自動化光學(xué)檢測帶動工廠全檢自動化

　　自動化光學(xué)檢測技術(shù)，為結(jié)合光學(xué)感測系統(tǒng)、訊號處理系統(tǒng)、分析軟體等所組成。AOI技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，從太空/衛(wèi)星探測、航空遙測、生物醫(yī)學(xué)的X光/同位素/超音波成像技術(shù)的應(yīng)用，軍警保全監(jiān)控上的指紋比對、字跡辨識、人臉辨識、進而機器人、智慧交通工具的自動化控制等機器視覺的進一步應(yīng)用。

　　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、硅晶圓、PCB電路板、LCD液晶面板、BGA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。

　　AOI設(shè)備為FPD、晶圓、PCB產(chǎn)業(yè)提升自動化與檢測品質(zhì)

　　一套AOI設(shè)備由叁大部件組成：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：(南京PCB)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、機器視覺/影像擷取模組的高速銅軸纜線介面(~25Gbps)、乙太供電網(wǎng)路與工控等網(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)能與復(fù)雜度，設(shè)計出整合為一個單一機臺外觀的設(shè)備，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，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、大元科技、常鴻新科技、晶彩科技、德律科技、由田新技、宇創(chuàng)視覺科技  、漢民微測科技，漢微科、鴻勁、汎銓科技、宇柏林等。負責(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，是塬先在工控電腦廠商耕耘許久的廠商，如研華、艾訊、新漢  等適合切入的目標(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。

　　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(資工、工業(yè)工程、數(shù)學(xué))叁大領(lǐng)域。除了上述臺灣AOI設(shè)備商之外，大陸有神州視覺科技 (Aleader)、深圳易科訊科技(ekt-Tech)、廣東力德創(chuàng)(LeadAOI);日本則有Takano、KGK、日立(Hitachi)、V Technology、太洋工業(yè)(Taiyo-xelcom);韓則有Ajuhitek、叁星(Samsung)等廠商;以色列奧寶科技 (Orbotech)、Camtek等;德則有Mikrotron等AOI設(shè)備供應(yīng)商，提供各式AOI檢測設(shè)備/機臺。

　　外AOI設(shè)備業(yè)者優(yōu)勢在于：1.時間優(yōu)勢：(南京PCB)當(dāng)外製程引進時，相關(guān)之AOI設(shè)備已同步就緒，隨時引進臺灣;2.光學(xué)技術(shù)優(yōu)勢：以日本與德光學(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，顧客對外設(shè)備的信賴程度仍遠高于臺灣設(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，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、歐洲進口，從光學(xué)鏡頭、高解析度CCD攝影機、照明光源到精準(zhǔn)判讀元件/線路偏移與瑕疵的影像函式庫，欠缺自主性且不利于整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　有鑑于此，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)。

　　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)，(南京PCB)由于FinFET是叁面立體結(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2奈米以下的晶圓檢測方案。

　　AOI聯(lián)盟會長指出，兩岸PCB市場產(chǎn)值從2013年回溫到新臺幣 6,000億元，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)模將達到17億美元。近年來產(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)，以及開拓體感游戲、人臉辨識等新興科技產(chǎn)業(yè)，將為臺灣AOI產(chǎn)業(yè)擴大全球商機并開拓應(yīng)用新藍海。

　  市調(diào)機構(gòu)指出，機器視覺系統(tǒng)與元件市場，在2013~2018年間將以8.2%的年復(fù)合成長率(CAGR)，到 2018年市場規(guī)模達到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。