在半导体与光电封装行业中，固晶机（也称贴片机）是LED、芯片半导体和摄像头贴装的封装工艺中的关键设备之一，也是完成芯片“精确贴装”环节中最关键、最核心的设备。

      晶圆被切割成裸片后，需要通过固晶工艺准确地将芯片从已经切割好的晶圆上抓取下来，并安装到基板或载板上，这一步的精度直接决定了后续封装良率和产品可靠性。

一、固晶机的原理与结构

      固晶机的核心任务可简单概括为“取、看、对、放”四个步骤：

1.取：拾取头从晶圆上吸取单个晶片

2.看：机器视觉系统识别芯片与基板的定位点，并计算偏差

3.对：设备通过高精度定位平台调节芯片位置，使其和基板达到高精度对齐

4.放：运用固晶工艺（银胶、共晶、焊料等）将芯片牢固的贴装在基板上

      这四步对速度、稳定性和位置精度要求极高，因此固晶机的整体性能，很大程度上取决于其内部结构中的关键部件。

固晶机工作示意图

完整的固晶机主要由以下系统组成：

•    上料/下料系统（托盘、晶圆传输）

•    视觉识别系统

•    点胶系统（适用于银胶固晶）

•    拾取头与压接机构

•    加热/固化台•    运动控制系统

•    高精度定位平台（核心）

固晶机详细结构图

      在这其中，最决定固晶机“精度”和“速度”表现的，就是接下来要重点介绍的——高精度定位平台。

      为了完成几十万次以上的精密贴装操作，平台必须同时满足以下几点：

1.亚微米级定位

2.高速高动态响应

3.极佳稳定性

4.高洁净度

5.长时间连续运行不衰减

      这也使行业中普遍认为：“固晶机的性能上限 = 运动平台的性能上限”。

二、XYZ 三轴固晶平台

      在固晶设备中，芯片从取料、定位到贴装的每一步都依赖精准而稳定的运动控制。因此，一台固晶机的核心性能，很大程度上取决于其运动平台的能力。

      为了满足行业对高端固晶设备的严苛要求，直为精驱基于多年运动控制技术积累，打造了XYZ 三轴固晶平台。它是固晶机中负责所有精密位置调整的“核心动力系统”，也是决定整机性能的重要基础。

直为XYZ三轴固晶平台实拍图

1. XYZ 三轴一体化结构：轻量、稳定、高速的核心运动基础

      平台由 X/Y 平面运动与 Z 轴升降共同构成完整的三轴系统，而结构设计中最具代表性的亮点，就是碳纤维轻量化平台架构。

      碳纤维具备高刚性与极低重量，使X/Y 平台的运动惯量大幅降低，带来更高的加速度、更快的响应速度，也减少高速换向时的微振动，是实现高速固晶的重要基础。

      在 Z 轴部分，直为精驱采用磁力弹簧缓冲系统：利用磁力实现柔性支撑与自动补偿，使 Z 轴在落料瞬间能轻柔吸收冲击，并保持稳定的压力控制。该技术避免了机械弹簧的非线性变化，使贴装动作更柔和，也显著降低薄片、脆片的损伤风险。

磁力弹簧与碳纤维示意图

      综合来看，轻量化结构与柔性磁力支撑共同提升了平台的运动平稳性，使其在高速固晶中始终保持洁净、快速、且稳定的动作表现。

2. 精密运动控制算法：轻量结构下的高速稳定性

      为了充分发挥轻量化平台与直驱系统的性能，我司在控制系统中融合了多项自研算法。轨迹规划算法让高速运动更柔和，避免大加速度带来的冲击；前馈与补偿技术减少因轻量结构带来的微小延迟误差；振动抑制算法尤其适用于碳纤维框架，实现高速换向后的迅速稳定；温漂补偿更使平台在长时间工作下仍保持微米级稳定度。

      这些算法与硬件特性相互配合，使得平台在高动态固晶动作中依旧保持精准、快速且可重复的运动表现。

三、结语

      固晶设备的高速化与高精度趋势不断加速，而定位平台正是支撑这一趋势的关键基础。

      直为XYZ三轴固晶平台凭借碳纤维轻量化结构、磁力弹簧 Z 轴以及先进控制算法形成了平台的“协同性能优势”。

      整个平台具备更高的加速度、更快的响应和更平滑的运动轨迹，也因而拥有极长的使用寿命。更轻的结构、更柔和的 Z 轴落料、更稳定的视觉配合，使固晶机整体 UPH (单位小时产能) 得到提升，同时显著增强良率稳定性。

      未来，直为精驱将继续为半导体与光电封装领域提供更可靠、更精密的运动平台解决方案，与客户共同推动封装技术的进步与升级。