Altium Designer에서의 와이어 본딩

소개

와이어 본딩 기술은 시간이 지남에 따라 크게 발전했으며 그 사용 사례와 응용 분야도 마찬가지입니다. 장치가 더욱 컴팩트하고 강력해짐에 따라, 설계자들은 복잡한 인터커넥트를 처리할 수 있는 정밀한 도구가 필요하며, Altium Designer는 칩 온 보드(COB) 디자인, 캐비티 내 적층 다이스, 그리고 기타 고성능 응용 분야에서 와이어 본딩을 간소화하는 기능으로 응답했습니다. 이 글에서는 Altium Designer의 고급 와이어 본딩 기능을 탐구하고 이러한 기능이 신뢰성을 보장하는 방법에 대해 설명합니다.

Altium Designer에서의 고급 와이어 본딩 기법

Altium Designer의 와이어 본딩 도구는 새로운 기능을 다양하게 제공하여 PCB 디자인에 고급 본딩 기법을 쉽게 통합할 수 있게 합니다. 몇 가지 주요 기능을 살펴보겠습니다:

• 캐비티 내 적층 다이를 위한 와이어 본딩: 사용자는 이제 캐비티 구조 내에서 적층된 다이에 필요한 복잡한 상호 연결을 쉽게 처리할 수 있습니다. 이는 3D 통합 회로로도 알려져 있습니다. Layer Stack Manager의 Rigid & Flex Advanced Mode를 활용하여, 다이 구조와 다이 패드를 쉽게 그리고 다양한 스택업에 배치하여 3D 구조를 생성할 수 있습니다. Altium Designer의 3D 뷰에서 와이어 본드를 시각화할 수 있는 기능은 설계의 전기적 및 기계적 요구 사항에 최적화된 와이어 본드 루프 높이, 길이, 지름 및 경로를 보장하는 데 있어 설계자에게 중요합니다. 이러한 3D 시각화는 고급 컴퓨팅 및 모바일 장치에 사용되는 적층 다이 구조의 미세 피치와 높은 핀 수를 관리할 때 필수적입니다.

캐비티 내 적층 다이 와이어 본딩 (3D 통합 회로)

• 다이 대 다이 와이어 본딩: Altium Designer의 와이어 본딩 도구는 기생 인덕턴스와 신호 간섭을 최소화하기 위해 사용되는 다이 대 다이 와이어 본딩 기술을 지원합니다. 여러 다이를 중간의 핑거 패드나 구리 푸어 없이 직접 와이어 본드로 연결할 수 있어 루프 길이를 줄이고 고주파 및 고전력 애플리케이션의 성능을 최적화할 수 있습니다.

다이 대 다이 와이어 본딩

• 다이와 구리 푸어 사이의 와이어 본딩: 많은 전력 전자 및 고전류 애플리케이션에서 다이를 구리 푸어에 직접 연결하는 것은 효과적인 열 및 전기 성능을 위해 필수적입니다. Altium Designer 와이어 본딩 도구는 PCB 상의 다이와 구리 푸어 영역 사이에 정밀한 와이어 본딩을 가능하게 함으로써 이를 지원합니다. 이 방법은 열 발산 및 전류 처리 능력이 중요한 고전력 설계, 예를 들어 전력 관리 모듈과 같은 경우에 특히 유용합니다. 대형 구리 푸어에 본드 와이어를 직접 연결할 수 있게 함으로써, 설계자는 추가적인 인터커넥트 및 비아의 필요성을 줄이면서 전기 및 열 성능을 최적화할 수 있습니다.

구리 푸어에 다중 와이어 본드

• 동일한 다이 패드에 대한 다중 와이어 본드: Altium Designer 와이어 본딩 도구는 또한 전류 용량을 증가시키고 임피던스를 줄이기 위해 동일한 다이 패드에서 여러 와이어 본드를 지원합니다. 이 기술은 더 높은 전류가 다이를 통해 흐르는 전력 전자 및 고성능 애플리케이션에서 특히 중요하며, 전기 부하를 분산시키기 위해 추가적인 와이어 본드가 필요합니다. 다중 와이어 본드는 또한 개별 와이어 본드에 대한 스트레스를 줄여 기계적 신뢰성을 향상시키고, 고스트레스 환경에서 열 및 전기 성능을 향상시킵니다.
• 패드 정렬 및 방향 설정: 성공적인 와이어 본딩 공정을 위해서는 적절한 패드 정렬 및 방향 설정이 매우 중요합니다. Altium Designer의 와이어 본딩 도구는 본딩 와이어의 방향과 일치하도록 핑거 패드를 일괄 정렬할 수 있어, 본드 루프 길이를 최소화하고 제조 중 기계적 스트레스나 불일치의 위험을 줄일 수 있습니다. 이 기능은 와이어 본드 배치를 최적화하여, 특히 복잡하고 핀 수가 많은 설계에서 전기적 성능과 본드 무결성을 향상시킵니다.

와이어 본드 방향과 일치하는 핑거 패드 정렬

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Altium Designer에서의 와이어 본드 사양 및 설계 유연성

Altium Designer의 와이어 본딩 도구는 정확한 설계 요구 사항을 충족하기 위해 와이어 본딩 사양을 구성하는 데 있어 높은 수준의 유연성을 제공합니다. 이러한 기능은 전기적 성능과 제조 효율성 모두에 대한 본드를 최적화하는 데 도움이 됩니다. 주요 조정 가능한 매개변수에는 다음이 포함됩니다:

• 선경, 접합 유형 및 루프 높이 조정: Altium Designer는 설계자가 각 와이어 본드에 대해 선경, 접합 유형 및 루프 높이를 미세 조정할 수 있게 해줍니다. 설계가 전력 응용 프로그램을 위한 더 두꺼운 와이어나 고밀도 신호 연결을 위한 더 가는 와이어를 요구하는 경우, 이러한 매개변수는 소프트웨어 인터페이스 내에서 쉽게 조정될 수 있습니다. 이러한 유연성은 특히 전력 전자나 고해상도 이미지 센서와 같은 응용 프로그램에서 원하는 전기적 성능과 기계적 안정성을 달성하는 데 중요합니다:

  • 선경: 설계자는 전류 용량과 공간 제약을 기반으로 본드 와이어의 직경을 지정할 수 있습니다.
  • 접합 유형: 웨지 본딩과 볼 본딩이 모두 지원되어, 설계 요구 사항에 따라 최적의 본딩 방법을 선택할 수 있습니다.
  • 루프 높이: 루프 높이를 정밀하게 제어함으로써 본드 와이어의 기계적 안정성을 최적화하고 신호 간섭 및 기생 인덕턴스를 최소화할 수 있으며, 이는 고속 설계에 있어 중요합니다.

와이어 본드 속성 패널

• 생산 출력 보고서 및 도면 생성: Altium Designer는 이제 모든 와이어 본딩 세부 정보를 포함한 상세한 출력 보고서 및 도면을 생성할 수 있습니다. 이에는 와이어 본드 연결, 다이 패드 이름, 본드 와이어 길이, 본딩 유형의 문서화가 포함됩니다. 이러한 보고서는 CSV 형식으로 포맷할 수 있으며 제작 도면의 일부로 포함될 수 있어, 제조업체 및 와이어 본딩 서비스 제공업체와의 명확한 소통을 보장합니다. Altium Designer 내의 도면 도구는 본드 와이어 배치 및 다이 레이아웃과 같은 와이어 본딩 요소도 지원하여, 포괄적인 조립 문서를 가능하게 합니다. 이러한 보고서는 제조 과정에서 와이어 본딩 사양이 정확하게 전달되고 준수되도록 보장함으로써, 생산 수율을 향상시키고 오류의 위험을 줄이는 데 필수적입니다.

신뢰성 및 설계 성공 보장

Altium Designer 와이어 본딩 도구는 와이어 본딩 설계의 신뢰성과 성공을 보장하고, 설계 오류를 최소화하며 감지하는 데 있어 주요 도전 과제를 해결하도록 설계되었습니다. 이는 다음과 같이 달성됩니다:

• 새로운 와이어 본딩 설계 규칙 검사(DRC) 및 쿼리 언어 키워드: 와이어 본딩 전용의 새로운 DRC가 이제 사용 가능합니다. 설계자는 와이어 본드 간격, 와이어 대 와이어 간격, 그리고 본드 길이에 대한 구체적인 규칙을 설정할 수 있습니다. 추가로, 두 개의 새로운 쿼리 언어 키워드 “IsBondFinger” 및 “IsBondWireConnected”가 다른 키워드와 결합하여 사용될 수 있어, 모든 와이어 본딩 레이아웃 및 구성을 커버하는 고급 설계 규칙을 생성할 수 있습니다. Altium Designer는 자동으로 어떤 위반 사항도 표시하여, 본드 와이어가 엄격한 제조 및 신뢰성 표준을 충족하도록 합니다.

3D 뷰에서 표시된 위반 사항

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두 핑거 패드 사이의 간격 규칙 위반 예시

핑거 패드와 구리 푸어 사이의 간격 위반 예시

• 3D 시각화 및 검증: Altium Designer의 3D 시각화 기능은 이제 다이 바디, 다이 패드 및 와이어 본드도 포함합니다. 설계자는 전체 PCB 설계와 관련하여 와이어 본드를 볼 수 있으며, 기계적 문제를 피하기 위해 와이어 경로, 길이 및 루프 높이를 조정할 수 있습니다. 이 실시간 검증은 설계 및 제조 과정 전반에 걸쳐 와이어 본딩 연결이 안전하고 신뢰할 수 있음을 보장합니다.

와이어 본드는 3D로 시각화될 수 있으며, 길이 측정은 속성 패널에서 접근할 수 있습니다

결론

Altium Designer는 오늘날 가장 까다로운 응용 분야에서 정밀하고 신뢰할 수 있는 와이어 본딩을 가능하게 하는 다양한 고급 기능을 제공합니다. 캐비티 내에서의 스택 다이부터 다이 간 본딩, 고전력 응용 분야에 이르기까지, Altium Designer의 종합적인 도구는 현대 전자 제품의 성장하는 요구를 충족할 수 있도록 와이어 본딩을 보장합니다. 다중 와이어 본딩, 패드 정렬, 다이 대 구리 본딩과 같은 고급 기술을 가능하게 함으로써, Altium Designer는 엔지니어가 설계에서 성능과 신뢰성을 최적화할 수 있도록 합니다.

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