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面向金丝球焊线机的功率超声电源的设计
杜昌源,王晓初,李克天,武大勇
(广东工业大学机电工程学院,广东广州,510006)
摘要:本文基于 ICL8038 压控振荡器与 CD4046 锁相芯片技术,以AT89S52 单片机作为控
制核心,设计了一种面向金丝球焊线机的功率超声电源.此电源系统主电路输出功率、时间
可调的超声频交流电;能实现自动频率跟踪;具有简单轻便、成本低廉的特点.文中较为详
细地分析了功率超声电源的设计,压电换能器匹配调谐的原理以及控制方法.
关键词:超声电源;频率跟踪;锁相环;谐振电路
Design of Power Ultrasonic Supply for Gold Wire Bonder
Du Changyuan,Wang Xiaochu, Li Ketian, Wu Dayong
(Faculty of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology,
Guangzhou 510006, China)
Abstract:A kind of power ultrasonic supply which based on ICL8038 Voltage Controlled
Oscillator, CD4046 Phase-Locked Loop, and Microcontroller Unit AT89S52 was designed
for Gold Wire Bonder. The main circuit of the supply system produces power supersonic
AC output with changeable power and time; it performs the control of frequency
auto-tracking; and it is simple, smaller, lighter, and not expensive. The design
of power ultrasonic supply, the principles and control approaches of piezoelectric
transducer were detailed analyzed in this paper.
Keywords:Power Ultrasonic Supply;Frequency tracking;Phase-Locked loop;Resonance
circuit
1 引言
焊线机是邦定封装的主要设备.超声波金丝球焊线机,是利用金线超声焊接技术,在压
力和超声波能量的共同作用之下,用细小的金线实现芯片电极与封装管脚可靠电气连接的高
科技机电一体化设备.而超声波焊接技术,又称为芯片打线技术,占有微电子封装 90%的
市场.我们设计了一款面向金丝球超声波 IC 芯片焊线机的功率超声电源.
2 电源工作原理与系统框图
本电源系统应用于超声波金丝球焊线机,用于实现发光二极管、中小型功率三极管等半
导体器件内部引线的焊接.其输出为 62k±1kHz 的超声频交流电信号,所带负载为超声波压
电换能器,阻抗为 25Ω.能实现自动频率跟踪,输出功率、时间可调,具有简单实用、成
本低廉的特点.
系统框图如图 1 所示.工作主电路中,ICL8038 压控振荡器用作信号发生器,X9312 数
字电位器、MC14066BCP 模拟开关分别用于控制超声输出的功率、时间,功率放大由具有推
动级的甲乙类互补对称功放完成,负载匹配由电端匹配网络完成;频率自动跟踪控制电路由
电压、电流相位采样模块,CD4046 锁相模块,调频电压反馈等电路模块组成;系统微控制
器芯片选用 Atmel 公司的 AT89S52 单片机,通过 RS-232C 获取焊接工艺参数;超声波压电
换能器作为整板的外接负载.
基金颁发部门:广东省科技厅;项目名称:高速全自动芯片焊线机(wire-Bonders)的研究与开发;
编号:2006A10401003;基金申请人:陈新
基金颁发部门:广州市科技局;项目名称:全自动 IC 芯片焊线机的关键技术研究与开发;

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