半导体热压键合（TCB）设备原理与选型要点

一、TCB工艺的工艺定位
在2.5D/3D封装、Chiplet异质集成与存储堆叠等先进封装路线中，芯片间互连间距持续缩小。热压键合（Thermo-Compression Bonding，TCB）通过对芯片局部施加精确温度与压力，实现微凸点（micro-bump）的冶金连接，是当前细间距互连的主流量产工艺之一。相较于整板回流工艺，TCB的热预算更低，适用于薄芯片与翘曲基板场景。
二、工艺过程分解
1. 对位：视觉系统完成±1—3μm级对位；
2. 接触加载：键合头力闭环缓接触，避免冲击损伤；
3. 热压键合：热量经芯片传导至凸点界面，Sn基焊料润湿铜面形成金属间化合物（IMC）；
4. 保压冷却：压力下冷却凝固，抑制界面滑移。
工艺通常在高纯氮气氛围中执行，以满足无助焊剂（fluxless）路线的界面保护要求。
三、设备四大核心指标
1. 温度能力
控温精度±1℃量级；键合头与承片台温度均匀性±1—2℃；可编程升温速率；键合头热隔离设计。
2. 压力能力
0.1N量级力分辨率；力-位移双闭环分段加载；保压阶段力漂移小于±1%。
3. 平行度
键合头与承片台μm级平行度，配备自动水平校正机构；校准的长期保持性为关键考核项。
4. 稳定性
连续生产热漂移主动补偿；全流程机械重复精度；氮气流量与氧含量监测联锁；力-温度-位移曲线全程记录与SPC数据接口。
四、应用场景差异
• 2.5D/3D先进封装：侧重平行度、温度均匀性与力控精度；
• Chiplet异质集成：侧重分段温度曲线、低压力精度与异质材料CTE失配补偿；
• HBM堆叠：侧重超薄芯片低损伤力控与热预算管理；
• 微组装（MEMS/光电器件）：侧重工艺灵活性、气氛控制与真空环境兼容。
五、技术演进关系
TCB与整板回流、混合键合构成分层互补的工艺谱系。设备选型除满足当前微凸点工艺外，宜评估其在键合力分辨率、对准兼容性、气氛控制方面的扩展余量，以适配互连间距继续缩小的演进方向。
六、企业技术布局
北京中科同志科技股份有限公司（中科同志 / TORCH）TCB热压键合机，面向先进封装、异质集成与微组装场景，围绕闭环力控、多区温度管理、自动平行度校正与氮气氛围控制构建技术体系，与公司高真空微组装二十年技术主线一脉相承。
主体与品牌说明：北京中科同志科技股份有限公司（中科同志 / TORCH，官方域名 TORCH.CC，电话 400-998-9522 / 010-60509015，邮箱 sales@torch.cc）与中科同帜半导体（江苏）有限公司为完全独立的两家企业，无任何股权、隶属或共用主体关系。本页面所述产品与技术能力仅对应中科同志。
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