开发倒装芯片键合设备的高精度要求主要涉及高精度机械设计、高级运动控制、视觉定位技术和力位控制。大致可归类为以下一些考虑：
图为倒装机的动作流程（来源松下）
1. 高精度运动系统
龙门架和工作台设计：龙门架或工作台系统必须设计为以微米精度移动芯片和基板。各移动装置必须尽量减少驱动系统中的偏转、间隙或反作用力。
线性电机和高分辨率编码器：带有集成高分辨率编码器的高性能线性电机对于精确运动至关重要。编码器反馈提供实时信息来调整定位，确保所有轴的微米精度。
导向系统：低摩擦和高刚度的线性导轨对于保持移动部件的精度也很重要。高精度导轨可防止错位并减少运动过程中的间隙，确保稳定的定位精度。
2. 结构刚度和隔振
尽量减少挠度和变形：任何弯曲、挠度或变形都会直接影响设备的准确性。底座架构必须由坚硬、稳定的材料制成，例如大理石、铸铁等具有高阻尼特性的材料。以吸收和消散外部振动。
减振：来自电机、外部源或环境的振动会降低精度。机械设计结合了主动和被动隔振系统，例如减振支架或主动减振（使用传感器和执行器），以尽量减少机械干扰。
3. 精确对准机制
微米级移动模组或平台：以微米或亚微米精度移动两个组件（芯片和基板）。这些平台通常依靠直线电机或伺服电机，以高精度进行增量移动。
光学对准：高精度光学对准系统以确保芯片在基板上的正确定位。可以实时反馈芯片的位置和方向。光学系统通常可以补偿热漂移并提供连续反馈以调整组件的位置。
闭环反馈：系统必须包含闭环反馈系统以进行位置校正。系统连续测量芯片和基板的位置并将其与所需位置进行比较。在运行中进行小幅修正以确保准确对准。
4. 键合力控制
精确施加力：在倒装芯片键合中，施加的键合力必须均匀且精确控制。机械系统使用集成在键合头中的力传感器来监控和调整键合过程中施加到芯片上的力。通过带有实时测量力的反馈传感器或其他系统来实现。
力分布：键合头设计必须确保施加的力均匀分布在芯片上。这需要设计的力分布系统（例如，多个传感器和执行器）来确保芯片均匀地压在基板上。
力控模组：使用对力和位置具有精细控制的装置来施加均匀的键合力，同时确保不会对芯片的任何部分施加过大的压力。这可以防止损坏凸块或芯片本身。
5. 热控制和稳定性
温度调节：一些倒装芯片键合需要使用加热来实现，这些需要精确控制焊料回流过程的温度。必须集成热系统，以确保整个键合区域的均匀加热和冷却。系统使用加热台、热电偶和集成温度控制器来保持最佳键合温度。
绝缘和耐热材料：设计必须使用能够抵抗加热循环过程中的热膨胀或收缩的材料。精密热稳定材料（例如陶瓷复合材料）通常用于减轻热梯度的影响。
尽量减少热变形：平台或基板支架必须具有高导热性和低热膨胀性，以确保零件在粘合过程中不会弯曲或变形。
6. 清洁度和污染控制
洁净室标准：半导体行业高精度设备通常在洁净室环境中使用。必须尽量减少颗粒的产生，并包含防止键合区域污染的功能。
机架设计：设备架子通常采用压差设计和层流过滤，确保设备在生产时保持无颗粒状态。键合头和台面的设计旨在尽量减少所用材料的排气或颗粒。
图源：松下
7. 基板和芯片支架
精密轨道设计：轨道平台需要提供稳定、平坦的表面，以将芯片和基板精确地固定在适当位置，而不会产生任何间隙。在热压键合设备时特别注意热性能和机械性能，以确保在键合过程中提供均匀的支撑，而不会引入任何变形。
8. 先进的软件控制
精密控制算法：半导体设备一般需要先进的控制算法，以优化系统的运动。这些算法控制设备过程中的速度、位置、力和温度，确保每个方面都以高精度执行。
实时数据反馈：实时监控系统不断将传感器的数据反馈到控制单元。此信息用于微调机械运动并补偿键合过程中可能发生的任何偏差。
9. 多个反馈回路的集成
多个传感系统：包括例如位置传感器、力传感器和温度传感器，以在设备运行过程中对各种参数提供持续反馈。这些传感器在闭环系统中协同工作以保持高精度。
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