TOKK LDI曝光机解决方案
在PCB制造领域,每一项工艺创新都推动着电子行业朝着更高密度和更精细线宽的方向发展。激光直接成像(LDI)技术彻底摒弃了传统的薄膜光掩模,利用高能紫外激光直接在基板表面进行图案化,实现了从“基于掩模”到“无掩模”直接写入的飞跃。它如同超精密工业投影仪,将PCB设计数据(例如Gerber文件)直接转换为激光束,高速扫描并曝光涂覆光刻胶的基板,形成电路的“潜像”,从而极大地提高了电路制造的精度和灵活性。
然而,LDI 设备的成像质量和生产效率在很大程度上取决于运动控制系统的精度、速度和稳定性。 托克 开发了一种用于 LDI 曝光机的核心运动平台,该平台采用创新的双级机械结构、多轴同步运动控制和微米级定位精度,重新定义了行业成像标准。

传统曝光工艺依赖于胶片光掩模,其操作繁琐、成本高昂且精度有限。LDI 技术采用四步工作流程——“精确数据输入 → 高能激光生成 → 空间光调制 → 精确扫描曝光”——直接将数字设计转换为电路图案。其核心优势包括:
- 精准突破: 消除了薄膜膨胀/收缩和对准误差等物理限制,满足了高密度互连 (HDI) 板的精细线路要求。
- 灵活生产: 无需制造物理掩模;产品类型可以快速切换,使其成为多样化小批量生产的理想选择。
- 产量提升: 数字直接写入避免了传统工艺中常见的图案失真和焊盘错位。

TOKK 为 LDI 曝光机提供的核心运动平台采用创新的机械设计,并集成了超高精度多轴同步运动控制,可实现双级交替操作。
1. 双级异步独立控制: 核心设计旨在实现生产力翻倍
该平台采用Y1/Y2双曝光台配置,可交替运行——“一台曝光,另一台装片/卸片”。每台曝光台均由独立的线性电机系统驱动,实现快速、无干扰的运动。这种并行运行消除了单级设计中装片/卸片的等待时间,实现了零间隙工艺衔接,并将整体设备效率(UPH)提升了30%~50%。
2. 顶级硬件配置和混合驱动解决方案
该平台配备了ACS运动控制器和混合驱动系统,该系统结合了ACS直线电机和松下伺服电机。X/Y/K核心轴采用水冷直线电机,以消除传动误差并确保高速、高精度扫描;Z轴采用专用伺服丝杠结构,实现精确聚焦,并配备故障安全制动器,以保护设备和工件。直线电机提供高速、高加速度和低速度波动,而丝杠伺服系统则提供低速精密升降和紧急制动功能。
3. 业界领先的运动精度
高精度是保证PCB生产线质量和良率的关键。TOKK运动平台在定位、重复性和反馈分辨率方面均实现了顶级性能:
- 定位精度: 在整个行程中,补偿后的 X/Y/K 轴实现了 ±2 μm 的综合定位精度,从根本上消除了系统运动误差。
- 重复性: X/K 轴的重复精度为 ±1 μm,确保在大批量生产中实现一致的图案再现。
- 反馈解决: 配备 0.1 μm 超高分辨率线性编码器,为实时伺服校正提供最精确的数据。

4. 高速响应和高效的节拍时间
Y 轴(曝光台)最大速度可达 1.5 米/秒,在毫秒内完成高速定位。
K 轴(相机轴)仅需 1.2 秒即可覆盖 800 毫米,大大缩短了图像采集和对准周期。
5. PSO硬件同步激光触发
在高速LDI扫描中,激光触发的任何延迟都可能导致图案错位。TOKK平台采用专用的DB9差分同步电缆,将编码器A/B/Z信号直接传输至硬件触发输入端,绕过软件处理,实现零延迟信号传输。这项技术彻底消除了软件延迟导致的扫描错位,是确保动态成像质量和图案一致性的关键突破。
6. 分层安全硬线连接和洁净室兼容性
关键安全信号(例如紧急停止和编码器故障)采用独立的硬线连接,与运动总线通信完全独立。一旦总线发生故障,可直接切断驱动使能,确保人员和设备安全。此外,高柔性屏蔽拖链电缆和统一接地设计有效抑制静电和电磁干扰,完美适用于10万级洁净室环境。

配备 TOKK 运动平台的 LDI 曝光机可带来显著的实际效益:
- 收益保证: ±2 μm 的定位精度和 ±1 μm 的重复性消除了来自光源的误差累积,确保了精确的曝光定位——非常适合 Fine Line 和 HDI 板,显著提高了最终良率。
- 生产力突破: 双级平行操作可同时进行曝光和装卸;结合 1.5 米/秒的平台速度,整体设备效率 (UPH) 提高了 30%~50%。
- 可靠性: 分层安全硬线连接和洁净室设计保证了在长期连续生产过程中安全可靠的运行。

从“胶片”到“数字”,LDI 技术正在重新定义 PCB 制造的精度和效率。凭借双级异步控制、微米级定位、PSO 硬件同步触发以及混合驱动架构,TOKK 为 LDI 曝光机提供了一套完整、高效且稳定的运动控制解决方案。展望未来,TOKK 将继续深化其在精密运动控制领域的专业技术,助力智能 PCB 制造迈上新的高峰。

TOKK机器人(苏州)有限公司是凌辰集团的全资子公司。凌辰集团还拥有另外两家子公司:苏州迅亚自动化科技有限公司和TOKK机器人(苏州)有限公司(简称TOKK),分别专注于机器人销售和直线运动产品的研发、生产和销售。

TOKK专注于高精度花岗岩工作台、直线电机模块、直线传动模块、电动缸、KK模块和伺服压力机的研发、生产和销售。我们的产品服务于3C、锂电池、光伏、显示面板和半导体等主要行业,广泛应用于点胶、物料搬运、扫描和定位等领域,满足客户的多元化需求。








