X射線智能檢測是無損檢測的重要方式之一,其工作原理是射線源發(fā)射X射線,X射線穿透不同密度物質時衰減存在差異,得到不同數(shù)量的剩余光子,光子被探測器接收并轉化為電信號,再通過計算機和圖像處理軟件得到被檢物的內部成像。
在線式X射線檢測設備是直接安裝在生產線上的檢測設備,不需要人工就能實時自主檢測產品質量,其特點在于靈活性高,全流水線作業(yè),可以對產品進行重復檢測,但由于使用頻率較高,運行時間長,使用壽命相對較短,3~4年既需更換。
而離線式X射線檢測設備則是不安裝在生產線上的檢測設備,是需要人工操作才能進行檢測的單臺設備,其優(yōu)勢在于安裝簡單,操作方便,成本較低,穩(wěn)定不易出現(xiàn)故障,可以根據(jù)被檢品設置不同的參數(shù)。
X射線檢測設備目前廣泛應用于工業(yè)檢測領域和醫(yī)療健康等領域。其中,工業(yè)無損檢測主要應用于集成電路及電子制造、新能源電池、鑄件焊件及材料檢測三大下游方向:
(1) 集成電路及電子制造領域:包括芯片制造、集成電路制造、PCB印刷、PCBA封測等;
(2) 新能源電池領域:包括動力電池、儲能電池和消費電池等;
(3) 鑄件焊件及材料領域:包括汽車零部件、航空壓鑄件、壓力容器等。
下游行業(yè)不斷發(fā)展
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驅動工業(yè)X射線檢測需求增長
下游行業(yè)不斷發(fā)展驅動工業(yè)X射線檢測需求增長,檢測設備市場規(guī)模穩(wěn)步增長。根據(jù)沙利文咨詢2022年12月的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2022年中國工業(yè)X射線檢測設備市場規(guī)模預計為134.3億元,到2026年中國工業(yè)X射線檢測設備市場規(guī)模有望達到241.4億,2022-2026年均復合增長率為15.8%。
展望未來,受益于下游集成電路及電子制造、新能源電池等行業(yè)檢測需求的增長,以及無損檢測方案滲透率的提升,未來五年X射線檢測設備有望維持高速增長的態(tài)勢。
X射線檢測裝備可應用于集成電路SOP/QFP/BGA/CSP/IGBT封裝、電子制造PCB/PCBA制程檢測和電子元器件質量檢測。集成電路領域和電子制造領域應用的X射線智能檢測裝備的設備型號、缺陷檢測要求和檢測場景等差異性較小,設備主要用于對封裝的引線斷裂、引線變形、灌膠氣泡、芯片破損以及SMT工藝流程中PCB/PCBA偏位、橋接、開路、虛焊、假焊等缺陷情況進行高分辨率影像檢測,以保證良品率。
X射線檢測因其高效率、高精度及無損穿透檢測的特點,近年來在集成電路及電子制造領域滲透率不斷提升。下游電子產業(yè)技術快速迭代,BGA/QFN封裝使得集成電路中焊點位置從表面掩藏到底部,傳統(tǒng)檢測方式難以滿足其檢測需求;另一方面,SMT逐漸成為主流,封裝和引線越來越小,PCB密度越來越高,光學、超聲波和熱成像等檢測方式逐步被X射線檢測所取代。與其他檢測方法相比,X射線能夠在不破壞產品的前提下,迅速穿透內部結構,形成百納米級別超高分辨率的檢測圖像,還可對TSV、晶圓、SIP等封裝缺陷進行高精度3D計量,極大地提高了集成電路及電子制造領域的產品質量和生產效率。
根據(jù)沙利文咨詢去年12月的預測數(shù)據(jù),2022年中國IC及電子制造領域X射線檢測設備市場規(guī)模約為26.7億元,預計到2026年市場規(guī)模有望達61.2億元,五年CAGR為23.0%。
X射線檢測設備可應用于動力電池、儲能電池等新能源電池的檢測之中。新能源電池X射線智能檢測裝備可實現(xiàn)對鋰電池生產過程中的電芯卷繞對齊度、極耳焊接質量等工藝的檢測,通過形成電池內部結構的影像來識別產品缺陷,以保證新能源電池的安全性和可靠性,防止電池爆炸等安全事故。
隨著新能源汽車行業(yè)及高端消費類電子產品的高速發(fā)展,新能源電池的在線式全檢需求不斷提升,X射線檢測已成為各類電池下線交付前的必備工序。
動力電池:《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》等多項利好政策的出臺帶動新能源汽車市場需求提升,隨著新能源汽車進入大面積普及階段,我國動力鋰電池的市場規(guī)模也迎來爆發(fā)式增長。根據(jù)中汽協(xié)及高工產研鋰電研究所(GGII)2023年2月的數(shù)據(jù),2022年中國動力鋰電池的市場規(guī)模為137億元,預計到2026年,動力鋰電池的市場規(guī)模有望達266億元,2022-2026年CAGR達18.0%。
儲能電池:在國家能源轉型戰(zhàn)略和碳中和目標推進下,中國儲能行業(yè)快速發(fā)展,電化學儲能(電池儲能)因具備性能穩(wěn)定、能量密度高、使用壽命長、受地理條件限制小等優(yōu)勢而廣泛應用于發(fā)電站、5G基站、數(shù)據(jù)中心等場景,儲能電池裝機量高速增長。根據(jù)CNESA、國家能源局及中商產業(yè)研究院2023年3月的統(tǒng)計數(shù)據(jù),中國儲能電池裝機量由2018年的1.1GWh增長至2022年的8.7GWh,預計到2025年中國儲能電池裝機量有望達30.0GWh,2022-2025年CAGR達51.1%。
電車及儲能行業(yè)爆發(fā)增長助力中國新能源電池領域的X射線檢測設備市場持續(xù)高增長。隨著電池裝機量的大規(guī)模增長,大量新能源電池產品涌入市場,參差不齊的電池導致安全事故頻發(fā),電池質量一致性和安全性的需求越來越得到行業(yè)重視,新能源電池X射線缺陷檢測設備的需求同步提升。根據(jù)沙利文咨詢2022年的數(shù)據(jù),2022年中國新能源電池X射線檢測設備市場規(guī)模預計為21.0億元,到2026年市場規(guī)模有望達58.0億元,2022-2026年CAGR為28.9%。
大功率X射線檢測設備被大量應用于汽車零部件、一體化壓鑄成型車架、工業(yè)機械零件、航空航天、軍工零部件等的檢測,通過對汽車一體化壓鑄成型車架、飛機發(fā)動機、起落架等關鍵部件以及氣瓶鍋爐各類壓力容器的影像檢測,排除焊接過程中的虛焊、假焊、夾渣以及鑄造過程中的縮松、氣孔等問題,以保證生產良品率和產品安全性。
汽車工業(yè)是X射線檢測設備在鑄件焊件方面最大的應用領域。汽車零部件與整車輕量化一直是汽車行業(yè)的發(fā)展目標和趨勢,而近年來汽車行業(yè)電動化趨勢明顯,新能源汽車銷量的快速增長進一步提升了車輛對輕量化的要求,X射線檢測的應用需求同步提升。根據(jù)中國汽車工業(yè)年鑒統(tǒng)計數(shù)據(jù),2022年中國汽車銷量為2686.4萬輛,同比增長2.2%,其中新能源汽車銷量688.7萬輛,同比增長93.4%,銷量占中國汽車市場總銷量的比重提升至25.6%。
鑄件、焊件及材料檢測領域應用場景拓展,X射線檢測設備市場規(guī)模穩(wěn)步提升。近年來新能源汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展促使一體化壓鑄等工藝的質量要求不斷提升,X射線檢測技術可以在不損害材料的前提下檢測出材料內部的結構異常或缺陷,是鑄件焊件及材料質量檢測的重要方式之一,未來將持續(xù)受益于相關下游領域的規(guī)模增長。根據(jù)沙利文咨詢2022年12月的預測數(shù)據(jù),2022年中國鑄件焊件及材料領域X射線設備市場規(guī)模預計為23.6億元,到2026年規(guī)模預計有望達44.2億元,5年CAGR為17.0%。
行業(yè)主管部門
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主要法律法規(guī)政策
行業(yè)主要法律法規(guī)政策
發(fā)布時間 | 政策名稱 | 重點內容 | |
工業(yè)和信息化部等八部門 | 《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》 | “專欄4:智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展行動”之二“通用智能制造裝備”:大力發(fā)展智能制造裝備,加強用產學研聯(lián)合創(chuàng)新,突破一批“卡脖子”基礎零部件和裝置,包括數(shù)字化非接觸精密測量、在線無損檢測、激光跟蹤測量等智能檢測裝備和儀器 | |
國家發(fā)改委、科技部等八部門 | 《關于加快推動工業(yè)資源綜合利用的實施方案》 | 在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)等重點區(qū)域建設一批梯次和再生利用示范工程。培育一批梯次和再生利用骨干企業(yè),加大動力電池無損檢測、自動化拆解、有價金屬高效提取等技術的研發(fā)推廣力度 | |
工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會 | 《國家智能制造標準體系建設指南(2021版)》 | 到2023年,制修訂100項以上國家標準、行業(yè)標準,不斷完善先進適用的智能制造標準體系。加快制定人機協(xié)作系統(tǒng)、工藝裝備、檢驗檢測裝備等智能裝備標準,支撐智能制造發(fā)展邁上新臺階 | |
第十三屆全國人大 | 《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》 | 深入實施智能制造和綠色制造工程,發(fā)展服務型制造新模式,推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化。深入實施增強制造業(yè)核心競爭力和技術改造專項,鼓勵企業(yè)應用先進適用技術、加強設備更新和新產品規(guī)?;瘧?。建設智能制造示范工廠,完善智能制造標準體系 | |
工業(yè)和信息化部 | 《基礎電子元器件產業(yè)發(fā)展行動計劃(2021-2023)》 | 突破制約行業(yè)發(fā)展的專利、技術壁壘,補足電子元器件發(fā)展短板,提升設備儀器配套能力,保障產業(yè)鏈供應鏈安全穩(wěn)定,提升產業(yè)鏈供應鏈現(xiàn)代化水平 | |
工業(yè)和信息化部 | 《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件(2021年本)》 | 在原有版本上進一步規(guī)范鋰電池行業(yè)的生產標準,從生產規(guī)模和工藝技術、產品質量及性能等方面提出要求。在鋰電池安全方面做了詳細規(guī)定。企業(yè)產品質量須滿足相關國家標準或行業(yè)標準,鼓勵企業(yè)制定高于國家或行業(yè)標準的企業(yè)標準。鋰離子電池制造企業(yè)須具備相關標準規(guī)定的電性能和安全性檢測能力,鼓勵企業(yè)配備環(huán)境適應性檢測儀器及設備,具備電池環(huán)境適應性檢測能力 | |
發(fā)改委、科技部、工信部等13部門 | 《關于加快推動制造服務業(yè)高質量發(fā)展的意見》 | 加快提升面向制造業(yè)的專業(yè)化、社會化、綜合性服務能力,提高制造業(yè)產業(yè)鏈整體質量和水平;支持企業(yè)和專業(yè)機構提供質量管理、控制、評價等服務,加快檢驗檢測認證服務市場化、國際化、專業(yè)化、集約化,推進國家檢驗檢測認證公共服務平臺建設 | |
國家發(fā)改委、科技部、工信部、財政部 | 《關于擴大戰(zhàn)略性新興產業(yè)投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》 | 聚焦重點產業(yè)投資領域,并且加快高端裝備制造產業(yè)補短板,其中重點支持工業(yè)機器人、建筑、醫(yī)療特種機器人、高端儀器儀表等高端裝備生產,實施智能制造、智能建造試點示范 | |
國務院 | 《新時期促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(fā)展的若干政策》 | 國家鼓勵集成電路設計、裝備、材料、封裝、測試企業(yè)和軟件企業(yè)發(fā)展 | |
國家發(fā)改委 | 《產業(yè)結構調整指導目錄》 | 該目錄將工業(yè)無損檢測CT、鑄件在線檢測技術與裝備等無損檢測設備,列為鼓勵類產業(yè) | |
工業(yè)和信息化部 | 《關于促進制造業(yè)產品和服務質量提升的實施意見》 | 加強關鍵共性技術攻關,支持建立質量信息數(shù)據(jù)庫,開發(fā)在線檢測、過程控制、質量追溯等質量管理工具 | |
工業(yè)和信息化部 | 《工業(yè)和信息化部關于促進制造業(yè)產品和服務質量提升的實施意見》 | 推動云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術在質量管理中的應用,支持建立質量信息數(shù)據(jù)庫,開發(fā)在線檢測、過程控制、質量追溯等質量管理工具,加強質量數(shù)據(jù)分析,推動企業(yè)建立以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為基礎的全過程質量管理體系 | |
工業(yè)和信息化部、質檢總局、國家標準委 | 《裝備制造業(yè)標準化和質量提升規(guī)劃》 | 到2020年,工業(yè)基礎、智能制造、綠色制造等重點領域標準體系基本完善,質量安全標準與國際標準加快接軌,重點領域國際標準轉化率力爭達到90%以上,裝備制造業(yè)標準整體水平大幅提升,質量品牌建設機制基本形成,部分重點領域質量品牌建設取得突破性進展,重點裝備質量達到或接近國際先進水平 |
X射線檢測行業(yè)前景
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向精密化、數(shù)字化發(fā)展
X射線檢測技術應用不斷向對精密性、安全性要求更高的無損檢測領域拓展。1895年至今,X射線檢測技術應用從最初的醫(yī)療、大焦點工業(yè)探傷等較為狹窄的領域,逐漸擴展到如今的醫(yī)療健康、微焦點工業(yè)精密X射線檢測(主要面向集成電路、電子制造、新能源電池等行業(yè))、傳統(tǒng)工業(yè)無損檢測、公共安全檢測和食品異物檢測等領域。除了民用領域之外,X射線檢測也逐步在航天軍工、核工業(yè)等領域得到應用。我國X射線智能檢測主要應用于醫(yī)療健康領域和工業(yè)無損檢測,近年來我國集成電路及電子制造和新能源電池制造等行業(yè)高速發(fā)展,持續(xù)推動工業(yè)X射線檢測行業(yè)快速發(fā)展。
不同應用領域的X射線檢測設備在性能和技術要求等方面有一定的差異,通過自動化、數(shù)字化提升檢測效率是X射線檢測設備未來發(fā)展方向。
隨著集成電路及電子制造、新能源電池制造、汽車制造等行業(yè)對產品質量要求不斷提高,生產效率不斷提升,過去低效率的離線型X射線檢測設備已經(jīng)無法滿足其生產需求。在線型X射線檢測設備憑借其高效檢測的優(yōu)勢,使用滲透率迅速提升。
更多X射線檢測裝備廠商將會把傳統(tǒng)的X射線檢測裝備與智能圖像識別、大數(shù)據(jù)相結合,并通過AI算法等技術提高影像識別和檢測精度,實現(xiàn)檢測過程的自動化、智能化。目前工業(yè)領域中的X射線在線檢測主要是二維DR檢測,但高精密檢測、產品整機檢測等領域,二維圖像已不能真實反映缺陷的程度,三維CT斷層掃描技術,通過“CT”重建技術,還原物體內部的三維結構,結合“AI”智能檢測算法、“可編程”軟件平臺,利用工業(yè)X射線的透視能力,可以呈現(xiàn)出被測物體的內部缺陷,滿足工業(yè)制造中的多種場景檢測需求。