Wire Bonding

Głównym celem wire bonding jest zapewnienie niezawodnego połączenia elektrycznego o niskiej rezystancji między chipem półprzewodnikowym a jego obudową lub między różnymi chipami w module wielochipowym. Proces ten polega na połączeniu cienkiego drutu, zwykle wykonanego ze złota, aluminium lub miedzi, od pola lutowniczego na chipie do odpowiadającego mu pola na podłożu obudowy lub na innym chipie.

Wire bonding przesyła zasilanie i sygnały między podłożami i chipami. Jest to podstawowa technologia, w której połączenie elektryczne między powierzchniami stykowymi chipu (padami) a nośnikiem chipu lub podłożem jest realizowane przez mikrozgrzewanie mikrodrutów. Ogólnie uważa się ją za najbardziej opłacalną i elastyczną technologię połączeń i jest używana do montażu większości obudów półprzewodnikowych.

Altium Designer obsługuje projektowanie płytek hybrydowych z technologią chip-on-board (CoB) z użyciem Wire Bonding. Ta funkcja umożliwia utworzenie komponentu ze zdefiniowanym Die Pads a po umieszczeniu go na schemacie i zsynchronizowaniu (przez ECO) z PCB można go połączyć przewodami ze zwykłymi padami (lub dowolną miedzią) na płycie głównej za pomocą Bond Wires. Po połączeniu ze zwykłym padem pad ten przyjmuje charakterystykę padu Bond Finger.

Tworzenie footprintu komponentu Chip-on-Board

Możesz zdefiniować kompletną, prostą obudowę ze zdefiniowanymi padami układu, padami bond finger i drutami połączeniowymi, wszystko jako część footprintu komponentu.

Pady układu i bryły 3D układu są umieszczane na warstwie dedykowanej pary warstw komponentu Die. Parę warstw komponentu tego typu można dodać za pomocą panelu View Configurations.

Dowiedz się więcej o dodawaniu par warstw komponentu.

Pady układu są umieszczane na ogólnej bryle 3D (formaty modeli STEP, SOLIDWORKS Part i Parasolid) lub wyciągniętej bryle 3D na warstwie Die (określanej jako Die Body).

Umieść zwykłe obiekty padów na warstwie miedzi (np. Top Layer). Po podłączeniu do nich drutów połączeniowych pady te będą traktowane jako pady bond finger.

W tym przykładzie pady umieszczone na warstwie Top Layer wokół układu będą pełnić rolę padów bond finger.

Druty połączeniowe są umieszczane na warstwie dedykowanej pary warstw komponentu Wire Bonding, którą również można dodać za pomocą panelu View Configurations.

Użyj polecenia Place » Bond Wire lub ikony na Active Bar, aby umieścić drut połączeniowy. Po wybraniu polecenia kliknij kolejno dwa punkty, które chcesz połączyć drutem połączeniowym (np. punkt środkowy pada układu i punkt środkowy pada finger). W 2D zostanie pokazana linia prosta, będąca rzutem drutu połączeniowego na płaszczyznę XY. W 3D drut połączeniowy jest renderowany na podstawie położenia jego punktów początkowego i końcowego oraz innych właściwości.

Użyj pól w obszarze Profile panelu Properties, aby określić żądane wartości Loop Height i Diameter drutu połączeniowego, jego początkowego Angle (α) i końcowego Angle (β), a także Type definiującego kształt w punkcie początkowym drutu połączeniowego (Ball - Wedge lub Wedge - Wedge).

Jeśli pady bond finger muszą być ustawione tak, aby dłuższy bok pada był równoległy do połączonego z nim drutu połączeniowego, możesz wybrać druty połączeniowe i połączone z nimi pady bond finger, kliknąć prawym przyciskiem myszy zaznaczenie, a następnie wybrać polecenie Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire z menu kontekstowego.

Poniżej pokazano przykład kompletnego footprintu z połączeniami drutowymi.

Umieszczanie drutów połączeniowych na PCB

W przypadku stosowania podejścia Chip-on-Board możesz również ręcznie umieszczać druty połączeniowe (w taki sam sposób, jak opisano powyżej), aby połączyć pady matrycy układu z dowolną miedzią na płycie głównej. Drut połączeniowy dziedziczy sieć swojego źródłowego pada matrycy. Z jednego pada matrycy może wychodzić wiele drutów połączeniowych i odwrotnie — wiele drutów połączeniowych może kończyć się na tym samym obiekcie miedzianym na płycie głównej.

Poniżej pokazano przykład płytki PCB z połączeniami drutowymi.

Sterowanie widocznością drutów połączeniowych i padów matrycy

Podczas przeglądania PCB lub footprintu w trybie 2D Layout Mode możesz sterować widocznością drutów połączeniowych za pomocą pozycji Bond Wire  (oraz powiązanych elementów sterujących) w obszarze Object Visibility , na karcie View Options  panelu View Configuration  ().

Podczas przeglądania PCB lub footprintu w trybie 3D Layout Mode widoczność drutów połączeniowych i padów matrycy jest kontrolowana w ramach opcji Show 3D Bodies  w obszarze 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 menedżera Constraint Manager, gdy jest otwierany z poziomu PCB, oraz w oknie dialogowym PCB Rules and Constraints Editor (przy użyciu starszego podejścia do definiowania i zarządzania regułami projektowymi). Reguła ta umożliwia zdefiniowanie ograniczeń dotyczących dopuszczalnej odległości między sąsiednimi drutami połączeniowymi (Wire To Wire), Min Wire Length i Max Wire Length, a także Bond Finger Margin, czyli odległości/odsunięcia między drutem połączeniowym a krawędzią pada bond finger, do którego jest on podłączony. Reguła projektowa Wire Bonding jest obsługiwana przez wsadowe DRC.

Reguła Wire Bonding zdefiniowana w Constraint Manager

Reguła Wire Bonding zdefiniowana w oknie dialogowym PCB Rules and Constraints Editor

Kontrole reguł elektrycznych (Un-Routed Net i Short Circuit) również mają zastosowanie do Wire Bonding.

Obiekty drutów połączeniowych są również uwzględniane podczas sprawdzania Component Clearance, aby wykrywać naruszenia odstępów między drutami połączeniowymi a innymi obiektami (niebędącymi drutami połączeniowymi) w przestrzeni 3D.

Przykład kolizji wykrytej między drutem połączeniowym a bryłą 3D.

Słowa kluczowe zapytań Wire Bonding

Następujące słowa kluczowe języka zapytań są dostępne do użycia w logicznych wyrażeniach zapytań podczas tworzenia zakresów reguł projektowych (zarówno w Constraint Manager, jak i w oknie dialogowym PCB Rules and Constraints Editor ), a także podczas konstruowania wyrażeń zapytań używanych do filtrowania obiektów na PCB lub w bibliotece PCB:

• IsBondFinger – zwraca prymityw pada SMD na warstwie miedzi, do którego podłączony jest drut połączeniowy.

• IsBondWire – zwraca prymityw drutu połączeniowego.

• IsBondWireConnected – zwraca dowolny prymityw, do którego podłączony jest drut połączeniowy.

Wire Bonding w dokumencie Draftsman

Draftsman obsługuje wire bonding zarówno w standardowym widoku montażowym płytki (dla głównego podejścia Chip-on-Board), widoku produkcyjnym płytki, jak i w widoku komponentu (w przypadku, gdy „pakiet” wire bondingu został w pełni zdefiniowany w footprintcie).

• Włącz warstwy dla padów matrycy i drutów połączeniowych na karcie Layers w panelu Properties wybranego widoku montażowego płytki lub widoku produkcyjnego płytki, aby wyświetlić te warstwy w widoku (oraz w pochodnych widokach detali płytki, jak pokazano poniżej).

  

  

   

• Gdy wyświetlanie drutów połączeniowych jest włączone dla widoku montażowego płytki lub widoku produkcyjnego płytki, możesz wybrać użycie koloru warstwy (zdefiniowanego na karcie Layer panelu Properties) albo koloru nadpisania (jeśli został określony dla drutów połączeniowych po stronie PCB) za pomocą opcji Show Bond Wires na karcie General panelu widoku.

  

  

   

• Gdy komponent zawiera wire bonding (tj. ma pad(y) matrycy i podłączone do nich druty połączeniowe), w panelu Properties są dostępne dodatkowe opcje Show Bond Wires i Die Pads dla wybranego widoku komponentu umieszczonego dla tego komponentu. Użyj opcji Show Bond Wires, aby włączyć grafikę drutów połączeniowych i wybrać użycie koloru warstwy (zdefiniowanego za pomocą powiązanego przycisku koloru) albo koloru nadpisania (jeśli został określony dla drutów połączeniowych po stronie PCB). Użyj opcji Die Pads, aby włączyć grafikę padów matrycy i zdefiniować ich kolor.

  

Dane wyjściowe Wire Bonding

Informacje o wire bondingu są obsługiwane podczas generowania standardowych wydruków PCB. Konfigurując warstwy i oznaczenia do wydruku, można utworzyć diagram wire bondingu.

Przykład wydruku PCB skonfigurowanego jako diagram wire bondingu.

Można także wygenerować raport Wire Bonding Table ReportWire Bonding Table Report zawierający informacje dotyczące połączeń drutów połączeniowych (w formacie CSV). Użyj wyjścia Wire Bonding Table Report  z obszaru Assembly Outputs pliku Output Job file, aby dodać nowe wyjście tego typu. Alternatywnie wybierz polecenie File » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report  z menu głównego edytora PCB, aby wygenerować raport bezpośrednio z edytora.

Dodaj nowe wyjście Wire Bonding Table Report do pliku Outjob.

Przykład wygenerowanego raportu Wire Bonding Table Report

Wpisy w raporcie tabeli wire bondingu są sortowane następująco:

1. Najpierw wyświetlane są druty połączeniowe rozpoczynające się od prymitywów komponentów. Wpisy w tej grupie są sortowane alfabetycznie według oznaczeń komponentów, a następnie według oznaczeń padów.

2. Następnie wyświetlane są druty połączeniowe rozpoczynające się od wolnych prymitywów i kończące się na prymitywach komponentów. Wpisy w tej grupie są sortowane alfabetycznie według nazw i/lub oznaczeń prymitywów.

3. Następnie wyświetlane są druty połączeniowe rozpoczynające się i kończące na wolnych prymitywach. Wpisy w tej grupie są również sortowane alfabetycznie.