AOI设备提升FPD、晶圆、PCB产业检测品质

 自动化光学检测带动工厂全检自动化

　　自动化光学检测技术，为结合光学感测系统、讯号处理系统、分析软体等所组成。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/超音波成像技术的应用，军警保全监控上的指纹比对、字迹辨识、人脸辨识、进而机器人、智慧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、硅晶圆、PCB电路板、LCD液晶面板、BGA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设备由叁大部件组成：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，加上高解析度影像撷取卡与显示器，搭配品质检测的软体/资料库;3.具备可程式逻辑控制器(PLC)的机构与驱动单元：(南京PCB)如取用检品的输送带或机器人手臂，相关输送/取用装置的介面卡与驱动程式等所组成。每个设备单元透过像是、机器视觉/影像撷取模组的高速铜轴缆线介面(~25Gbps)、乙太供电网路与工控等网路/匯流排连接。

　　而厂商瞄準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，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，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内外採购关键零组件，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、大元科技、常鸿新科技、晶彩科技、德律科技、由田新技、宇创视觉科技  、汉民微测科技，汉微科、鸿劲、汎铨科技、宇柏林等。负责半导体硅晶圆/印刷电路板/IC检测设备的研发製造，或从外代理。

　　而PC AOI节点则具备弹性化、少量多样且具备成本效益，是塬先在工控电脑厂商耕耘许久的厂商，如研华、艾讯、新汉  等适合切入的目标。无论是机台还是PC搭设备，具备成本效益、设计上容易使用，以及提供模组与弹性化的硬体，以及速度快且可靠度高，不会误判的软体，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)叁大领域。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);韩则有Ajuhitek、叁星(Samsung)等厂商;以色列奥宝科技 (Orbotech)、Camtek等;德则有Mikrotron等AOI设备供应商，提供各式AOI检测设备/机台。

　　外AOI设备业者优势在于：1.时间优势：(南京PCB)当外製程引进时，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、电脑硬体与软体，台湾设备商与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，同时察觉从智慧手机、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，支援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，针对客户提供客製化且开发时间短的机台设备与部署能力。但面对外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、高解析度CCD摄影机、照明光源到精準判读元件/线路偏移与瑕疵的影像函式库，欠缺自主性且不利于整体产业发展。

　　有鑑于此，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、电子製造、生技、微机电/奈米产业——之製程检测设备/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準。

　　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指出，目前从整合製造商(IDM)到晶圆厂(Foundry)，均积极投入1x奈米的3D立体鳍式场效电晶体(FinFET)製程研发，(南京PCB)由于FinFET是叁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解析度，确保终晶圆产出品质与可靠度。汉微科也将持续研发解析度达2奈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，而佔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。近年来产AOI设备商已在PCB、FPD站稳脚步，未来若能切入佔台湾检测设备市场60%的半导体产业，以及开拓体感游戏、人脸辨识等新兴科技产业，将为台湾AOI产业扩大全球商机并开拓应用新蓝海。

　  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;而整体智慧影像分析市场产值，至2020年将攀升至390亿美元，未来市场前景高度可期。