热压超声焊接是半导体封装行业的关键技术,一个焊点的焊接通常在20毫秒左右完成,并且要求焊点具有较高的一致性。传统超声焊接设备只有单一的频率跟踪功能,超声振动幅度不稳定、响应时间长,无法满足半导体封装行业对超声振幅越来越高的要求。本文从压电式超声换能器(以下简称换能器)的等效电路模型出发,论证了当换能器工作在机械谐振频率时,换能器的振幅与驱动电流有效值成正比,比例系数与匹配电感的匹配程度有关,匹配程度越高,单位电流产生的振幅越大。据此,本文提出一种获得最优匹配电感的实验方法,实验结果验证了理论分析的正确性。另外,本文还通过对变压器等效电路的理论分析给出变压器原副边线圈等效电感的计算公式。这些工作为精确阻抗匹配提供理论和实践依据。由于换能器振幅与驱动电流的正比关系,为提高振幅稳定性和缩短振幅响应时间,本文在传统超声发生器频率闭环的基础上增加了电流闭环,并解决了频率闭环控制和电流闭环控制之间相互耦合的问题,改进的频率跟踪算法也杜绝了频率死锁现象的发生。与传统单一锁相环相比,基于该超声发生器的超声焊接系统的振动幅度在上升时间和稳定性上均有显著提高,实际焊线实验表明,驱动电流上升时间由4毫秒缩短到2毫秒。