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随着半导体制造技术的不断发展，集成芯片的功能也变得越来越强大，因此芯片的讯号传输量也越来越大，以致于芯片的引脚数也随之不断增加，传统的引线键合封装形式逐渐无法满足市场需求，随之出现了倒装芯片封装。与引线键合技术相比，倒装芯片键合更适合应用于多功能、高脚数、小型化、高速度的IC产品中。IC装片设备是用于倒装芯片封装的主要设备，而键合头是该设备中最关键的部件，主要用于芯片的拾取、蘸胶和键合，键合头的性能直接决定了封装的成败与否，因此对键合头的研究具有非常重要的意义。 本文对半导体封装技术和封装设备作了大量的研究，主要内容如下: 第一章，总结了封装设备的相关背景以及国内外的研究现状，并分析了现有的键合头所存在的问题。针对目前的键合头压力控制困难等问题，提出了一种基于比例电磁铁原理，能够提供恒定键合力的键合头装置。 第二章，分析键合应力对芯片封装的影响，研究键合过程中键合力对凸点变形和芯片的影响。根据有限元仿真软件和理论分析，得出键合力与凸点变形以及键合力与芯片碎裂的关系。 第三章，基于对比例电磁铁的理论研究，设计一种所需的比例电磁铁结构。采用有限元仿真软件对电磁铁进行电磁场分析，并根据倒装芯片封装过程中所需的键合力要求，优化比例电磁铁的设计。 第四章，基于设计的比例电磁铁的结构模型和封装工艺所需要求，对键合头装置进行结构设计。键合头需要满足如下性能:在一定位移内提供可控的恒定压力;可以通真空，以便拾取芯片，并且通真空时不影响压力;键合头的旋转角度能调整。 第五章，基于设计的键合头装置，并对该装置进行耦合场分析。利用有限元仿真软件对键合头装置进行磁场与温度场的耦合仿真，分析键合头装置工作期间，键合头的温度变化，以及温度变化引起的热变形影响。 第六章，基于理论分析和仿真计算，制作键合头的样机，并进行实验验证。提出实验方案，搭建实验平台，对键合头样机进行静态力学特性以及动态力学特性测试。对比仿真数据与实验结果，验证仿真结果的准确性，确保设计的键合头能够满足生产需要。