Unión por hilo

El objetivo principal de la conexión por hilos es establecer una conexión eléctrica segura y de baja resistencia entre un chip semiconductor y su encapsulado, o entre distintos chips dentro de un módulo multichip. Este proceso consiste en unir un hilo fino, normalmente de oro, aluminio o cobre, desde el pad de conexión del chip hasta el pad correspondiente en el sustrato del encapsulado o en otro chip.

La conexión por hilos transmite alimentación y señales entre sustratos y chips. Es la tecnología básica mediante la cual se establece una conexión eléctrica entre las superficies de contacto del chip (pads) y el soporte o sustrato del chip mediante la microsoldadura de microhilos. En general, se considera la tecnología de interconexión más rentable y flexible, y se utiliza para ensamblar la mayoría de los encapsulados de semiconductores.

Altium Designer permite diseñar placas híbridas con tecnología de chip sobre placa (CoB) mediante conexión por hilos. Esta función permite crear un componente con Die Pads definidos y, una vez colocado en un esquema y sincronizado (mediante una ECO) con la PCB, conectarlo mediante hilos a pads convencionales (o a cualquier elemento de cobre) de la placa principal mediante Bond Wires. Al conectarse a un pad convencional, este adopta las características de un pad Bond Finger.

Creación de la huella de un componente de chip sobre placa

Puede definir un encapsulado completo y sencillo con pads del dado, pads de conexión periféricos e hilos de conexión definidos, todos ellos como parte de la huella del componente.

Los pads y los cuerpos 3D del dado se colocan en una capa de un par de capas de componente de tipo Die específico. Se puede añadir un par de capas de componente de este tipo mediante el panel View Configurations.

Obtenga más información sobre cómo añadir pares de capas de componente.

Los pads del dado se colocan sobre un cuerpo 3D genérico (formatos de modelo STEP, SOLIDWORKS Part y Parasolid) o un cuerpo 3D extruido en la capa Die (denominado Die Body).

Coloque objetos pad convencionales en una capa de cobre (p. ej., la Top Layer). Después de conectarles los hilos de conexión, estos pads se considerarán pads de conexión periféricos.

En este ejemplo, los pads colocados en la capa superior alrededor del dado actuarán como pads de conexión periféricos.

Los hilos de conexión se colocan en una capa de un par de capas de componente dedicado de tipo Wire Bonding que también se puede añadir mediante el panel View Configurations.

Utilice el comando Place » Bond Wire o el icono  de Active Bar para colocar un hilo de conexión. Tras seleccionar el comando, haga clic sucesivamente en los dos puntos que desee unir con un hilo de conexión (por ejemplo, el punto central de un pad del dado y el punto central de un pad de conexión). En 2D se mostrará una línea recta que representa la proyección del hilo de conexión sobre el plano XY. En 3D, el hilo de conexión se representa en función de la posición de sus puntos inicial y final y de otras propiedades.

Utilice los campos de la sección Profile del panel Properties para especificar los valores deseados de Loop Height y Diameter de un hilo de conexión, sus valores inicial de Angle (α) y final de Angle (β), así como el Type que define la forma en el punto inicial del hilo de conexión (Ball - Wedge o Wedge - Wedge).

Si necesita orientar los pads de conexión de modo que uno de sus lados largos quede paralelo al hilo de conexión conectado, puede seleccionar los hilos de conexión y los pads de conexión unidos a ellos, hacer clic con el botón derecho en la selección y elegir el comando Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire en el menú contextual.

A continuación se muestra un ejemplo de una huella completa que incluye conexiones por hilo.

Colocación de hilos de conexión en una PCB

Al utilizar el enfoque Chip-on-Board, también puede colocar hilos de conexión manualmente (de la misma forma que se describe arriba) para conectar los pads del dado del chip a cualquier zona de cobre de la placa principal. Un hilo de conexión heredará la red de su pad del dado de origen. Varios hilos de conexión pueden partir del mismo pad del dado y, a la inversa, varios hilos de conexión pueden terminar en la misma zona de cobre de la placa principal.

A continuación se muestra un ejemplo de una PCB que incluye conexiones por hilo.

Control de la visibilidad de los hilos de conexión y los pads del chip

Al visualizar una PCB o una huella en el modo de diseño 2D, puede controlar la visibilidad de los hilos de conexión mediante la entrada Bond Wire (y los controles asociados) en la región Object Visibility , en la pestaña View Options del panel View Configuration ().

Al visualizar una PCB o una huella en el modo de diseño 3D, la visibilidad de los hilos de conexión y los pads del chip se controla como parte de la opción Show 3D Bodies en la región General Settings , en la pestaña View Options del panel View Configuration .

Comprobaciones de reglas de diseño para la conexión por hilos

Se puede definir una regla de diseño Wire Bonding (de la categoría Routing) en la vista All Rules del Administrador de restricciones cuando se accede desde una PCB, y en el cuadro de diálogo PCB Rules and Constraints Editor (cuando se utiliza el método anterior de definición y gestión de reglas de diseño). La regla permite definir restricciones para la distancia admisible entre hilos de conexión adyacentes (Wire To Wire), Min Wire Length y Max Wire Length, y Bond Finger Margin, que es la distancia o el margen entre un hilo de conexión y el borde del pad de conexión al que está unido. La regla de diseño Wire Bonding es compatible con la DRC por lotes.

Una regla de conexión por hilos definida en el Administrador de restricciones

Una regla de conexión por hilos definida en el cuadro de diálogo PCB Rules and Constraints Editor

Las comprobaciones de reglas eléctricas (Red sin enrutar y Cortocircuito) también se aplican a la conexión por hilos.

Los objetos de hilo de conexión también se incluyen en la comprobación de Separación entre componentes, para detectar infracciones de separación entre los hilos de conexión y otros objetos (que no sean hilos de conexión) en el espacio 3D.

Un ejemplo de colisión detectada entre un hilo de conexión y un cuerpo 3D.

Palabras clave de consulta para la conexión por hilos

Las siguientes palabras clave del lenguaje de consulta están disponibles para su uso en expresiones lógicas de consulta al crear ámbitos de reglas de diseño (tanto en el Administrador de restricciones como en el cuadro de diálogo PCB Rules and Constraints Editor), así como al crear expresiones de consulta para filtrar objetos en una PCB o una biblioteca de PCB:

• IsBondFinger – devuelve una primitiva de pad SMD en una capa de cobre que tiene un hilo de conexión conectado.

• IsBondWire – devuelve una primitiva de hilo de conexión.

• IsBondWireConnected – devuelve cualquier primitiva que tenga un hilo de conexión conectado.

Conexión por hilos en un documento de Draftsman

Draftsman admite la conexión por hilos tanto en su vista de ensamblaje de placa habitual (para el enfoque principal de chip sobre placa), como en la vista de fabricación de placa y también en la vista de componente (cuando el «encapsulado» de conexión por hilos se ha definido por completo dentro de la huella).

• Habilite las capas de pads del chip e hilos de conexión en la pestaña Layers del panel Properties de la vista de ensamblaje o de fabricación de placa seleccionada para mostrar estas capas en la vista (y en las vistas de detalle de placa derivadas, como se muestra a continuación).

  

  

   

• Cuando la visualización de hilos de conexión está habilitada para una vista de ensamblaje o de fabricación de placa, puede optar por utilizar el color de la capa (definido en la pestaña Layer del panel Properties) o el color de anulación (si se ha especificado para los hilos de conexión en la PCB) mediante la opción Show Bond Wires de la pestaña General del panel Properties de la vista.

  

  

   

• Cuando un componente incluye conexiones por hilos (es decir, tiene pads del chip e hilos de conexión conectados a ellos), las opciones adicionales Show Bond Wires y Die Pads están disponibles en el panel Properties para la vista de componente seleccionada colocada para este componente. Utilice la opción Show Bond Wires para habilitar la representación gráfica de los hilos de conexión y elegir entre el color de la capa (definido mediante el botón de color asociado) y el color de anulación (si se ha especificado para los hilos de conexión en la PCB). Utilice la opción Die Pads para habilitar la representación gráfica de los pads del chip y definir su color.

  

Salidas de conexión por hilos

La información de conexión por hilos se admite al generar impresiones de PCB habituales. Al configurar las capas y los designadores que se van a imprimir, puede crear un diagrama de conexión por hilos.

Ejemplo de una impresión de PCB configurada como diagrama de conexión por hilos.

También se puede generar un informe de tabla de conexiones por hilos que proporciona información sobre las conexiones de los hilos (en formato CSV). Utilice la salida Wire Bonding Table Report de la sección Assembly Outputs de un archivo de trabajo de salida para añadir una nueva salida de este tipo. Como alternativa, seleccione el comando File » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report en los menús principales del editor de PCB para generar el informe directamente desde el editor.

Añada una nueva salida de informe de tabla de conexiones por hilos al archivo Outjob.

Para obtener más información sobre la salida de informe de tabla de conexiones por hilos, consulte la página Preparación de datos de ensamblaje.