一、文檔背景
導(dǎo)線鍵合的主要目標(biāo)是在半導(dǎo)體芯片與其封裝之間或多芯片模塊內(nèi)不同芯片之間建立一個安全且低電阻的電氣連接。這個過程涉及將一根細(xì)線(通常由金、鋁或銅制成)從芯片上的鍵合焊盤(bond pad)鍵合到封裝基板或另一個芯片上的對應(yīng)焊盤上。
導(dǎo)線鍵合在基板和芯片之間傳輸電和信號。這是一種通過微焊接微線來建立芯片接觸表面(焊盤)與芯片載體或基板之間的電氣連接的技術(shù)。它通常被認(rèn)為是最具成本效益和靈活性的互連技術(shù),并被用于組裝大多數(shù)的半導(dǎo)體封裝。
Altium Designer支持使用導(dǎo)線鍵合技術(shù)設(shè)計芯片直接貼裝在板上(CoB)技術(shù)的混合電路板。這個功能允許創(chuàng)建一個具有定義好的Die Pads的組件,在原理圖上放置并通過ECO同步到PCB上,就可以使用鍵合線將其連接到主板上的常規(guī)焊盤(或任何銅區(qū)域)。當(dāng)連接到一個常規(guī)焊盤時,該焊盤就具有了鍵合焊盤的特性。
注意:此功能為25版本新功能,需要使用25版本的安裝包,24及以前版本不可用,如需使用此功能需要重新altium.com官網(wǎng)登錄AD賬號重新下載license文件加到服務(wù)器里(網(wǎng)絡(luò)版)或添加到軟件里(單機(jī)版),另外線鍵合功能目前處于公開測試階段,當(dāng)在高級設(shè)置對話框中啟用了PCB.Wirebonding選項并重啟軟件,該功能才可用。
二、 芯片上的組件Footprint創(chuàng)建
在這里可以定義一個完整的、簡單的封裝,其中包含已定義的焊盤、鍵合焊盤和鍵合導(dǎo)線的Footprint,Die焊盤和Die 3D 主體放置在專用Die組件層對的一層上。這種類型的組件層對可以使用視圖配置面板添加。

當(dāng)將Die焊盤放置在被擠壓的3D體上(也放置在Die層上)時,它會自動放置在這個3D主體的總高度上,并且它將被綁定到這個3D主體的高度。在相同位置存在多個3D主體時(例如,當(dāng)PCB被外殼覆蓋時),焊盤可以保持在正確的3D主體表面上。



如果在Die焊盤放置位置有多個3D主體,可以從重疊的3D體中選擇需要放置焊盤的3D主體,如下:

將常規(guī)焊盤對象放置在銅層上(例如,頂層)。在將鍵合線連接到它們之后,這些焊盤將被視為鍵合指焊盤。

鍵合線放置在專用層上鍵合組件層,可以在View Configuration面板添加:

使用Place ? Bond Wire命令或在浮動工具欄選擇圖標(biāo)來放置一條鍵合線。選擇命令后,依次單擊要與鍵合線連接的兩個點(diǎn)(例如,Die焊盤的中心點(diǎn)和指焊盤的中心)。這一條直線是鍵合線在XY平面的投影,在2D中顯示。在3D中,焊絲根據(jù)其起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置和其他屬性進(jìn)行渲染。

2D圖

3D圖
使用屬性面板的“Profile”區(qū)域來設(shè)置鍵合線的環(huán)高度的值和直徑大小,以及定義鍵合線起點(diǎn)的形狀(球或楔形):


如果鍵合指焊盤的長邊需要和鍵合線平行,可以選擇鍵合線和連接到它們的鍵合指焊盤,右鍵單擊選擇,然后從右鍵單擊菜單中選擇Pad Actions ? Align Bond Finger with Bond Wire命令。

執(zhí)行Align Bond Finger with Bond Wire命令后,鍵合線和指鍵盤就是平行的狀態(tài)了,如下所示:

三、在PCB中放置電線粘合劑
使用 Chip-on-Board 方法時,還可以手動放置焊線(與上述相同)以將芯片的管芯焊盤連接到主板上的任何銅上。粘合線將繼承其原Die焊盤的網(wǎng)絡(luò)。多條焊線可以從相同的焊盤發(fā)出,反之,多條焊線可以在主板上的相同銅上完成。下面顯示了具有線鍵合功能的PCB的示例。

四、Wire Bonding的設(shè)計規(guī)則設(shè)置
線鍵合設(shè)計規(guī)則(布線類別)可以在PCB的約束管理器中定義。規(guī)則可以定義相鄰鍵合線之間允許的距離(線到線)、最小鍵合線長度和最大鍵合線長度,以及鍵合指焊盤邊緣到與之連接的鍵合線之間的距離/填充(鍵合指焊盤)。線鍵合設(shè)計規(guī)則由批量DRC支持。

電性規(guī)則檢查(未布線網(wǎng)絡(luò)和短路)也適用于焊線。




五、繪圖員文件中的電線粘合
繪圖器支持在常規(guī)電路板組裝視圖(用于主芯片在電路板上的方法)和組件視圖(用于在焊盤內(nèi)完全定義了焊線'封裝'的位置)
(1)在所選電路板裝配視圖屬性面板的層選項卡中點(diǎn)一下左邊的小眼睛來啟用焊盤和焊線的層,點(diǎn)了之后就可以看到對應(yīng)的視圖了;

(2)當(dāng)一個組件具有引線鍵合(即它具有芯片焊盤(s)和連接到它們的鍵合線)時,額外的鍵合線和芯片焊盤選項在屬性中可用 區(qū)域的屬性面板,用于為所選組件視圖放置此組件。使用這些選項分別啟用鍵合線投影和管芯焊盤的圖形。

六、鍵合線輸出
鍵合線信息在生成常規(guī)PCB Prints時可以設(shè)置是否顯示 。通過配置要打印的層和設(shè)計符,可以形成一個引線鍵合圖。

此外,可以生成一個提供有關(guān)鍵合線連接信息的線鍵合表報告(CSV格式)。使用輸出作業(yè)文件的裝配輸出區(qū)域中的線鍵合表報告輸出,來添加這種類型的新輸出?;蛘?,從PCB編輯器的主菜單中選擇“文件 ? 裝配輸出 ? 線鍵合表報告”命令,直接從編輯器生成報告。

表內(nèi)的入口現(xiàn)在將按照如下方式進(jìn)行排序:
首先,將列出始于元件基元的鍵合導(dǎo)線。此組內(nèi)的入口將首先按照元件位號標(biāo)識符的字母順序,然后按照焊盤位號標(biāo)識符的字母順序進(jìn)行排序。
然后,將列出始于自由基元而終于元件基元的鍵合導(dǎo)線。此組內(nèi)的入口將按照基元名稱和/或位號標(biāo)識符的字母順序進(jìn)行排序。
然后,將列出既始于自由基元亦終于自由基元的鍵合導(dǎo)線。此組內(nèi)的入口同樣將按照字母順序進(jìn)行排序。

五、討論分析
1. 支持混合板設(shè)計:
Altium Designer支持使用線鍵合技術(shù)的混合板設(shè)計,特別是芯片直接貼裝在板上(CoB)技術(shù)。這項功能允許設(shè)計師創(chuàng)建具有定義好的Die Pads的組件,并且一旦放置在原理圖上,通過ECO同步到PCB,就可以使用Bond Wires連接到主板上的常規(guī)焊盤或任何銅區(qū)域。
2. 3D視圖驗證:
Altium Designer的3D視圖功能使得設(shè)計師可以輕松驗證鍵合線。在3D視圖中可視化鍵合線、芯片die和die引腳以及其他項目部分,簡化參數(shù)的驗證和調(diào)整,確保更高的準(zhǔn)確性和適配性,同時減少錯誤并提高整體設(shè)計質(zhì)量。
3. 設(shè)計規(guī)則檢查(DRC):
Altium Designer提供了專門的線鍵合設(shè)計規(guī)則,允許定義相鄰鍵合線之間的允許距離(Wire To Wire)、最小鍵合線長度和最大鍵合線長度,以及鍵合手指邊緣到鍵合線之間的距離/填充(Bond Finger Margin)。這些規(guī)則通過批量DRC得到支持,確保所有鍵合連接都符合嚴(yán)格的設(shè)計規(guī)則,防止錯誤并確保可制造性。
4. 線鍵合規(guī)格和設(shè)計靈活性:
Altium Designer的線鍵合工具允許高度靈活地配置線鍵合規(guī)格,以滿足精確的設(shè)計要求。這些能力有助于優(yōu)化鍵合,無論是在電氣性能還是制造效率方面。設(shè)計師可以微調(diào)鍵合線的直徑、鍵合類型和環(huán)高,以適應(yīng)不同的設(shè)計需求。
5. 支持多種鍵合配置:
Altium Designer支持多種鍵合配置,包括Die到Bond Finger、Die-to-Die、Die到任何銅區(qū)域以及銅到銅。這種多功能性允許全面的和靈活的設(shè)計配置,以滿足多樣化的項目需求。
6. 支持多行鍵合線:
Altium Designer支持具有多行鍵合線的設(shè)計,確保靈活性和可擴(kuò)展性。這個功能有助于開發(fā)詳細(xì)和高密度的鍵合線設(shè)計。
7. 支持同一Die引腳或鍵合指焊盤上的多根鍵合線:
Altium Designer支持將多根線連接到同一Die引腳或鍵合指焊盤,增加電流承載能力,同時保持一致的鍵合線厚度。這種能力使你能夠在PCB設(shè)計中創(chuàng)建更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),增強(qiáng)設(shè)計靈活性和效率。
六、結(jié)論
線鍵合技術(shù)是一種在半導(dǎo)體封裝和電子制造領(lǐng)域廣泛使用的互連技術(shù),它通過使用細(xì)金屬線將半導(dǎo)體芯片的焊盤與外部電路(通常是封裝基板或PCB)連接起來,總的來說,Altium Designer的線鍵合功能提供了強(qiáng)大的設(shè)計和驗證工具,幫助設(shè)計師在電路設(shè)計中實現(xiàn)精確的連線控制和信號完整性管理。這些功能對于處理高速和復(fù)雜的電路設(shè)計尤為重要。