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解析OLED掀起AOI检测“投资热”的原理、市场及领域

编辑:songqiuxia2017-11-28 09:31 浏览评论 评论0 赞    来源: 互联网

   AOI 全称自动光学检测,是一种基于光学原理利用机器视觉替代人工目检的检测技术。AOI设备主要应用于 PCB、FPD、半导体、光伏、汽车电子等行业的工业检测。

  AOI 检测基本原理

  AOI 技术总体上是利用机器视觉模仿人工检测的过程,其基本原理与人工检测相似。

  AOI 以人工光源代替自然光,以光学透镜代替人眼晶状体,以 CCD、CMOS 等元件进行图像采集代替视网膜,最后经过算法处理将分析后的图像与之前采集的标准图像进行对比,利用图像对比+模式分析的方法代替人脑的分析过程得到检测结果。

  AOI 系统主要由图像采集系统、运动控制系统、图像处理系统和数据处理系统组成,硬件设备主要分为六个部分:光源、相机、电脑主机、丝杆、马达和机体。其中光源是决定检测能力的重要因素,工业相机是实现完全国产化的主要瓶颈。除了硬件之外,还需要配套的算法。

  AOI检测市场

  相关市调机构预计Cell段检测设备空间是Module段的10-15倍;在OLED领域,一条OLED线所需AOI设备约为LCD线的1.5-2倍,检测设备单价平均增加20-30%。

  全球 AOI 行业产值分布

  目前显示面板及触摸屏生产线检测员⼯约占整体⽣产线人员的30-40%,是未来提升生产自动化的主要领域。

  一台在线AOI设备可以代替4-5人的工作量,每月开机25天,开机23小时,基本无间断。而SMT领域AOI单价仅10-20万,相当于1-1.5个熟练工人的全年工资。

  AOI 设备的上游主要包括光学元件供应商和机械元件、运动系统提供商,其中机械设备与其他技术的通用性较高,一般厂商均可提供;

  光学元件根据设备需求精密度要求不同,但除了高端设备对工业相机要求较高以外总体可选择的采购商较多;上游供应不会对设备商构成制约因素。

  下游主要包括 PCB、FPD、半导体和其他行业。

  AOI  设备产业链

  AOI  设备在 SMT 产线中的位臵通常为印刷后、贴片后 (炉前) 和回流焊后) (炉后),其中印刷后是检测的重要位臵,数据显示 60%-70%缺陷出现在印刷环节,在印刷后若能及时发现焊膏缺陷,只需洗板重新印刷即能重新获得良品,维修成本最低;

  贴片后的位臵可视情况选择是否放臵,若能在回流焊前及时发现缺陷维修成本尚低,到回流焊后则不仅成本较高,还很有可能导致整个 PCB 报废,因此未来将对贴片后的检测也将更加重视;

  回流焊后作为产品流出前的最后检测是 AOI 最流行的位臵,可有效提高产品良率。根据 2000 年的销售数据,20.8%的 AOI 应用于印刷后,21.3%用于贴片后,57.9%用于回流焊后,也基本印证了这种分配属于市场认可的主流方案。

  除了 SMT 检测,AOI 设备在 PCB 行业还可以用于 DIP 检测、外观检测等。其中 DIP 检测与 SMT 类似,最关键的放臵位臵是波峰焊后的检测;外观检测可针对包括 HDI、柔性板在内的电路板。

  对于 PCB 行业而言,从工艺、成本和客户需求几个角度来看对于AOI 设备的需求都呈现上升趋势:

  1、从技术工艺的角度看,PCB 微型化导致人工目检无法满足要求,利用机器检测是大趋势;

  2、从生产成本的角度看, 产品 ASP  不断下降而人工成本却不断上升,优化生产流程对成本进行精细化控制是厂商在激烈竞争中生存的法门,引进自动化检测设备是必要的选择;

  3、从客户需求的角度看,各种终端产品的复杂度不断提升,对稳定性要求也越来越高,AOI 可以有效检测翘脚、虚焊等缺陷,增强产品可靠性, 引入 AOI  设备是厂商争取客户订单的重要砝码。

  FPD领域常见检测设备类别

  面板

  面板制造可分为 Array 、Cell 、Module  三道工序,三道工序均需要引入 AOI  检测设备 ,且每一制程要求的检测项目各不相同,需 根据应用场景 对设备进行针对性的开发。

  可应用自动检测的对象包括基板玻璃、CF、CG、LCM 等,其中 Array 和 Cell 制程的市场空间是 Module的十几倍。不同制程之间对于设备的技术要求具备一定差异性,每家提供面板检测设备的厂商在三个制程的市场占有率各不相同。

  目前 Array 制程检测设备市场主要被日企垄断,Cell制程则由日、韩、台湾的企业占据,我国检测设备厂商正尝试依托 Module 制程的技术积累逐步打入 Array 和 Cell 制程市场。

  OLED  对于 AOI  设备需求高于普通 LCD  产线LCD 与 OLED 对于 AOI 设备提出了不同的要求,由于发光原理不同,OLED  无需滤光片,因此相对 对 LCD  不需要 CF AOI 检测设备 ,但 OLED 需要专门的Mura 检测设备。LCD 的Mura主要出现在 CF,而 OLED 由于工艺不同会产生蒸镀混色,各类 Mura 缺陷相对更加严重。

  对于 Mura 缺陷的判定往往有一定主观性,AOI 设备一方面可以有助于检测缺陷, 更重要的是通过 AOI  检测获取亮度信号后,可以根据检测到的 Mura  进行光学补偿消除缺陷,也就是Demura  技术。

  该技术的主要难点主要有两个:

  1、如何快速、准确地识别各类 Mura 缺陷;

  2、如何尽量提高补偿速度以减少产能损失。

  目前三星和 LG 的 OLED Demura 技术相对领先,由于 OLED 生产难度更高良率偏低, 引入该技术后可以有效提高 OLED  产线良率,随着 OLED 的普及以及对良率的要求越来越高,具备 Demura 功能的 AOI 设备必将受到市场的欢迎。

  资料显示条 一条 OLED  产线需要的 AOI  设是 备大约是 LCD 的 的 3  倍。

  玻璃

  玻璃的 AOI 设备、检测宏观缺陷的 BM AOI 设备和 Film AOI等。 根据 OFweek  预测,触摸屏行业 AOI  设备需求量 CG  领域约 1600  台/套、TP  领域 2000  台/套、模组及整机线 4000  台/套,全产业合计将超过 8000  台/套。

  半导体

  AOI  设备在半导体领域主要应用于晶圆的外观检测、bumping  检测、IC  封装检测和对标记或 或 logo  的检测,在半导体制造业具有广泛的应用。

  近年来随着 IC 封装技术逐渐由平面向 3D 发展,如 3D 堆叠封装、Fan-out晶圆级封装、SoC、SiP 等技术对于自动检测设备的需求大大提升,未来可能还需要引入利用 X 光进行透视检测的 AXI 设备。

  IC 封装缺陷检测示意图

IC  零件表面标记缺陷检测示意图

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