新型熱超聲倒裝鍵合功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究.pdf

1、熱超聲倒裝鍵合作為前沿封裝技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的熱超聲倒裝鍵合加工，提供超聲能量的功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具備頻率自動(dòng)跟蹤與功率實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能。 本文在仔細(xì)分析熱超聲倒裝鍵合功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功能需求與現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，采用數(shù)字式控制技術(shù)研制了一種新型熱超聲倒裝鍵合功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)鎖相式功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比較，本功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用比例積分與數(shù)字式鎖相環(huán)(PI+DPLL)的復(fù)合控制方式實(shí)現(xiàn)了鎖頻速度更快、鎖頻范圍更廣的頻率自動(dòng)

2、跟蹤，具備精度高、自我調(diào)整能力強(qiáng)、溫度穩(wěn)定性以及抗干擾性能好等優(yōu)勢；同時(shí)通過引進(jìn)DDS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，這是現(xiàn)有超聲功率驅(qū)動(dòng)設(shè)備所不具備的。 本文主要工作與研究成果具體包括： (1)根據(jù)機(jī)械與電的等效理論，通過對(duì)換能器等效電路的電學(xué)特性分析，得出結(jié)論：超聲振動(dòng)系統(tǒng)的諧振狀態(tài)可以用電壓與電流的相位差大小及其前后關(guān)系來表征。并以此為依據(jù)，采用鎖相原理實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的諧振頻率自動(dòng)跟蹤。 (2)

3、建立鎖相式頻率跟蹤系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)三階鎖相環(huán)路進(jìn)行穩(wěn)定性與跟蹤特性研究，分析了傳統(tǒng)鎖相式頻率跟蹤的缺陷。對(duì)此，提出了基于PI與DPLL復(fù)合控制的頻率跟蹤控制方法。 (3)確定功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總體策略，設(shè)計(jì)了以16位單片機(jī)MSP430F149為核心的硬件系統(tǒng)電路和軟件控制模塊，通過采用微處理器軟件控制與硬件電路結(jié)合的方案，實(shí)現(xiàn)了功率實(shí)時(shí)控制、頻率自動(dòng)跟蹤以及鍵合定時(shí)等一系列功能。 (4)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了模塊調(diào)試與整體性能測試。