[发明专利]一种超声波换能器驱动电源

说明书

技术领域

本发明涉及超声键合领域，特别是一种超声波换能器驱动电源。

背景技术

超声键合工艺是指通过超声波发生器激励换能器的高频振动，使高频振动的机械能转换为热能，从而实现金属导线与集成电路焊盘以及与引线框架引脚之间两种金属材料的热键合。其工艺简单、高效，能够在毫秒级完成焊点的连接，因此被广泛应用在半导体芯片封装领域中。

在上述过程中，除了换能器本身的品质因素外，超声波的能量通过换能器转换为机械能的转换效率是决定焊接质量的关键技术。超声波换能器在达到谐振时机械能的转换效率最高，但谐振频率会因各种机械安装及负载的因素发生一定的范围漂移，这些因素会直接导致换能器能量转换效率的下降，从而影响焊接质量。

因此，目前亟需研发一种能够提高超声波发生器工作性能的技术方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超声波换能器驱动电源，能够及时跟踪超声波换能器的工作状况，并及时处理反馈信息以补偿、修正超声波换能器的输出能量，使其具有自适应能力，从而提高了工作性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种超声波换能器驱动电源，包括：

频率发生器，由控制信号控制，用于向超声波换能器输出驱动信号；

鉴相电路，用于对超声波换能器的输出信号进行鉴相，得到鉴相结果；

数字信号处理器，用于生成所述控制信号，并根据所述鉴相结果进行锁相；

其中，所述数字信号处理器在锁相后生成的控制信号能够控制所述频率发生器输出使所述超声波换能器谐振的驱动信号。

其中，所述超声波换能器驱动电源还包括：

电压反馈电路以及电流反馈电路；

所述数字信号处理器根据所述电压反馈电路获取所述超声波换能器的输出电压，并根据所述电流反馈电路获取所述超声波换能器的输出电流；以及根据预先保存的所述超声波换能器工作所需的电参数对获取到的所述输出电压以及所述输出电流进行比对，并根据比对结果对所述控制信号进行修正。

其中，所述超声波换能器驱动电源还包括：

通信接口；所述数字信号处理器通过所述通信接口与上位机建立交互，获取由上位机发送的所述超声波换能器工作所需的电参数。

其中，所述超声波换能器驱动电源还包括：

与所述数字信号处理器连接的外部存储器；

所述数字信号处理器还用于将所述电参数以及所述鉴相结果保存至所述外部存储器。

其中，所述通信接口具体包括网口和/或串口；

所述数字信号处理器通过所述网口或串口与上位机建立交互，获取由上位机发送的所述超声波换能器工作所需的电参数。

其中，所述通信接口还包括：并口。

所述数字信号处理器通过所述并口接收上位机发送时序信号，并根据该时序信号进行工作。

其中，所述数字信号处理器具体通过所述网口或串口获取由上位机发送校验指令；并根据所述校验指令向所述频率发生器发送一校验信号，使所述频率发生器生成一频率在预设范围内连续变化的驱动信号，并使所述超声波换能器输出预设范围频率的输出信号；

其中，所述数字信号处理器具体根据所述校验指令控制所述鉴相电路对超声波换能器的输出预设范围频率的输出信号进行鉴相。

其中，所述鉴相结果具体为数字信号处理器的输出电流与输出电压对应所述预设范围频率的相位差；

所述数字信号处理器具体根据所述鉴相结果中最小的相位差进行锁相。

其中，所述超声波换能器驱动电源还包括：

高频隔离变压器，其一端与所述频率发生器的输出端连接，另一端用于与所述超声波换能器的接入端连接，用于对所述超声波换能器进行阻抗匹配。

其中，所述超声波换能器驱动电源还包括：

功率放大电路，接入在所述高频隔离变压器与所述频率发生器之间，用于对所述驱动信号进行功率放大。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明的数字信号处理器控制频率发生器对超声波换能器进行扫频，并在此过程中，鉴相电路对超声波换能器的输出信号进行鉴相，之后数字信号处理器根据鉴相结果确定出超声波换能器谐振频率，并锁相输出控制信号，使频率发生器能够控制超声波换能器维持在谐振状态工作，从而提高了其能量转换的效率，可广泛应用在超声键合工艺设备中，以改善键合质量。

附图说明

图1为本发明的超声波换能器驱动电源的结构示意图。

具体实施方式