X射线智能检测是无损检测的重要方式之一,其工作原理是射线源发射X射线,X射线穿透不同密度物质时衰减存在差异,得到不同数量的剩余光子,光子被探测器接收并转化为电信号,再通过计算机和图像处理软件得到被检物的内部成像。
在线式X射线检测设备是直接安装在生产线上的检测设备,不需要人工就能实时自主检测产品质量,其特点在于灵活性高,全流水线作业,可以对产品进行重复检测,但由于使用频率较高,运行时间长,使用寿命相对较短,3~4年既需更换。
而离线式X射线检测设备则是不安装在生产线上的检测设备,是需要人工操作才能进行检测的单台设备,其优势在于安装简单,操作方便,成本较低,稳定不易出现故障,可以根据被检品设置不同的参数。
X射线检测设备目前广泛应用于工业检测领域和医疗健康等领域。其中,工业无损检测主要应用于集成电路及电子制造、新能源电池、铸件焊件及材料检测三大下游方向:
(1) 集成电路及电子制造领域:包括芯片制造、集成电路制造、PCB印刷、PCBA封测等;
(2) 新能源电池领域:包括动力电池、储能电池和消费电池等;
(3) 铸件焊件及材料领域:包括汽车零部件、航空压铸件、压力容器等。
下游行业不断发展
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驱动工业X射线检测需求增长
下游行业不断发展驱动工业X射线检测需求增长,检测设备市场规模稳步增长。根据沙利文咨询2022年12月的统计数据,2022年中国工业X射线检测设备市场规模预计为134.3亿元,到2026年中国工业X射线检测设备市场规模有望达到241.4亿,2022-2026年均复合增长率为15.8%。
展望未来,受益于下游集成电路及电子制造、新能源电池等行业检测需求的增长,以及无损检测方案渗透率的提升,未来五年X射线检测设备有望维持高速增长的态势。
X射线检测装备可应用于集成电路SOP/QFP/BGA/CSP/IGBT封装、电子制造PCB/PCBA制程检测和电子元器件质量检测。集成电路领域和电子制造领域应用的X射线智能检测装备的设备型号、缺陷检测要求和检测场景等差异性较小,设备主要用于对封装的引线断裂、引线变形、灌胶气泡、芯片破损以及SMT工艺流程中PCB/PCBA偏位、桥接、开路、虚焊、假焊等缺陷情况进行高分辨率影像检测,以保证良品率。
X射线检测因其高效率、高精度及无损穿透检测的特点,近年来在集成电路及电子制造领域渗透率不断提升。下游电子产业技术快速迭代,BGA/QFN封装使得集成电路中焊点位置从表面掩藏到底部,传统检测方式难以满足其检测需求;另一方面,SMT逐渐成为主流,封装和引线越来越小,PCB密度越来越高,光学、超声波和热成像等检测方式逐步被X射线检测所取代。与其他检测方法相比,X射线能够在不破坏产品的前提下,迅速穿透内部结构,形成百纳米级别超高分辨率的检测图像,还可对TSV、晶圆、SIP等封装缺陷进行高精度3D计量,极大地提高了集成电路及电子制造领域的产品质量和生产效率。
根据沙利文咨询去年12月的预测数据,2022年中国IC及电子制造领域X射线检测设备市场规模约为26.7亿元,预计到2026年市场规模有望达61.2亿元,五年CAGR为23.0%。
X射线检测设备可应用于动力电池、储能电池等新能源电池的检测之中。新能源电池X射线智能检测装备可实现对锂电池生产过程中的电芯卷绕对齐度、极耳焊接质量等工艺的检测,通过形成电池内部结构的影像来识别产品缺陷,以保证新能源电池的安全性和可靠性,防止电池爆炸等安全事故。
随着新能源汽车行业及高端消费类电子产品的高速发展,新能源电池的在线式全检需求不断提升,X射线检测已成为各类电池下线交付前的必备工序。
动力电池:《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》等多项利好政策的出台带动新能源汽车市场需求提升,随着新能源汽车进入大面积普及阶段,我国动力锂电池的市场规模也迎来爆发式增长。根据中汽协及高工产研锂电研究所(GGII)2023年2月的数据,2022年中国动力锂电池的市场规模为137亿元,预计到2026年,动力锂电池的市场规模有望达266亿元,2022-2026年CAGR达18.0%。
储能电池:在国家能源转型战略和碳中和目标推进下,中国储能行业快速发展,电化学储能(电池储能)因具备性能稳定、能量密度高、使用寿命长、受地理条件限制小等优势而广泛应用于发电站、5G基站、数据中心等场景,储能电池装机量高速增长。根据CNESA、国家能源局及中商产业研究院2023年3月的统计数据,中国储能电池装机量由2018年的1.1GWh增长至2022年的8.7GWh,预计到2025年中国储能电池装机量有望达30.0GWh,2022-2025年CAGR达51.1%。
电车及储能行业爆发增长助力中国新能源电池领域的X射线检测设备市场持续高增长。随着电池装机量的大规模增长,大量新能源电池产品涌入市场,参差不齐的电池导致安全事故频发,电池质量一致性和安全性的需求越来越得到行业重视,新能源电池X射线缺陷检测设备的需求同步提升。根据沙利文咨询2022年的数据,2022年中国新能源电池X射线检测设备市场规模预计为21.0亿元,到2026年市场规模有望达58.0亿元,2022-2026年CAGR为28.9%。
大功率X射线检测设备被大量应用于汽车零部件、一体化压铸成型车架、工业机械零件、航空航天、军工零部件等的检测,通过对汽车一体化压铸成型车架、飞机发动机、起落架等关键部件以及气瓶锅炉各类压力容器的影像检测,排除焊接过程中的虚焊、假焊、夹渣以及铸造过程中的缩松、气孔等问题,以保证生产良品率和产品安全性。
汽车工业是X射线检测设备在铸件焊件方面最大的应用领域。汽车零部件与整车轻量化一直是汽车行业的发展目标和趋势,而近年来汽车行业电动化趋势明显,新能源汽车销量的快速增长进一步提升了车辆对轻量化的要求,X射线检测的应用需求同步提升。根据中国汽车工业年鉴统计数据,2022年中国汽车销量为2686.4万辆,同比增长2.2%,其中新能源汽车销量688.7万辆,同比增长93.4%,销量占中国汽车市场总销量的比重提升至25.6%。
铸件、焊件及材料检测领域应用场景拓展,X射线检测设备市场规模稳步提升。近年来新能源汽车行业的迅猛发展促使一体化压铸等工艺的质量要求不断提升,X射线检测技术可以在不损害材料的前提下检测出材料内部的结构异常或缺陷,是铸件焊件及材料质量检测的重要方式之一,未来将持续受益于相关下游领域的规模增长。根据沙利文咨询2022年12月的预测数据,2022年中国铸件焊件及材料领域X射线设备市场规模预计为23.6亿元,到2026年规模预计有望达44.2亿元,5年CAGR为17.0%。
行业主管部门
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主要法律法规政策
行业主要法律法规政策
发布时间 | 政策名称 | 重点内容 | |
工业和信息化部等八部门 | 《“十四五”智能制造发展规划》 | “专栏4:智能制造装备创新发展行动”之二“通用智能制造装备”:大力发展智能制造装备,加强用产学研联合创新,突破一批“卡脖子”基础零部件和装置,包括数字化非接触精密测量、在线无损检测、激光跟踪测量等智能检测装备和仪器 | |
国家发改委、科技部等八部门 | 《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》 | 在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等重点区域建设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业,加大动力电池无损检测、自动化拆解、有价金属高效提取等技术的研发推广力度 | |
工业和信息化部、国家标准化管理委员会 | 《国家智能制造标准体系建设指南(2021版)》 | 到2023年,制修订100项以上国家标准、行业标准,不断完善先进适用的智能制造标准体系。加快制定人机协作系统、工艺装备、检验检测装备等智能装备标准,支撑智能制造发展迈上新台阶 | |
第十三届全国人大 | 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》 | 深入实施智能制造和绿色制造工程,发展服务型制造新模式,推动制造业高端化、智能化、绿色化。深入实施增强制造业核心竞争力和技术改造专项,鼓励企业应用先进适用技术、加强设备更新和新产品规模化应用。建设智能制造示范工厂,完善智能制造标准体系 | |
工业和信息化部 | 《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023)》 | 突破制约行业发展的专利、技术壁垒,补足电子元器件发展短板,提升设备仪器配套能力,保障产业链供应链安全稳定,提升产业链供应链现代化水平 | |
工业和信息化部 | 《锂离子电池行业规范条件(2021年本)》 | 在原有版本上进一步规范锂电池行业的生产标准,从生产规模和工艺技术、产品质量及性能等方面提出要求。在锂电池安全方面做了详细规定。企业产品质量须满足相关国家标准或行业标准,鼓励企业制定高于国家或行业标准的企业标准。锂离子电池制造企业须具备相关标准规定的电性能和安全性检测能力,鼓励企业配备环境适应性检测仪器及设备,具备电池环境适应性检测能力 | |
发改委、科技部、工信部等13部门 | 《关于加快推动制造服务业高质量发展的意见》 | 加快提升面向制造业的专业化、社会化、综合性服务能力,提高制造业产业链整体质量和水平;支持企业和专业机构提供质量管理、控制、评价等服务,加快检验检测认证服务市场化、国际化、专业化、集约化,推进国家检验检测认证公共服务平台建设 | |
国家发改委、科技部、工信部、财政部 | 《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》 | 聚焦重点产业投资领域,并且加快高端装备制造产业补短板,其中重点支持工业机器人、建筑、医疗特种机器人、高端仪器仪表等高端装备生产,实施智能制造、智能建造试点示范 | |
国务院 | 《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》 | 国家鼓励集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业发展 | |
国家发改委 | 《产业结构调整指导目录》 | 该目录将工业无损检测CT、铸件在线检测技术与装备等无损检测设备,列为鼓励类产业 | |
工业和信息化部 | 《关于促进制造业产品和服务质量提升的实施意见》 | 加强关键共性技术攻关,支持建立质量信息数据库,开发在线检测、过程控制、质量追溯等质量管理工具 | |
工业和信息化部 | 《工业和信息化部关于促进制造业产品和服务质量提升的实施意见》 | 推动云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术在质量管理中的应用,支持建立质量信息数据库,开发在线检测、过程控制、质量追溯等质量管理工具,加强质量数据分析,推动企业建立以数字化、网络化、智能化为基础的全过程质量管理体系 | |
工业和信息化部、质检总局、国家标准委 | 《装备制造业标准化和质量提升规划》 | 到2020年,工业基础、智能制造、绿色制造等重点领域标准体系基本完善,质量安全标准与国际标准加快接轨,重点领域国际标准转化率力争达到90%以上,装备制造业标准整体水平大幅提升,质量品牌建设机制基本形成,部分重点领域质量品牌建设取得突破性进展,重点装备质量达到或接近国际先进水平 |
X射线检测行业前景
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向精密化、数字化发展
X射线检测技术应用不断向对精密性、安全性要求更高的无损检测领域拓展。1895年至今,X射线检测技术应用从最初的医疗、大焦点工业探伤等较为狭窄的领域,逐渐扩展到如今的医疗健康、微焦点工业精密X射线检测(主要面向集成电路、电子制造、新能源电池等行业)、传统工业无损检测、公共安全检测和食品异物检测等领域。除了民用领域之外,X射线检测也逐步在航天军工、核工业等领域得到应用。我国X射线智能检测主要应用于医疗健康领域和工业无损检测,近年来我国集成电路及电子制造和新能源电池制造等行业高速发展,持续推动工业X射线检测行业快速发展。
不同应用领域的X射线检测设备在性能和技术要求等方面有一定的差异,通过自动化、数字化提升检测效率是X射线检测设备未来发展方向。
随着集成电路及电子制造、新能源电池制造、汽车制造等行业对产品质量要求不断提高,生产效率不断提升,过去低效率的离线型X射线检测设备已经无法满足其生产需求。在线型X射线检测设备凭借其高效检测的优势,使用渗透率迅速提升。
更多X射线检测装备厂商将会把传统的X射线检测装备与智能图像识别、大数据相结合,并通过AI算法等技术提高影像识别和检测精度,实现检测过程的自动化、智能化。目前工业领域中的X射线在线检测主要是二维DR检测,但高精密检测、产品整机检测等领域,二维图像已不能真实反映缺陷的程度,三维CT断层扫描技术,通过“CT”重建技术,还原物体内部的三维结构,结合“AI”智能检测算法、“可编程”软件平台,利用工业X射线的透视能力,可以呈现出被测物体的内部缺陷,满足工业制造中的多种场景检测需求。