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解析OLED掀起AOI檢測“投資熱”的原理、市場及領(lǐng)域

編輯:songqiuxia 2017-11-28 09:31:04 瀏覽:5185  來源:未知

   AOI 全稱自動光學(xué)檢測,是一種基于光學(xué)原理利用機器視覺替代人工目檢的檢測技術(shù)。AOI設(shè)備主要應(yīng)用于 PCB、FPD、半導(dǎo)體、光伏、汽車電子等行業(yè)的工業(yè)檢測。

  AOI 檢測基本原理

  AOI 技術(shù)總體上是利用機器視覺模仿人工檢測的過程,其基本原理與人工檢測相似。

  AOI 以人工光源代替自然光,以光學(xué)透鏡代替人眼晶狀體,以 CCD、CMOS 等元件進行圖像采集代替視網(wǎng)膜,最后經(jīng)過算法處理將分析后的圖像與之前采集的標(biāo)準(zhǔn)圖像進行對比,利用圖像對比+模式分析的方法代替人腦的分析過程得到檢測結(jié)果。

  AOI 系統(tǒng)主要由圖像采集系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成,硬件設(shè)備主要分為六個部分:光源、相機、電腦主機、絲桿、馬達和機體。其中光源是決定檢測能力的重要因素,工業(yè)相機是實現(xiàn)完全國產(chǎn)化的主要瓶頸。除了硬件之外,還需要配套的算法。

  AOI檢測市場

  相關(guān)市調(diào)機構(gòu)預(yù)計Cell段檢測設(shè)備空間是Module段的10-15倍;在OLED領(lǐng)域,一條OLED線所需AOI設(shè)備約為LCD線的1.5-2倍,檢測設(shè)備單價平均增加20-30%。

  全球 AOI 行業(yè)產(chǎn)值分布

  目前顯示面板及觸摸屏生產(chǎn)線檢測員⼯約占整體⽣產(chǎn)線人員的30-40%,是未來提升生產(chǎn)自動化的主要領(lǐng)域。

  一臺在線AOI設(shè)備可以代替4-5人的工作量,每月開機25天,開機23小時,基本無間斷。而SMT領(lǐng)域AOI單價僅10-20萬,相當(dāng)于1-1.5個熟練工人的全年工資。

  AOI 設(shè)備的上游主要包括光學(xué)元件供應(yīng)商和機械元件、運動系統(tǒng)提供商,其中機械設(shè)備與其他技術(shù)的通用性較高,一般廠商均可提供;

  光學(xué)元件根據(jù)設(shè)備需求精密度要求不同,但除了高端設(shè)備對工業(yè)相機要求較高以外總體可選擇的采購商較多;上游供應(yīng)不會對設(shè)備商構(gòu)成制約因素。

  下游主要包括 PCB、FPD、半導(dǎo)體和其他行業(yè)。

  AOI  設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈

  AOI  設(shè)備在 SMT 產(chǎn)線中的位臵通常為印刷后、貼片后 (爐前) 和回流焊后) (爐后),其中印刷后是檢測的重要位臵,數(shù)據(jù)顯示 60%-70%缺陷出現(xiàn)在印刷環(huán)節(jié),在印刷后若能及時發(fā)現(xiàn)焊膏缺陷,只需洗板重新印刷即能重新獲得良品,維修成本最低;

  貼片后的位臵可視情況選擇是否放臵,若能在回流焊前及時發(fā)現(xiàn)缺陷維修成本尚低,到回流焊后則不僅成本較高,還很有可能導(dǎo)致整個 PCB 報廢,因此未來將對貼片后的檢測也將更加重視;

  回流焊后作為產(chǎn)品流出前的最后檢測是 AOI 最流行的位臵,可有效提高產(chǎn)品良率。根據(jù) 2000 年的銷售數(shù)據(jù),20.8%的 AOI 應(yīng)用于印刷后,21.3%用于貼片后,57.9%用于回流焊后,也基本印證了這種分配屬于市場認可的主流方案。

  除了 SMT 檢測,AOI 設(shè)備在 PCB 行業(yè)還可以用于 DIP 檢測、外觀檢測等。其中 DIP 檢測與 SMT 類似,最關(guān)鍵的放臵位臵是波峰焊后的檢測;外觀檢測可針對包括 HDI、柔性板在內(nèi)的電路板。

  對于 PCB 行業(yè)而言,從工藝、成本和客戶需求幾個角度來看對于AOI 設(shè)備的需求都呈現(xiàn)上升趨勢:

  1、從技術(shù)工藝的角度看,PCB 微型化導(dǎo)致人工目檢無法滿足要求,利用機器檢測是大趨勢;

  2、從生產(chǎn)成本的角度看, 產(chǎn)品 ASP  不斷下降而人工成本卻不斷上升,優(yōu)化生產(chǎn)流程對成本進行精細化控制是廠商在激烈競爭中生存的法門,引進自動化檢測設(shè)備是必要的選擇;

  3、從客戶需求的角度看,各種終端產(chǎn)品的復(fù)雜度不斷提升,對穩(wěn)定性要求也越來越高,AOI 可以有效檢測翹腳、虛焊等缺陷,增強產(chǎn)品可靠性, 引入 AOI  設(shè)備是廠商爭取客戶訂單的重要砝碼。

  FPD領(lǐng)域常見檢測設(shè)備類別

  面板

  面板制造可分為 Array 、Cell 、Module  三道工序,三道工序均需要引入 AOI  檢測設(shè)備 ,且每一制程要求的檢測項目各不相同,需 根據(jù)應(yīng)用場景 對設(shè)備進行針對性的開發(fā)。

  可應(yīng)用自動檢測的對象包括基板玻璃、CF、CG、LCM 等,其中 Array 和 Cell 制程的市場空間是 Module的十幾倍。不同制程之間對于設(shè)備的技術(shù)要求具備一定差異性,每家提供面板檢測設(shè)備的廠商在三個制程的市場占有率各不相同。

  目前 Array 制程檢測設(shè)備市場主要被日企壟斷,Cell制程則由日、韓、臺灣的企業(yè)占據(jù),我國檢測設(shè)備廠商正嘗試依托 Module 制程的技術(shù)積累逐步打入 Array 和 Cell 制程市場。

  OLED  對于 AOI  設(shè)備需求高于普通 LCD  產(chǎn)線LCD 與 OLED 對于 AOI 設(shè)備提出了不同的要求,由于發(fā)光原理不同,OLED  無需濾光片,因此相對 對 LCD  不需要 CF AOI 檢測設(shè)備 ,但 OLED 需要專門的Mura 檢測設(shè)備。LCD 的Mura主要出現(xiàn)在 CF,而 OLED 由于工藝不同會產(chǎn)生蒸鍍混色,各類 Mura 缺陷相對更加嚴(yán)重。

  對于 Mura 缺陷的判定往往有一定主觀性,AOI 設(shè)備一方面可以有助于檢測缺陷, 更重要的是通過 AOI  檢測獲取亮度信號后,可以根據(jù)檢測到的 Mura  進行光學(xué)補償消除缺陷,也就是Demura  技術(shù)。

  該技術(shù)的主要難點主要有兩個:

  1、如何快速、準(zhǔn)確地識別各類 Mura 缺陷;

  2、如何盡量提高補償速度以減少產(chǎn)能損失。

  目前三星和 LG 的 OLED Demura 技術(shù)相對領(lǐng)先,由于 OLED 生產(chǎn)難度更高良率偏低, 引入該技術(shù)后可以有效提高 OLED  產(chǎn)線良率,隨著 OLED 的普及以及對良率的要求越來越高,具備 Demura 功能的 AOI 設(shè)備必將受到市場的歡迎。

  資料顯示條 一條 OLED  產(chǎn)線需要的 AOI  設(shè)是 備大約是 LCD 的 的 3  倍。

  玻璃

  玻璃的 AOI 設(shè)備、檢測宏觀缺陷的 BM AOI 設(shè)備和 Film AOI等。 根據(jù) OFweek  預(yù)測,觸摸屏行業(yè) AOI  設(shè)備需求量 CG  領(lǐng)域約 1600  臺/套、TP  領(lǐng)域 2000  臺/套、模組及整機線 4000  臺/套,全產(chǎn)業(yè)合計將超過 8000  臺/套。

  半導(dǎo)體

  AOI  設(shè)備在半導(dǎo)體領(lǐng)域主要應(yīng)用于晶圓的外觀檢測、bumping  檢測、IC  封裝檢測和對標(biāo)記或 或 logo  的檢測,在半導(dǎo)體制造業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。

  近年來隨著 IC 封裝技術(shù)逐漸由平面向 3D 發(fā)展,如 3D 堆疊封裝、Fan-out晶圓級封裝、SoC、SiP 等技術(shù)對于自動檢測設(shè)備的需求大大提升,未來可能還需要引入利用 X 光進行透視檢測的 AXI 設(shè)備。

  IC 封裝缺陷檢測示意圖

IC  零件表面標(biāo)記缺陷檢測示意圖

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