PCB產(chǎn)業(yè)提升自動化與AOI檢測品質(zhì) 行業(yè)分析
AOI設(shè)備土洋爭霸 業(yè)者籌組聯(lián)盟并結(jié)合產(chǎn)官學(xué)深耕
AOI技術(shù)涵蓋了光電技術(shù)、機構(gòu)(電機、機械、自動化控制)與演算法(工業(yè)工程、數(shù)學(xué))等領(lǐng)域。除了臺灣AOI設(shè)備商之外，大陸有Aleader（神州視覺科技)、ekt-Tech（深圳易科訊科技)、LeadAOI（廣東力德創(chuàng))；日本則有Takano、KGK、Hitachi（日立)、V Technology、Taiyo-xelcom（太洋工業(yè))；韓國則有Ajuhitek、Samsung（三星)等廠商；以色列Orbotech（奧寶科技)、Camtek（康代）等；德國則有Mikrotron等AOI設(shè)備供應(yīng)商，提供各式AOI檢測設(shè)備、機臺。
進(jìn)口AOI設(shè)備業(yè)者優(yōu)勢在于：
1.時間優(yōu)勢：當(dāng)國外製程引進(jìn)時，相關(guān)之AOI設(shè)備已同步就緒，隨時引進(jìn)臺灣；
2.光學(xué)技術(shù)優(yōu)勢：以日本與德國光學(xué)技術(shù)成熟，臺灣則無相關(guān)研究機構(gòu)；
3.顧客信心優(yōu)勢：其實在機構(gòu)、電腦硬體與軟體，臺灣設(shè)備商與國外廠商技術(shù)已不相上下，但考量像是光學(xué)技術(shù)與品牌效應(yīng)下，顧客對國外設(shè)備的信賴程度仍遠(yuǎn)高于臺灣設(shè)備商。
以PCB檢測設(shè)備領(lǐng)導(dǎo)廠商以色列奧寶科技(Orbotech)，以LDI雷射直接成像技術(shù)、Ultra Fusion系列的AOI自動光學(xué)檢測技術(shù)等在業(yè)界享譽盛名。該公司預(yù)先掌握5年后的PCB檢測、量產(chǎn)技術(shù)，同時察覺從智慧手機、平板電腦到穿戴式裝置的出現(xiàn)，驅(qū)使PCB產(chǎn)業(yè)朝高密度互連(High Density Interconnect；HDI)甚至任意層(Any Layer HDI)電路板的應(yīng)用邁進(jìn)，使用到40/40μm線寬、間距300μm的PCB越來越普遍，也帶動高精密度檢測儀器的需求。該公司針對軟板PCB推出Ultra Fusion系列AOI光學(xué)檢測機臺，支援卷對卷及片對片生產(chǎn)模式，可因應(yīng)類似iPhone這類需要多組不同尺寸軟板PCB的機臺到生產(chǎn)線的整合，精簡PCB產(chǎn)線人力。
而臺灣AOI設(shè)備業(yè)者的優(yōu)勢，在于以具備彈性的設(shè)計能力、較低成本以及貼近本地市場的在地需求，針對客戶提供客製化且開發(fā)時間短的機臺設(shè)備與部署能力。但面對國外AOI設(shè)備廠商，臺灣AOI設(shè)備商產(chǎn)業(yè)面臨關(guān)鍵元件、技術(shù)仰賴美、日、歐洲進(jìn)口，從光學(xué)鏡頭(FUJINON、MORITEX、Schneider)、高解析度CCD攝影機(DALSA、iAi、REDLAKE)、照明光源(VOLPI、PHLOX、SAKAI-G)到精準(zhǔn)判讀元件、線路偏移與瑕疵的影像函式庫(COGNEX、eVision、MATROX)，欠缺自主性且不利于整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
工研院量測技術(shù)發(fā)展中心自1990年投入多項量測儀器技術(shù)開發(fā)，并透過業(yè)界合作、技術(shù)移轉(zhuǎn)上市販?zhǔn)?，進(jìn)而推動多家合作儀器設(shè)備廠商的上市柜。接下來聯(lián)合臺灣AOI設(shè)備廠，于2004年3月29日成立非營利性「自動光學(xué)檢測設(shè)備聯(lián)盟(Automatic Optical Inspection Equipment Association；AOIEA)」，結(jié)合產(chǎn)、官、學(xué)、研及使用者，一同開發(fā)臺灣主流產(chǎn)業(yè)——半導(dǎo)體、光電、寬頻通訊、電子製造、生技、微機電、奈米產(chǎn)業(yè)——之製程檢測設(shè)備、系統(tǒng)技術(shù)，以加速推動臺灣AOI設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并提升產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水準(zhǔn)。
一套AOI設(shè)備由三大部件組成：
1.取像設(shè)備：如照明設(shè)備(光源)、光學(xué)裝置(鏡頭)、CCD攝影機；
2.影像處理單元：由個人電腦或嵌入式系統(tǒng)，加上高解析度影像擷取卡與顯示器，搭配品質(zhì)檢測的軟體、資料庫；
3.具備可程式邏輯控制器(PLC)的機構(gòu)與驅(qū)動單元：如取用檢品的輸送帶或機器人手臂，相關(guān)輸送、取用裝置的介面卡與驅(qū)動程式等所組成。每個設(shè)備單元透過像是CC-Link(100~500m、10Mbps~1Gbps)、機器視覺、影像擷取模組的CoaxPress高速銅軸纜線介面(~25Gbps)、PoE乙太供電網(wǎng)路(Power Over Ethernet,100M～1Gbps)與工控CAN-Bus等網(wǎng)路、匯流排連接。
而廠商瞄準(zhǔn)AOI設(shè)備市場，也會依品管檢驗的產(chǎn)能與複雜度，設(shè)計出整合為一個單一機臺外觀的設(shè)備(Machine Based)，或者由PC桌機為主體，搭配取像設(shè)備、驅(qū)動機構(gòu)單元所部署的儀器(PC Based)，特別是由AOI設(shè)備機臺常見于產(chǎn)能全開的生產(chǎn)線節(jié)點，一般由設(shè)備儀器商從國內(nèi)外採購關(guān)鍵零組件，并自行整合研發(fā)。
在工業(yè)界、半導(dǎo)體的自動光學(xué)檢測設(shè)備主要廠商，臺灣廠商部份有精映科技(AVVA R&D)、大元科技(Dayen Technology)、常鴻新科技(ERtek)、晶彩科技(FAVITE)、德律科技(TRI)、由田新技(Utech)、宇創(chuàng)視覺科技(Viswell)、漢民微測科技(Hermes MicroVision，漢微科)、鴻勁(Hon.Tech)、帆銓科技(MSSCorp)、宇柏林(Tester Soft)等。負(fù)責(zé)半導(dǎo)體硅晶圓、印刷電路板／IC檢測設(shè)備的研發(fā)製造，或從國外代理。而PC AOI節(jié)點則具備彈性化、少量多樣且具備成本效益，是原先在工控電腦廠商耕耘許久的廠商，如研華(Advantech)、艾訊(Axiomtek)、新漢(NEXCOM)等最適合切入的目標(biāo)。無論是機臺還是PC搭設(shè)備，具備成本效益、設(shè)計上容易使用，以及提供模組與彈性化的硬體，以及速度快且可靠度高，不會誤判的軟體，是AOI儀器、設(shè)備廠商勝出的關(guān)鍵。
以E-Beam電子束掃描技術(shù)，成為全球E-Beam晶圓檢測設(shè)備龍頭的漢民微測科技(Hermes MicroVision Inc；HMI)指出，目前從整合製造商(IDM)到晶圓廠(Foundry)，均積極投入1x奈米的3D立體鰭式場效電晶體(FinFET)製程研發(fā)，由于FinFET是三面立體結(jié)構(gòu)且線寬微縮，除了以傳統(tǒng)光學(xué)掃描維持檢測吞吐量之外，仍須搭配電子束檢測機臺以滿足掃描解析度，確保最終晶圓產(chǎn)出品質(zhì)與可靠度。漢微科也將持續(xù)研發(fā)解析度達(dá)2奈米以下的晶圓檢測方案。
AOI設(shè)備提升FPD、晶圓、PCB產(chǎn)業(yè)檢測品質(zhì)
FPD、LCD、半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)業(yè)及PCB產(chǎn)業(yè)是臺灣最具全球競爭優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)，而自動光學(xué)檢測(Automatic Optical Inspection；AOI)設(shè)備則是大幅提升產(chǎn)能與產(chǎn)品品質(zhì)的重要關(guān)鍵；藉著高速精確之元件瑕疵檢測技術(shù)，可以取代大量的人工肉眼檢視，達(dá)到檢測一致性并縮短檢測時間，進(jìn)而提升產(chǎn)品品質(zhì)以及產(chǎn)業(yè)的競爭力更多近年來半導(dǎo)體、液晶面板、光通訊產(chǎn)業(yè)，以及金屬鋼鐵業(yè)、食品加工、包裝業(yè)、紡織皮革工業(yè)、汽車工業(yè)、建筑材料等，需要應(yīng)用工業(yè)自動化以提升品管檢驗品質(zhì)。特別是IC與被動元件、Wafer硅晶圓、PCB電路板、LCD液晶面板、BGA錫球陣列、太陽能電池等光電轉(zhuǎn)換元件，除了電性檢驗之外，外觀、表面瑕疵、組裝位置偏移等也必須做到百分之百的全檢。
利用AOI設(shè)備的取像設(shè)備，以非接觸式方式檢查成品，藉由電腦影像處理技術(shù)來檢出異物或圖案異常等瑕疵，而AOI設(shè)備可以部署于生產(chǎn)線的節(jié)點中間來檢查半成品，同時不影響產(chǎn)能。因此AOI設(shè)備成為這些半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中比重甚高的必要投資。
據(jù)分析，兩岸PCB市場產(chǎn)值從2013年回溫到4000億元，而佔PCB設(shè)備投資約11%的AOI自動光學(xué)檢測設(shè)備，預(yù)估到2017年，全球AOI設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)到17億美元。近年來國產(chǎn)AOI設(shè)備商已在PCB、FPD站穩(wěn)腳步，未來若能切入佔臺灣檢測設(shè)備市場60%的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，將為AOI產(chǎn)業(yè)擴大全球商機并開拓應(yīng)用新藍(lán)海。
機器視覺系統(tǒng)與元件市場，在2013~2018年間將以8.2%的年複合成長率(CAGR)，到2018年市場規(guī)模達(dá)到50億美元；而整體智慧影像分析市場產(chǎn)值，至2020年將攀升至390億美元，未來市場前景高度可期。
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