ワイヤボンディング

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の対応するパッド、または別のチップへ接続します。

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の電気接続を、極細ワイヤのマイクロ溶接によって形成する基本技術です。 一般に、最も費用対効果が高く柔軟な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、ワイヤボンディングを用いたチップオンボード（CoB）技術のハイブリッド基板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、メイン基板上の通常のパッド（または任意の銅箔）に Bond Wires を使用して配線できます。通常のパッドに接続されると、そのパッドは Bond Finger パッドとして扱われます。

チップオンボード・コンポーネントのフットプリント作成

コンポーネントのフットプリントの一部として、ダイパッド、ボンドフィンガーパッド、および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定義できます。

ダイパッドとダイ 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。この種類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。

コンポーネントレイヤーペアの追加 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（Die Body と呼ばれる）上に配置されます。

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、それらのパッドはボンドフィンガーパッドとして扱われます。

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 の Active Bar 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、ボンドワイヤの XY 平面への投影である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（Properties パネル内）にある各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での形状（Ball - Wedge または Wedge - Wedge）を定義する Type 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配置す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 コマンドを選択します。

ワイヤボンディングを含む完全なフットプリントの例を以下に示します。

PCB へのワイヤボンドの配置

Chip-on-Board アプローチを使用する場合は、（上記で説明した のとおり）ボンドワイヤを手動で配置して、チップのダイパッドをメインボード上の任意の銅箔に接続することもできます。ボンドワイヤは、その接続元の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出すことができ、逆に複数のボンドワイヤをメインボード上の同じ銅箔で終端させることもできます。

ワイヤボンディングを含む PCB の例を以下に示します。

ボンドワイヤおよびダイパッドの表示制御

2D Layout Mode で PCB またはフットプリントを表示している場合、ボンドワイヤの表示は、Bond Wire エントリ（および関連コントロール）を Object Visibility 領域内、View Options パネルの View Configuration タブ上で使用して制御できます（）。

3D Layout Mode で PCB またはフットプリントを表示している場合、ボンドワイヤとダイパッドの表示は、Show 3D Bodies オプションの一部として、General Settings 領域内の View Options パネルの View Configuration タブ上で制御されます。

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 からアクセスした場合の All Rules ビューの Constraint Manager および PCB Rules and Constraints Editor ダイアログ（従来の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の端との距離/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 に対応しています。

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ており、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 ボディ間で検出された衝突の例。

ワイヤボンディングのクエリキーワード

以下のクエリ言語キーワードは、デザインルールスコープの作成時（Constraint Manager と PCB Rules and Constraints Editor ダイアログの両方）に論理クエリ式で使用できるほか、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の構築時にも使用できます。

• 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 ドキュメントでのワイヤボンディング

Draftsman は、通常の board assembly view（主な Chip-on-Board アプローチ用）、board fabrication view、および component view（ワイヤボンディングの「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用）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のレイヤを有効にすると、ビュー上にこれらのレイヤを表示できます（また、派生した board detail views にも表示されます。以下を参照）。

  

  

   

• board assembly view または board fabrication view でボンドワイヤの表示が有効になっている場合、ビューの Show Bond Wires タブにある Properties パネルの General 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）を使うか、オーバーライドカラー（PCB 側でボンドワイヤ用に指定されている場合）を使うかを選択できます。

  

  

   

• コンポーネントにワイヤボンディングが含まれている場合（つまり、ダイパッドとそれに接続されたボンドワイヤがある場合）、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 オプションを使用するとボンドワイヤのグラフィックスを有効にでき、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 側でボンドワイヤ用に指定されている場合）を使用するかを選択できます。Die Pads オプションを使用するとダイパッドのグラフィックスを有効にし、その色を定義できます。

  

ワイヤボンディング出力

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 プリントの例。

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 も生成できます（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

ワイヤボンディングテーブルレポート内のエントリは、次のようにソートされます。

1. まず、コンポーネントプリミティブから開始するボンドワイヤが一覧表示されます。
   このグループ内のエントリは、コンポーネントデジグネータのアルファベット順、その後にパッドデジグネータ順でソートされます。

2. 次に、フリープリミティブから開始してコンポーネントプリミティブで終わるボンドワイヤが一覧表示されます。 このグループ内のエントリは、プリミティブ名および/またはデジグネータのアルファベット順でソートされます。

3. 次に、フリープリミティブから開始してフリープリミティブで終わるボンドワイヤが一覧表示されます。 このグループ内のエントリもアルファベット順でソートされます。