新型熱超聲倒裝鍵合功率驅(qū)動系統(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)動系統(tǒng)應具備頻率自動跟蹤與功率實時調(diào)節(jié)功能。 本文在仔細分析熱超聲倒裝鍵合功率驅(qū)動系統(tǒng)功能需求與現(xiàn)有研究的基礎上，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)動系統(tǒng)。與傳統(tǒng)鎖相式功率驅(qū)動系統(tǒng)相比較，本功率驅(qū)動系統(tǒng)采用比例積分與數(shù)字式鎖相環(huán)(PI+DPLL)的復合控制方式實現(xiàn)了鎖頻速度更快、鎖頻范圍更廣的頻率自動

2、跟蹤，具備精度高、自我調(diào)整能力強、溫度穩(wěn)定性以及抗干擾性能好等優(yōu)勢；同時通過引進DDS技術(shù)，實現(xiàn)功率驅(qū)動系統(tǒng)的輸出功率可實時調(diào)節(jié)，這是現(xiàn)有超聲功率驅(qū)動設備所不具備的。 本文主要工作與研究成果具體包括： (1)根據(jù)機械與電的等效理論，通過對換能器等效電路的電學特性分析，得出結(jié)論：超聲振動系統(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)，采用鎖相原理實現(xiàn)對振動系統(tǒng)的諧振頻率自動跟蹤。 (2)

3、建立鎖相式頻率跟蹤系統(tǒng)數(shù)學模型，并對三階鎖相環(huán)路進行穩(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。對此，提出了基于PI與DPLL復合控制的頻率跟蹤控制方法。 (3)確定功率驅(qū)動系統(tǒng)的總體策略，設計了以16位單片機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，實現(xiàn)了功率實時控制、頻率自動跟蹤以及鍵合定時等一系列功能。 (4)對系統(tǒng)進行了模塊調(diào)試與整體性能測試。