機(jī)器視覺(jué)與Mini LED交匯點(diǎn)

7月26日,矩子科技在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示,Mini LED相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程中有較多的檢測(cè)環(huán)節(jié),包括外觀缺陷檢測(cè)、功能性檢測(cè)等,矩子科技的Mini LED AOI目前主要針對(duì)Mini LED芯片進(jìn)行外觀缺陷檢測(cè)。

AOI是基于光學(xué)原理對(duì)生產(chǎn)中遇到的常見(jiàn)缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備,是機(jī)器視覺(jué)中的重要分支,目前主要應(yīng)用于PCB領(lǐng)域,根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2018年中國(guó)AOI市場(chǎng)規(guī)模為121．5億元,其中PCB檢測(cè)占比達(dá)到63．9%,多應(yīng)用于SMT產(chǎn)線(xiàn)的檢測(cè)中。

因?yàn)橄掠螒?yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜,后期檢測(cè)維修困難,而Mini LED封裝器件需要具備較高的一致性和可靠性,加上前文所述當(dāng)前倒裝COB、COG以及巨量轉(zhuǎn)移等新型封裝技術(shù)尚有巨大改進(jìn)空間,行業(yè)內(nèi)大部分Mini LED封裝企業(yè)仍會(huì)使用傳統(tǒng)的SMT生產(chǎn)工藝,AOI在現(xiàn)階段應(yīng)用中有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

SMT基本工藝包括錫膏印刷、零件貼裝、回流焊接、AOI光學(xué)檢測(cè)、維修和分板。具體步驟為絲印(將焊膏或貼片膠漏印到焊盤(pán)上)、點(diǎn)膠(將膠水滴到基板的固定位置上以便固定元器件,可位于生產(chǎn)線(xiàn)最前端或檢測(cè)設(shè)備之后)、貼裝(將元器件準(zhǔn)確安裝到基板上)、固化(將貼片膠融化使元器件與基板連接)、回流焊接(將焊膏融化)、清洗(將焊接殘留物除去)、檢測(cè)(對(duì)焊接和裝配質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè))、返修(將檢測(cè)出現(xiàn)故障的產(chǎn)品進(jìn)行返工)等。

其中,檢測(cè)過(guò)程涉及到放大鏡、顯微鏡、在線(xiàn)測(cè)試儀(ICT)、飛針測(cè)試儀、AOI、X-RAY檢測(cè)系統(tǒng)、功能測(cè)試儀等設(shè)備,可以根據(jù)需求配置在生產(chǎn)線(xiàn)的合適位置。AOI可用于錫膏印刷工藝、貼片工藝以及回流焊工藝之后,根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來(lái)調(diào)整工藝提高產(chǎn)品良率,應(yīng)用于錫膏印刷工藝步驟的檢測(cè)設(shè)備即為SPI,依靠激光或結(jié)構(gòu)光等測(cè)量手段對(duì)焊錫膏進(jìn)行測(cè)量。

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COB指的是在基底表面用導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂覆蓋硅片安放點(diǎn),然后將硅片直接安放在基底表面,熱處理至硅片牢固地固定在基底為止,隨后再用絲焊的方法在硅片和基底之間直接建立電氣連接。

SMD(Surface Mounted Devices,表面貼裝器件)的生產(chǎn)工藝需要經(jīng)過(guò)固晶、焊線(xiàn)、點(diǎn)膠、烘烤、沖壓、分光分色、編帶、貼片等環(huán)節(jié),而COB的工藝在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)化,首先將IC貼在線(xiàn)路板上然后固晶、焊線(xiàn)、測(cè)試、點(diǎn)膠、烘烤,成為成品。

從生產(chǎn)流程上來(lái)看,步驟得到了精簡(jiǎn),COB的封裝不需要過(guò)回流焊,可以節(jié)省很大一部分的成本,這也成為COB的優(yōu)勢(shì)之一。

相對(duì)于正裝COB封裝,倒裝COB結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單LED耐更高電流,制造工藝簡(jiǎn)化無(wú)金線(xiàn)散熱更佳,穩(wěn)定性高,且RGB混光效果好,倒裝COB是新型封裝技術(shù),在發(fā)光效果、排列密度等方面具有優(yōu)勢(shì),能夠?qū)崿F(xiàn)更小間距,未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)對(duì)SMT技術(shù)的替代。

傳統(tǒng)的SMT產(chǎn)線(xiàn)因?yàn)樯�產(chǎn)元器件尺寸尚在人眼分辨范圍內(nèi),多采用人工檢測(cè),2014年時(shí),國(guó)內(nèi)僅有不到30%的SMT產(chǎn)線(xiàn)裝配了AOI檢測(cè)設(shè)備,且大多僅選擇在回流焊接步驟后配備一臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)。但根據(jù)國(guó)際廠商的經(jīng)驗(yàn),每條生產(chǎn)線(xiàn)至少配置三臺(tái)AOI設(shè)備,封測(cè)設(shè)備廠商標(biāo)譜半導(dǎo)體科技有限公司曾指出,基于Mini LED本身特性以及使用特性,分光分色測(cè)試儀和檢測(cè)外觀的影像系統(tǒng)等檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性以及測(cè)試精度都必須滿(mǎn)足更高的要求,在元器件尺寸逐漸縮小的背景下,人眼分辨將逐漸被機(jī)器取代。

SMT生產(chǎn)流程及設(shè)備(來(lái)源:開(kāi)源證券)

當(dāng)前,矩子科技已經(jīng)具備SMT全線(xiàn)檢測(cè)的能力,從產(chǎn)品端來(lái)看,矩子科技在2019年提交的招股書(shū)顯示,其SMT行業(yè)AOI包括在線(xiàn)全自動(dòng)2D AOI、離線(xiàn)2D AOI以及在線(xiàn)全自動(dòng)3D AOI,同時(shí)針對(duì)LED行業(yè)有在線(xiàn)全自動(dòng)TOP LED(灌膠式封裝貼片LED)檢查機(jī)和在線(xiàn)全自動(dòng)CHIP LED(在PCB板上封裝的SMDLED)檢查機(jī)。其上市前已成為蘋(píng)果、華為、小米、OPPO、VIVO等企業(yè)或其代工廠商的機(jī)器視覺(jué)設(shè)備供應(yīng)商。

在線(xiàn)全自動(dòng)CHIPLED檢查機(jī)利用工業(yè)數(shù)字相機(jī)與專(zhuān)用燈源采集CHIP型LED的圖像,通過(guò)視覺(jué)算法運(yùn)算,獲取被檢測(cè)對(duì)象缺陷,并全自動(dòng)噴墨標(biāo)記LED芯片不良品。產(chǎn)品不良標(biāo)記速度為3點(diǎn)/秒,每小時(shí)處理量可達(dá)30萬(wàn)粒以上。

2020年,矩子科技的3D AOI及3D SPI成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),3D AOI在引腳翹起、整板異物等缺陷檢測(cè)方面相較于2D AOI具有明顯優(yōu)勢(shì),編程應(yīng)用方面難度也有所降低,具有較高的技術(shù)壁壘,目前矩子科技的3DAOI和3D SPI產(chǎn)品已經(jīng)打入比亞迪供應(yīng)鏈。此外,3D SPI也開(kāi)始向和碩集團(tuán)供應(yīng),據(jù)招股書(shū)披露,和碩集團(tuán) 2017年至2019年均為矩子科技的前五大客戶(hù)之一。如前所述,在Mini LED方面,矩子科技研發(fā)了Mini LED AOI產(chǎn)品,并稱(chēng)已導(dǎo)入相關(guān)產(chǎn)業(yè),有望在Mini LED行業(yè)上升期帶來(lái)顯著業(yè)績(jī)?cè)隽俊?/p>

機(jī)器視覺(jué)在傳統(tǒng)的3C電子產(chǎn)業(yè)中本就有非常廣泛的應(yīng)用,Mini LED的出現(xiàn)不僅是顯示行業(yè)的突破,也有望產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)帶來(lái)巨大增量,這一帶動(dòng)下,其他機(jī)器視覺(jué)公司也紛紛加入Mini LED檢測(cè)業(yè)務(wù)陣營(yíng)。

4月23日,精測(cè)電子(300567．SZ)在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示,已研發(fā)Mini/Micro LED新興顯示領(lǐng)域的相關(guān)檢測(cè)設(shè)備,客戶(hù)群體為京東方、華星光電、峻凌電子、LG、喜星電子等新型顯示生產(chǎn)企業(yè)。

7月6日,機(jī)器視覺(jué)廠商凌云光宣布,首臺(tái)Mini LED AOI檢測(cè)設(shè)備已成功通過(guò)客戶(hù)廠驗(yàn),目前Mini LED整線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備已發(fā)往客戶(hù)中試線(xiàn)。根據(jù)LEDinside報(bào)道,本次Mini LEDAOI檢測(cè)設(shè)備是一種針對(duì)65英寸Mini LED背光點(diǎn)燈檢測(cè)系統(tǒng)(AOI+ET+OQA)。由FIAOI、ET、Label、OQA單元組成,對(duì)全亮L255、全黑L0、灰階L63/L127、奇偶棋盤(pán)格、10%Peek窗口、低電流等畫(huà)面中的各種點(diǎn)、線(xiàn)、Mura(色斑)等缺陷進(jìn)行精確量化檢測(cè)。

此外,凌云光在科創(chuàng)板IPO的招股書(shū)已于今年6月23日獲受理,從招股書(shū)中可以發(fā)現(xiàn)SuperTrain MMC6000 Mini LED點(diǎn)燈全自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備,主要在Mini LED背光制程中,用于對(duì)Mini LED背光進(jìn)行點(diǎn)燈檢測(cè),如Mini LED背光內(nèi)的點(diǎn)類(lèi)、線(xiàn)類(lèi)、Mura類(lèi)和顯示異常等缺陷的精確量化檢測(cè)。

LCD工藝制程及凌云光業(yè)務(wù)覆蓋步驟(來(lái)源:凌云光招股書(shū))

值得注意的是,凌云光還針對(duì)下一代Micro LED顯示技術(shù)的檢測(cè)進(jìn)行了布局,Retina MCC15000 Micro LED點(diǎn)燈半自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備主要用于巨量轉(zhuǎn)移后的Micro LED屏體檢測(cè)。對(duì)點(diǎn)亮狀態(tài)屏體進(jìn)行光學(xué)拍照,并通過(guò)軟件算法處理獲取坐標(biāo)、灰度、Mapping圖片,便于不良分析與后續(xù)修復(fù)。