Wire Bonding

ワイヤボンディングの主な目的は、半導体チップとそのパッケージ間、またはマルチチップモジュール内の異なるチップ間に、確実で低抵抗な電気接続を確立することです。このプロセスでは、通常は金、アルミニウム、または銅でできた細線を、チップ上のボンドパッドから、パッケージ基板上または別のチップ上の対応するパッドへ接合します。

ワイヤボンディングは、基板とチップ間で電力および信号を伝送します。これは、チップの接触面（パッド）とチップキャリアまたは基板との間に、極細ワイヤのマイクロ溶接によって電気接続を形成する基本技術です。一般に、最もコスト効率が高く柔軟性のある相互接続技術と見なされており、ほとんどの半導体パッケージの組み立てに使用されています。

Altium Designer は、Wire Bonding を使用したチップオンボード（CoB）技術によるハイブリッド基板の設計をサポートしています。この機能により、定義済みの Die Pads を持つコンポーネントを作成でき、回路図上に配置して PCB に同期（ECO 経由）すると、Bond Wires を使用してメイン基板上の通常のパッド（または任意の銅箔）に配線できます。通常のパッドに接続されると、そのパッドは Bond Finger パッドとしての性質を持つようになります。

チップオンボード用コンポーネントのフットプリント作成

ダイパッド、ボンドフィンガーパッド、ボンドワイヤを定義した、完全でシンプルなパッケージを、すべてコンポーネントフットプリントの一部として定義できます。

ダイパッドおよびダイ 3D ボディは、専用の Die コンポーネントレイヤーペアのレイヤー上に配置されます。このタイプのコンポーネントレイヤーペアは、View Configurations パネルを使用して追加できます。

adding component layer pairs の詳細をご覧ください。

ダイパッドは、Die レイヤー上の汎用 3D ボディ（STEP、SOLIDWORKS Part、Parasolid モデル形式）または押し出し 3D ボディ上に配置されます（これは Die Body と呼ばれます）。

銅箔レイヤー上（例: Top Layer）に通常のパッドオブジェクトを配置します。これらにボンドワイヤを接続すると、これらのパッドはボンドフィンガーパッドと見なされます。

この例では、ダイの周囲の Top Layer に配置されたパッドがボンドフィンガーパッドとして機能します。

ボンドワイヤは、専用の Wire Bonding コンポーネントレイヤーペアのレイヤー上に配置され、このレイヤーペアも View Configurations パネルを使用して追加できます。

ボンドワイヤを配置するには、Place » Bond Wire コマンドまたは Active Bar 上の  アイコンを使用します。コマンドを選択した後、ボンドワイヤで接続したい 2 点（たとえばダイパッドの中心点とフィンガーパッドの中心点）を順にクリックします。2D では、ボンドワイヤを XY 平面に投影した直線が表示されます。3D では、ボンドワイヤは始点と終点の位置およびその他のプロパティに基づいてレンダリングされます。

Profile 領域の Properties パネル内のフィールドを使用して、ボンドワイヤの Loop Height、Diameter、始点 Angle (α)、終点 Angle (β)、およびボンドワイヤ始点の形状を定義する Type （Ball - Wedge または Wedge - Wedge）の希望値を指定します。

ボンドフィンガーパッドの長辺を接続されたボンドワイヤと平行になるように向ける必要がある場合は、ボンドワイヤとそれに接続されたボンドフィンガーパッドを選択し、選択範囲を右クリックして、右クリックメニューから Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire コマンドを選択できます。

ワイヤボンディングを備えた完全なフットプリントの例を以下に示します。

PCB へのワイヤボンド配置

チップオンボード方式を使用する場合、チップのダイパッドをメイン基板上の任意の銅箔に接続するために、ボンドワイヤを手動で配置することもできます（described above と同様の方法）。ボンドワイヤは、その接続元ダイパッドのネットを継承します。1 つのダイパッドから複数のボンドワイヤを引き出すことができ、逆に複数のボンドワイヤをメイン基板上の同じ銅箔上で終端させることもできます。

ワイヤボンディングを備えた PCB の例を以下に示します。

ワイヤボンディングのデザインルールチェック

Wire Bondingデザインルール（Routingカテゴリ）は、PCBからアクセスしたAll RulesビューのConstraint Managerおよび、PCB Rules and Constraints Editorダイアログ（古いデザインルール定義および管理方法を使用している場合）で定義できます。このルールにより、隣接するボンドワイヤ間の許容距離（Wire To Wire）、Min Wire LengthおよびMax Wire Length、さらにBond Finger Margin（ボンドワイヤと、そのワイヤが接続されるボンドフィンガーパッド端部との距離／パディング）に対する制約を定義できます。Wire Bondingデザインルールは、バッチDRCでサポートされています。

Constraint Managerで定義されたWire Bondingルール

PCB Rules and Constraints Editorダイアログで定義されたWire Bondingルール

電気的ルールチェック（Un-Routed NetおよびShort Circuit）もWire Bondingに適用されます。

ボンドワイヤオブジェクトは、Component Clearanceチェックにも含まれ、3D空間内でボンドワイヤと他の（ボンドワイヤ以外の）オブジェクトとのクリアランス違反を検出できます。

ボンドワイヤと3Dボディの間で検出された衝突の例。

Wire Bondingクエリキーワード

以下のクエリ言語キーワードは、デザインルールのスコープ作成時（Constraint ManagerおよびPCB Rules and Constraints Editor ダイアログの両方）や、PCBまたはPCBライブラリ内のオブジェクトをフィルタリングするためのクエリ式を構築する際に、論理クエリ式で使用できます。

• IsBondFinger – ボンドワイヤが接続された銅箔レイヤ上のSMDパッドプリミティブを返します。

• IsBondWire – ボンドワイヤプリミティブを返します。

• IsBondWireConnected – ボンドワイヤが接続されている任意のプリミティブを返します。

DraftsmanドキュメントでのWire Bonding

Draftsmanは、通常のboard assembly view（メインのChip-on-Boardアプローチ向け）、board fabrication view、およびcomponent view（ワイヤボンディング「パッケージ」がフットプリント内で完全に定義されている場合向け）のすべてでワイヤボンディングをサポートします。

• 選択したboard assembly viewまたはboard fabrication viewのLayersタブにあるPropertiesパネルで、ダイパッドおよびボンドワイヤ用のレイヤを有効にすると、ビュー上（および以下に示す派生board detail views）にこれらのレイヤを表示できます。

  

  

   

• board assembly viewまたはboard fabrication viewでボンドワイヤの表示を有効にすると、ビューのPropertiesパネルのGeneralタブにあるShow Bond Wiresオプションを使用して、レイヤカラー（LayerタブのPropertiesパネルで定義）を使用するか、オーバーライドカラー（PCB側でボンドワイヤに指定されている場合）を使用するかを選択できます。

  

  

   

• コンポーネントがワイヤボンディングを備えている場合（つまり、ダイパッドとそれに接続されたボンドワイヤを持つ場合）、このコンポーネント用に配置された選択中のcomponent viewのPropertiesパネルでは、追加のShow Bond WiresおよびDie Padsオプションが利用可能になります。Show Bond Wires オプションを使用してボンドワイヤのグラフィックスを有効にし、レイヤカラー（関連するカラーボタンで定義）またはオーバーライドカラー（PCB側でボンドワイヤに指定されている場合）を使用するかを選択します。Die Padsオプションを使用してダイパッドのグラフィックスを有効にし、その色を定義します。

  

Wire Bonding出力

通常のPCB Printsを生成する際、ワイヤボンディング情報もサポートされます。印刷するレイヤとデジグネータを設定することで、ワイヤボンディング図を作成できます。

ワイヤボンディング図として設定されたPCB印刷の例。

また、ボンドワイヤ接続に関する情報を提供するWire Bonding Table Reportを生成することもできます（CSV形式）。このタイプの新しい出力を追加するには、Output Job fileのAssembly Outputs領域からWire Bonding Table Report 出力を使用します。あるいは、PCBエディタのメインメニューからFile » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report コマンドを選択して、エディタから直接レポートを生成することもできます。

Outjobファイルに新しいWire Bonding Table Report出力を追加します。

生成されたWire Bonding Table Reportの例