以及該毛細管之鑲邊表面之間的該被彎折的接合線部分，以便建立該接合線和該第一接合部位的楔形接合(步驟609)。此製程通常會藉由使用超音波能量來強化。舉例來說，鋁接合線的超音波接合能夠將該等接合線直接接合至一鋁接合觸墊；或者，沖洗(scrubbing)亦能夠強化接合線與接合表面之間的接合效果。另外，於某些實施例中，亦能夠使用熱音波接合來強化接合線與接合表面之間的接合效果。此種方式能夠接合鋁線、Al/Ag線、或是Au線，從而接合Al接合觸墊及接合表面。下面將針對特定的毛細管頭作詳細討論。此製程會造成低溫楔形接合，其能夠被建立在任何方向中，而不需要改變毛細管的旋轉配向。形成此新型楔形接合之後，本實施例的此第一新穎觀點便會結束。
當建立該接合之後，該方法便會將該接合線移到一第二接合部位，用以和另一電路元件建立完整的線接合電連接。舉例來說，該毛細管會遠離該第一接合部位(該第一接合的位置)朝該第二接合部位(於此處會進行接合以完成該連接)移動(步驟611)。接著，該毛細管會配合該第二接合部位被移動並且被定位在一操作排列之中，並且接著，該線會被楔形接合至該第二接合部位，用以建立一用於連接該等第一接合部位與第二接合部位的線接合(步驟613)。此處會使用一標準的楔形接合技術，而且該接合線會以標準的方式被切斷以完成該接合。於此時點，該毛細管可能會被移到另一接合部位，以便重複該製程。重要的係，該毛細管的旋轉配向在此移動中並不會改變。
圖7(a)所示的係適用於本說明書中所述之某些實施例的毛細管裝置213的其中一範例的剖視圖。該毛細管213可能係由任何材料製成。但是，當配合鋁線使用時，類似氧化鋁晶體(紅寶石、藍寶石、...等)的堅硬材料則能夠提供卓越的毛細管材料。於鋁的應用中，此等材料會比有時候被形成在接合線之上的氧化鋁材料還堅硬。此等氧化物會破壞先前技術的陶瓷毛細管。而且，此等紅寶石材料還會因為比較少鋁結構而變差。除此之外，利用碳化鎢毛細管材料亦能夠達到雷同的優點。應該提出的係，本技術的應用不僅限於鋁楔形接合，並且亦能夠用於銅、金、銀、它們的合金、以及各種其它材料。除了上面所述的材料之外，於某些施行方式中，亦可以使用由陶瓷(舉例來說，氧化鋯陶瓷及其它陶瓷)所構成的毛細管。
於其中一重要的屬性中，該毛細管的鑲邊表面701為平坦或非常近似平坦。鑲邊角度702(圖中並未依比例繪製)描述的係該鑲邊表面701和一完全平坦平面所產生的角度，其應該小於約4至5°。此非常平坦的表面能夠讓表面701與被彎折的接合線產生最大接觸面積。額外的施行方式可能包含具有輕微逆角(inverse angle)的鑲邊(當它們從該等鑲邊邊緣處向內延伸時，它們的表面會變得越來越高)。一般來說，該些比較平坦的表面和用於球形接合金線的毛細管的差異非常大。此等球形接合毛細管係被設計成用以最佳化球體構形，據此，它們會有非常陡峭的鑲邊角度。於一典型的金球接合應用中，該鑲邊角度為8°、12°、15°、甚至更陡峭。該些工具無法提供達成本方法所需要的接觸面積。除此之外，當使用金製程時，鑲邊表面701雖然非常平滑；但是，在鋁接合毛細管中，卻需要進行大量的「沖洗」方能崩解出現在鋁線上的表面氧化物。因此，其需要一粗糙的表面。這會經由超音波沖洗的效應被放大。此粗糙的鋪墊表面能夠用於紅寶石或碳化鎢毛細管。
還要注意的係，依此方式使用具有隆起特徵圖形的圖樣可達到良好的效果。舉例來說，具有隆起特徵圖形的十字形(交叉狀)圖樣(舉例來說，鬆餅狀的圖樣)能夠提供良好的結果。圖7(b)所示的係一具有數個隆起特徵圖形703的鑲邊表面701的側面剖視圖。當用於碳化鎢毛細管時，此圖樣特別有用。舉例來說，在圖中所示的實施例中，特徵圖形703的圖樣可能包括一連串的脊部，它們的分隔距離和尺寸會相依於所使用的接合線的直徑。舉例來說，該等脊部的分隔距離約為線直徑的10至25%，中間的高度可能約為線直徑的10至25%，脊部的寬度大小則約為線直徑的4至15%。舉例來說，當套用至1密爾接合線時，範例特徵圖形可能包含分隔約0.20密爾、高度約0.20密爾、以及寬約0.05密爾的脊部。很容易明白的係，亦可以使用較小以及較大的特徵圖形維度。
於另一實施例中，圖7(c)和7(d)描繪的係另一毛細管713的鑲邊表面(舉例來說，鑲邊表面701)。該鑲邊表面701包含被形成在該鑲邊表面701之中的一連串引導特徵圖形。如圖中所示，該等引導特徵圖形包括被排列在該鑲邊表面701之中的多個定位溝槽711。該等溝槽711會被配置成用以幫助定位接合線，因為在進行接合期間，接合線會滑入該等溝槽之中，從而讓線定位作業更牢固且精確。在圖中所示的實施例中，該等溝槽711會被排列成類似以一中央孔洞714為中心的輪輻，被擠出的接合線會經由該中央孔洞714被供應以進行線接合。相依於使用者的需求而定，可以運用更多(或更少)的輪輻。
參考圖7(d)的側面剖視圖，該等固定溝槽可能會被配置成具有淺深度或深深度。較佳的實施例係被排列成讓該等固定溝槽711的深度範圍落在所使用之接合線的厚度的25至40%。於其中一範例中，15μm接合線的溝槽711的深度大小可能為約5μm。其概念係，一接合線會在接合期間滑入該溝槽之中，並且在卡入該溝槽711中之後便無法進一步實質徑向移動。該表面的其餘部分則可能為平滑或是粗糙，端視使用者的需求而定。
回頭討論圖7(a)，毛細管的外緣704亦不同於已知的幾何形狀。此差異的用意在提供較大的表面積來接觸該接合線。因此，該毛細管的外緣704的曲率半徑遠小於一金球接合器所使用的的曲率半徑。舉例來說，在本發明中，外緣704的曲率半徑大小為12μm或更小。相較於在金球接合毛細管中經常發現的20μm甚至更大半徑，此半徑非常的小。
除此之外，此毛細管中的截角(chamfer angle)比常用球形接合毛細管的反角更陡峭。此特徵如圖7(a)中所示的內部截角(Interior Chamfer Angle，ICA)，其可表示成ICA 704。於一使用在此處所述之楔形接合應用的合宜實施例之中，合宜的角度範圍可能為約0°至約120°。於某些施行方式中，較佳的角度為70°或更小。這會產生更緊貼的截面並且因而提高鑲邊表面701的表面積。於本申請案中，截面直徑705約為所使用之接合線的直徑的1.5倍。除此之外，鑿孔直徑706的尺寸會被設計成落在比所使用之接合線的直徑大了約6至10μm的範圍中。然而，於某些施行方式中，外側的截面直徑705可能會被排列成僅略大於鑿孔洞706的直徑甚至相同。另一項特點係，當該偏折器彎折該接合線時，定義鑿孔軸柄之長度的鑿孔長度707會形成一垂直壁部，以便讓該接合線保持筆直。於其中一施行方式中，其大小約為該接合線直徑的1至2倍。應該提出的係，這僅係其中一種範例施行方式而並非能夠形成此種毛細管的唯一方式。於其中一實施例中，重要的係，該鑲邊表面要平坦(或者接近平坦)，該鑲邊表面要有粗糙或是經圖樣化的表面而非平滑面，而且該鑲邊表面大體上要為圓形(典型的鑲邊表面如圖3中的213所示)。
本發明的另一項觀點包含一種「反向」接合製程，其中，接合的實施順序和標準楔形接合製程中常用的順序相反。此種方式不同於目前實行的技術中所使用的方式。
先前技術中經常使用的標準楔形接合進行的方式如下。多個接合會被產生在一導線架的一導線和晶粒上的目標觸墊之間。一第一接合表面(舉例來說，該晶粒接合觸墊)會被排列在一半導體晶粒上並且在該導線架上實施第二接合。一般來說，當在該晶粒處產生該第一線接合時，因為有不確定長度的龐大且非所希尾端存在，所以，相當危險。其可能相當長，龐大如數個線直徑。反之，在本方式中則係在該導線處產生該第二接合。此方式經常會在既有楔形接合技術及其它方式中看見。
於此方式中，較長的尾部係在晶粒處。這可能會非所希的結果。接合線短路、錯誤連接不正確的接合部位、以及其它製造困難都會增加。當使用緊密的接合間距以及小接合表面(例如，以晶粒為基礎的接合表面)時，此等情況便會惡化。於此等情況中，對該等接合線進行小型且精確接合會需要額外的費用。所以，需要一種用以最小化或移除晶粒處之尾部的方式。
如圖8(a)中所示，圖中顯示一種典型的正向接合製程。一第一接合表面801會被排列在一晶粒811或其它受限接合部位。此等受限接合部位801會使得該部位的空間限制無法使用大型的線接合尾部。舉例來說，但是並不受限於：小型接合觸墊、接合觸墊上方表面中的小型開口、緊密的接合間距、長接合線彼此之間有短路的可能性、其面積會使得難以利用線接合毛細管來進行接合、以及類似的問題。據此，在圖中所示的範例中，一接合部位801會被排列在一半導體晶粒811上。而後，圖中所示的一接合線803會先接合至一第一接合部位801(此處為該半導體晶粒811的第一接合觸墊)。於此方式中，一段線長度會從該毛細管處被擠出並接著被接合在正確的地方(舉例來說，如圖4(a)至4(h)中所示)。據此，當形成該第一線接合805時，接合線803會因長尾部801t的存在而變差。這在受限的鑲嵌部位801(例如，晶粒811的接合觸墊)處可能會有大問題。圖中還顯示一第二接合部位802。此第二接合部位802可能會被形成在一導線架812上或者實際上會與其一體成形。範例第二接合部位802包含，但是並不受限於：導線架導線、另一半導體晶粒的接合觸墊、一印刷電路板的接合表面、以及許多其它此類表面。於此圖中，一接合線803會被接合至該等第一接合觸墊801與第二接合觸墊802。於此情況中，接合順序的進行方式804係先將接合線803接合至該第一接合部位801然後再將該接合線803移動804至該第二接合部位802用以完成該楔形接合。舉例來說，使用此處所揭示之類型的楔形接合製程。不同的係，當該第一線接合被形成在接合部位801處時，該第二線接合並不會形成一長尾部802t。於該第二接合步驟形成該第二線接合806之後，該線接合毛細管便會從該接合部位802處移開807，而且該接合線803會收尾並與仍在該毛細管之中的接合線分離。於典型的用法中，該接合線僅會被壓縮並且在該線接合806的末端被切斷。然而，此製程通常會留下較短的尾部802t，如此圖中在部位802處的第二線接合806處的接合線803末端處所示者。尾部802t相當短，於某些情況中會小於線直徑。於其中一常見的施行方式中，此等短尾部的長度可能係一又二分之一個接合線直徑，甚至更小；於許多情況中，該第二接合完全不會產生任何尾部。這不同於很長的第一線接合尾部801t，其長度可能係3個或4個或數個線直徑，而且於某些情況中，甚至會更長。在大型接合觸墊或是大型接合觸墊間距中，這個問題不大；然而，當該等觸墊越來越小且間距越來越緊密(例如，在晶粒上的情況)，短路的可能性會變得非常高。除了尾部的考量之外，間距及尺寸的限制也會進一步規定尺寸或是能夠使用的毛細管以及用於線接合的線直徑。
於其中一實施例中，這能夠使用改善的「反向」線接合方式來改正。圖8(b)再次顯示相同的基板及接合部位(801、802、811、以及812)，用以準備和一接合線803進行線接合。和前面相同，一第一接合部位801會被排列在一基板811之上，俾使得一晶粒與一第二接合部位802包括一導線架812的一導線，而且和前面相同，其可能與其一體整形。於此情況中，接合順序的進行方式824係先將接合線803接合至該第二接合部位802然後再將該接合線803移動804至該第一接合部位801用以完成該線接合。舉例來說，使用此處所揭示之類型的接合製程。當該第一線接合806被形成在接合部位802處時，會形成長尾部802t。然而，在該過程的第二接合步驟處，該線接合毛細管會被移到接合部位801並且形成第二線接合815。藉由移動該毛細管使其遠離817該線接合815，該接合線803會中斷而結束該線接合815。優點係，在特定空間或是其它接合限制條件規範下，會在該第一接合部位801處形成一短尾部801t。這意謂著，晶粒811和晶粒觸墊801具有窄接合間距及小接合觸墊。
於典型的用法中，該接合線僅會被壓縮並且在該線接合的末端被切斷。然而，此製程通常會留下較短的尾部801t，如此圖中在部位801處的接合線803末端處所示者。此尾部801t可能相當短，於某些情況中其長度會小於線直徑。這相對優於圖8(a)的製程，其中，該第一線接合805所提供的接合尾部的長度係2個、3個或數個接合線直徑，而且於某些情況中，甚至會更長。因此，該長尾部會被移到受限較少的接合表面，例如，導線架導線或是具有大接合表面及/或較寬接合部位間距的其它部位。此等較少受限接合基板的範例包含，但是並不受限於：導線架導線、另一半導體晶粒的接合觸墊、一印刷電路板的接合表面、以及許多其它此類表面。一般來說，接合表面結構會有較少受限的接合表面參數(舉例來說，較大的接合觸墊、較大的接合觸墊間距、...等)。
圖8(c)可用來清楚解釋何謂間距。為達本發明的目的，在審視接合部位(舉例來說，821至824)的圖樣825時，接合觸墊間距會被定義成介於兩個相鄰觸墊(舉例來說，821、822)的中心之間的距離835。於具有小接合觸墊間距的許多應用中，接合線尾部的存在可能是個大問題，其可能會導致短路、製造困難、以及其它問題。當使用在高觸墊密度處時，該等問題會變得更嚴重。當在高觸墊密度基板(例如，在半導體晶粒上)中碰到時，此可能會是個大問題。不過，在其它基板(舉例來說，導線架及其它基板)中亦可能會遇到此等問題。本發明的實施例能夠解決此等問題。
一半導體晶粒觸墊尺寸的大小通常為100μm(微米)或更大。這可能會因鈍化觸墊開口(其大小可能為一毛細管尖端的直徑(901、902))而進一步受到限制。除此之外，從該等應用限制條件中所推導的觸墊間距還會規定應該使用的毛細管類型以及要被使用的接合線的直徑。於其中一非限制的範例中，100μm×100μm觸墊的間距905的大小可能約110μm。應該明確提出的係，這僅係用於闡述一般性原理的其中一種範例，亦可以使用較大或較小的接合觸墊及間距。於一有關的情況中，當使用非常小的接合觸墊時亦可能會出現雷同的問題。再次地，尾部的存在可能會導致短路、製造困難、以及其它問題。當使用越來越小的觸墊時(例如，在半導體晶粒上)，該等問題會變得更嚴重。不過，在其它基板(舉例來說，導線架及其它基板)中亦可能會遇到此等問題。
另一條件限制則係受到用來露出下方接合表面的開口限制的接合部位的問題。
於一常見的情況中，在一接合部位中，尤其是，但是並不受限於半導體晶粒上的接合部位，觸墊尺寸可能會受到一上覆層中用來露出下方接合觸墊之一部分的開口的進一步限制。於其中一範例中，一下方接合觸墊854的大小為100μm(微米)甚至更大。如圖8(d)中所示，於一材料層851覆蓋一基板853之一部分的情況中，其具有會露出一相關聯接合觸墊854的開口852。此開口852的尺寸可用來進一步限制一接合部位。於其中一非限制的範例中，尺寸為100μm×100μm的接合觸墊854可能會進一步受到大小約90μm×90μm的開口852的限制。這會進一步限制線接合必要條件。於此施行方式中，短的線接合尾部會有好處並且可以使用本發明的實施例來形成。應該明確提出的係，這僅係用於闡述一般性原理的其中一種範例。
圖9(a)與9(b)所示的係能夠形成本發明之楔形接合的一楔形接合製程。在圖9(a)中，一毛細管901正在實施第二楔形接合，用以完成兩個接合部位之間的線接合。接合線902會在彎折區902b中被壓縮，以便接合該接合線902與該接合部位903(此處係一接合觸墊)。如圖9(b)中所示，壓縮該被彎折的部分902b並拉開904該毛細管901會切斷該接合線902的末端，用以分離該已接合的接合線以及該接合線中仍然耦合該毛細管901的剩餘部分。據此，該毛細管901會被移到另一接合部位，以便進行進一步的線接合。然而，在該接合線的第二末端處，該製程會產生一尾部902t。優點係，此尾部可能很小，其大小為一個線直徑或更小。如上面所提，此等短的尾部能夠改正目前出現在此技術中的問題，尤其是當使用在受到緊密限制的接合部位上時。據此，此接合製程的優點係能夠和較小及/或較緊密的接合部位建立線接合。
於本申請案中，該第一接合會被應用至能夠支持有較長尾部存在的較大部位，而該第二接合則會被應用至無法忍受有尾部存在的小型緊密有限接合部位。
參考圖9(a)與9(b)繼續說明本發明，其要說明的係應用此技術的方法。於其中一實施例中說明的係運用根據本發明一項觀點的線接合設備200的方法。此實施例說明一種楔形接合方法以及用以在接合部位之間建立線接合的相關方法。現在將配合圖10的流程圖中所提出的實施例來討論本發明的一項觀點。
當該目標對象(其可能包含一被鑲嵌在一相關聯基板上的晶粒)被定位在該新穎的楔形接合工具之上後，便會開始進行線接合。應該提出的係，可以對該工具200進行適度的調整並提供軟體指令。
據此，一線接合毛細管的遠端末端會被定位在一第一接合部位附近(步驟1001)。該第一接合部位通常受限較少，也就是，比較不會受到接合線尾部存在的影響。如上面所述，該毛細管會支撐一接合線。該接合線可能係任何材料，鋁、銅、銀、金、以及合金接合線都是引人注意的材料。尤其是鋁，基於上面討論的理由，其會提供某些製程優點。該毛細管頭會被定位在該接合觸墊上方某個距離處，該距離大於(舉例來說，316)相關聯偏折器臂(舉例來說，311)的厚度(高度)。
一段接合線長度會從該毛細管的末端中的孔洞處被擠出(步驟1003)。於其中一施行方式中，一接合線會經由該毛細管的內徑被送出，延伸超過該毛細管的鑲邊表面。應該提出的係，在該第一接合中的接合線尾部要被最小化的地方，通常會使用較短的擠出長度。除此之外，本方法還能夠運用各種範圍的線厚度。線厚度的其中一範例範圍可能包含範圍從約25μm至約50μm的線直徑以及其它直徑。其中一範例可能係一50μm的鋁線會使用直徑約6密爾的毛細管被擠出至約75μm的長度。當然，這僅係其中一種範例，熟習本技術的人士便明白許多其它範例。
一旦擠出所希長度的接合線之後，一可移動式偏折器便會被運用在該被擠出的接合線長度上，用以彎折該接合線，以便在該接合線的一末端處形成一彎折部分(步驟1005)。如上面所述，該偏折器會擦過該被擠出的接合線部分的下方，用以形成該接合線的彎折部分，以便達到相對於在該線接合製程中要與該接合線連接的該相關聯第二接合部位產生所希配向(接合角度)的目的。
一旦定位之後，該被彎折的接合線便會楔形接合該第一接合部位(步驟1007)。如上面所示，此處所述的製程特別適用於小型接合部位(舉例來說，橫幅或深度小於100μm的接合觸墊)或是緊密的接合觸墊。然而，利用反向接合，該第一接合係在該導線架的導線指狀部上，其通常遠大於該晶粒接合觸墊。一旦被彎折之後，該偏折器便會重新被定位，俾使得該毛細管能夠通過該偏折器孔洞並且，接著，該毛細管會朝該接合部位移動通過該孔洞，俾使得該被彎折的接合線部分會被移動成接觸到該第一接合部位。該毛細管的鑲邊表面還會壓縮介於該接合部位以及該毛細管之鑲邊表面之間的該被彎折的接合線部分，以便建立該接合線和該第一接合部位的楔形接合。此製程通常會藉由使用超音波能量來強化。舉例來說，鋁接合線的超音波接合能夠將該等接合線直接接合至一鋁接合觸墊；或者，沖洗亦能夠強化接合線與接合表面之間的接合效果。優點係，此製程能夠在室溫度實施。另外，於某些實施例中，亦能夠使用熱音波接合來強化接合線與接合表面之間的接合效果。此種方式能夠接合鋁(Al)線、銅(Cu)線、銀(Ag)線或是金(Au)線，幫助接合至Al接合觸墊及接合表面。明確地說，此種方式會用在金線與銅線。
當建立該接合之後，接合毛細管與接合線便會被移到一第二接合部位，用以和另一電路元件建立完整的線接合電連接。舉例來說，該毛細管會遠離該第一接合部位(該第一接合的位置)朝第二接合部位移動(步驟1009)。應該提出的係，該第二接合部位可能比第一接合部位更緊密。這意謂著其可能更容易受到長接合尾部存在的影響。於此等情況中，短接合尾部或者沒有接合尾部會有幫助。此等接合部位的範例為據有下面條件的接合部位：小接合表面；緊密的接合間距；以及短尾部有利於接合的其它條件。於其中一種特別實用的情況中，該等第二接合部位會被排列在一半導體晶粒上。於該毛細管被定位之後，該接合線的第二末端便會被楔形接合至該第二接合部位，用以在該等第一接合部位與第二接合部位之間建立一線接合連接(步驟1011)。此處會使用一標準的楔形接合技術，而且該接合線會被切斷以完成該接合。一般來說，在該第二接合部位處不會形成任何尾部或者會形成非常小的尾部。因此，藉由反向進行該製程，當於擁擠的環境中被形成時或者於具有小型接合部位的環境中被形成時可能會造成嚴重問題的尾部便會被移到比較寬敞的第一接合部位，從而移除存在於其它方式中的已知問題。於此時點處，該毛細管可能會被移到另一接合部位，以便重複該製程。
重要的係，該毛細管的旋轉配向在此移動中並不會改變。和其它楔形接合製程不同，本文中所揭示之製程的優點係速度快。如上面的解釋，先前技術楔形接合實質上慢於球形接合製程。本發明的情況卻非如此。
此製程特別引人注意，因為其能夠在鋁(或金或銅)接合線以及鋁接合觸墊(舉例來說，801、802)之間建立良好的線接合。尤其是，其能夠使用該毛細管利用超音波接合在室溫處於鋁觸墊和鋁接合線之間達到卓越的接合。或者，可以利用金(Au)線、銀(Ag)線、銀合金線、或是銅(Cu)線以熱音波接合達到直接接合至鋁接合觸墊
該製程能夠被調適成用於全範圍的接合線厚度，其包含薄至15μm。除此之外，根據本發明，該等接合製程會被施行為一連串的電腦施行操作。該些指令會被程式化為能夠被該楔形接合設備200的一處理器施行的一電腦可讀取指令集。另外，該等電腦可讀取指令會被儲存在一非臨時性電腦可讀取有形媒體中。其範例包含，但是並不受限於：碟片驅動機、快閃記憶體、一般的非揮發性記憶體、光碟與磁碟、以及許多其它此等裝置或媒體。於其中一施行方式中，該等電腦可讀取指令會被施行為駐存在一或多個裝置中的韌體。
前面的實施例已經過篩選及說明，以便以最佳的方式來解釋本發明的原理及其實際的應用，從而讓熟習本技術的人士可最佳地運用本發明及各種實施例，其各種修正皆適用於本發明涵蓋的特殊用法。本文希望本發明的範疇係由下面的申請專利範圍及它們的等效範圍來定義。
本發明的各實施例亦包含申請專利範圍中所引述之各個元件的各種交換排列，猶如每一個依附專利項皆係一併入前面依附專利項及獨立專利項中每一者之限制的多重依附專利項。此等交換排列明確地落在本發明的範疇裡面。
為達解釋的目的，前面的說明使用到特定的術語，以便對本發明有透澈的理解。然而，熟習本技術的人士便會明白，未必需要該等明確的細節方能實行本發明。因此，本文提出本發明之特定實施例的前面說明僅係為達解釋與說明的目的。它們並沒有竭盡之意，亦不希望將本發明限制在本文所揭示的刻版形式。熟習本技術的人士便會明白，依照上面的教示內容可以產生許多修正與變更。
前面的實施例已經過篩選及說明，以便以最佳的方式來解釋本發明的原理及其實際的應用，從而讓熟習本技術的人士可最佳地運用本發明及各種實施例，其各種修正皆適用於本發明涵蓋的特殊用法。本文希望本發明的範疇係由下面的申請專利範圍及它們的等效範圍來定義。
100．．．楔形接合工具
101．．．接合頭
101f．．．鑲邊表面
102．．．線
103．．．導軌
104．．．接合觸墊
110．．．晶粒
111．．．接合觸墊
112．．．電連接器
113．．．電連接器/接合部位
114．．．電連接器/接合部位
115．．．接合部位
116．．．接合線
117．．．接合角度
122．．．第一線接合連接線
123．．．線接合
124．．．線接合
131．．．第一氣泡
132．．．第二氣泡
133．．．第三氣泡
135．．．角度變化
136．．．接合角度
141．．．方向
142．．．第二方向
143．．．第三方向
200．．．接合設備
202．．．IC晶片
203．．．導線架
204．．．影像觀察站
205．．．支撐體
210．．．楔形接合模組
211．．．接合臂
213．．．毛細管
214．．．XY平台
216．．．位置偵測感測器
220．．．偏折器模組
230．．．控制模組
231．．．驅動裝置
232．．．控制器
233．．．操作面板
301．．．可移動式偏折器部件
302．．．相關聯的致動器系統
311．．．可移動式偏折器部件
311a．．．臂部
312．．．相關聯的致動器系統
313．．．孔洞
313d．．．內表面
314．．．接合線
314b．．．楔形接合
314e．．．接合線的被擠出部分
315．．．剖面軸
316．．．部件的運動方向
317．．．表面
401．．．接合觸墊
402．．．偏折器移動的方向
403．．．被彎折的接合線部分
404．．．偏折器移動的方向
405．．．毛細管的向下運動
511．．．偏折器元件
511a．．．偏折器臂
512．．．偏折器的工作端
513．．．孔洞
514．．．花瓣部分
515．．．花瓣最底端
516．．．花瓣頂點
540．．．起始位置
541．．．方向
542．．．所希的位置
601-613．．．流程圖
701．．．毛細管鑲邊表面
702．．．鑲邊角度
703．．．隆起鑲邊特徵圖形
704．．．外緣
705．．．截面直徑
706．．．鑿孔直徑
707．．．鑿孔長度
711．．．定位溝槽
713．．．毛細管
714．．．中央孔洞
801．．．第一接合表面
801t．．．第一線接合尾部
802．．．第二接合部位
802t．．．尾部
803．．．接合線
804．．．移動方向
805．．．第一線接合
806．．．第二線接合
807．．．毛細管移動遠離第二線接合的方向
811．．．晶粒
812．．．導線架
815．．．第二線接合
817．．．毛細管移動遠離第二線接合的方向
821-824．．．接合部位
825．．．接合部位的圖樣
835．．．接合觸墊間距距離
851．．．材料層
852．．．開口
853．．．基板
854．．．接合觸墊
901．．．毛細管
902．．．接合線
902b．．．彎折區
902t．．．尾部
903．．．接合部位
1001-1013．．．流程圖
配合隨附的圖式來參考上面說明可以更瞭解本發明及其優點，其中：
圖1(a)與1(b)所示的係先前技術楔形接合接合頭的側面剖視圖與俯視剖視圖。
圖1(c)所示的係一先前技術接合工具的俯視圖，圖中顯示當其繞著一晶粒前進構成一連串線接合時該楔形接合工具之變動的旋轉配向。
圖2所示的係根據本發明原理的一範例楔形接合設備的方塊圖。
圖3(a)所示的係在一根據本發明原理的偏折器模組中介於一新穎偏折器元件及相關聯致動器元件之間的操作關係。
圖3(b)所示的係根據本發明原理的偏折器模組的特定實施例。
圖3(c)至3(e)所示的係一方法實施例的一組示意圖，其使用根據本發明原理的一偏折器模組的選定實施例來定位與偏折一線接合線。
圖4(a)至4(g)所示的係一範例製程實施例的一組圖式，其使用根據本發明原理的一楔形接合工具配合一偏折器元件來形成有向性的線接合，用以連接IC元件和外部連接器，例如，導線架。
圖4(h)所示的係根據本發明原理的楔形接合的一實施例的接合角度及對齊方式的範例。
圖5(a)與5(b)所示的係根據本發明其中一範例實施例的偏折器元件以及孔洞的一範例實施例。
圖6所示的係用以施行根據本發明原理之楔形接合的其中一種方式的流程圖。
圖7(a)與7(b)所示的係適合根據本發明原理來運用的楔形接合毛細管的其中一實施例的某些觀點。
圖7(c)與7(d)所示的係一楔形接合毛細管的其中一實施例的某些觀點，圖中顯示適合根據本發明原理來運用的其中一種類型的毛細管引導特徵圖形。
圖8(a)與8(b)所示的係在適合根據本發明原理來運用的楔形接合毛細管的其中一實施例的某些觀點中所實施的線接合製程側視圖。
圖8(c)所示的係一基板的一部分的平面圖，其包含具有指定間距的複數個接合部位。
圖8(d)所示的係一基板的剖視圖，其具有一接合觸墊以及一上覆層以及一用以露出該接合觸墊之一部分的開口。
圖9(a)與9(b)所示的係根據本發明原理用以將一接合線接合至一接合部位的接合毛細管的側面剖視圖。
圖10所示的係根據本發明原理用以建構線接合的製程的操作流程圖。
在該等圖式中，有時候會使用相同的元件符號來表示相同的結構性元件。另外，還應該明白的係，圖中的描繪僅為示意圖並沒有依照比例。

Claims (16)

  1. 一種高速線接合的方法，其包括：將一線接合毛細管(213)的一遠端末端定位(601)在一第一接合部位(401)附近；經由該毛細管(213)該末端中的一孔洞擠出(603)一段接合線長度(314e)；將一可移動式偏折器(311)運用(605)在該被擠出的接合線(314)長度(314e)上，用以在該接合線(314)的一末端處形成一彎折部分(403)，該可移動式偏折器(311)進一步包括具有一引導特徵圖形的一孔洞(313)；將該毛細管(213)朝該接合部位(401，801)移動(607)，俾使得該接合線的該彎折部分(403)會移動成接觸該第一接合部位(401)；以及楔形接合(609)該接合線的該彎折部分(403)和該第一接合部位(401)。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，楔形接合(609)包括：壓縮介於該接合部位(401)及該毛細管(213)之鑲邊表面(317)之間的該接合線的該彎折部分(403)；以及以超音波方式將該接合線的該彎折部分(403)接合至該第一接合部位(401)。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括：遠離該第一接合部位(401)朝一第二接合部位移動該毛細管(213)；將該接合線的另一末端楔形接合(1011)至該第二接合部位，用以在該等第一接合部位(401)與第二接合部位之間建立一線接合連接。
  4. 如申請專利範圍第3項的方法，其中，該將該線接合毛細管(213)的遠端末端定位(601)在一第一接合部位(401)附近並不會改變該毛細管(213)的配向，以便適應於各種第一接合部位(401)與第二接合部位之間的變化接合角度(135，136)。
  5. 如申請專利範圍第3項的方法，其中，當該可移動式偏折器(311)彎折該接合線時，由該接合線中介於該等第一接合部位(401)與第二接合部位之間的一段路徑所定義的接合線路係由該可移動式偏折器(311)所產生的一x，y角度來設定。
  6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，將該可移動式偏折器(311)運用(605)在該被擠出的接合線(314)長度(314e)上用以在該接合線(314)的一末端處形成一彎折部分(403)包括移動該可移動式偏折器(311)與該毛細管(213)中的至少其中一者讓它們相對於彼此來移動，用以在該接合線的一末端部分近端處形成該接合線(314)的一彎折部分(403)。
  7. 如申請專利範圍第3項的方法，其中，該第一接合部位(801)係在一半導體晶粒(811)上；該擠出包括擠出該接合線的該長度，用以產生一段被擠出的接合線長度(314e)；以及該運用該可移動式偏折器(311)會偏折該被擠出的接合線長度，以便形成該接合線的一另一彎折部分(902b)。
  8. 如申請專利範圍第7項的方法，其中，該第二楔形接合進一步包括抬高該毛細管(213)並且使其遠離該第二接合部位(802)，用以在該第二接合部位(802)處切斷該接合線，從而在該等第一接合部位(801)與第二接合部位(802)之間定義該線接合的一末端。
  9. 如申請專利範圍第7項的方法，其中，在該第二接合部位(802)處的線接合(902)沒有尾部。
  10. 如申請專利範圍第7項的方法，其中，該第一接合部位(801)包括被排列在該半導體晶粒(811)上的複數個第一接合部位(801)中的其中一者，其中，該等複數個第一接合部位(801)會被排列成包括一第一間距，該第一間距會定義該等複數個第一接合部位(801)之間的第一分隔距離；以及該第二接合部位(802)包括被排列在一基板(812)上的複數個第二接合部位(802)中的其中一者，其中，該等複數個第二接合部位(802)會被排列成包括一第二間距，該第二間距會定義該等複數個第二接合部位(802)之間的第二分隔距離，其中，該第二分隔距離小於該第一分隔距離。
  11. 如申請專利範圍第7項的方法，其中，該第一接合部位(801)包括被排列在該半導體晶粒(811)上的複數個第一接合部位中的其中一者，其中，該等複數個第一接合部位(801)包括一第一尺寸；以及該第二接合部位(802)包括被排列在一基板(812)上的複數個第二接合部位中的其中一者，其中，該等複數個第二接合部位(802)包括一第二尺寸，該第二尺寸小於該等複數個第一接合部位(801)的第一尺寸。
  12. 如申請專利範圍第7項的方法，其中，被排列在該基板(812)上的該等複數個第二接合部位(812)會被排列在一包括下面其中一者的基板之上：導線架、印刷電路板、以及另一晶粒。
  13. 一種線接合設備(200)，其包括：一支撐體(205)，用以固持線接合基板(202，203)；一線接合毛細管(213)，其具有一孔洞用以攜載及擠出接合線(314)並且能夠接合線附接至線接合基板(401)；一可移動式偏折器元件(311)，其會被排列成能夠移動大體上相鄰於該毛細管(213)的一鑲邊表面(317)的該偏折器元件，用以彎折一被擠出的接合線(314)長度(314e)，俾使得該彎折(403)的被擠出接合線長度能夠以不同的接合線路角度鉸接，同時保持該毛細管(213)恆定的旋轉配向，該可移動式偏折器(311)進一步包括具有一引導特徵圖形的一孔洞(313)；以及一控制器(230)，其會被配置成能夠控制該線接合設備(200)的操作。
  14. 如申請專利範圍第13項的線接合設備(200)，其中，該線接合毛細管(213)包含一外徑；該孔洞(313)的直徑大於該線接合毛細管(213)的外徑；以及該線接合毛細管(213)與該可移動式偏折器元件(311)會被排列成用以讓該毛細管(213)向下移動(405)通過該可移動式偏折器元件中的孔洞(313)，以便讓該彎折的被擠出的接合線長度接觸被定位在該支撐體(205)上的一線接合基板的一接合部位(401)。
  15. 如申請專利範圍第13項的線接合設備(200)，其中，該設備包含一xy機動式平台(214)，其可由該控制器(230)來控制並且會被配置成用以移動該偏折器元件(311)，俾使得該彎折的被擠出的接合線長度(314e)會根據預設接合線路角度的圖樣被鉸接。
  16. 一種使用在線接合操作中的可移動式偏折器元件模組(220)，該模組包括：一偏折部件(311)，其會被配置成能夠在x軸方向及y軸方向中移動，該部件包含一被配向在z軸之中的孔洞(313)，該孔洞具有一內壁(313d)，其定義一線接觸表面，該孔洞進一步包括一引導特徵圖形；一偏折致動器(312)，其會被配置成用以於該等x軸方向及y軸方向中移動該偏折部件(311)；以及一控制元件(230)，其會被配置成用以規定該偏折致動器(312)的x軸移動及y軸移動。
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