精密组装产线追求更稳、更小、更快、更准的组装设备，微型线性运动模组搭配低压伺服驱动的高精高速运动控制，是产品质量提升的关键。

资讯科技日新月异，工业级及消费性电子产品不仅性能快速提升，体积也越趋精巧轻薄。在产线上，组装设备要在有限空间内取放、安装既细小又脆弱的元组件，还要顾及产品良率与产线稼动率，对於精密电子组装业者来说，是一大考验。

在自动化精密组装制程中，高速、高精确度的运动控制不可或缺，电子组装业、半导体业和设备制造商等，无不积极追求更稳、更小、更快及更准的组装设备。本文叙述精密电子行业中，如何藉由优化组装设备中的Z轴高速运动来提升产品良率，并且聚焦解说与微型线性运动产品，如何突破产业痛点。

Z轴运动是电子产品组装良率关键

Z轴运动指垂直产品上下方向的运动，在精密组装产线制程中，细小元件与晶片的取放、移载、压合、贴装、固晶、??件及检测等，皆是Z轴运动的例子，在电子组装产线与半导体封装制程中，扮演着核心环节。

在精密制程中，元件的材质与体积大多轻薄、小巧且脆弱，Z轴运动过程中的力量控制若稍有闪失，皆有可能导致元件受损，进而影响成品的良率与产量。以常见的手机与车用镜头模组为例，在制造时需要取放、堆叠及安装多片玻璃或塑胶材质的镜片，压力容许误差在20g以内，运动控制要求极高。在半导体产业中，裸晶的移载与固定的工艺中，压力容许误差只有正负2g，制造技术条件更严苛。

Z轴运动在传统机台上，常用气压缸或是使用旋转马达搭配螺杆的方式进行驱动。气压缸驱动无法有效掌握力量控制的精度，也无法搜集与监控数据。旋转马达搭配螺杆，虽然具有出力较大、成本较低的优势，但也有机构复杂、易因摩擦产生零件与能量耗损、且体积较大的特性，且因属间接驱动，控制响应速度较慢。两者在追求高精度、高速运动控制的精密制程场景中，应用上皆有不低的技术门槛。

除了准确的力量控制，在电子产品越来越小巧的制造趋势下，驱动Z轴运动的机构设计与制造，必须往轻薄、紧凑的方向进行。除此之外，为追求产线的稼动率最隹化，多轴同动的驱动与控制也不可或缺，才能有效提升产量。

总而言之，为了提升Z轴运动的精密制程效率，组装设备必须解决力量控制、力量感测、位置回授、机构直驱及尺寸轻薄等多重难题，并尽可能缩短生产周期时间，才能突破制程良率的痛点。

图一 : 在精密组装产线制程中，元件的材质与体积大多小巧脆弱，Z轴运动过程中的力量控制是影响成品良率与产量的重要因素。

线性运动模组如何一举突破良率与稼动率难题

台达关注电子组装与半导体产业精密制程，因应高精高速运动控制的需求，推出多种线性运动产品。其中，微型线马致动器LPL是一款一机整合线性马达、光学尺、力量感测器、小旋转伺服马达、编码器、滑轨和框架於一体的模组型产品，可同时用於线性与旋转运动，适用於组装设备的Z轴或含旋转的ZR轴运动。

LPL的连续推力为5至37N，特点是响应快、力量控制可达0.1N，细微且稳定。结合使用自制的光学尺与读头，位置回授解析度高达0.5 μm，符合高精度需求。零背隙的直驱设计降低摩擦耗损，有效提升设备寿命，并降低维护成本。再结合伺服驱动器，可有效满足多数电子精密组装、半导体封装等应用场景中的推力、行程需求。

除了线性运动外，LPL内部也搭载厚度仅有13mm的旋转伺服马达，并搭配20bit 编码器回授，在旋转解析度可达到0.01度，可满足高精密组装时，最细微的微动量。

精密组装业者最常见的制程痛点之一，是如何在最小空间体积内确保最多自由度轴数，也因此在许多应用中，机构轻薄是提升稼动率的关键因素。LPL在精密制程上的优势，在於体积非常轻薄，在有限空间中只要能多装一组马达模组，就可有效缩短制程时间，并提升稼动率。

以tray盘上的工件移载为例，假设tray盘格子间距为10mm，若使用厚度20mm的ZR轴产品，就必须要移载两次才能填完两排。若使用台达最薄的9mm LPL，20mm的空间内可多装一组，操作上一次就可以完成两排的工件移载，稼动率即可提升一倍。

为了完全发挥LPL的体积优势，应用上皆采多轴设计，因此缩小伺服驱动器的体积也格外重要。台达的伺服驱动器ASDA-D3，采用双驱动系统，两个独立的驱动单元实现双轴同动，确保高速度、高加速度的同时，可保持系统的运动平滑性，对於需要在极短时间内实现快速运动的Z轴高速取放至关重要。

ASDA-D3使用二轴合一的设计，一台即可控制两个轴向，整体体积相较於台达同级100w单轴伺服驱动器，可节省配置空间高达70%，在同步使用多台LPL时，可大幅提高机台空间利用率。

图二 : 透过整合配置微型线马致动器与二轴合一的伺服驱动器，可实现多轴同动并有效提升产线稼动率。

如前文所述，Z轴运动精准细微的力量控制，是提升精密制程产品良率的关键所在。LPL可透过伺服驱动器内建之二次平台功能，实现软着陆（soft landing）功能。在ASDA-D3内建整合控制器功能，则能够大幅缩短响应时间，同时节省配置空间。

透过LPL的光学尺和力量感测回授，ASDA-D3可进行细微力量控制，增加元件与晶片取放应用的效率与良率，也能帮助客户应付不同应用的控制模式切换，减少对第三方感测器的整合与调适。

进一步说明软着陆，在行程上可拆解为4个阶段动作。如图三所示，设想位在A点的吸嘴，要取位在C点的元件时，首先会采「位置模式」，高速下降到预设位置B。抵达B点後，采「速度模式」低速下降，缓速接触位於C点的元件，此阶段即所谓「软着陆」。於C点接触元件後，采「扭力模式」进行力量控制，加压、保压做定扭力输出，透过力量感测回授确认取物，最後回到「位置模式」，完成取物。藉由速度与施力的细微调控，LPL可以在不伤及脆弱元件的条件下，顺利进行取放与安装。

图三 : 软着陆原理说明，透过实现细微的力量控制，强化产品良率。

微型线马致动器LPL结合伺服驱动器ASDA-D3的Z轴运动控制解决方案，已成功验证并放量导入於取放贴标、3C组装、高密度贴片、AOI检测及转塔分选等需要进行大量Z轴高速取放应用场景。

LPL的并排安装搭配ASDA-D3的双轴驱动，多轴同动配置有效提升生产线稼动率，并以高精高速运动控制与软着陆功能，显着改善了产品的装配精度与良率，得以满足客户在精密电子组装与半导体产线上的产能需求。