Qu’est-ce que le wire bonding à pas fin et pourquoi le pas est-il important ?
La connexion par fils relie les plots de connexion d’une puce à un substrat à l’aide de fils fins — la mécanique générale de ce procédé, y compris pourquoi le diamètre du fil est important, est abordée dans notreGuide d’assemblage de puces et de connexion par filsCe que cet article ne couvre pas, c’estargument de vente: l’espacement centre à centre entre plots de connexion adjacents, et pourquoi le réduire modifie ce qu’un design peut faire.
Les procédés standard de connexion par fil fonctionnent dans une plage de pitch confortable qui convient à la plupart des conceptions. Le bonding à pas fin désigne des procédés capables de gérer un espacement des plots nettement plus réduit. Y parvenir ne consiste pas seulement à utiliser un fil plus fin : cela dépend de la précision de placement du bondeur, de la géométrie de l’extrémité de la capillaire et de fenêtres de procédé plus serrées pour la température, la pression et l’énergie ultrasonore. À mesure que le pitch diminue, la marge d’erreur de placement diminue également, c’est pourquoi la capacité de bonding à pas fin est considérée comme un niveau de procédé à part entière plutôt que comme une simple extension du bonding standard.
Le bénéfice pratique estDensité d’E/S. Une puce avec une empreinte fixe peut accueillir davantage de plots de connexion — et donc plus de connexions électriques — si ces plots peuvent être espacés plus étroitement. Pour les puces qui doivent faire sortir davantage de signaux, de rails d’alimentation ou de masses du circuit intégré sans en augmenter la taille, la réduction du pas est souvent le seul levier disponible.
Votre conception a-t‑elle réellement besoin d’une densité d’E/S plus élevée ?
Plusieurs tendances poussent davantage de conceptions vers des nombres d’E/S plus élevés tout en conservant la même empreinte ou une empreinte réduite :
Intégration fonctionnelleLes capteurs, processeurs et composants RF ou de puissance doivent de plus en plus partager un seul boîtier plutôt que d’être répartis dans des boîtiers distincts.
Facteurs de forme à espace restreint: Les appareils portables, les dispositifs médicaux implantables et les modules industriels compacts laissent peu de place pour des boîtiers plus grands, alors même que les fonctionnalités augmentent.
Séparation du signal et de la puissanceLes conceptions numériques à haute vitesse nécessitent souvent des groupes de broches dédiés pour l’intégrité du signal, la distribution de l’alimentation et la mise à la masse, ce qui multiplie le nombre de broches sans augmenter la taille de la puce.
Répartition des capteurs et de l’ATE: Les systèmes de test et de mesure, ainsi que les réseaux de capteurs multicanaux, nécessitent fréquemment beaucoup plus d’E/S par unité de surface que les boîtiers logiques à usage général.
Lorsque les exigences d’E/S d’un design dépassent ce que le bonding de fils à pas standard ou un boîtier à puce unique peuvent prendre en charge, la décision de conception suivante n’est généralement pas simplement de « rapprocher les fils de bonding », mais plutôt de déterminer si l’ensemble de l’approche de packaging doit être modifié.
Que permettent réellement l’assemblage MCM et l’empilement de puces ?
L’assemblage de modules multi-puces (MCM) place deux ou plusieurs dies — parfois issus de nœuds technologiques différents, voire de fonderies différentes — dans un seul boîtier, reliés en interne plutôt que par l’intermédiaire de boîtiers distincts sur un circuit imprimé (PCB).Boîtier à puces empiléespousse cela plus loin en plaçant les puces à la verticale, reliées par des connexions par fils ou d’autres interconnexions, plutôt que de les disposer côte à côte.
Ces approches résolvent des problèmes que le micro‑câblage à pas fin ne peut pas résoudre à lui seul :
Gain de place: L’empilement ou le regroupement serré de puces dans l’empreinte d’un seul boîtier réduit la surface de carte nécessaire par rapport au montage de plusieurs boîtiers discrets.
Intégration hétérogène de puces: L’assemblage MCM permet à une conception de combiner, par exemple, une puce logique, une puce mémoire et une puce analogique ou RF dans un seul boîtier — chacune étant fabriquée avec le procédé le mieux adapté à sa fonction, plutôt que de faire des compromis en utilisant un seul nœud de procédé pour l’ensemble de la conception.
Chemins d’interconnexion plus courtsLes connexions puce à puce au sein d’un même boîtier sont généralement plus courtes que les pistes équivalentes au niveau de la carte entre des boîtiers séparés, ce qui peut améliorer l’intégrité du signal et réduire les éléments parasites dans les conceptions à haute vitesse.
Nombre de pièces au niveau système réduitLa consolidation de plusieurs fonctions en un seul module peut simplifier la conception et l’assemblage de la carte, même si le module lui-même est plus complexe à fabriquer.
Pour les ingénieurs qui évaluent si une conception nécessite ce niveau d’encapsulation, la question sous-jacente est généralement de savoir si la densité d’E/S, les contraintes d’encombrement ou l’hétérogénéité de la puce ont dépassé ce que les boîtiers standards à puce unique et à pas standard peuvent prendre en charge.
Quels compromis devez-vous évaluer avant de choisir cette voie ?
L’assemblage MCM et à puces empilées avec raccordement par fils à pas fin ne sont pas des choix par défaut — ils s’accompagnent de véritables compromis qui doivent être pris en compte dans une décision de conception :
Coût: Le bonding à pas fin et l’assemblage multi-puces exigent un contrôle de procédé plus strict, des équipements spécialisés et souvent davantage d’étapes d’inspection, ce qui augmente généralement le coût unitaire par rapport au boîtier standard à puce unique.
Complexité des processusLa gestion de plusieurs puces dans un même boîtier — potentiellement avec des hauteurs, des matériaux ou des caractéristiques thermiques différents — ajoute des étapes et des contraintes qu’un procédé à puce unique n’a pas.
Sensibilité du rendementComme plusieurs puces sont combinées dans un même boîtier, un défaut sur l’une d’entre elles, ou une défaillance de connexion à pas fin, peut affecter le rendement de l’ensemble du module plutôt que celui d’un seul composant. Cet effet cumulatif est l’un des facteurs les plus importants à modéliser dès les premières étapes de la planification des coûts et de la fiabilité d’une conception.
Ces compromis ne vont pas à l’encontre du packaging avancé au niveau de la puce : ils plaident pour une évaluation réfléchie, avec une compréhension claire de ce que le design exige réellement par rapport à ce qu’il pourrait obtenir avec un packaging plus simple.
Si votre projet implique des décisions avancées de packaging au niveau de la puce, l’équipe d’ingénierie de PCBCart peut vous aider à réfléchir aux compromis liés à votre conception dans le cadre des capacités que nous développons en COB et en assemblage au niveau de la puce.[En savoir plus sur nos services d’assemblage de circuits imprimés →]
Ressources utiles
•Meilleures pratiques pour l’assemblage SMT à pas fin et BGA
•Aperçu de l’assemblage de PCB
•Équipements d’assemblage
•Glossaire des termes
