Wire Bonding

O principal objetivo do wire bonding é estabelecer uma conexão elétrica segura e de baixa resistência entre um chip semicondutor e seu encapsulamento, ou entre diferentes chips dentro de um módulo multichip. Esse processo envolve a ligação de um fio fino, normalmente feito de ouro, alumínio ou cobre, desde o bond pad no chip até um pad correspondente no substrato do encapsulamento ou em outro chip.

O wire bonding transmite energia e sinais entre substratos e chips. É a tecnologia básica na qual uma conexão elétrica entre as superfícies de contato do chip (pads) e o suporte do chip ou substrato é estabelecida pela microsoldagem de microfios. Em geral, é considerada a tecnologia de interconexão mais econômica e flexível, sendo usada para montar a maioria dos encapsulamentos semicondutores.

O Altium Designer oferece suporte ao projeto de placas híbridas com tecnologia chip-on-board (CoB) usando Wire Bonding. Esse recurso permite criar um componente com Die Pads definidos e, depois de colocado em um esquemático e sincronizado (por meio de ECO) com a PCB, ele pode ser conectado por fios a pads regulares (ou qualquer cobre) na placa principal usando Bond Wires. Quando conectado a um pad regular, esse pad passa a assumir as características de um pad Bond Finger.

Criação de Footprint de Componente Chip-on-Board

Você pode definir um encapsulamento simples e completo com die pads, bond finger pads e bond wires definidos, tudo como parte do footprint do componente.

Die pads e corpos 3D do die são colocados em uma camada de um par de camadas de componente dedicado do tipo Die. Um par de camadas de componente desse tipo pode ser adicionado usando o painel View Configurations.

Saiba mais sobre adicionar pares de camadas de componente.

Os die pads são colocados sobre um corpo 3D genérico (formatos de modelo STEP, SOLIDWORKS Part e Parasolid) ou um corpo 3D extrudado na camada Die (referido como um Die Body).

Coloque objetos pad regulares em uma camada de cobre (por exemplo, a Top Layer). Depois de conectar bond wires a eles, esses pads serão considerados bond finger pads.

Neste exemplo, pads colocados na Top Layer ao redor do die atuarão como bond finger pads.

Bond wires são colocados em uma camada de um par de camadas de componente dedicado Wire Bonding, que também pode ser adicionado usando o painel View Configurations.

Use o comando Place » Bond Wire ou o ícone  em Active Bar para colocar um bond wire. Após selecionar o comando, clique sequencialmente em dois pontos que deseja conectar com um bond wire (por exemplo, o ponto central de um die pad e o ponto central de um finger pad). Uma linha reta, que é uma projeção do bond wire no plano XY, será mostrada em 2D. Em 3D, o bond wire é renderizado com base na posição de seus pontos inicial e final e em outras propriedades.

Use os campos na região Profile do painel Properties para especificar os valores desejados de Loop Height e Diameter de um bond wire, seu Angle (α) inicial e Angle (β) final, bem como o Type que define a forma no ponto inicial do bond wire (Ball - Wedge ou Wedge - Wedge).

Se os bond finger pads precisarem ser orientados de modo que um lado mais longo de um pad fique paralelo ao bond wire conectado, você poderá selecionar os bond wires e os bond finger pads conectados a eles, clicar com o botão direito na seleção e, em seguida, escolher o comando Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire no menu de contexto.

Um exemplo de um footprint completo que inclui wire bonding é mostrado abaixo.

Colocando Wire Bonds em uma PCB

Ao usar a abordagem Chip-on-Board, você também pode colocar bond wires manualmente (da mesma forma que descrito acima) para conectar os die pads do chip a qualquer cobre na placa principal. Um bond wire herdará a net de seu die pad de origem. Vários bond wires podem partir do mesmo die pad e, inversamente, vários bond wires podem terminar no mesmo cobre da placa principal.

Um exemplo de uma PCB com wire bonding é mostrado abaixo.

Controlando a visibilidade de Bond Wires e Die Pads

Ao visualizar uma PCB ou footprint no modo 2D Layout Mode, você pode controlar a visibilidade dos bond wires usando a entrada Bond Wire  (e os controles associados) na região Object Visibility , na guia View Options  do painel View Configuration  ().

Ao visualizar uma PCB ou footprint no modo 3D Layout Mode, a visibilidade dos bond wires e die pads é controlada como parte da opção Show 3D Bodies  na região General Settings , na guia View Options  do painel View Configuration .

Verificações de regras de projeto para Wire Bonding

Uma regra de projeto Wire Bonding (categoria Routing) pode ser definida na visualização All Rules do Constraint Manager quando acessado a partir de uma PCB e na caixa de diálogo PCB Rules and Constraints Editor (ao usar a abordagem antiga para definição e gerenciamento de regras de projeto). A regra permite definir restrições para a distância permitida entre bond wires adjacentes (Wire To Wire), Min Wire Length e Max Wire Length, e Bond Finger Margin, que é a distância/folga entre um bond wire e a borda do bond finger pad ao qual ele está conectado. A regra de projeto Wire Bonding é compatível com o DRC em lote.

Uma regra de Wire Bonding definida no Constraint Manager

Uma regra de Wire Bonding definida na caixa de diálogo PCB Rules and Constraints Editor

As verificações de regras elétricas (Un-Routed Net e Short Circuit) também se aplicam a Wire Bonding.

Objetos de bond wire também são incluídos na verificação Component Clearance, para detectar violações de afastamento entre bond wires e outros objetos (que não sejam bond wires) no espaço 3D.

Um exemplo de colisão detectada entre um bond wire e um corpo 3D.

Palavras-chave de consulta de Wire Bonding

As seguintes palavras-chave da linguagem de consulta estão disponíveis para uso em expressões lógicas de consulta ao criar escopos de regras de projeto (tanto no Constraint Manager quanto na caixa de diálogo PCB Rules and Constraints Editor ), bem como ao construir expressões de consulta para usar na filtragem de objetos em uma PCB ou biblioteca PCB:

• IsBondFinger – retorna uma primitiva de pad SMD em uma camada de cobre que tenha um bond wire conectado a ela.

• IsBondWire – retorna uma primitiva de bond wire.

• IsBondWireConnected – retorna qualquer primitiva que tenha um bond wire conectado a ela.

Wire Bonding em um documento Draftsman

O Draftsman oferece suporte a wire bonding tanto em sua board assembly view regular (para a abordagem principal Chip-on-Board), quanto na board fabrication view, e também na component view (para quando o “package” de wire bonding tiver sido totalmente definido dentro do footprint).

• Habilite camadas para die pads e bond wires na guia Layers do painel Properties da board assembly view ou board fabrication view selecionada para mostrar essas camadas na visualização (e nas board detail views derivadas, como mostrado abaixo).

  

  

   

• Quando a exibição de bond wires estiver habilitada para uma board assembly view ou board fabrication view, você pode escolher usar a cor da camada (definida na guia Layer do painel Properties) ou a cor de substituição (se especificada para bond wires no lado da PCB) usando a opção Show Bond Wires na guia General do painel Properties da visualização.

  

  

   

• Quando um componente possui wire bonding (ou seja, ele tem die pad(s) e bond wires conectados a eles), opções adicionais Show Bond Wires e Die Pads ficam disponíveis no painel Properties para a component view selecionada posicionada para esse componente. Use a opção Show Bond Wires para habilitar os gráficos de bond wires e escolher usar a cor da camada (definida usando o botão de cor associado) ou a cor de substituição (se especificada para bond wires no lado da PCB). Use a opção Die Pads para habilitar os gráficos de die pads e definir sua cor.

  

Saídas de Wire Bonding

As informações de wire bonding são compatíveis ao gerar PCB Prints normais. Ao configurar camadas e designadores para impressão, você pode criar um diagrama de wire bonding.

Um exemplo de PCB print configurado como diagrama de wire bonding.

Também pode ser gerado um Wire Bonding Table Report que fornece informações relacionadas às conexões de bond wire (no formato CSV). Use a saída Wire Bonding Table Report  da região Assembly Outputs de um Output Job file para adicionar uma nova saída desse tipo. Como alternativa, selecione o comando File » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report  nos menus principais do editor PCB para gerar o relatório diretamente do editor.

Adicione uma nova saída de Wire Bonding Table Report ao arquivo Outjob.

Um exemplo de um Wire Bonding Table Report gerado

As entradas em um relatório de tabela de wire bonding são classificadas da seguinte forma:

1. Primeiro, são listados os bond wires que começam em primitivas de componentes. As entradas dentro desse grupo são classificadas em ordem alfabética pelos designadores dos componentes e, em seguida, pelos designadores dos pads.

2. Em seguida, são listados os bond wires que começam em primitivas livres e terminam em primitivas de componentes. As entradas dentro desse grupo são classificadas em ordem alfabética pelos nomes e/ou designadores das primitivas.

3. Depois, são listados os bond wires que começam e terminam em primitivas livres. As entradas dentro desse grupo também são classificadas em ordem alfabética.