Проволочное соединение

Основная цель wire bonding — обеспечить надежное электрическое соединение с низким сопротивлением между полупроводниковым кристаллом и его корпусом либо между разными кристаллами в составе многокристального модуля. Этот процесс включает приварку тонкой проволоки, обычно из золота, алюминия или меди, от контактной площадки на кристалле к соответствующей площадке на подложке корпуса или на другом кристалле.

Wire bonding передает питание и сигналы между подложками и кристаллами. Это базовая технология, в которой электрическое соединение между контактными поверхностями кристалла (площадками) и кристаллодержателем или подложкой создается за счет микросварки микропроволок. Обычно она считается наиболее экономичной и гибкой технологией межсоединений и используется при сборке большинства корпусов полупроводниковых устройств.

Altium Designer поддерживает проектирование гибридных плат с использованием технологии chip-on-board (CoB) и wire bonding. Эта функция позволяет создать компонент с определенными Die Pads и после размещения на схеме и синхронизации (через ECO) с PCB его можно соединить с обычными площадками (или любыми медными объектами) на основной плате с помощью Bond Wires. При подключении к обычной площадке эта площадка приобретает свойства площадки Bond Finger.

Создание посадочного места компонента Chip-on-Board

Можно определить полный простой корпус с заданными площадками кристалла, площадками bond finger и bonding-проволоками — все это как часть посадочного места компонента.

Площадки кристалла и 3D-тела кристалла размещаются на слое выделенной пары слоев компонента Die. Пару слоев компонента этого типа можно добавить с помощью панели View Configurations.

Подробнее о добавлении пар слоев компонента.

Площадки кристалла размещаются на универсальном 3D-теле (модели форматов STEP, SOLIDWORKS Part и Parasolid) или на вытянутом 3D-теле на слое Die (далее называемом Die Body).

Разместите обычные объекты pad на медном слое (например, Top Layer). После подключения к ним bonding-проволок эти площадки будут считаться площадками bond finger.

В этом примере площадки, размещенные на Top Layer вокруг кристалла, будут выступать в роли площадок bond finger.

Bonding-проволоки размещаются на слое выделенной пары слоев компонента Wire Bonding, которую также можно добавить с помощью панели View Configurations.

Используйте команду Place » Bond Wire или значок  на панели Active Bar, чтобы разместить bonding-проволоку. После выбора команды последовательно щелкните две точки, которые нужно соединить bonding-проволокой (например, центральную точку площадки кристалла и центральную точку площадки finger). В 2D будет показана прямая линия, являющаяся проекцией bonding-проволоки на плоскость XY. В 3D bonding-проволока отображается на основе положения ее начальной и конечной точек, а также других свойств.

Используйте поля в области Profile панели Properties, чтобы указать требуемые значения Loop Height и Diameter bonding-проволоки, ее начальной Angle (α) и конечной Angle (β), а также Type , определяющего форму в начальной точке bonding-проволоки (Ball - Wedge или Wedge - Wedge).

Если площадки bond finger нужно ориентировать так, чтобы длинная сторона площадки была параллельна подключенной bonding-проволоке, можно выбрать bonding-проволоки и соединенные с ними площадки bond finger, щелкнуть правой кнопкой мыши по выделению, а затем выбрать команду Pad Actions » Align Bond Finger with Bond Wire в контекстном меню.

Ниже показан пример полного посадочного места, в котором используется wire bonding.

Размещение wire bonds на PCB

При использовании подхода Chip-on-Board можно также размещать bonding-проволоки вручную (так же, как описано выше), чтобы соединять площадки кристалла с любыми медными объектами на основной плате. Bonding-проволока наследует цепь своей исходной площадки кристалла. От одной и той же площадки кристалла может отходить несколько bonding-проволок, и, наоборот, несколько bonding-проволок могут заканчиваться на одном и том же медном объекте на основной плате.

Ниже показан пример PCB, в которой используется wire bonding.

Управление видимостью Bond Wires и Die Pads

При просмотре PCB или посадочного места в режиме 2D Layout Mode вы можете управлять видимостью bond wires с помощью пункта Bond Wire entry (и связанных с ним элементов управления) в области Object Visibility region на вкладке View Options tab панели View Configuration panel ().

При просмотре PCB или посадочного места в режиме 3D Layout Mode видимость bond wires и die pads управляется как часть параметра Show 3D Bodies option в области General Settings region на вкладке View Options tab панели View Configuration panel.

Проверки правил проектирования для Wire Bonding

Правило проектирования Wire Bonding (категория Routing) может быть задано в представлении All Rules view менеджера Constraint Manager при доступе из PCB, а также в диалоговом окне PCB Rules and Constraints Editor dialog (при использовании старого подхода к определению и управлению правилами проектирования). Это правило позволяет задавать ограничения для допустимого расстояния между соседними bond wires (Wire To Wire), Min Wire Length и Max Wire Length, а также Bond Finger Margin, то есть расстояния/отступа между bond wire и краем площадки bond finger pad, к которой он подключен. Правило проектирования Wire Bonding поддерживается пакетной проверкой DRC.

Правило Wire Bonding, заданное в Constraint Manager

Правило Wire Bonding, заданное в диалоговом окне PCB Rules and Constraints Editor dialog

Проверки электрических правил (Un-Routed Net и Short Circuit) также применяются к Wire Bonding.

Объекты bond wire также включаются в проверку Component Clearance, чтобы обнаруживать нарушения зазоров между bond wires и другими объектами (не bond wire) в 3D-пространстве.

Пример коллизии, обнаруженной между bond wire и 3D-телом.

Ключевые слова запросов для Wire Bonding

Следующие ключевые слова языка запросов доступны для использования в логических выражениях запросов при создании областей действия правил проектирования (как в Constraint Manager, так и в диалоговом окне PCB Rules and Constraints Editor dialog), а также при построении выражений запросов для фильтрации объектов в PCB или библиотеке PCB:

• IsBondFinger – возвращает примитив SMD-площадки на медном слое, к которому подключен bond wire.

• IsBondWire – возвращает примитив bond wire.

• IsBondWireConnected – возвращает любой примитив, к которому подключен bond wire.

Wire Bonding в документе Draftsman

Draftsman поддерживает wire bonding как в обычном представлении сборки платы (для основного подхода Chip-on-Board), так и в представлении изготовления платы, а также в представлении компонента (когда корпус wire bonding полностью определен внутри посадочного места).

• Включите слои для die pads и bond wires на вкладке Layers tab панели Properties panel выбранного представления сборки платы или представления изготовления платы, чтобы показать эти слои в представлении (и в производных детализированных представлениях платы, как показано ниже).

  

  

   

• Когда отображение bond wires включено для представления сборки платы или представления изготовления платы, вы можете выбрать использование цвета слоя (заданного на вкладке Layer tab панели Properties panel) или переопределяющего цвета (если он задан для bond wires на стороне PCB) с помощью параметра Show Bond Wires option на вкладке General tab панели Properties panel этого представления.

  

  

   

• Если компонент поддерживает wire bonding (то есть имеет die pad(ы) и подключенные к ним bond wires), в панели Properties panel для выбранного представления компонента, размещенного для этого компонента, становятся доступны дополнительные параметры Show Bond Wires и Die Pads. Используйте параметр Show Bond Wires option, чтобы включить графику bond wires и выбрать использование цвета слоя (задаваемого связанной кнопкой цвета) или переопределяющего цвета (если он задан для bond wires на стороне PCB). Используйте параметр Die Pads option для включения графики die pads и задания их цвета.

  

Выходные данные Wire Bonding

Информация wire bonding поддерживается при создании обычных PCB Prints. Настроив слои и обозначения для печати, можно сформировать диаграмму wire bonding.

Пример печати PCB, настроенной как диаграмма wire bonding.

Кроме того, можно сгенерировать отчет Wire Bonding Table Report, который предоставляет информацию о соединениях bond wire (в формате CSV). Используйте выходной элемент Wire Bonding Table Report output из области Assembly Outputs region файла Output Job file, чтобы добавить новый выход этого типа. Либо выберите команду File » Assembly Outputs » Wire Bonding Table Report command в главном меню редактора PCB, чтобы сгенерировать отчет напрямую из редактора.

Добавьте новый выход Wire Bonding Table Report в файл Outjob.

Пример сгенерированного отчета Wire Bonding Table Report

Записи в отчете wire bonding table сортируются следующим образом:

1. Сначала перечисляются bond wires, которые начинаются от примитивов компонентов. Записи внутри этой группы сортируются по алфавиту по позиционным обозначениям компонентов, а затем по обозначениям площадок.

2. Затем перечисляются bond wires, которые начинаются от свободных примитивов и заканчиваются на примитивах компонентов. Записи внутри этой группы сортируются по алфавиту по именам и/или обозначениям примитивов.

3. Затем перечисляются bond wires, которые начинаются и заканчиваются на свободных примитивах. Записи внутри этой группы также сортируются по алфавиту.