와이어 본딩

와이어 본딩의 주된 목적은 반도체 칩과 패키지 사이 또는 멀티칩 모듈 내의 서로 다른 칩 사이에 안정적이고 낮은 저항의 전기적 연결을 형성하는 것입니다. 이 공정에서는 일반적으로 금, 알루미늄 또는 구리로 만든 가는 와이어를 사용하여 칩의 본드 패드에서 패키지 기판이나 다른 칩의 해당 패드까지 접합합니다.

와이어 본딩은 기판과 칩 사이에서 전력과 신호를 전달합니다. 이는 칩 접촉면(패드)과 칩 캐리어 또는 기판 사이의 전기적 연결을 마이크로 와이어의 미세 용접으로 형성하는 기본 기술입니다. 일반적으로 가장 비용 효율적이고 유연한 인터커넥트 기술로 여겨지며, 대부분의 반도체 패키지 조립에 사용됩니다.

Altium Designer는 와이어 본딩을 사용하는 chip-on-board(CoB) 기술 기반 하이브리드 보드 설계를 지원합니다. 이 기능을 사용하면 정의된 Die Pads 를 포함하는 컴포넌트를 생성할 수 있으며, 이 컴포넌트를 회로도에 배치하고 ECO를 통해 PCB와 동기화한 후 Bond Wires를 사용하여 메인 보드의 일반 패드(또는 임의의 구리)에 배선할 수 있습니다. 일반 패드에 연결되면 해당 패드는 Bond Finger 패드와 같은 성격을 갖게 됩니다.

Chip-on-Board 컴포넌트 풋프린트 생성

컴포넌트 풋프린트의 일부로 정의된 다이 패드, 본드 핑거 패드, 본드 와이어를 포함하는 완전하고 단순한 패키지를 정의할 수 있습니다.

다이 패드와 다이 3D 바디는 전용 Die 컴포넌트 레이어 페어의 레이어에 배치됩니다. 이 유형의 컴포넌트 레이어 페어는 View Configurations 패널을 사용하여 추가할 수 있습니다.

컴포넌트 레이어 페어 추가에 대해 자세히 알아보세요.

다이 패드는 Die 레이어의 일반 3D 바디(STEP, SOLIDWORKS Part 및 Parasolid 모델 형식) 또는 돌출 3D 바디 위에 배치됩니다(이를 Die Body라고 함).

구리 레이어(예: Top Layer)에 일반 패드 객체를 배치합니다. 본드 와이어를 이들에 연결한 후 이러한 패드는 본드 핑거 패드로 간주됩니다.

이 예에서는 다이 주변의 Top Layer에 배치된 패드가 본드 핑거 패드 역할을 합니다.

본드 와이어는 전용 Wire Bonding 컴포넌트 레이어 페어의 레이어에 배치되며, 이 레이어 페어 역시 View Configurations 패널을 사용해 추가할 수 있습니다.

본드 와이어를 배치하려면 Place » Bond Wire 명령 또는 Active Bar의 아이콘을 사용합니다. 명령을 선택한 후 본드 와이어로 연결하려는 두 지점(예: 다이 패드 중심점과 핑거 패드 중심점)을 순서대로 클릭합니다. 2D에서는 본드 와이어를 XY 평면에 투영한 직선이 표시됩니다. 3D에서는 시작점과 끝점의 위치 및 기타 속성에 따라 본드 와이어가 렌더링됩니다.

Properties 패널의 Profile 영역에 있는 필드를 사용하여 본드 와이어의 Loop Height 및 Diameter, 시작 Angle (α)과 끝 Angle (β), 그리고 본드 와이어 시작점의 형상을 정의하는 Type (Ball - Wedge 또는 Wedge - Wedge) 값을 지정합니다.

본드 핑거 패드의 긴 변이 연결된 본드 와이어와 평행하도록 방향을 맞춰야 하는 경우, 본드 와이어와 그에 연결된 본드 핑거 패드를 선택하고, 선택 항목을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭한 다음, 우클릭 메뉴에서 Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire 명령을 선택하면 됩니다.

와이어 본딩이 포함된 전체 풋프린트의 예는 아래에 나와 있습니다.

PCB에 와이어 본드 배치

Chip-on-Board 방식을 사용할 때는 칩의 다이 패드를 메인 보드의 임의 구리 영역에 연결하기 위해 본드 와이어를 수동으로 배치할 수도 있습니다(위에서 설명한 것과 동일한 방식). 본드 와이어는 소스 다이 패드의 넷을 상속합니다. 하나의 다이 패드에서 여러 본드 와이어가 시작될 수 있으며, 반대로 여러 본드 와이어가 메인 보드의 동일한 구리 영역에서 끝날 수도 있습니다.

와이어 본딩이 포함된 PCB의 예는 아래에 나와 있습니다.

본드 와이어 및 다이 패드의 가시성 제어

PCB 또는 풋프린트를 2D Layout Mode로 볼 때는 Bond Wire 항목(및 관련 제어)을 Object Visibility 영역의 View Options 탭에 있는 View Configuration panel()에서 사용하여 본드 와이어의 가시성을 제어할 수 있습니다.

PCB 또는 풋프린트를 3D Layout Mode로 볼 때는 본드 와이어와 다이 패드의 가시성이 Show 3D Bodies 옵션의 일부로, General Settings 영역의 View Options 탭에 있는 View Configuration panel에서 제어됩니다.

와이어 본딩을 위한 설계 규칙 검사

Wire Bonding 설계 규칙(Routing 범주)은 PCB에서 액세스한 All Rules 보기의 Constraint Manager와 PCB Rules and Constraints Editor dialog(기존 설계 규칙 정의 및 관리 방식 사용 시)에서 정의할 수 있습니다. 이 규칙을 사용하면 인접한 본드 와이어 사이의 허용 거리(Wire To Wire), Min Wire Length 및 Max Wire Length, 그리고 본드 와이어와 연결된 본드 핑거 패드 가장자리 사이의 거리/패딩인 Bond Finger Margin에 대한 제약을 정의할 수 있습니다. Wire Bonding 설계 규칙은 배치 DRC에서 지원됩니다.

Constraint Manager에서 정의된 Wire Bonding 규칙

PCB Rules and Constraints Editor dialog에서 정의된 Wire Bonding 규칙

전기적 규칙 검사(Un-Routed Net 및 Short Circuit)도 Wire Bonding에 적용됩니다.

본드 와이어 객체는 Component Clearance 검사에도 포함되어, 3D 공간에서 본드 와이어와 다른(본드 와이어가 아닌) 객체 사이의 클리어런스 위반을 감지할 수 있습니다.

본드 와이어와 3D 바디 사이에서 감지된 충돌의 예.

와이어 본딩 쿼리 키워드

다음 쿼리 언어 키워드는 설계 규칙 범위를 생성할 때(Constraint Manager와 PCB Rules and Constraints Editor dialog 모두에서) 논리 쿼리 식에 사용할 수 있으며, PCB 또는 PCB 라이브러리에서 객체를 필터링하는 데 사용할 쿼리 식을 구성할 때도 사용할 수 있습니다.

• IsBondFinger – bond wire가 연결된 구리 레이어의 SMD 패드 프리미티브를 반환합니다.

• IsBondWire – bond wire 프리미티브를 반환합니다.

• IsBondWireConnected – bond wire가 연결된 모든 프리미티브를 반환합니다.

Draftsman 문서에서의 와이어 본딩

Draftsman은 일반 board assembly view(주된 Chip-on-Board 방식용), board fabrication view, 그리고 component view(와이어 본딩 '패키지'가 footprint 내에서 완전히 정의된 경우용) 모두에서 와이어 본딩을 지원합니다.

• 선택한 board assembly view 또는 board fabrication view의 Layers 탭에 있는 Properties panel에서 다이 패드 및 bond wire용 레이어를 활성화하면, 보기에서 이러한 레이어를 표시할 수 있습니다(아래와 같이 파생된 board detail views에서도 표시됨).

  

  

   

• board assembly view 또는 board fabrication view에서 bond wire 표시가 활성화되면, 보기의 Properties panel에 있는 General 탭의 Show Bond Wires 옵션을 사용하여 레이어 색상(Layer 탭의 Properties panel에서 정의)을 사용할지, 또는 오버라이드 색상(PCB 측에서 bond wire에 대해 지정된 경우)을 사용할지 선택할 수 있습니다.

  

  

   

• 컴포넌트에 와이어 본딩 기능이 있는 경우(즉, die pad와 여기에 연결된 bond wire가 있는 경우), 이 컴포넌트에 대해 배치된 선택된 component view의 Properties panel에서 추가 Show Bond Wires 및 Die Pads 옵션을 사용할 수 있습니다. Show Bond Wires 옵션을 사용하여 bond wire 그래픽을 활성화하고 레이어 색상(연결된 색상 버튼으로 정의) 또는 오버라이드 색상(PCB 측에서 bond wire에 대해 지정된 경우)을 사용할지 선택합니다. Die Pads 옵션을 사용하여 die pad 그래픽을 활성화하고 해당 색상을 정의합니다.

  

와이어 본딩 출력

일반 PCB Prints를 생성할 때 와이어 본딩 정보가 지원됩니다. 인쇄할 레이어와 designator를 구성하여 와이어 본딩 다이어그램을 만들 수 있습니다.

와이어 본딩 다이어그램으로 구성된 PCB 출력 예시.

또한 bond wire 연결과 관련된 정보를 제공하는 Wire Bonding Table Report를 CSV 형식으로 생성할 수 있습니다. 이 유형의 새 출력을 추가하려면 Output Job file의 Assembly Outputs 영역에서 Wire Bonding Table Report 출력을 사용합니다. 또는 PCB editor의 메인 메뉴에서 File » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report 명령을 선택하여 에디터에서 직접 보고서를 생성할 수도 있습니다.

Outjob 파일에 새 Wire Bonding Table Report 출력을 추가합니다.

생성된 Wire Bonding Table Report의 예시

와이어 본딩 테이블 보고서의 항목은 다음과 같이 정렬됩니다.

1. 먼저, 컴포넌트 프리미티브에서 시작하는 bond wire가 나열됩니다. 이 그룹 내 항목은 컴포넌트 designator 기준 알파벳순으로 정렬된 후 pad designator 기준으로 정렬됩니다.

2. 그다음, 자유 프리미티브에서 시작해 컴포넌트 프리미티브에서 끝나는 bond wire가 나열됩니다. 이 그룹 내 항목은 프리미티브 이름 및/또는 designator 기준 알파벳순으로 정렬됩니다.

3. 그다음, 자유 프리미티브에서 시작해 자유 프리미티브에서 끝나는 bond wire가 나열됩니다. 이 그룹 내 항목도 알파벳순으로 정렬됩니다.