Wire Bonding
W skrócie
- Dowiedz się, do czego służą połączenia drutowe i jak Altium Designer wykorzystuje je w projektowaniu płytek typu chip-on-board oraz płytek hybrydowych.
- Poznaj podstawy konfiguracji połączeń drutowych, w tym pola kontaktowe struktury półprzewodnikowej, pola do bondingu, bryły struktur, dedykowane pary warstw oraz umieszczanie drutów łączeniowych.
- Zobacz, jak właściwości drutów łączeniowych, wyrównanie pól kontaktowych i dodatkowe funkcje wpływają na proces projektowania.
Głównym celem wykonywania połączeń drutowych jest utworzenie niezawodnego połączenia elektrycznego o niskiej rezystancji między strukturą półprzewodnikową a jej obudową lub między różnymi strukturami w module wieloukładowym. Proces ten polega na łączeniu cienkim drutem, zwykle wykonanym ze złota, aluminium lub miedzi, pola kontaktowego na strukturze z odpowiednim polem na podłożu obudowy lub na innej strukturze.
Połączenia drutowe służą do przesyłania zasilania i sygnałów między podłożami a strukturami półprzewodnikowymi. Jest to podstawowa technologia, w której połączenie elektryczne między powierzchniami kontaktowymi struktury (polami kontaktowymi) a jej nośnikiem lub podłożem powstaje przez mikrozgrzewanie mikrodrutów. Powszechnie uznaje się ją za najbardziej ekonomiczną i elastyczną technologię wykonywania połączeń; jest ona wykorzystywana do montażu większości obudów półprzewodnikowych.
Altium Designer obsługuje projektowanie płytek hybrydowych w technologii chip-on-board (CoB) z wykorzystaniem połączeń drutowych. Funkcja ta umożliwia utworzenie komponentu ze zdefiniowanymi Die Pads , który po umieszczeniu na schemacie i zsynchronizowaniu (za pośrednictwem ECO) z PCB można połączyć ze standardowymi polami lutowniczymi (lub dowolną miedzią) na płytce głównej za pomocą Bond Wires. Po połączeniu ze standardowym polem lutowniczym pole to nabiera cech pola Bond Finger.
Tworzenie footprintu komponentu Chip-on-Board
Można zdefiniować kompletną, prostą obudowę ze zdefiniowanymi polami kontaktowymi struktury, polami przyłączeniowymi i drutami połączeniowymi — wszystko w ramach footprintu komponentu.
Pola kontaktowe struktury i jej bryły 3D umieszcza się na warstwie dedykowanej pary warstw komponentu typu Die. Parę warstw komponentu tego typu można dodać za pomocą panelu View Configurations.
Dowiedz się więcej o dodawaniu par warstw komponentu.
Pola kontaktowe struktury umieszcza się na ogólnej bryle 3D (formaty modeli STEP, SOLIDWORKS Part i Parasolid) lub na wyciągniętej bryle 3D na warstwie Die (określanej jako Die Body).
Umieść standardowe obiekty pól lutowniczych na warstwie miedzi (np. Top Layer). Po podłączeniu do nich drutów połączeniowych pola te będą traktowane jako pola przyłączeniowe.

W tym przykładzie pola umieszczone na warstwie Top Layer wokół struktury będą pełnić funkcję pól przyłączeniowych.
Druty połączeniowe są umieszczane na warstwie należącej do dedykowanej pary warstw komponentu Wire Bonding , którą można również dodać za pomocą panelu View Configurations.
Aby umieścić drut połączeniowy, użyj polecenia Place » Bond Wire lub ikony
na Active Bar. Po wybraniu polecenia kliknij kolejno dwa punkty, które chcesz połączyć drutem (np. środek pola kontaktowego struktury półprzewodnikowej i środek pola kontaktowego na podłożu). W widoku 2D zostanie wyświetlona linia prosta będąca rzutem drutu połączeniowego na płaszczyznę XY. W widoku 3D drut połączeniowy jest renderowany na podstawie położenia jego punktu początkowego i końcowego oraz pozostałych właściwości.
Użyj pól w sekcji Profile panelu Properties, aby określić żądane wartości parametrów Loop Height i Diameter drutu połączeniowego, jego początkowego Angle (α) i końcowego Angle (β), a także parametru Type określającego kształt w punkcie początkowym drutu (Ball - Wedge lub Wedge - Wedge).
Jeśli pola kontaktowe na podłożu mają być zorientowane tak, aby dłuższy bok pola był równoległy do podłączonego drutu połączeniowego, zaznacz druty i połączone z nimi pola kontaktowe na podłożu, kliknij zaznaczenie prawym przyciskiem myszy, a następnie wybierz polecenie Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire z menu kontekstowego.
Poniżej pokazano przykład kompletnej obudowy PCB z połączeniami drutowymi.
Umieszczanie połączeń drutowych na PCB
W przypadku technologii Chip-on-Board można również ręcznie umieszczać druty połączeniowe (w sposób opisany powyżej), aby połączyć pola kontaktowe struktury półprzewodnikowej układu z dowolnym obszarem miedzi na płycie głównej. Drut połączeniowy dziedziczy sieć swojego źródłowego pola kontaktowego struktury półprzewodnikowej. Z jednego pola kontaktowego struktury może wychodzić wiele drutów połączeniowych i odwrotnie — wiele drutów może kończyć się na tym samym obszarze miedzi na płycie głównej.
Poniżej pokazano przykład płytki PCB z połączeniami drutowymi.
Sterowanie widocznością drutów połączeniowych i pól kontaktowych struktury półprzewodnikowej
Podczas przeglądania płytki PCB lub obudowy montażowej w trybie 2D Layout można sterować widocznością drutów połączeniowych za pomocą pozycji Bond Wire (i powiązanych elementów sterujących) w sekcji Object Visibility na karcie View Options panelu View Configuration
Podczas przeglądania płytki PCB lub obudowy montażowej w trybie 3D Layout widocznością drutów połączeniowych i pól kontaktowych struktury półprzewodnikowej steruje opcja Show 3D Bodies w sekcji General Settings na karcie View Options panelu View Configuration .
Sprawdzanie reguł projektowych dla połączeń drutowych
Regułę projektową Wire Bonding (kategoria Routing) można zdefiniować w widoku All Rules narzędzia Constraint Manager otwartego z poziomu płytki PCB oraz w oknie dialogowym PCB Rules and Constraints Editor (w przypadku korzystania ze starszego sposobu definiowania reguł projektowych i zarządzania nimi). Reguła umożliwia zdefiniowanie ograniczeń dotyczących dopuszczalnej odległości między sąsiednimi drutami połączeniowymi (Wire To Wire), Min Wire Length i Max Wire Length oraz Bond Finger Margin, czyli odległości/odstępu między drutem połączeniowym a krawędzią pola połączeniowego typu bond finger, do którego jest on podłączony. Reguła projektowa Wire Bonding jest obsługiwana podczas wsadowego sprawdzania reguł projektowych (DRC).

Reguła Wire Bonding zdefiniowana w narzędziu Constraint Manager

Reguła Wire Bonding zdefiniowana w oknie dialogowym PCB Rules and Constraints Editor
Sprawdzanie reguł elektrycznych (Un-Routed Net i Short Circuit) obejmuje również połączenia drutowe.
Obiekty drutów połączeniowych są również uwzględniane podczas sprawdzania reguły Component Clearance, co pozwala wykrywać naruszenia odstępów między drutami połączeniowymi a innymi obiektami (niebędącymi drutami połączeniowymi) w przestrzeni 3D.

Przykład wykrytej kolizji między drutem połączeniowym a bryłą 3D.
Słowa kluczowe zapytań dotyczące połączeń drutowych
Poniższe słowa kluczowe języka zapytań są dostępne do użycia w logicznych wyrażeniach zapytań podczas definiowania zakresów reguł projektowych (zarówno w Constraint Manager, jak i w oknie dialogowym PCB Rules and Constraints Editor ), a także podczas tworzenia wyrażeń zapytań służących do filtrowania obiektów na PCB lub w bibliotece PCB:
-
IsBondFinger – zwraca obiekt podstawowy pola lutowniczego SMD na warstwie miedzi, do którego podłączony jest przewód bondujący.
-
IsBondWire – zwraca obiekt podstawowy przewodu bondującego.
-
IsBondWireConnected – zwraca dowolny obiekt podstawowy, do którego podłączony jest przewód bondujący.
Połączenia drutowe w dokumencie Draftsman
Draftsman obsługuje połączenia drutowe zarówno w standardowym widoku montażowym płytki (dla podstawowego podejścia Chip-on-Board), widoku produkcyjnym płytki, jak i w widoku komponentu (gdy „obudowa” z połączeniami drutowymi została w pełni zdefiniowana w obrębie footprintu).
-
Włącz warstwy pól kontaktowych struktury półprzewodnikowej i przewodów bondujących na karcie Layers panelu Properties wybranego widoku montażowego lub produkcyjnego płytki, aby wyświetlić te warstwy w tym widoku (oraz w pochodnych widokach szczegółowych płytki, jak pokazano poniżej).
-
Po włączeniu wyświetlania przewodów bondujących w widoku montażowym lub produkcyjnym płytki można wybrać kolor warstwy (zdefiniowany na karcie Layer panelu Properties) albo kolor zastępczy (jeśli został określony dla przewodów bondujących po stronie PCB), korzystając z opcji Show Bond Wires na karcie General panelu Properties danego widoku.
-
Jeśli komponent zawiera połączenia drutowe (tj. ma pola kontaktowe struktury półprzewodnikowej i podłączone do nich przewody bondujące), w panelu Properties dla wybranego widoku tego komponentu dostępne są dodatkowe opcje Show Bond Wires i Die Pads. Użyj opcji Show Bond Wires , aby włączyć graficzne przedstawienie przewodów bondujących i wybrać kolor warstwy (zdefiniowany za pomocą powiązanego przycisku koloru) lub kolor zastępczy (jeśli został określony dla przewodów bondujących po stronie PCB). Użyj opcji Die Pads, aby włączyć graficzne przedstawienie pól kontaktowych struktury półprzewodnikowej i określić ich kolor.
Dane wyjściowe połączeń drutowych
Informacje o połączeniach drutowych są obsługiwane podczas generowania standardowych wydruków PCB. Konfigurując warstwy i oznaczenia przeznaczone do wydruku, można utworzyć schemat połączeń drutowych.

Przykład wydruku PCB skonfigurowanego jako schemat połączeń drutowych.
Można również wygenerować tabelaryczny raport połączeń drutowych (w formacie CSV), zawierający informacje o połączeniach przewodami bondującymi. Użyj Wire Bonding Table Report w sekcji Assembly Outputs pliku Output Job, aby dodać nowe dane wyjściowe tego typu. Możesz też wybrać polecenie File » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report z menu głównego edytora PCB, aby wygenerować raport bezpośrednio z edytora.

Dodaj nowe dane wyjściowe typu tabelaryczny raport połączeń drutowych do pliku Outjob.
Więcej informacji o danych wyjściowych w postaci tabelarycznego raportu połączeń drutowych znajdziesz na stronie Przygotowywanie danych montażowych.




).






).
).













