全自动引线键合机数字化超声波发生器研究与设计

发布时间：2017-10-28 15:32

  本文关键词：全自动引线键合机数字化超声波发生器研究与设计

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【摘要】：随着半导体产业的迅速发展,MEMS器件不断向着高集成度、高精度化方向发展,因此对封装技术提出了更高的要求。在MEMS封装工艺过程中引线键合技术是最为关键的技术,超声波发生器是热压超声引线键合设备中的核心部件,其主要作用是输出与超声波换能器相匹配的超声波信号,使换能器发生谐振,从而将电能转换为机械能,同时与热能、压力能相互作用,实现稳定可靠的引线连接。超声波发生器的性能决定着超声输出质量及由其驱动的换能器的能量转换效率,对键合质量有着非常重要的影响。本课题以全自动引线键合机超声波发生器的研究和设计为目的,内容主要概括为以下几个方面:(1)建立超声波换能器的等效谐振模型,根据集总参数研究其等效电路,并分析其串联谐振特性,为超声波发生器方案设计提供理论依据。(2)根据超声波换能器的特性,设计超声波发生器硬件电路总体框图,确定各子模块具体功能及其电气连接方式,使其满足数字化超声波发生器的各项性能指标要求。(3)根据引线键合工艺要求,分析超声波发生器的输出特性,建立锁相环实时跟踪电路,编写谐振频率扫描、谐振频率自动锁定以及与主机通信模块程序,实现稳定可靠的超声波输出。(4)超声波发生器性能测试及总体调试及优化,测试各子模块功能,将其集成入全自动引线键合机,根据实际键合要求对性能进行优化,设计出满足高性能引线键合机需求的数字化超声波发生器。
【关键词】：引线键合 超声波发生器 锁相环 频率跟踪
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB552
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题来源及研究意义8-10
• 1.1.1 课题的来源8
• 1.1.2 课题的意义8-10
• 1.2 引线键合技术的国内外研究现状10-11
• 1.3 超声波发生器国内外研究现状11-13
• 1.4 本课题的主要研究内容13-14
• 第二章 超声波换能器特性及等效电路分析14-21
• 2.1 超声换能器的原理及结构14-15
• 2.2 超声波换能器的电学特性15-20
• 2.2.1 超声波换能器等效电路分析15-17
• 2.2.2 超声波换能器谐振频率分析17-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 超声波发生器总体方案设计21-31
• 3.1 超声波发生器整体原理21-22
• 3.2 超声波发生器硬件方案确定22-30
• 3.2.1 主控方案确定22-26
• 3.2.2 频率发生电路选择26-28
• 3.2.3 功率放大电路与反馈电路选择28-30
• 3.2.4 频率跟踪方案选择30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 超声波发生器主要硬件设计31-45
• 4.1 电源模块设计31-34
• 4.2 DSP外围电路设计34-36
• 4.2.1 串口通信接口电路34
• 4.2.2 复位电路和JTAG下载电路34-36
• 4.3 FPGA外围电路设计36-39
• 4.3.1 FPGA配置电路36-38
• 4.3.2 FPGA与DSP硬件连接38-39
• 4.4 模拟电路设计39-44
• 4.4.1 频率发生电路39-42
• 4.4.2 功率调节电路42
• 4.4.3 电流采样42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 超声波发生器软件设计及实验分析45-54
• 5.1 串口通信调试46
• 5.2 超声波换能器无负载状况下的谐振频率扫描46-49
• 5.3 电压、电流相位锁定49-52
• 5.4 功率调节52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第六章 总结与展望54-55
• 6.1 总结54
• 6.2 展望54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58

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本文编号：1108882