Le câblage par fils dans Altium Designer

Introduction

La technologie de connexion par fils a considérablement évolué au fil des années, tout comme ses cas d'utilisation et ses applications. À mesure que les dispositifs deviennent plus compacts et puissants, les concepteurs ont besoin d'outils précis pour gérer des interconnexions complexes, et Altium Designer a répondu avec des capacités qui simplifient le wire bonding pour les conceptions Chip-on-Board (COB), les dies empilés dans une cavité, et d'autres applications haute performance. Cet article explore les fonctionnalités avancées de wire bonding dans Altium Designer et comment elles garantissent la fiabilité.

Techniques Avancées de Wire Bonding dans Altium Designer

L'outil de wire bonding d’Altium Designer offre une gamme de nouvelles capacités, facilitant l'incorporation de techniques de bonding avancées dans les conceptions de PCB. Examinons certaines des fonctionnalités remarquables :

• Connexion par fils pour empilement de puces dans une cavité : Les utilisateurs peuvent désormais facilement gérer les interconnexions complexes nécessaires pour les puces empilées à l'intérieur d'une structure de cavité, également connue sous le nom de circuits intégrés 3D. En utilisant le mode avancé Rigide & Flex dans le gestionnaire de pile de couches, les structures de puces et les pads de puces peuvent être facilement dessinés et placés sur différents empilements pour créer une structure 3D. La capacité d’Altium Designer à visualiser les connexions par fils en vue 3D permet aux concepteurs de s'assurer que les hauteurs, longueurs, diamètres et chemins des boucles de connexion sont optimisés pour les exigences électriques et mécaniques de la conception. Ces visualisations 3D sont cruciales lors de la gestion du pas fin et du nombre élevé de broches typiques des structures de puces empilées utilisées dans les dispositifs de calcul avancé et les appareils mobiles.

Connexion par fils pour puces empilées dans la cavité (Circuit Intégré 3D)

• Connexion par fils de puce à puce : L'outil de connexion par fils d’Altium Designer permet la connexion de puce à puce, une technique utilisée pour minimiser l'inductance parasite et l'interférence de signal. Plusieurs puces peuvent être directement connectées avec des fils sans nécessiter de pads intermédiaires ou de versements de cuivre, réduisant la longueur de boucle et optimisant la performance pour les applications à haute fréquence et à haute puissance.

Connexion par fils de puce à puce

• Connexion par fils du Die au plan de masse en cuivre : Dans de nombreuses applications électroniques de puissance et à courant élevé, connecter directement le die à un plan de masse en cuivre est essentiel pour une performance thermique et électrique efficace. L'outil de connexion par fils d'Altium Designer prend en charge cela en permettant une connexion précise par fils entre le die et une zone de plan de masse en cuivre sur le PCB. Cette méthode est particulièrement utile dans les conceptions de haute puissance, telles que les modules de gestion de l'énergie, où les capacités de dissipation de chaleur et de gestion du courant sont critiques. En permettant la connexion de fils de liaison directement à de grands plans de masse en cuivre, les concepteurs peuvent s'assurer que la performance électrique et thermique est optimisée, réduisant le besoin d'interconnexions et de vias supplémentaires.

Plusieurs connexions par fils sur des plans de masse en cuivre

• Plusieurs fils de connexion pour le même pad de die : L'outil de connexion par fils d'Altium Designer prend également en charge plusieurs fils de connexion à partir du même pad de die pour augmenter la capacité de transport de courant et réduire l'impédance. Cette technique est particulièrement importante dans l'électronique de puissance et les applications à haute performance, où des courants plus élevés circulent à travers le die, nécessitant des fils de connexion supplémentaires pour distribuer la charge électrique. Plusieurs fils de connexion améliorent également la fiabilité mécanique en réduisant la contrainte sur les fils individuels, améliorant à la fois la performance thermique et électrique dans des environnements à contraintes élevées.
• Alignement et orientation des pads : Un alignement et une orientation corrects des pads sont cruciaux pour un processus de connexion par fils réussi. L'outil de connexion par fils d'Altium Designer peut aligner en lot les pads de connexion dans la direction des fils de connexion, assurant des longueurs de boucle de liaison minimales et réduisant le risque de stress mécanique ou de mauvais alignement pendant la fabrication. Cette fonctionnalité aide à optimiser le placement des connexions par fils, améliorant à la fois la performance électrique et l'intégrité de la liaison, particulièrement dans les conceptions complexes et à grand nombre de broches.

Alignement des pads de connexion avec la direction du fil de connexion

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Spécifications de connexion par fils et flexibilité de conception dans Altium Designer

L'outil de connexion par fils d'Altium Designer permet un haut degré de flexibilité dans la configuration des spécifications de connexion par fils pour répondre aux exigences de conception précises. Ces capacités aident à optimiser la liaison tant pour la performance électrique que pour l'efficacité de fabrication. Parmi les paramètres ajustables clés, on trouve :

• Diamètre du fil, type de liaison et ajustements de la hauteur de boucle : Altium Designer permet aux concepteurs d'ajuster finement le diamètre du fil, le type de liaison et la hauteur de boucle pour chaque liaison filaire. Que le design nécessite des fils plus épais pour des applications de puissance ou des fils plus fins pour des interconnexions de signaux à haute densité, ces paramètres peuvent être facilement ajustés dans l'interface du logiciel. Cette flexibilité est cruciale pour atteindre la performance électrique et la stabilité mécanique souhaitées, en particulier dans des applications telles que l'électronique de puissance ou les capteurs d'image haute résolution :

  • Diamètre du fil : Les concepteurs peuvent spécifier le diamètre du fil de liaison en fonction de la capacité de transport de courant et des contraintes d'espace.
  • Type de liaison : Les deux : liaison en coin et liaison à bille sont prises en charge, permettant aux concepteurs de choisir la meilleure méthode de liaison en fonction des exigences de conception.
  • Hauteur de boucle : Un contrôle précis de la hauteur de boucle aide à optimiser la stabilité mécanique du fil de liaison tout en minimisant l'interférence des signaux et l'inductance parasite, ce qui est critique pour les conceptions à haute vitesse.

Panneau des propriétés des liaisons filaires

• Génération de rapports de sortie et de dessins Draftsman : Altium Designer peut désormais générer des rapports de sortie détaillés et des dessins Draftsman incluant tous les détails sur le wire bonding. Cela comprend la documentation des connexions de wire bond, les noms des die pads, les longueurs des fils de liaison et les types de bonding. Ces rapports peuvent être formatés en CSV ou inclus comme partie des dessins de fabrication, assurant une communication claire avec les fabricants et les prestataires de services de wire bonding. L'outil Draftsman au sein d'Altium Designer prend également en charge les éléments de wire bonding, tels que le placement des fils de liaison et la disposition des dies, permettant une documentation d'assemblage complète. Ces rapports sont cruciaux pour garantir que les spécifications de wire bonding sont communiquées avec précision et respectées lors de la fabrication, améliorant ainsi les rendements de production et réduisant le risque d'erreurs.

Assurer la fiabilité et le succès de la conception

L'outil Wire Bonding d'Altium Designer est conçu pour relever les principaux défis afin d'assurer la fiabilité et le succès des conceptions de wire bonding, et de minimiser et détecter toute erreur de conception. Cela est réalisé comme suit :

• Nouvelles vérifications des règles de conception (DRC) pour le Wire Bonding et mots-clés du langage de requête : Une nouvelle DRC spécifique au wire bonding est désormais disponible. Les concepteurs peuvent définir des règles spécifiques pour les dégagements de wire bond, les espacements fil-à-fil et les longueurs de liaison. De plus, deux nouveaux mots-clés du langage de requête « IsBondFinger » et « IsBondWireConnected » peuvent être utilisés en combinaison avec d'autres mots-clés pour créer des règles de conception avancées couvrant toute disposition et configuration de wire bonding. Altium Designer signalera automatiquement toute violation, garantissant que les fils de liaison respectent des normes de fabrication et de fiabilité strictes.

Violation signalée en vue 3D

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Exemple de violation de la règle de dégagement entre deux pads de doigt

Exemple de violation de dégagement entre un pad de doigt et un versement de cuivre

• Visualisation et validation en 3D : Les capacités de visualisation en 3D d'Altium Designer incluent désormais également les corps de die, les pads de die et les wire bonds. Les concepteurs peuvent visualiser les wire bonds par rapport à l'ensemble de la conception du PCB, ajustant les chemins de fils, les longueurs et les hauteurs de boucle pour éviter les problèmes mécaniques. Cette validation en temps réel garantit que les connexions de wire bonding sont sécurisées et fiables tout au long du processus de conception et de fabrication.

Les wire bonds peuvent être visualisés en 3D, les mesures de longueur peuvent être consultées dans le panneau des propriétés

Conclusion

Altium Designer offre une gamme de fonctionnalités avancées qui permettent un wire bonding précis et fiable dans les applications les plus exigeantes d'aujourd'hui. Des dies empilés dans une cavité au bonding de die à die et aux applications de haute puissance, les outils complets d'Altium Designer garantissent que le wire bonding peut répondre aux besoins croissants de l'électronique moderne. En permettant des techniques avancées telles que les multiples liaisons de fils, l'alignement des pads et le bonding de die à cuivre, Altium Designer permet aux ingénieurs d'optimiser à la fois la performance et la fiabilité dans leurs conceptions.

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