AOI设备提升FPD、晶圆、PCB产业检测品质

AOI自动化光学检测设备广泛应用于PCB、BGA、LCD与晶圆等行业的检测。艾讯？由田新技？Metronics

FPD？LCD、半导体晶圆产业及PCB产业是台湾最具全球竞争优势的产业，而自动光学检测(Automatic Optical Inspection；AOI)设备则是大幅提升产能与产品品质的重要关键；藉着高速精确之元件瑕疵检测技术，可以取代大量的人工肉眼检视，达到检测一致性并缩短检测时间，进而提升产品品质以及产业的竞争力…

自动化光学检测带动工厂全检自动化

自动化光学检测(Automated Optical Inspection；AOI)技术，为结合光学传感系统、信号处理系统、分析软件等所组成。AOI技术的应用领域，从太空？卫星探测、航空遥测、生物医学的X光？同位素？超声波成像技术的应用，军警保全监控上的指纹比对、字迹识别、人脸识别、进而机器人、智能交通工具的自动化控制等机器视觉的进一步应用。

近年来半导体？液晶面板？光通讯产业，以及金属钢铁业、食品加工？包装业、纺织皮革工业、汽车工业、建筑材料等，需要应用工业自动化以提升品管检验品质。特别是IC与被动元件、Wafer硅片、PCB电路板、LCD液晶面板、BGA锡球阵列、太阳能电池等光电转换元件，除了电性检验之外，外观、表面瑕疵、组装位置偏移等也必须做到百分之百的全检。

利用AOI设备的取像设备，以非接触式方式检查成品，藉由电脑影像处理技术来检出异物或图案异常等瑕疵，而AOI设备可以部署于生产线的节点中间来检查半成品，同时不影响产能。因此AOI设备成为这些半导体产业中比重甚高的必要投资。

AOI设备为FPD、晶圆、PCB产业提升自动化与检测品质

一套AOI设备由三大部件组成：1.取像设备：如照明设备(光源)、光学装置(镜头)、CCD摄影机；2.影像处理单元：由个人电脑或嵌入式系统，加上高分辨率影像撷取卡与显示器，搭配品质检测的软件？数据库；3.具备可程序逻辑控制器(PLC)的机构与驱动单元：如取用检品的输送带或机器人手臂，相关输送？取用装置的界面卡与驱动程序等所组成。每个设备单元透过像是CC-Link(100~500m、10Mbps~1Gbps)、机器视觉？影像撷取模块的CoaxPress高速铜轴缆线界面(~25Gbps)、PoE以太供电网络(Power Over Ethernet,100M？1Gbps)与工控CAN-Bus等网络？汇流排连接。

而厂商瞄准AOI设备市场，也会依品管检验的产能与复杂度，设计出整合为一个单一机台外观的设备(Machine Based)，或者由PC桌机为主体，搭配取像设备、驱动机构单元所部署的仪器(PC Based)，特别是由AOI设备机台常见于产能全开的生产线节点，一般由设备仪器商从国内外采购关键零组件，并自行整合研发。

在工业界？半导体的自动光学检测设备主要厂商，台湾厂商部份有精映科技(AVVA R&D)、大元科技(Dayen Technology)、常鸿新科技(ERtek)、晶彩科技(FAVITE)、德律科技(TRI)、由田新技(Utech)、宇创视觉科技(Viswell)、汉民微测科技(Hermes MicroVision，汉微科)、鸿劲(Hon.Tech)、泛铨科技(MSSCorp)、宇柏林(Tester Soft)等。负责半导体硅片？印刷电路板？IC检测设备的研发制造，或从国外代理。

而PC AOI节点则具备弹性化、少量多样且具备成本效益，是原先在工控电脑厂商耕耘许久的厂商，如研华(Advantech)、艾讯(Axiomtek)、新汉(NEXCOM)等最适合切入的目标。无论是机台还是PC搭设备，具备成本效益、设计上容易使用，以及提供模块与弹性化的硬件，以及速度快且可靠度高，不会误判的软件，是AOI仪器？设备厂商胜出的关键。

AOI设备土洋争霸  业者筹组联盟并结合产官学深耕

AOI技术涵盖了光电技术、机构(电机、机械、自动化控制)与演算法(资工、工业工程、数学)三大领域。除了上述台湾AOI设备商之外，大陆有神州视觉科技(Aleader)、深圳易科讯科技(ekt-Tech)、广东力德创(LeadAOI)；日本则有Takano、KGK、日立(Hitachi)、V Technology、太洋工业(Taiyo-xelcom)；韩国则有Ajuhitek、三星(Samsung)等厂商；以色列奥宝科技(Orbotech)、Camtek等；德国则有Mikrotron等AOI设备供应商，提供各式AOI检测设备？机台。

国外AOI设备业者优势在于：1.时间优势：当国外制程引进时，相关之AOI设备已同步就绪，随时引进台湾；2.光学技术优势：以日本与德国光学技术成熟，台湾则无相关研究机构；3.顾客信心优势：其实在机构、电脑硬件与软件，台湾设备商与国外厂商技术已不相上下，但考量像是光学技术与品牌效应下，顾客对国外设备的信赖程度仍远高于台湾设备商。

以PCB检测设备领导厂商以色列奥宝科技(Orbotech)，以LDI雷射直接成像技术、Ultra Fusion系列的AOI自动光学检测技术等在业界享誉盛名。该公司预先掌握5年后的PCB检测？量产技术，同时察觉从智能手机、平板电脑到穿戴式装置的出现，驱使PCB产业朝高密度互连(High Density Interconnect；HDI)甚至任意层(Any Layer HDI)电路板的应用迈进，使用到40/40μm线宽、间距300μm的PCB越来越普遍，也带动高精密度检测仪器的需求。该公司针对软板PCB推出Ultra Fusion系列AOI光学检测机台，支持卷对卷及片对片生产模式，可因应类似iPhone这类需要多组不同尺寸软板PCB的机台到生产线的整合，精简PCB产线人力。

而台湾AOI设备业者的优势，在于以具备弹性的设计能力、较低成本以及贴近本地市场的在地需求，针对客户提供定制化且开发时间短的机台设备与部署能力。但面对国外AOI设备厂商，台湾AOI设备商产业面临关键元件？技术仰赖美、日、欧洲进口，从光学镜头(FUJINON、MORITEX、Schneider)、高分辨率CCD摄影机(DALSA、iAi、REDLAKE)、照明光源(VOLPI、PHLOX、SAKAI-G)到精准判读元件？线路偏移与瑕疵的影像函式库(COGNEX、eVision、MATROX)，欠缺自主性且不利于整体产业发展。

有监于此，工研院量测技术发展中心自1990年投入多项量测仪器技术开发，并透过业界合作、技术移转上市贩售，进而推动多家合作仪器？设备厂商的上市柜。接下来联合台湾AOI设备厂，于2004年3月29日成立非营利性「自动光学检测设备联盟(Automatic Optical Inspection Equipment Association；AOIEA)」，结合产、官、学、研及使用者，一同开发台湾主流产业——半导体、光电、宽频通讯、电子制造、生技、微机电？纳米产业——之制程检测设备？系统技术，以加速推动台湾AOI设备产业的发展，并提升产业整体技术水准。

以E-Beam电子束扫描技术，成为全球E-Beam晶圆检测设备龙头的汉民微测科技(Hermes MicroVision Inc；HMI)指出，目前从整合制造商(IDM)到晶圆厂(Foundry)，均积极投入1x纳米的3D立体鳍式场效晶体管(FinFET)制程研发，由于FinFET是三面立体结构且线宽微缩，除了以传统光学扫描维持检测吞吐量之外，仍须搭配电子束检测机台以满足扫描分辨率，确保最终晶圆产出品质与可靠度。汉微科也将持续研发分辨率达2纳米以下的晶圆检测方案。

AOI联盟会长指出，两岸PCB市场产值从2013年回温到新台币6,000亿元，而占PCB设备投资约11%的AOI自动光学检测设备，预估到2017年，全球AOI设备市场规模将达到17亿美元。近年来国产AOI设备商已在PCB、FPD站稳脚步，未来若能切入占台湾检测设备市场60%的半导体产业，以及开拓体感游戏、人脸识别等新兴科技产业，将为台湾AOI产业扩大全球商机并开拓应用新蓝海。

Markets and Markets、Reportlinker市调机构指出，机器视觉系统与元件市场，在2013~2018年间将以8.2%的年复合成长率(CAGR)，到2018年市场规模达到50亿美元；而整体智能影像分析市场产值，至2020年将攀升至390亿美元，未来市场前景高度可期。