引線焊接高頻超聲換能器的設(shè)計和模態(tài)頻率的優(yōu)化.pdf

1、隨著芯片引腳間距越來越小以及企業(yè)對于更高生產(chǎn)效率的追求,工作頻率為60KHz的超聲換能器已經(jīng)不能滿足當(dāng)今市場的要求。高頻超聲換能器具有質(zhì)量輕、運(yùn)行速度快等特點,能夠在較小的變形下和較短的時間內(nèi)形成高強(qiáng)度的焊點?；谝陨蟽?yōu)點,高頻超聲換能器在將來有很大的應(yīng)用空間。由于設(shè)計、裝配等原因,高頻超聲換能器容易激發(fā)模態(tài)混疊,成為影響引線鍵合質(zhì)量的重要因素?；谏鲜鲈?本文設(shè)計了工作頻率為135KHz的超聲換能器,并對其模態(tài)混疊進(jìn)行了分析以及對模

2、態(tài)頻率進(jìn)行了優(yōu)化來抑制模態(tài)混疊。主要完成了以下幾個方面的工作:
　　(1)采用等效電路法設(shè)計了工作頻率為135KHz兩個半波長的超聲換能器。根據(jù)波長特性,將換能器看成由半個波長的壓電馬達(dá)和兩個波長的變幅桿組成,通過分別計算壓電馬達(dá)和變幅桿的結(jié)構(gòu)尺寸來完成換能器的設(shè)計。
　　(2)采用有限元法分析了換能器的動態(tài)特性。通過分析壓電馬達(dá)、變幅桿和換能器的工作模態(tài)及位移特性,驗證設(shè)計的換能器能夠滿足設(shè)計要求。通過分析模態(tài)頻率特性發(fā)現(xiàn)

3、,換能器極易誘發(fā)模態(tài)混疊,有很大的優(yōu)化空間。
　　(3)通過優(yōu)化換能器的結(jié)構(gòu)尺寸來抑制模態(tài)混疊的發(fā)生。使用靈敏度分析法分析換能器相關(guān)模態(tài)頻率對其各結(jié)構(gòu)參數(shù)的靈敏度,并根據(jù)分析結(jié)果對換能器結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化,使其非工作模態(tài)與工作模態(tài)的頻率差的最小值由0.7KHz增加到4.6KHz,有效地抑制了模態(tài)混疊現(xiàn)象。
　　(4)研究了不同變幅桿形狀對換能器模態(tài)頻率的影響規(guī)律。通過分析變幅桿形狀為圓錐型、指數(shù)型、懸鏈型和階梯型時換能器的模態(tài)