亚微米级高速芯片贴片机国产化应用示范

20231102

制造业

（1）研发基础和知识产权 研发团队依托北京信息科技大学下属北京科信机电技术研究所有限公司以及现代测控技术教育部重点实验室以及机电系统测控北京市重点实验室等科研基地，研制了一系列具有自主知识产权的精密封装焊接设备及其相关产品，掌握高精度视觉测量、高精度定位及运动控制、高精度贴装以及金属封装等核心技术，有效缓解了国外进口设备对我国在金属元件封装等领域的垄断和封锁，用户遍及航空航天、军工、科研院所等。相关技术主要集中于精密储能电阻焊技术、金属表面贴装元件(SMD)封装设备技术、金属封装元件及模块平行焊电源技术等。在相关技术研发的过程中，申请并获得授权的发明专利20余项，软件著作权30余项。 （2）成果转化和产业化条件 团队前期的研发成果已经在航空航天，航海舰船，通讯、能源等军工和民用领域获得了广泛应用并完成了成果转化，目前国内亚微米级高速芯片贴片机在国内还处于研发试制状态，大部分产品依然高度依赖进口，严重制约我国在芯片等集成电路方面的自主可控的发展需求，因此该研究成果面向国内市场后，具有较好的成果转化前景。 （3）支撑队伍 研发团队中具有资深行业的电子电路专家、软件系统专家及机械设计专家5名，高级工程师5名，教授1名，副教授及副研究员4名，其中具有博士学历的专家十余名，具有较强的科研能力，为研发任务提供了可靠的技术支撑。

高精度高速芯片贴片设备需要实现亚微米级微小物料转载、搬运、放置、贴装等功能，需要实现共晶压力的精确控制以及基于图像高精度定位和视觉系统，实现全方位范围内进行的芯片的快速探测和定位，确保复杂组装的加工快速而准确等要求，因此该设备研发与生产需要高水平的科研开发能力、高精度的制造能力的合作单位。合作单位需要有高新技术企业资质认证，具有机械设计、硬件电路设计、PLC C++程序开发、视觉图像程序开发、机电设备生产与组装等人员，具有该类设备相关配套生产管理人员、财务人员、采购人员、销售人员等人员。具有激光位移检测设备、高精密三维视觉形貌检测设备、大电容充放电功率测试设备、常用车铣加工等设备。合作单位具有不小于500平米的用于设备生产组装场地，三年内具有每年持续的不少于50万元（人民币）的资金投入到贴片机研发升级与生产中。合作单位应在半导体集成电路生产设备、精密封装焊接设备及其相关产品设计研发与生产方面有相关成功经验。合作单位能够实现与社会资本对接融资能力，能够为项目落地孵化提供足够的资金支持，为项目的后续升级研发提供人员、场地、资金的投入。合作单位必须是进行了工商注册的法人单位，具有可持续发展的能力和较好的业绩，具有较高的合作诚信度。

仅限国内转让

高精度高速芯片贴片设备支持多种共晶制程的真空共晶焊模块并进行整合，实现亚微米级高速芯片贴片机国产化应用示范，符合半导体加工行业标准的同时，降低国产半导体集成电路生产设备的升级成本。高精度高速芯片贴片设备目前多为国外设备生产商。此项目有助于打破国外技术垄断，保证我国此类设备的生产需要。设备投入应用将为企业带来可观的经济效益，预期每台设备150万元，若扩展其功能，设备附加值将继续提高。随着国内外芯片生产需求的扩大，该设备预期每年销售20台以上。预期研究成果转化批量生产后，可以减少此类进口设备的采购，为国家节约大量外汇。设备所使用的技术包含高精密位移检测、高精度定位焊接操作等技术可以延伸转化到其它领域，应用到航空航天、航海舰船、通讯、能源等军工和民用领域。高精度高速芯片贴片设备持续的研发，能够通过校企合作模式建立联合培养人才机制，能够为我国培养半导体集成电路生产设备所急需的设计研发生产人员，促进创新型、应用型、复合型和技能型人才的培养，并且能够为北京市培育增加半导体集成电路高新技术企业提供条件。该成果转化能够有利于提高北京市的半导体集成电路制造领域的企业与人才竞争能力，有利于北京市高技术企业产业升级，扩大高新设备研发企业占比，有利于实现北京市智能化绿色可持续发展战略。

北京市科技成果转化平台建设(高校院所技术转移能力建设)

北京市昌平区人民政府

针对半导体集成电路生产过程（后道封装）中片式元器件贴装过程，设计基于自动控制系统的机械手搬运平台，实现亚微米级微小物料转载、搬运、放置、贴装等功能；研发具有闭环压力反馈的高端专配压力控制系统，实现共晶压力的精确控制；全自动贴片工具系统，实现工具头的自动快速更换以适应不同的芯片尺寸；基于图像高精度定位和视觉系统，360°全方位范围内进行的芯片的快速探测和定位，确保复杂组装的加工快速而准确。支持多种共晶制程的真空共晶焊模块并进行整合，实现亚微米级高速芯片贴片机国产化应用示范，符合半导体加工行业标准的同时，降低国产半导体集成电路生产设备的升级成本。 研制设备具备如下功能指标 1、基于自动控制系统的机械手搬运平台，具有基底吸嘴（可旋转）及芯片吸嘴，能实现XYZ??四轴联动，吸嘴带有缓冲功能，并实现高精度机械式压力控制，同时具有CCD识别系统，视觉系统配备多种LED光源（点光、环光、侧光）、光源亮度调节（软件调节，可保存参数）。机械定位精度：±3??m，角度精度： ±0.05°，气压：0.4～0.6MPa 2、高精度压力控制系统实现0.4～0.6MPa的压力精确控制，并提供可编程接口，针对每个芯片设置独立的贴装压力，然后通过软件进行反馈控制贴装压力，帮助保证锡膏或胶层厚度的一致性。压力反馈范围5-2000g。 3、全自动贴片工具系统，系统能够满足自动拾取头更换，可更换工具头熟练7-17组。同时具备工具仓的扩展接口，后期可根据具体需求进行工具容量的扩容。 4、高精度定位和视觉系统，具有精确的基片基点校准能力，同时具备圆周搜索, 边缘搜索, 突点搜索, 特征匹配, 结构搜索, 银浆检测, 轮廓搜索等图像识别模式，以定位芯片中心、边缘或关键的应用特征。视觉系统的各CCD相机应具有多个放大倍率，并配有可编程RGB光源（大于4种以上颜色），最大视域不小于4.6mm x 3.45mm。 5、真空共晶焊功能针对不同焊接工艺，支持多种共晶制程，同时具有包括可快速、闭环、加热升温的加热回流炉，共晶炉可编程等功能，以符合共晶工艺的要求。同时支持直接共晶和回流共晶，具备可控的接触压力和可编程的正压和负压调节功能。 6、锡膏喷印和点胶功能:设备可配置用于点导电&绝缘环氧树脂用的精密点胶控制仪/精密锡膏喷印控制器，精密激光高度测距仪，以及点胶针头自动定位和清洁，确保高精密的点胶或区域填充。