引线键合是芯片封装的关键环节之一,随着电子封装产业的发展,对于芯片体积和性能的要求越来越高,超高密度和超细间距成为未来键合发展的必然趋势,对键合过程的稳定性以及超声能量的控制提出更高的挑战。目前用于引线键合的超声发生器存在超声能量输出模式单一、频率跟踪速度慢、精度差等问题。为了解决这些不足,设计了一部用于金线键合领域的超声发生器,具有频率跟踪精度高、能量输出可编辑等优势。针对目前用于引线键合的超声发生器频率跟踪精度差的问题,对其反馈电路进行仿真,通过分析反馈电路每级运放的输入输出信号相位的偏移量,求解运放的传递函数以及幅频特性曲线和相频特性曲线,改变其中的元件参数,校正了硬件参数设计不合理导致的相位误差。校正后的超声发生器实现了相位差为零,为频率跟踪以及能量加载模式设计打下良好的硬件平台。针对引线键合过程时间短,稳定性要求高的情况,运用PID作为超声换能系统的控制器,考虑到传统的PID控制器参数整定繁琐的特点,引入了粒子群算法(PSO)来对控制器参数寻优,对超声换能系统分别进行了开环、闭环等情况的建模,分析了每种情况下的相位响应曲线和频率响应曲线。考虑到键合刚开始时通常希望施加较小的超声能量,根据解析几何知识和单片机的工作方式,设计了不同的能量加载模式,包括单一模式和复合模式,不同模式在键合开始和结束时的能量变化趋势都不相同。设计了镊子夹取换能器头部劈刀实验,验证了频率跟踪算法的有效性。开展了超声换能系统的键合实验,并分析了不同频率跟踪速度和不同能量加载模式对于焊点键合质量的影响。