马生生，孙丽娜，井文丽

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原 030024)

微波集成组件的制造过程中，大量使用微波混合组装技术，丝焊(Wire Bonding)技术是微波混合组装技术最为关键的工艺技术之一。丝焊的质量、可靠性直接决定了微波集成组件的性能和寿命。热声焊机是实现丝焊的关键设备，而超声系统在热声焊机中担负着实现电声转换，产生超声振动，传递超声能量的重任，是热声焊机的核心部件。超声系统性能的优劣直接影响着键合质量和键合速度，如图1所示，热声焊机的超声系统由超声波发生器、换能器（包括压电陶瓷换能器和变幅杆）以及键合工具（劈刀）组成。

1 超声波发生器

超声波发生器是向换能器提供超声频电能的一种装置，由振荡器、放大器和匹配电路组成。振荡器产生一定频率的电信号，用以推动放大器，考虑到频带调节范围的问题，一般采用他激式振荡器。放大器将振荡信号放大至所需电平，目前大多采用晶体三极管或场效应管。匹配网络主要是用来改善电发生器与换能器之间的耦合程度，以便使电发生器输出的功率高效率地传输给换能器。

图1 热声焊机的超声系统结构图

本设计选用了美国UTHE公司的10G－SH超声波发生器，其工作频率为63 kHz，最大超声功率可达到5W，超声的时间为0.1～1.0 s。图2所示为电能发生器电路原理框图。

图2 超声波发生器电路框图

2 压电陶瓷换能器的设计

热声金丝键合机的压电陶瓷换能器采用一种在压电陶瓷圆片的两端面夹以金属块而组成的夹心式换能器，或称为复合式换能器，又称朗之万换能器，由前后金属盖板、压电陶瓷堆、预应力螺杆、电极片和绝缘管组成。……