SHINKAWA MP-2P4
一、概述
SHINKAWA MP-2P4 是四轴联动组装检测一体化设备，核心定位为“半导体封装、微型光电模块、高端车载电子的超高精度制程核心装备”。新川整合数十年精密运动控制与视觉检测技术积累，为MP-2P4搭载了四轴高精度线性电机传动系统、超高分辨率视觉定位系统及智能制程管控系统，在保障±1μm级定位精度的同时，实现多维度协同制程与全流程质量追溯，可完成芯片倒装、微型连接器焊接、光电模块耦合等高端制程，广泛适配半导体封装测试、5G通信模块制造、自动驾驶传感器生产等对精度与可靠性有极致要求的场景。
典型应用场景中，设备展现出高端制程优势：在半导体芯片倒装场景，四轴联动实现芯片与基板的精准对位，定位精度达±1μm，倒装良率≥99.99%，支持最小0.3mm间距凸点芯片的倒装封装，满足7nm制程芯片的封装需求；在5G光电模块耦合场景，通过四轴微位移调节与视觉闭环控制，实现光纤与芯片的高效耦合，耦合损耗≤0.1dB，耦合效率达250组/小时，较传统设备提升40%；在自动驾驶激光雷达传感器组装场景，设备同步完成光学元件贴装、激光焊接与精度检测，贴装偏差≤0.5μm，焊接强度波动≤3%，满足车载电子的高可靠性与长寿命要求。
硬件架构采用“四轴精密传动+多视觉协同+智能管控”的高端方案，核心由X/Y/Z/R 四轴高精度线性电机系统、5000万像素超高分辨率视觉系统、多轴运动控制卡、模块化制程单元（焊接/点胶/耦合）及工业级人机交互系统构成。设备采用落地式加固设计，配备恒温散热系统与防震基座。核心配置方面，四轴均采用进口高精度线性电机，定位精度±1μm，重复定位精度±0.3μm；搭载5000万像素CCD相机与远心光学镜头，视觉定位精度±0.1μm；集成高端运动控制卡与PLC，支持四轴联动与轨迹规划；配备15英寸工业触控屏，支持多语言操作与离线编程；具备EtherNet/IP、Profinet等多种工业通信接口，可无缝接入智能工厂MES/ERP系统，实现全流程数据协同。
二、技术参数
参数类别 | 参数名称 | 具体参数 | 单位 |
|---|
基本参数 | 型号 | SHINKAWA MP-2P4 | - |
产品类型 | 四轴联动高端精密组装检测一体化设备 | - |
安装方式 | 落地式安装，配备防震基座（水平度≤0.05mm/m） | - |
外形尺寸（长×宽×高） | 1200×800×1600（±2） | mm |
冷却方式 | 恒温水冷系统+静音风扇辅助，温度控制精度±0.5℃ | - |
重量 | 约450 | kg |
电源与气源参数 | 输入电源类型 | 三相交流（3PH AC） | - |
额定输入电压 | 380V AC（允许范围：342V~418V AC） | V AC |
输入频率范围 | 50Hz~60Hz | Hz |
额定输入功率 | 5.5 | kW |
气源要求 | 超高洁净压缩空气，压力0.6MPa~0.8MPa，流量≥80L/min，过滤精度≤0.01μm，露点≤-40℃ | MPa/L/min/μm/℃ |
运动控制参数 | 驱动系统 | X/Y/Z/R 四轴高精度线性电机（R轴旋转范围0°~360°） | - |
定位精度 | ±1（X/Y/Z轴）；±0.001°（R轴） | μm/° |
重复定位精度 | ±0.3（X/Y/Z轴）；±0.0005°（R轴） | μm/° |
最大运动速度 | 800（X/Y轴）；300（Z轴）；100°/s（R轴） | mm/s/°/s |
运动行程（X/Y/Z轴） | X轴：400mm；Y轴：300mm；Z轴：150mm | mm |
负载能力（Z轴） | 10 | kg |
视觉定位参数 | 相机配置 | 5000万像素工业CCD相机×2（双相机协同），帧率60fps | 像素/fps |
光学镜头 | 远心光学镜头，焦距25mm~100mm可调，畸变率≤0.01% | mm/% |
视觉定位精度 | ±0.1 | μm |
识别范围 | 5mm×5mm~150mm×150mm（双相机协同覆盖） | mm×mm |
制程性能参数 | 适用元件尺寸 | 008004封装（0.2mm×0.1mm）~80mm×80mm元件 | mm×mm |
组装/检测效率 | 最高5000点/小时（01005封装元件）；250组/小时（光电耦合） | 点/小时/组/小时 |
焊接温度控制精度（标配） | ±0.5 | ℃ |
检测精度 | 0.05 | μm |
制程良率 | ≥99.99%（标准测试条件下） | - |
环境与可靠性参数 | 工作温度范围 | 20℃~25℃（最佳精度范围）；18℃~30℃（正常工作范围） | ℃ |
工作湿度范围 | 40%~60%RH，无凝露 | RH |
振动要求 | 工作时环境振动≤0.05g（10Hz~2000Hz） | g |
抗干扰性能 | 符合EN 61326-1 Class B级抗干扰标准，ESD±25kV接触/±30kV空气 | - |
平均无故障运行时间（MTBF） | ≥100,000小时（25℃环境） | 小时 |
三、功能特点
1. 四轴联动精密传动，突破高端制程精度瓶颈
设备采用X/Y/Z/R四轴全线性电机传动系统，相较于传统滚珠丝杠或三轴传动方案，彻底消除机械间隙与传动滞后，X/Y/Z轴定位精度达±1μm，重复定位精度±0.3μm，R轴（旋转轴）定位精度±0.001°，可实现008004超微型封装元件（0.2mm×0.1mm）的精准抓取与组装，突破传统设备的精度瓶颈。四轴均配备纳米级光栅尺反馈装置，分辨率达0.01μm，实时采集运动位置并传输至高端运动控制卡，通过基于模型预测的MPC控制算法，动态修正运动轨迹与速度曲线，在800mm/s的高速运动下仍能保持微米级定位精度，避免高速运行导致的元件偏移或损坏。Z轴集成高精度力传感器，实现0.01N~100N的力闭环控制，精度±0.005N，在芯片倒装场景中可精准控制倒装压力，适配不同间距凸点芯片的封装需求，凸点损伤率≤0.01%。四轴联动功能支持复杂轨迹规划，可实现空间曲线、倾斜贴装、旋转对位等高端制程动作，例如在光电模块耦合场景中，通过四轴协同调节实现光纤与芯片的三维空间耦合，耦合精度达0.05μm，耦合损耗≤0.1dB。
2. 双相机协同视觉，实现超高清定位与检测
设备搭载双5000万像素工业CCD相机与远心光学镜头，形成“双目视觉”协同定位系统，视觉定位精度达±0.1μm，较单相机方案定位误差降低60%，可精准识别0.05μm级的元件特征（如芯片凸点、引脚轮廓）。远心镜头具备超低畸变率（≤0.01%）与恒定放大倍率特性，有效避免传统镜头的透视误差，确保不同视场范围内的定位精度一致性，特别适用于大尺寸基板的多元件组装场景。视觉系统集成新川自主研发的AI智能识别算法，通过百万级元件样本训练，可实现元件缺陷（缺角、划痕、凸点破损）的智能分类与识别，识别准确率≥99.99%，检测效率达5000点/小时，较传统视觉算法提升50%。双相机协同实现“组装-检测同步”功能：主相机引导四轴完成元件组装，副相机同步对组装结果进行检测，无需额外检测工位，大幅缩短制程周期；检测数据实时反馈至运动控制卡，若发现偏差可立即触发四轴进行微修正，形成“定位-组装-检测-修正”的闭环控制，制程良率提升至99.99%。视觉系统支持离线标定与在线补偿，通过标准校准板完成离线标定后，在线运行时可自动补偿温度变化、镜头漂移导致的误差，确保长期运行精度稳定性。
3. 模块化高端制程单元，适配多元高端场景
设备采用“核心平台+模块化制程单元”的设计架构，标配芯片倒装、激光焊接、高精度点胶三大核心单元，可根据需求扩展光电耦合、真空吸附、等离子清洗等单元，适配半导体封装、车载电子、光电通信等多元高端场景。芯片倒装单元支持0.3mm间距凸点芯片的倒装封装，配备恒温加热台（温度控制精度±0.5℃）与真空吸附装置，确保倒装过程中芯片与基板的温度一致性，倒装良率≥99.99%；激光焊接单元采用光纤激光焊接技术，焊接功率调节范围1W~100W，光斑直径可低至5μm，支持微型引脚与精密结构的焊接，焊接强度波动≤3%，满足车载电子的高可靠性要求；高精度点胶单元采用压电式点胶阀，点胶精度达0.001μL，点胶速度达1000点/分钟，可实现半导体封装的underfill点胶与微型传感器的密封点胶。各模块通过标准化接口与核心平台连接，更换模块时间≤30分钟，支持多模块协同工作，例如“等离子清洗-芯片倒装-激光焊接-检测”全流程自动化，无需人工转运，制程效率较分步操作提升80%。设备支持最多1000组制程参数存储，可通过参数模板快速切换不同产品的制程方案，换型时间≤20分钟。
4. 全流程智能管控，赋能智能制造
设备搭载15英寸工业触控屏与新川智能管控系统，支持中文、英文、日文等多语言操作，界面采用模块化布局，可自定义显示关键参数（如定位精度、良率、设备状态）。控制系统集成离线编程功能，通过专用软件在电脑端构建3D仿真环境，完成四轴运动轨迹、视觉定位、制程参数的编程与仿真验证，避免现场调试导致的设备碰撞与元件损坏，编程效率提升70%；支持AI辅助编程，导入元件CAD图纸后，系统可自动生成基础制程程序，仅需人工微调参数即可投入生产。数据交互方面，设备具备EtherNet/IP、Profinet等多种工业通信接口，可无缝接入智能工厂MES/ERP系统，实时上传生产数据（产量、良率、制程参数）、设备运行数据（电机温度、镜头状态、能耗）及故障信息，支持远程监控与参数下发；集成区块链溯源模块，为每个产品生成唯一溯源码，记录从原料到成品的全流程制程数据，确保产品质量可追溯。智能诊断与维护方面，设备具备预测性维护功能，通过传感器实时监测线性电机、镜头、激光发生器等核心部件的运行状态，结合AI算法预测部件剩余寿命，提前发出维护提醒；出现故障时，系统自动分析故障原因并提供解决方案，复杂故障可远程连线新川技术专家进行诊断，故障解决时间缩短至1小时以内。
5. 加固设计与环境适配，保障高端制程稳定
设备采用高端加固设计，机身采用航空级铝合金与高强度钢材焊接而成，配备主动式防震基座，可有效抵消环境振动（振动衰减率≥95%），确保设备在0.05g的振动环境下仍能保持高精度；核心运动部件采用进口高端品牌，线性电机、光栅尺、激光发生器等部件经过1000小时连续运行测试，故障率≤0.01%。恒温散热系统采用水冷+风扇复合散热方案，设备内部温度控制精度±0.5℃，避免温度变化导致的机械变形与精度波动，适配20℃~25℃的最佳精度环境；机身采用全封闭防尘设计，防护等级达IP54，可在半导体洁净车间（Class 1000）内稳定运行。抗干扰性能达EN 61326-1 Class B级标准，内部采用多层屏蔽、独立接地、电源滤波等多重抗干扰措施，可抵御半导体车间的高频设备与强电磁干扰，确保视觉定位与运动控制的稳定性。气源系统采用四级过滤设计，过滤精度达0.01μm，露点≤-40℃，避免气源杂质导致的点胶堵塞与焊接缺陷；电源系统配备稳压稳频装置，可耐受±10%的电网波动，确保设备在复杂电网环境下稳定运行。设备通过CE、UL、ISO 9001等多项国际认证，可适配全球高端电子制造场景。
