金丝球焊线机是超声键合封装重要设备,它采用超声波焊线技术,在压力和超声波能量共同作用下,产生超声机械振动并带动金属丝与焊盘在接触面处进行摩擦,此接触面瞬间产生高温,使金属丝与晶圆之间发生原子扩散,实现其原子间的连接。超声波发生器作为金丝球焊线机设备的超声信号源,是金丝球焊线机电动系统的重要组成部分,其性能直接决定键合封装的质量和效率。本论文针对超声波发生器的关键技术问题,研究了数字控制超声波发生器的原理和控制方法,从硬件电路和软件程序两方面进行了设计,并对制作的实验电路板进行了相关的硬件测试和参数实验验证分析。工作主要体现在以下几个方面。根据设计要求,确定了整体工作原理,并对方案进行了比较和研究。重点对正弦波发生电路、滤波器的类型、功率放大器方案、换能器振动特性、频率自动跟踪电路进行了详细分析,为硬件电路的搭建提供依据。在硬件电路部分,设计了单片机控制电路、DDS信号产生电路、滤波电路、功率放大电路、信号采集电路、功率信号调整电路、超声输出时间控制开关电路、信号调理反馈电路、阻抗匹配电路、显示电路、上位机通信电路、电源电路等,同时制作了实验电路板。在软件程序部分,主要为下位机系统进行了软件设计,针对系统软件框架中的主要功能模块进行了较为详细的分析和设计,主要包括主程序流程图模块、正弦波发生模块、上位机通信模块、串行口中断服务模块、功率调整模块、超声输出定时模块、调频模块、谐振频率显示模块等。电路测试实验包括超声频率与功率测试,频率自动跟踪效果测试,以及换能器功率和输入频率变化测试。对测试结果进行了分析,总结出实验结论。该数字控制超声波发生器能够在所规定的频域内驱动金丝球引线键合换能器,实现了自动搜索换能器最佳工作频率,并动态地在所设定的频域内锁相,较好地满足了不同功率输出的要求。