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解析OLED掀起AOI檢測“投資熱”的原理、市場及領域

編輯:songqiuxia 2017-11-28 09:31 瀏覽 評論 評論 0 贊    來源:  中華顯示網

   AOI 全稱自動光學檢測,是一種基于光學原理利用機器視覺替代人工目檢的檢測技術。AOI設備主要應用于 PCB、FPD、半導體、光伏、汽車電子等行業的工業檢測。

  AOI 檢測基本原理

  AOI 技術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膜,最后經過算法處理將分析后的圖像與之前采集的標準圖像進行對比,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果。

  AOI 系統主要由圖像采集系統、運動控制系統、圖像處理系統和數據處理系統組成,硬件設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,工業相機是實現完全國產化的主要瓶頸。除了硬件之外,還需要配套的算法。

  AOI檢測市場

  相關市調機構預計Cell段檢測設備空間是Module段的10-15倍;在OLED領域,一條OLED線所需AOI設備約為LCD線的1.5-2倍,檢測設備單價平均增加20-30%。

  全球 AOI 行業產值分布

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

  一臺在線AOI設備可以代替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領域AOI單價僅10-20萬,相當于1-1.5個熟練工人的全年工資。

  AOI 設備的上游主要包括光學元件供應商和機械元件、運動系統提供商,其中機械設備與其他技術的通用性較高,一般廠商均可提供;

  光學元件根據設備需求精密度要求不同,但除了高端設備對工業相機要求較高以外總體可選擇的采購商較多;上游供應不會對設備商構成制約因素。

  下游主要包括 PCB、FPD、半導體和其他行業。

  AOI  設備產業鏈

  AOI  設備在 SMT 產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,數據顯示 60%-70%缺陷出現在印刷環節,在印刷后若能及時發現焊膏缺陷,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現缺陷維修成本尚低,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;

  回流焊后作為產品流出前的最后檢測是 AOI 最流行的位臵,可有效提高產品良率。根據 2000 年的銷售數據,20.8%的 AOI 應用于印刷后,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 設備在 PCB 行業還可以用于 DIP 檢測、外觀檢測等。其中 DIP 檢測與 SMT 類似,最關鍵的放臵位臵是波峰焊后的檢測;外觀檢測可針對包括 HDI、柔性板在內的電路板。

  對于 PCB 行業而言,從工藝、成本和客戶需求幾個角度來看對于AOI 設備的需求都呈現上升趨勢:

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

  2、從生產成本的角度看, 產品 ASP  不斷下降而人工成本卻不斷上升,優化生產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,引進自動化檢測設備是必要的選擇;

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

  FPD領域常見檢測設備類別

  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  檢測設備 ,且每一制程要求的檢測項目各不相同,需 根據應用場景 對設備進行針對性的開發。

  可應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備的技術要求具備一定差異性,每家提供面板檢測設備的廠商在三個制程的市場占有率各不相同。

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

  OLED  對于 AOI  設備需求高于普通 LCD  產線LCD 與 OLED 對于 AOI 設備提出了不同的要求,由于發光原理不同,OLED  無需濾光片,因此相對 對 LCD  不需要 CF AOI 檢測設備 ,但 OLED 需要專門的Mura 檢測設備。LCD 的Mura主要出現在 CF,而 OLED 由于工藝不同會產生蒸鍍混色,各類 Mura 缺陷相對更加嚴重。

  對于 Mura 缺陷的判定往往有一定主觀性,AOI 設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,可以根據檢測到的 Mura  進行光學補償消除缺陷,也就是Demura  技術。

  該技術的主要難點主要有兩個:

  1、如何快速、準確地識別各類 Mura 缺陷;

  2、如何盡量提高補償速度以減少產能損失。

  目前三星和 LG 的 OLED Demura 技術相對領先,由于 OLED 生產難度更高良率偏低, 引入該技術后可以有效提高 OLED  產線良率,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 設備必將受到市場的歡迎。

  資料顯示條 一條 OLED  產線需要的 AOI  設是 備大約是 LCD 的 的 3  倍。

  玻璃

  玻璃的 AOI 設備、檢測宏觀缺陷的 BM AOI 設備和 Film AOI等。 根據 OFweek  預測,觸摸屏行業 AOI  設備需求量 CG  領域約 1600  臺/套、TP  領域 2000  臺/套、模組及整機線 4000  臺/套,全產業合計將超過 8000  臺/套。

  半導體

  AOI  設備在半導體領域主要應用于晶圓的外觀檢測、bumping  檢測、IC  封裝檢測和對標記或 或 logo  的檢測,在半導體制造業具有廣泛的應用。

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

  IC 封裝缺陷檢測示意圖

IC  零件表面標記缺陷檢測示意圖

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