在后摩尔时代,以晶圆级倒装芯片直接封装为代表的先进芯片封装技术不断发展,以应对电子产品小型化、薄型化和三维集成化的变革趋势。最新工艺表明,LED芯片焊球的最小直径仅为10μm左右,焊距<15μm,I/O密度>103/mm2,这就对倒装芯片垂直互连过程中键合压力的精度（≤±5N）和定位精度（≤±500nm）提出了极其严格的要求。否则,芯片焊球与基板之间的结合力过大或过小都会导致芯片产生冲击裂纹、虚焊甚至失效。因此,如何实现高精度、高效率、高可重复性的芯片互连键合成为了开发先进倒装芯片互连键合系统的一大挑战性课题。针对上述问题,本文提出了一种集成惯性组合积分器的位/力混合全闭环控制策略,使倒装芯片互连键合系统能够实现高精度、高效率、高质量的互连;其次,提出了一种基于定量带宽的参数整定方法,该方法仅需调节一个参数,为位/力混合全闭环控制策略的成功执行提供了简便的手段;最后,开展一系列柔性贴装头控制的验证性实验,验证所提出的控制策略和参数整定方法的有效性。本文的主要研究内容如下:（1）阐述芯片倒装封装装备的研究背景与意义,深入调研面向芯片倒装封装装备的位/力混合控制的国内外研究现状与需求,明确其快速高精度位/力混合控制的难点及关键技术,制定本文的研究方法及技术方案。（2）从本文的研究对象柔性贴装头出发,详细描述了该柔性贴装头的结构设计并建立柔性贴装头位移与力的静力学关系;并通过分析柔性贴装头的动力学关系,建立柔性贴装头的动力学模型。同时,采用变频正弦信号激励的扫频方法获取柔性贴装头的幅频曲线与相频曲线,并通过最小二乘法进行系统辨识,拟合得到柔性贴装头的模型参数,为实现对柔性贴装头的精准控制奠定了基础。（3）从软着陆互连效果的三个评价指标（效率、精度、质量）出发,详细分析并指出了未对柔性贴装头施加闭环控制时所存在的问题,并指出了PID控制器效率相对较低、响应时间长的问题。针对该问题,提出了一种新型的惯性组合积分器。从频域的角度和时域角度开展积分器对比仿真实验,分析并验证惯性组合积分器对柔性贴装头控制的改进效果。其次,借助劳斯判据理论和数值仿真等手段证明了惯性组合积分器的稳定性。最后,为实现高精度、高质量的倒装芯片软着陆互连动作,结合PD+惯性组合积分器策略,提出了一种位/力混合全闭环控制策略。（4）围绕着柔性贴装头的控制参数整定介绍了当前较为常用的几种参数整定方法。针对位/力混合全闭环控制策略参数繁多、整定困难的问题,根据PD+惯性组合积分器加低通滤波器的功能结构,引入具有等价的功能结构但仅需整定两个参数的线性自抗扰控制框架。其次,定性地分析了PD+惯性组合积分器控制器在控制柔性贴装头时的参数分布规律,并提出了一种基于定量带宽的参数整定方法。该规则仅需调节一个参数,易于执行。最后开展了在不同的负载下和不同轨迹跟踪的仿真实验,实验结果验证了所提出的基于定量带宽的参数整定方法具有良好的鲁棒性和跟踪效果。（5）搭建芯片倒互连平台实验硬件系统。利用所开发的控制策略,成功地进行了一系列的实验,一致验证了所开发的倒装芯片柔性贴装头系统能够有效地执行高效率、高精度、高质量的互连任务。结果表明,不同轨迹跟踪方式的最大峰间定位误差均在±100nm以内。此外,在2812N/s、5732N/s和10843N/s加载速度下,柔性贴装头系统的最大过渡时间保持在135ms以内,成功地保持了300N的恒定力,其偏差为±4N。