本发明公开了一种三维异质异构集成芯片微组装机，包括：第一焊头机构，其包括第一Z轴移动器、第一旋转电机、连接块和第一焊头，连接块可转动的安装在第一旋转电机的转轴上，连接块两端设置有中心对称布置的第一焊头，第一焊头下方设置有晶圆台；第二焊头机构，其包括第二Z轴移动器、第二旋转电机、第一旋转架和第二焊头，第二旋转电机固定安装在第二Z轴移动器上，第一旋转架固定安装在第二旋转电机的输出端，第一旋转架上设置有周向等距布置的若干个旋臂；第三焊头机构设置在第二焊头机构一侧；工作台位置对应设置在第三焊头机构下方。本发明相较于现有技术，提高芯片和工作台上晶圆的键合精度，同时提高芯片组装效率以及加工质量。