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　　精密定位與運動平臺，通常指的是重復精度可以達到 微米級(μm)、亞微米級、甚至是納米級(nm，也被稱為 超精密運動平臺)的機電一體化載物平臺，是微光刻技術(shù)、 數(shù)控加工、生物技術(shù)、IC封裝設(shè)備、納米表面形貌測量等領(lǐng) 域的重要機構(gòu)部件。精密定位與運動平臺的基本組成部分包 括：驅(qū)動源、進給機構(gòu)、導軌、控制裝置、位置反饋元器件 等。由于大理石具有穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)致密、硬度高、抗磨損 等物理特性，能夠在高負荷和高精度條件下保持平臺的穩(wěn)定 性和精度，且具備優(yōu)異的聲音吸收和減震性能，可為精密平 臺的精度提供額外的增益，因此，精密定位與運動平臺一般都以大理石為底座，以保證整體系統(tǒng)的高精度和高穩(wěn)定性。

　　按照導軌形式分類，精密定位與運動平臺可分為機械 式、磁浮式、氣浮式;按照運動軸設(shè)計的不同，又可大致 上分為單軸位移平臺、XY運動臺、ZT運動臺、多軸運動臺 等。從目前的產(chǎn)品供應(yīng)情況來看，艾羅德克(Aerotech)、 蘇科思(SIOUX)、普愛納米(PI)、雅科貝思，以及華卓 精科、隱冠半導體、克洛諾斯、中研贏創(chuàng)、阿爾伯特、東佑 達、直為精驅(qū)、智贏智能等都是精密定位與運動平臺市場中 的積極參與者。

　　在微米、亞微米級別的精密制造中，設(shè)備的跳動和重復性是衡量其加工和檢測精度的關(guān)鍵指標。例如，直為精驅(qū)開 發(fā)的XYR AOI檢測平臺配備有非接觸式高精度光柵尺，能有 效避免接觸測量產(chǎn)生的磨損和誤差積累，從而長期保持高精 度測量，即使在高速檢測過程中，仍能精確捕捉到微小的位 移變化。XYR AOI檢測平臺采用直驅(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計，XY軸采用高 精密級直線導軌，確保了平臺在移動過程中的平直性和準確 性，無論是檢測大規(guī)模的平板顯示還是微小的精密零件，都 能實現(xiàn)精準定位和測量。同時系統(tǒng)運用XYR疊加結(jié)構(gòu)，無鐵 芯直線電機直驅(qū)控制，無齒槽效應(yīng)，這一特性使得平臺在低 速下可平滑運行，速度波動小，能夠提供更穩(wěn)定的推力，這 對于需要精確控制位移的檢測平臺來說至關(guān)重要。

　　特別是在高精度跳動與整體平面跳動表現(xiàn)方面，直為 精驅(qū)XYR AOI檢測平臺DD端面跳動小于2μm(DD端面跳動 指的是直接驅(qū)動馬達的端面跳動，是衡量其端面圓跳動和端 面全跳動的綜合指標，直接影響設(shè)備的定位精度和運動平穩(wěn) 性)，組裝后平臺整體平面跳動小于10μm，全行程重復性 小于±1μm，定位精度小于±2μm，憑借其出色的性能指標， 使得這款平臺成為了眾多高精度檢測應(yīng)用的理想選擇。此 外，該平臺還能夠支持靈活定制行程、尺寸和線纜，滿足了 從大型生產(chǎn)線到小型實驗室設(shè)備的多樣化需求。

　　鈣鈦礦光伏電池新賽道興起

　　根據(jù)CPIA中國光伏行業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 2024年，我國光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)規(guī)模已超過1300億元，同比增 長18.2%，增速較2023年同期的69.2%有較大幅度下降，這 主要受產(chǎn)能擴張潮結(jié)束、光伏行業(yè)進入供需失衡、產(chǎn)業(yè)鏈價 格持續(xù)下行等因素的綜合影響(見圖1)。但與此同時，不 同于宏觀市場環(huán)境表現(xiàn)，鈣鈦礦光伏企業(yè)則持續(xù)受資本市場 追捧，2024年全年，至少有14家鈣鈦礦電池企業(yè)完成了新 一輪股權(quán)融資，部分企業(yè)開始轉(zhuǎn)戰(zhàn)鈣鈦礦等新賽道。

　　鈣鈦礦光伏電池屬于第三代太陽能電池，是一種基于 鈣鈦礦型有機金屬鹵化物半導體的薄膜光伏技術(shù)，其在高光 電轉(zhuǎn)換效率、帶隙可調(diào)、降本空間大等方面具有顯著優(yōu)勢。 今年6月，隆基綠能宣布，經(jīng)美國國家可再生能源實驗室 (NREL)權(quán)威認證，其自主研發(fā)的大面積(260.9cm2)晶 硅-鈣鈦礦兩端疊層太陽電池的轉(zhuǎn)換效率可達33%，刷新全 球大面積疊層電池效率紀錄，為光伏發(fā)電成本的進一步下降 開辟出新路徑。

　　另據(jù)CPIA中國光伏行業(yè)協(xié)會在今年2月底發(fā)布的《中國 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖(2024-2025年)》中顯示， 目前，行 業(yè)內(nèi)剛性鈣鈦礦電池生產(chǎn)進入到量產(chǎn)階段，已有7條100MW 及以上中試線投產(chǎn)，3條GW級產(chǎn)線在建;柔性鈣鈦礦電池大 多處于小規(guī)模試驗階段，6條1MW及以上柔性電池試驗線已 建成。

　　在鈣鈦礦光伏電池逐步走向產(chǎn)業(yè)化的道路上，一個關(guān)鍵 的目標是實現(xiàn)大面積、規(guī)?；慨a(chǎn)，使得鈣鈦礦商業(yè)化組件 在“穩(wěn)效協(xié)同”方面取得新的突破，從而推動鈣鈦礦光伏技 術(shù)路線的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

　　目前來看，業(yè)內(nèi)各大廠商的鈣鈦礦電池工藝尚未完全 統(tǒng)一 ，但大致上均涉及到：四道沉積工序、四次激光劃刻、 三大材料(鈣鈦礦功能層、電荷傳輸層、電極)、四種設(shè)備 (激光、真空鍍膜、涂布、封裝，見圖2)。其中，涂布設(shè)備被用于鈣鈦礦電池的薄膜沉積工藝，鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量直 接影響到太陽光的吸收率和載流子的輸運損耗，是電池光電 轉(zhuǎn)換效率的決定因素，加上材料的特殊屬性(對于溫度、濕 度及氧氣較為敏感) ，這就要求涂布工藝必須要具備高度精 確性、平滑性——而這正是超精密氣浮運動平臺的技術(shù)優(yōu)勢特 點，為此，一批以直驅(qū)技術(shù)為底座的精密運動平臺廠商也正 投入到這一細分市場中來。

　　例如，在大面積鈣鈦礦薄膜的狹縫涂布工藝中，通過復 雜的流體動力學設(shè)計，超精密氣浮運動平臺能在基材表面形 成一層極其均勻的氣墊，使基材在整個涂布過程中處于無接 觸的懸浮狀態(tài)，這樣的設(shè)計可以最大限度地減少因物理接觸 帶來的微小振動或壓力變化，確保鈣鈦礦薄膜沉積的絕對均 勻性，這也是實現(xiàn)高性能鈣鈦礦光伏組件的基礎(chǔ)。

　　超精密空氣軸承運動平臺

　　超精密氣浮運動平臺(納米級)通常需要用到空氣軸 承做支撐，空氣軸承是使用空氣(或其他氣體)作為“潤滑 劑”，將空氣氣膜作為非接觸式支承的一種滑動軸承，利用 空氣的靜壓力和氣膜剛度來實現(xiàn)支承、導向和傳動等功能。 超精密氣浮運動平臺的滑座就像“坐”在氣膜上，以懸浮的 方式在平臺上移動，這些平臺為了優(yōu)化整體性能，一般都會 配置有單軸或多軸直線電機(也可以是旋轉(zhuǎn)平臺)以及光柵 系統(tǒng)(測量反饋單元)。

　　基于空氣軸承支持的移動機架，直線電機和高分辨率編 碼器可在線性應(yīng)用中以納米級精度(或旋轉(zhuǎn)應(yīng)用中以幾十角 秒的精度定位)做運動，幾乎無摩擦和機械接觸，這就意味 著最小的滯后或反向誤差，因而具有極高的重復定位精度， 且速度穩(wěn)定性優(yōu)異，因而多被應(yīng)用于各種高精度、高靈敏度 的加工、檢測環(huán)節(jié)中。

　　以鈣鈦礦太陽能電池涂布設(shè)備為例，中研贏創(chuàng)智能科 技有限公司提供的000級大理石運動平臺選用高品質(zhì)的天然 石材，經(jīng)特殊處理后達到超乎尋常的平整度和平穩(wěn)性，確保 在復雜的涂布過程中，即使面對細微的震動也能保持紋絲不 動，大大提升了涂布的均勻性和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　為了進一步提升精度和穩(wěn)定性，中研贏創(chuàng)還引入了全 自主研發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)的氣浮平臺，采用了先進的氣壓平衡 原理，能夠在整個表面形成均勻的氣墊層，有效抵消重力影 響，確保基板在移動過程中保持絕對水平和平穩(wěn)，有助于避免涂層厚度不均的問題出現(xiàn)，提高最終電池組件的性能一致 性。同時，中研贏創(chuàng)的氣浮平臺配備了先進的減震系統(tǒng)，能 夠有效吸收外界干擾，降低振動幅度至幾乎可忽略的程度， 從而顯著提升了涂布過程的精度和穩(wěn)定性。氣浮平臺的非接 觸式方式，以非常低的摩擦系數(shù)運行，這意味著可以以更快 的速度進行物料傳輸而不犧牲精度，不僅加快了生產(chǎn)節(jié)奏， 還保證了每一次涂布動作的一致性和可控性，并而且減少了 磨損和污染的可能性，易于清潔和維護，確保了涂布過程中 的極致平穩(wěn)，即使是在長時間的運行下也能保持高精度。

　　此外，憑借包括直驅(qū)電機、氣浮軸承、氣浮導軌等較為 完整的精密運動核心部件產(chǎn)品線，中研贏創(chuàng)還可根據(jù)不同的 鈣鈦礦涂布工藝需求，調(diào)整氣浮平臺的各項參數(shù)(如載荷容 量、運行速度、尺寸大小等) ，以提供高度定制化的解決方 案，確保設(shè)備完全適應(yīng)特定的應(yīng)用條件。

　　半導體先進封裝應(yīng)用邁向納米級

　　根據(jù)睿工業(yè)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2024年中國半導體封裝 測試用AOI檢測設(shè)備市場規(guī)模超12億元人民幣，同比增速約 為10%(見圖3)，其中，先進封裝在中國市場蓬勃發(fā)展， 成為推動AOI檢測設(shè)備市場規(guī)模增長的核心動力。

　　相較于傳統(tǒng)封裝，先進封裝在封裝結(jié)構(gòu)、材料、工 藝和設(shè)計等方面進行了全面的創(chuàng)新，能夠滿足現(xiàn)代電子產(chǎn) 品對高性能和小型化的需求。先進封裝技術(shù)包括多芯片封 裝(MCP)、系統(tǒng)級封裝(SiP)、倒裝芯片封裝(Flip Chip)、晶圓級封裝(WLP)和三維封裝(3D IC)等。在先進封裝領(lǐng)域，AOI檢測設(shè)備主要用于Bumping(凸點)、 晶圓切割、RDL(重布線層)三大工藝環(huán)節(jié);除此之外，在 Chiplet(小芯片)和硅通孔(TSV)工藝中的應(yīng)用也越來越 廣泛，技術(shù)要求主要集中在檢測精度、誤檢率和數(shù)據(jù)處理速 度上。

　　克洛諾斯推出的木星款超精密運動控制平臺是一款針 對半導體先進封裝、固晶混合鍵合定位的平臺產(chǎn)品，該平臺 以2m/s疾速響應(yīng)配合±200nm定位精度，結(jié)合先進的運動 控制器和運動算法，提供多個特色控制功能，例如：零穩(wěn)定 時間、非線性控制、先進的前饋和軌跡過濾器、納秒級抖動 控制的全部軸完全同步、特有的同步軸控制算法、多維度 mapping、基于實時map位的先進觸發(fā)能力、先進的控制 優(yōu)化軟件診斷工具和系統(tǒng)頻譜分析工具等，適用于倒晶封 裝、扇出、混合鍵合、2.5D/3D封裝，以及Mini LED固晶、 點膠等工藝環(huán)節(jié)。

　　在晶圓切割方面，需要面對的主要挑戰(zhàn)包括：準確定 位切口、較大限度地減少材料損耗和較大限度地減少元件變 形，同時，必須達到最大可能的加工速度。隨著要求的不斷 提高，激光劃片已成為了優(yōu)選的技術(shù)解決方案，這種非接觸 式激光工藝很靈活，可避免切削刃處的破損，借助于各種自動后加工工藝，進一步改善邊緣的良好質(zhì)量，這也是抗裂性 的決定性因素之一。激光劃片工藝同樣需要在高速下提供高 精度、高直線度的運動系統(tǒng)，為此，PI普愛納米提供的精密 運動解決方案采用直接驅(qū)動帶有空氣軸承的線性和旋轉(zhuǎn)平 臺，可實現(xiàn)極限精度，達到高直線度、平面度和重復精度， 消除齒槽效應(yīng)，實現(xiàn)平穩(wěn)的速度控制，支持拖鏈電纜管理， 在晶圓工作點提供計量，全天候以高占空比運行，搭配絕對 式編碼器，提高了運行期間的效率和安全性。

　　結(jié)語

　　在中國制造朝著高端價值鏈加速升遷的當下，無論是 在半導體制造，還是在新能源產(chǎn)業(yè)，上游設(shè)備零部件和原材 料都是被市場看好的投資領(lǐng)域。在技術(shù)發(fā)展方向上，總體來 看，精密定位與運動平臺正朝著多種技術(shù)深度融合的方向邁 進，借助“運動控制+視覺+AI”三體協(xié)同架構(gòu)，進一步消除 機械動作與圖像采集延遲，提升生產(chǎn)節(jié)拍，并引入深度學習 人工智能技術(shù)，在實現(xiàn)字符識別、微米級測量的同時，通過 像素級分割與目標定位技術(shù)，精準識別傳統(tǒng)算法無法捕捉的 隱性缺陷(如金屬微裂紋、透明材料氣泡等) ，從而大幅提 高整體系統(tǒng)的工作效率。