Wire Bonding

L'obiettivo principale del wire bonding è stabilire una connessione elettrica sicura e a bassa resistenza tra un chip semiconduttore e il suo package oppure tra chip diversi all'interno di un modulo multi-chip. Questo processo prevede il collegamento di un filo sottile, tipicamente in oro, alluminio o rame, dal bond pad sul chip a un pad corrispondente sul substrato del package o su un altro chip.

Il wire bonding trasmette alimentazione e segnali tra substrati e chip. È la tecnologia di base con cui viene realizzata una connessione elettrica tra le superfici di contatto del chip (pad) e il supporto del chip o il substrato mediante la microsaldatura di microfili. In generale è considerata la tecnologia di interconnessione più conveniente e flessibile ed è utilizzata per assemblare la maggior parte dei package per semiconduttori.

Altium Designer supporta la progettazione di schede ibride con tecnologia chip-on-board (CoB) tramite Wire Bonding. Questa funzionalità consente di creare un componente con Die Pads e, una volta posizionato in uno schema e sincronizzato (tramite ECO) con il PCB, può essere collegato a normali pad (o a qualsiasi rame) sulla scheda principale utilizzando Bond Wires. Quando viene collegato a un pad normale, quel pad assume l'aspetto di un pad Bond Finger.

La funzionalità Wire Bonding è disponibile quando l'opzione PCB.Wirebonding è abilitata nella finestra di dialogo Advanced Settings dialog.

Creazione del footprint del componente Chip-on-Board

È possibile definire un package completo e semplice con die pad, bond finger pad e bond wire definiti, tutti come parte del footprint del componente.

Se richiesto dall'intento progettuale, il footprint può includere solo i die pad, cioè i bond finger pad e i bond wire possono non essere inclusi nel footprint. Quando il footprint viene posizionato sul PCB, il componente può essere collegato tramite wire bonding ad altri die, pad e/o regioni di rame direttamente sul PCB.

I die pad e i corpi 3D del die vengono posizionati su un layer di una coppia di layer componente dedicata Die. Una coppia di layer componente di questo tipo può essere aggiunta utilizzando il pannello View Configurations.

Ulteriori informazioni su come aggiungere coppie di layer componente.

I die pad vengono posizionati su un corpo 3D generico (formati modello STEP, SOLIDWORKS Part e Parasolid) oppure su un corpo 3D estruso nel layer Die (indicato come Die Body).

  • Quando vengono posizionati su un corpo 3D estruso, i die pad verranno automaticamente collocati sulla Overall Height del corpo del die e saranno vincolati ad esso in altezza.

  • Quando vengono posizionati su un corpo 3D generico, i die pad verranno automaticamente collocati all'altezza del corpo sotto il centro del pad.

I die pad sono oggetti pad posizionati su un layer di tipo Die.

Un corpo 3D estruso con altezza complessiva di 10 mil viene anch'esso posizionato su un layer di tipo Die e qui funge da die. I die pad vengono posizionati su questo corpo 3D.

In 3D, i die pad vengono renderizzati all'altezza del corpo 3D su cui sono posizionati.

Come corpo del die può essere utilizzato anche un corpo 3D generico. In questo esempio viene utilizzato un modello in formato Parasolid.

 
  • Il collegamento di un die pad a un corpo del die consente ai die pad di rimanere sulla superficie del corpo 3D corretto quando sono presenti più corpi 3D nella stessa posizione (ad esempio, quando il PCB è coperto da un involucro).

  • Qualsiasi modifica geometrica al die pad o al corpo del die (posizione, dimensione, ecc.) aggiornerà il collegamento, mantenendo sincronizzata l'altezza del die pad con quella del corpo del die collegato.

  • Se sotto il die pad sono presenti più corpi del die sovrapposti, il die pad verrà collegato al corpo del die dello stesso componente del die pad. Se nello stesso componente sono presenti più corpi del die (oppure il die pad si sovrappone a più corpi del die liberi), il die pad verrà collegato al corpo del die con altezza massima.

  • Si noti che se un die pad era collegato a un corpo 3D su layer diversi dal layer Die in Altium Designer 25.1 o in una versione precedente, questo collegamento non sarà supportato quando il documento verrà aperto in una versione successiva. Per collegare un die pad a un corpo 3D è necessario selezionare il layer Die corretto per il corpo 3D.

  • La possibilità di posizionare die pad su corpi 3D generici è in Open Beta ed è disponibile quando l'opzione PCB.Wirebonding.3DImprovements è abilitata nella finestra di dialogo Advanced Settings dialog.

Posiziona normali oggetti pad su un layer di rame (ad esempio, il Top Layer). Dopo avervi collegato i bond wire, questi pad saranno considerati bond finger pad.

In questo esempio, i pad posizionati sul Top Layer attorno al die fungeranno da bond finger pad.
In questo esempio, i pad posizionati sul Top Layer attorno al die fungeranno da bond finger pad.

  • Per evitare violazioni di duplicate pad designators violations per il footprint del componente, i designatori assegnati ai bond finger pad devono essere diversi dai designatori assegnati ai die pad. Ad esempio, se i die pad sono designati 1, 2, 3, ecc., designa i corrispondenti bond finger pad come 1BF, 2BF, 3BF, ecc.

  • Quando si crea un componente con un footprint che include wire bonding, si consiglia di mappare un pin corrispondente del simbolo schematico del componente sia al die pad sia al bond finger pad del footprint PCB (). Per ulteriori informazioni sulla mappatura dei pin, fare riferimento alla pagina Single Component Editing.

I bond wire vengono posizionati su un layer di una coppia di layer componente dedicata Wire Bonding che può essere aggiunta anche tramite il pannello View Configurations.

 
 
 
 
 

Usa il comando Place » Bond Wire oppure l'icona  nel Active Bar per posizionare un bond wire. Dopo aver selezionato il comando, fai clic in sequenza su due punti che desideri collegare con un bond wire (ad esempio, il punto centrale di un die pad e il punto centrale di un finger pad). In 2D verrà mostrata una linea retta, che è una proiezione del bond wire sul piano XY. In 3D, il bond wire viene renderizzato in base alla posizione dei suoi punti iniziale e finale e ad altre proprietà.

 
 
 
 
 

In 2D, un bond wire posizionato viene mostrato come una linea retta. Qui è mostrato un bond wire che collega un die pad e un finger pad.

Lo stesso bond wire mostrato in 3D.

 

Usa i campi nella sezione Profile del pannello Properties per specificare i valori desiderati di Loop Height e Diameter di un bond wire, nonché il Die Bond Type che definisce la forma nel punto iniziale del bond wire (Ball oppure Wedge).

 

Nella sezione Properties del pannello Properties per un bond wire selezionato, sono disponibili la lunghezza del filo in 2D (cioè la lunghezza della traccia che rappresenta il filo in 2D), nonché un valore di sola lettura della sua lunghezza in 3D.

Se i pad bond finger devono essere orientati in modo che il lato più lungo di un pad sia parallelo al bond wire collegato, è possibile selezionare i bond wire e i pad bond finger a essi collegati, fare clic con il pulsante destro del mouse sulla selezione e quindi scegliere il comando Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire dal menu contestuale.

 

Di seguito è mostrato un esempio di footprint completo che include wire bonding.

Posizionamento dei Wire Bond in un PCB

Quando si utilizza l'approccio Chip-on-Board, è anche possibile posizionare manualmente i bond wire (nello stesso modo di quanto descritto sopra) per collegare i die pad del chip a qualsiasi rame sulla scheda principale. Un bond wire erediterà la net del proprio die pad di origine. Più bond wire possono partire dallo stesso die pad e, viceversa, più bond wire possono terminare sullo stesso rame della scheda principale.

Di seguito è mostrato un esempio di PCB che include wire bonding.

 
 
 
 
 
  • I bond wire e i die pad vengono visualizzati anche durante la visualizzazione in 3D di un documento panelized PCB (). È inoltre supportata la generazione di un Wire Bonding Table Report da un documento PCB panelizzato.

  • I bond wire definiti come parte del footprint di un componente vengono trasferiti a uno strumento MCAD quando si utilizza la funzionalità MCAD CoDesigner. Si noti che i bond wire aggiunti manualmente sul PCB non vengono trasferiti.

    Questa funzionalità è in Closed Beta ed è disponibile quando l'opzione PCB.Wirebonding.3DImprovements è abilitata nella finestra di dialogo Advanced Settings.

Controlli delle regole di progettazione per il Wire Bonding

Una regola di progettazione Wire Bonding (categoria Routing) può essere definita nella vista All Rules del Constraint Manager quando vi si accede da un PCB e nella finestra di dialogo PCB Rules and Constraints Editor (quando si utilizza il vecchio approccio alla definizione e gestione delle regole di progettazione). La regola consente di definire vincoli per la distanza consentita tra bond wire adiacenti (Wire To Wire), Min Wire Length e Max Wire Length, e Bond Finger Margin, che è la distanza/spaziatura tra un bond wire e il bordo del pad bond finger a cui è collegato. La regola di progettazione Wire Bonding è supportata dal DRC batch.

Una regola Wire Bonding definita nel Constraint Manager
Una regola Wire Bonding definita nel Constraint Manager

Una regola Wire Bonding definita nella finestra di dialogo PCB Rules and Constraints Editor
Una regola Wire Bonding definita nella finestra di dialogo PCB Rules and Constraints Editor

I controlli delle regole elettriche (Un-Routed Net e Short Circuit) si applicano anche al Wire Bonding.

Un esempio di violazione della regola Wire Bonding (in 2D) in cui due bond wire sono posizionati a una distanza inferiore a quella consentita dalla regola

Un esempio di violazione della regola Wire Bonding (in 3D) in cui due bond wire sono posizionati a una distanza inferiore a quella consentita dalla regola

Un esempio di violazione della regola Un-Routed Net in cui non è presente alcun bond wire tra un die pad e una traccia della stessa net

Esempi di violazioni della regola Short Circuit in cui i bond wire sono collegati a tracce di net differenti

 

Parole chiave di query per il Wire Bonding

Le seguenti parole chiave del linguaggio di query sono disponibili per l'uso nelle espressioni logiche di query durante la creazione degli scope delle regole di progettazione (sia nel Constraint Manager sia nella finestra di dialogo PCB Rules and Constraints Editor ), nonché durante la costruzione di espressioni di query da utilizzare nel filtraggio degli oggetti in un PCB o in una libreria PCB:

  • IsBondFinger – restituisce una primitiva pad SMD su uno strato di rame a cui è collegato un bond wire.

  • IsBondWire – restituisce una primitiva bond wire.

  • IsBondWireConnected – restituisce qualsiasi primitiva a cui è collegato un bond wire.

Wire Bonding in un documento Draftsman

 
 
 
 
 

Draftsman supporta il wire bonding sia nella normale vista di assemblaggio della scheda (per il principale approccio Chip-on-Board) sia nella vista componente (nei casi in cui il 'package' wire bonding sia stato definito completamente all'interno del footprint).

  • Abilita i layer per i die pad e i bond wire nella scheda Layers del pannello Properties della vista di assemblaggio scheda selezionata per mostrare questi layer nella vista (e nelle viste di dettaglio della scheda derivate, come mostrato di seguito).

  • Quando un componente include wire bonding (ossia presenta die pad e bond wire collegati a essi), nella sezione Properties del pannello Properties sono disponibili ulteriori opzioni Bond Wires e Die Pads per la vista componente selezionata posizionata per questo componente. Usa queste opzioni per abilitare rispettivamente la grafica delle proiezioni dei bond wire e dei die pad.

Output Wire Bonding

Le informazioni di wire bonding sono supportate durante la generazione delle normali stampe PCB. Configurando i layer e i designatori da stampare, puoi creare un diagramma di wire bonding.

Un esempio di stampa PCB configurata come diagramma di wire bonding.
Un esempio di stampa PCB configurata come diagramma di wire bonding.

Inoltre, è possibile generare anche un report tabellare Wire Bonding che fornisce informazioni relative alle connessioni dei bond wire (in formato CSV). Usa l'output Wire Bonding Table Report dalla sezione Assembly Outputs di un file Output Job file per aggiungere un nuovo output di questo tipo. In alternativa, seleziona il comando File » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report dai menu principali dell'editor PCB per generare il report direttamente dall'editor.

Aggiungi un nuovo output Wire Bonding Table Report al file Outjob.
Aggiungi un nuovo output Wire Bonding Table Report al file Outjob.

Un esempio di report Wire Bonding Table Report generato
Un esempio di report Wire Bonding Table Report generato

Le voci in un report tabellare di wire bonding sono ordinate come segue:

  1. Per prima cosa, vengono elencati i bond wire che partono da primitive di componente. Le voci all'interno di questo gruppo sono ordinate alfabeticamente in base ai designatori dei componenti e poi ai designatori dei pad.

  2. Poi vengono elencati i bond wire che partono da primitive libere e terminano su primitive di componente. Le voci all'interno di questo gruppo sono ordinate alfabeticamente in base ai nomi e/o ai designatori delle primitive.

  3. Poi vengono elencati i bond wire che partono e terminano su primitive libere. Anche le voci all'interno di questo gruppo sono ordinate alfabeticamente.

Gli oggetti bond wire sono inclusi anche durante l'esportazione di un PCB nei formati STEP e Parasolid. Questa funzionalità è in Open Beta ed è disponibile quando l'opzione PCB.Wirebonding.3DImprovements è abilitata nella finestra di dialogo Advanced Settings dialog.

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