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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、 數控加工、生物技術、IC封裝設備、納米表面形貌測量等領 域的重要機構部件。精密定位與運動平臺的基本組成部分包 括：驅動源、進給機構、導軌、控制裝置、位置反饋元器件 等。由于大理石具有穩定性好、結構致密、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定 性和精度，且具備優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，以保證整體系統的高精度和高穩定性。

　　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。從目前的產品供應情況來看，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、阿爾伯特、東佑 達、直為精驅、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，設備的跳動和重復性是衡量其加工和檢測精度的關鍵指標。例如，直為精驅開 發的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檢測平臺采用直驅結構設計，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，無論是檢測大規模的平板顯示還是微小的精密零件，都 能實現精準定位和測量。同時系統運用XYR疊加結構，無鐵 芯直線電機直驅控制，無齒槽效應，這一特性使得平臺在低 速下可平滑運行，速度波動小，能夠提供更穩定的推力，這 對于需要精確控制位移的檢測平臺來說至關重要。

　　特別是在高精度跳動與整體平面跳動表現方面，直為 精驅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，直接影響設備的定位精度和運動平穩 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 從大型生產線到小型實驗室設備的多樣化需求。

　　鈣鈦礦光伏電池新賽道興起

　　根據CPIA中國光伏行業協會發布的統計數據顯示， 2024年，我國光伏設備產業規模已超過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 主要受產能擴張潮結束、光伏行業進入供需失衡、產業鏈價 格持續下行等因素的綜合影響(見圖1)。但與此同時，不 同于宏觀市場環境表現，鈣鈦礦光伏企業則持續受資本市場 追捧，2024年全年，至少有14家鈣鈦礦電池企業完成了新 一輪股權融資，部分企業開始轉戰鈣鈦礦等新賽道。

　　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，其在高光 電轉換效率、帶隙可調、降本空間大等方面具有顯著優勢。 今年6月，隆基綠能宣布，經美國國家可再生能源實驗室 (NREL)權威認證，其自主研發的大面積(260.9cm2)晶 硅-鈣鈦礦兩端疊層太陽電池的轉換效率可達33%，刷新全 球大面積疊層電池效率紀錄，為光伏發電成本的進一步下降 開辟出新路徑。

　　另據CPIA中國光伏行業協會在今年2月底發布的《中國 光伏產業發展路線圖(2024-2025年)》中顯示， 目前，行 業內剛性鈣鈦礦電池生產進入到量產階段，已有7條100MW 及以上中試線投產，3條GW級產線在建;柔性鈣鈦礦電池大 多處于小規模試驗階段，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業化的道路上，一個關鍵 的目標是實現大面積、規模化量產，使得鈣鈦礦商業化組件 在“穩效協同”方面取得新的突破，從而推動鈣鈦礦光伏技 術路線的廣泛應用和發展。

　　目前來看，業內各大廠商的鈣鈦礦電池工藝尚未完全 統一 ，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)、四種設備 (激光、真空鍍膜、涂布、封裝，見圖2)。其中，涂布設備被用于鈣鈦礦電池的薄膜沉積工藝，鈣鈦礦薄膜的質量直 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優勢特 點，為此，一批以直驅技術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，這樣的設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，這也是實現高性能鈣鈦礦光伏組件的基礎。

　　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(也可以是旋轉平臺)以及光柵 系統(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 碼器可在線性應用中以納米級精度(或旋轉應用中以幾十角 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， 且速度穩定性優異，因而多被應用于各種高精度、高靈敏度 的加工、檢測環節中。

　　以鈣鈦礦太陽能電池涂布設備為例，中研贏創智能科 技有限公司提供的000級大理石運動平臺選用高品質的天然 石材，經特殊處理后達到超乎尋常的平整度和平穩性，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品質量。

　　為了進一步提升精度和穩定性，中研贏創還引入了全 自主研發、設計和生產的氣浮平臺，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，有助于避免涂層厚度不均的問題出現，提高最終電池組件的性能一致 性。同時，中研贏創的氣浮平臺配備了先進的減震系統，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定性。氣浮平臺的非接 觸式方式，以非常低的摩擦系數運行，這意味著可以以更快 的速度進行物料傳輸而不犧牲精度，不僅加快了生產節奏， 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，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品線，中研贏創還可根據不同的 鈣鈦礦涂布工藝需求，調整氣浮平臺的各項參數(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，確保設備完全適應特定的應用條件。

　　半導體先進封裝應用邁向納米級

　　根據睿工業的調查數據顯示，2024年中國半導體封裝 測試用AOI檢測設備市場規模超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展， 成為推動AOI檢測設備市場規模增長的核心動力。

　　相較于傳統封裝，先進封裝在封裝結構、材料、工 藝和設計等方面進行了全面的創新，能夠滿足現代電子產 品對高性能和小型化的需求。先進封裝技術包括多芯片封 裝(MCP)、系統級封裝(SiP)、倒裝芯片封裝(Flip Chip)、晶圓級封裝(WLP)和三維封裝(3D IC)等。在先進封裝領域，AOI檢測設備主要用于Bumping(凸點)、 晶圓切割、RDL(重布線層)三大工藝環節;除此之外，在 Chiplet(小芯片)和硅通孔(TSV)工藝中的應用也越來越 廣泛，技術要求主要集中在檢測精度、誤檢率和數據處理速 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品，該平臺 以2m/s疾速響應配合±200nm定位精度，結合先進的運動 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位的先進觸發能力、先進的控制 優化軟件診斷工具和系統頻譜分析工具等，適用于倒晶封 裝、扇出、混合鍵合、2.5D/3D封裝，以及Mini LED固晶、 點膠等工藝環節。

　　在晶圓切割方面，需要面對的主要挑戰包括：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選的技術解決方案，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，為此，PI普愛納米提供的精密 運動解決方案采用直接驅動帶有空氣軸承的線性和旋轉平 臺，可實現極限精度，達到高直線度、平面度和重復精度， 消除齒槽效應，實現平穩的速度控制，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，還是在新能源產業，上游設備零部件和原材 料都是被市場看好的投資領域。在技術發展方向上，總體來 看，精密定位與運動平臺正朝著多種技術深度融合的方向邁 進，借助“運動控制+視覺+AI”三體協同架構，進一步消除 機械動作與圖像采集延遲，提升生產節拍，并引入深度學習 人工智能技術，在實現字符識別、微米級測量的同時，通過 像素級分割與目標定位技術，精準識別傳統算法無法捕捉的 隱性缺陷(如金屬微裂紋、透明材料氣泡等) ，從而大幅提 高整體系統的工作效率。