广州市威恒电子有限公司WEF-MHZ2-20B-18-2N电动夹爪在半导体产线夹取各类精密传感器、微型电路板PCB等元器件的应用案例

化“不可控”为“精掌控”：威恒WEF系列电动夹爪助力微电子组装实现精密、柔性抓取

一、 行业背景与客户困境

1. 客户行业介绍：

客户所属行业为微电子及半导体后道封装、测试与组装领域。该行业是电子信息产业的基石，涉及芯片（Die）、引线框架、各类精密传感器、微型电路板（PCB）等元器件的搬运、贴合、插装等工艺。产品普遍具有高价值、高精度、高脆弱性的特点，生产环境要求超高洁净度（部分达到Class 10或更高）、严格防静电（ESD）、恒温恒湿。

2. 具体设备名称：

客户产线中的芯片贴装（Die Attach）工作站和精密电路板（PCB）分板/插装工作站。

3. 当前设备的困境与放大的损失：

长期以来，上述工作站执行精密抓取动作的主流末端执行器是传统气动夹爪。然而，随着芯片尺寸越来越小、电路板集成度越来越高、产品批次切换越来越频繁，气动方案的固有缺陷被急剧放大

困境一：力控精度差，损伤率高。 气动夹爪依靠气压驱动，其夹持力受气源压力波动、电磁阀响应、气缸摩擦等因素影响，难以实现精准、柔性的力控。在抓取厚度仅0.2mm的芯片或带有脆弱金手指的电路板时，极易因瞬间冲击或夹持力过大导致隐性裂纹、微损伤或静电击穿（ESD），造成不可逆的物理损坏。

困境二：灵活性不足，换型繁琐。 不同型号的芯片或PCB尺寸、厚度差异大。气动方案需频繁更换不同行程的夹爪或机械调整挡块，甚至重新设计治具，换线时间长达数小时，严重制约了小批量、多品种的柔性生产需求。

困境三：能耗与维护成本高。 持续运行的空气压缩机噪音大、能耗高，且气路中需配备三联件（过滤器、减压阀、油雾器），定期维护复杂。气管老化漏气、接头松动等问题可能导致抓取失败，引发生产线意外停机。

损失： 隐性损伤导致的产品早期失效，可能在客户端才被发现，引发巨额质量索赔和品牌信誉危机。频繁的换型和停机直接拉低了设备综合效率（OEE）。对于一个年产值数亿元的生产线而言，因末端抓取问题导致的综合损失（良率损失+效率损失+维护成本）估算每年高达数百万元。

4. 寻找新产品方案的必要性：

客户亟需一种能够实现精准力控、快速编程切换、洁净环保、高度集成的新型抓取解决方案，以替代传统气动夹爪，从根本上提升产线的柔性、可靠性与产品良率。

二、 老方案故障分析与代价

老方案产品检测原理： 传统气动夹爪通常仅配备磁性开关或接近传感器，用于检测活塞杆是否到达预定位置（开/闭限位），不具备实时夹持力反馈能力。其夹持力通过调节减压阀的气压值进行粗略设定。

出现故障的原因分析：

1.力控失效： 气压波动、气缸内壁润滑不均、密封圈磨损导致摩擦力变化，使得实际夹持力偏离设定值。

2.动作失效： 气管漏气、电磁阀卡滞、传感器误信号导致夹爪动作不到位或误动作。

3.ESD风险： 普通铝合金气缸或不当的密封材料可能产生静电积累，在接触敏感元器件时放电。

排除故障的代价： 故障排查需要设备工程师检查整个气路系统，耗时耗力。对于由力控不准造成的批量性产品损伤，损失更是无法估量。预防性维护（更换滤芯、润滑油、密封件）和备件库存也构成了持续的运营成本。

三、 威恒电子解决方案：电动夹爪

产品名称： 电动夹爪

产品型号： WEF-MHZ2-20B-18-2N

专利号：ZL 2019 1 1023529.4

详细参数：

行程： 18mm（自适应）

最大夹持力： 4-5公斤

驱动方式： （驱动一体式）

控制接口： 标准IO（24V DC），

反馈信号： 夹到位信号

防护等级： IP40

工作温度： 0°C ~ 50°C

材质： 航空铝合金主体，夹持面为耐磨工程塑料/可选防静电材质

四、 产品原理与核心特点

产品原理介绍： WEF-MHZ2系列采用高性能直流无刷伺服电机，通过高精度减速机构将旋转运动转化为手指的直线开合运动。内置高分辨率编码器实时反馈电机位置，结合精密的电流环控制算法，可间接且精准地推算并控制末端夹持力，实现“位置-力”混合控制。

核心特点与亮点：

1.自适应行程与精准力控： 无需更换硬件，通过软件即可设置任意夹持位置和夹持力（0.1N级精度），完美适应不同尺寸的芯片和PCB，实现“温柔”抓取，消除损伤。

2.夹到位反馈信号： 可编程设定夹持到位判定条件（如达到目标力或位置），并输出标准信号，无缝集成至设备PLC。

3.替代气动，驱动一体： 完全省去空压机、管路、阀件，节约能源（>70%），降低噪音，实现洁净、安静的运行环境。一体化设计，接线即用，大幅简化设备结构。

4.断电自锁： 采用具有自锁功能的机械结构，断电时仍能保持夹持状态，保证设备及工件安全。

5.灵活IO控制： 通过简单的数字信号即可控制夹爪的启动、停止、模式切换，与现有控制系统兼容性极佳

五、 客户匹配与应用实施

具体客户： 华东地区某知名半导体封装测试企业（行业排名前十）。

客户要求：

1.抓取0.3mm厚芯片，夹持力可控在0.5N±0.1N以内，无任何物理损伤和ESD风险。

2.适应5种不同尺寸的引线框架，换型时间小于5分钟。

3.满足产线Class 1000洁净度要求，无颗粒物和油气污染。

4.设备可靠性（MTBF）需大于10,000小时。

匹配原因：

1.选择合适的型号： 针对芯片尺寸小、力控要求高的特点，选择了负载2N、精度高的MHZ2-20B型号，其小巧的体积和精细的力控分辨率完美契合需求。

2.材质与环境适应性： 本体采用硬质阳极氧化铝，提供良好的耐腐蚀性；关键接触面采用特殊ESD涂层，表面电阻符合ESD S20.20标准。完全无油，满足洁净环境要求。

3.性能指标完全达标： 实际测试力控精度优于±0.08N，重复定位精度稳定，完全满足客户苛刻的工艺要求。

现场安装与操作说明：

1.结构说明： 电动夹爪直接安装在贴装头的Z轴末端，替代原气动夹爪模块，结构更紧凑。

2.接线说明： 仅需连接一根包含电源（24VDC）和IO信号线的电缆至设备控制器，接线简单，维护方便。

3.操作说明： 通过设备HMI界面或上位机软件，设置不同产品的抓取程序（包括预夹位置、夹持速度、目标夹持力、保持时间等）。换型时一键调用对应程序即可。

六、 使用效果与对比优势

产品使用情况描述： 该电动夹爪方案在客户产线上已稳定运行超过12个月，用于两个关键工位。期间完成了超过50万次抓取循环，未发生一起因夹爪导致的器件物理损伤或ESD失效事件。

前后对比优势说明：

总结经验： 在微电子组装这类对“力”和“洁净”极度敏感的领域，电动夹爪凭借其数字化、可编程、高精度的特性，不仅是气动方案的简单替代，更是实现工艺升级、迈向智能化柔性生产的关键执行部件。

威恒电子公司介绍：

威恒电子电动夹爪通过其精确的力控能力和智能化反馈，完美解决了食品行业软质、易变形物件的自动化抓取难题。其一体化、电气化的设计代表了工业自动化执行器的发展方向，是替代传统气动方案的理想选择。

特长与实力：在微型伺服驱动、运动控制算法、精密机械设计等领域拥有深厚的技术积累和多项核心专利。具备从核心部件到整体解决方案的全链条研发能力。

供稿人：威恒电子自动化事业部，高级应用工程师 - 余工

索要技术资料：如需了解更多关于WEF-MHZ2系列电动夹爪的详细技术参数、3D模型及手册，请联系我司销售人员或访问官网。

联系人：余工 （13825159505）

个人微创新：在本案例中，为客户定制化开发了轻触模式，将初始闭合速度加快以提升效率，在接近预设力值时自动切换为低速柔顺模式，进一步优化了抓取的成功率和体验