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從iPhone 8 看手機自動化產業格局

發布日期:2017/6/24 17:53:54   作者:admin   來源:本站   瀏覽次數:2799

      隨著iPhone 8上市日期的不斷臨近,蘋果產業鏈自動化設備市場也迎來需求的火爆。

      為應對iPhone8量產,蘋果對于自動化設備的采購需求明顯增加(同比接近翻倍),估計從iPhone8開始后幾年,蘋果在手機方面的變革會比較多,未來兩至三年都有望是相關自動化設備大年。

      激光技術在智能手機產業的應用越來越廣泛,包括激光打標、激光切割、表面處理和PCB板加工等,設備應用市場每年增幅超過40%。

      iPhone8的量產將帶動國內OLED產業快速發展。OLED對于LCD替代是大趨勢,相關自動化設備(如后道模組設備、曲面屏檢測設備,以及熱彎機等)市場潛力巨大。國內很多企業在試制熱彎機,良率有待提高,預計未來熱彎機市場會明顯大于精雕機。

      目前看金屬殼仍然是未來幾年主流,很難被玻璃或陶瓷背板全面取代。即使部分機型采用玻璃或陶瓷背板,仍需要金屬中框,其加工要求明顯高于金屬殼,未來CNC相關設備需求會維持較高水平。

      智能手機70%的產能轉移到中國大陸,很大一部分原因是因為很多工作無法通過自動化完成。目前在組裝和測試段仍有大量人工,自動化需求非常旺盛,例如CNC機器人上下料市場就非常大。

激光行業

激光在手機產業鏈中的應用

      智能手機現在使用越來越廣、越來越方便,它的結構大概是有一個PCB主板,攝像頭、電池、上蓋板,還有天線,底蓋等。再細看,還有充電器、耳機,都是需要大量的激光加工設備。

(1)激光打標

      現在消費電子產品上面都有很精細的打標LOGO,還有標的參數,目前來說都是用激光完成的,非常清晰。比如這種鋁鎂合金,另外激光在皮革上也可以打出痕跡,效果很好。

(2)激光切割

      激光不僅可以打出各種各樣的標記,還可以切割。塑膠用模具做,會有些分布線、很細的毛刺,用激光打非常方便,而且很準確。

(3)表面處理

      產品通過不同的激光參數可以打出不同的顏色或者對比度,比如金屬表面的標志標識,還可以在烤漆、塑膠上面打出各種各樣的標識,顏色深淺可以通過激光參數來調整。這種是彩色鐳雕,可以在特定的材料上打出很多彩色的鏤空,比如不銹鋼上它可以打出藍色、紫色,因為激光局部溫度控制得很好,幾百度情況下會出現藍色或者出現黑色,可以控制激光參數調整彩色變化。

(4)手機攝像頭加工

      因為現在做得像素越來越高,越來越精細,越來越小,所以手工很難操作,很多地方都需要激光來做,比如鏡頭的裝飾線。尤其是藍寶石,因為藍寶石硬度很高,僅次于金剛石,用金剛石來磨削損壞很快,成本就很高,所以現在用激光加工,目前來說這個產品加工工藝已經很成熟,可以大量采用激光來做。

(5)手機電路板加工

      比如有些表面導電要讓它不導電,不導電要做導電,很容易通過激光來加工?;褂蠵CB板上貼紙條,紙條經?;嵬崖?,有時在過高溫度的時候也會變,如果用高溫膠帶價格較高。現在用激光打標效果很好,它可以在主板進來前先打標,相當于給一個身份證號碼,在操作過程中哪些板是壞的,哪一個板中間有什么問題都可以記錄和跟蹤。

(6)另外激光還可以對各種膜、表面進行處理,可以增加耐磨性。

激光市場增速

      整個市場容量沒有確切數,但增幅很大,激光市場每年有百分之四五十的增長。每年產量在增加,但價格也在下降。

激光發生器國產化

      目前國產的激光發生器還是集中在低端領域,高端的、大功率的設備主要還是依賴進口。

智能手機組裝測試

組裝部分

      手機的每一個??榛舊鮮潛曜薊?。從前到后,從外殼,到外框,到鋰電池,到LCD背光源模組,上面的玻璃蓋板,還有一些關鍵組件,像攝像頭,后端的比如用激光在背面打logo,到出廠貼的膜,到里面關鍵的螺絲鎖付,到防水性能檢測,到麥克風、電池模組組裝,到攝像頭組裝,到一些配件的焊接,到側鍵、home鍵安裝,到前面的蓋板貼膜壓合,整體構成了一個智能手機總裝過程。

測試部分

      其實任何一個東西,測試部分是至關重要的,因為它直接跟品質相關。有很多測試是過程測試,也有終端測試。大家非常熟悉的手機終端測試,有MMI測試,其實還有很多部分,像音頻、射頻等,還有外觀尺寸方面的測試,它會影響到整體的質感,防水性能,還有平面度?;褂蠰CD打光的,有光斑,有暗斑,這些都需要檢測。

關鍵的核心部件

      首先是玻璃面板。目前,智能手機的玻璃面板已經從2.5D逐漸演變成3D,3D玻璃的直接需求的設備就是熱彎機、五軸的精雕機、還有2.5D跟3D的檢測設備,這些設備后續都將會十分火熱。

      第二是LCD和OLED。LCD跟OLED最大的區別是什么?就是LCD靠背光源模組打上去,OLED是自己發光的。OLED必然會取代LCD,這是一個大趨勢。不管是LCD還是OLED,這里面工藝非常復雜,涉及到的工藝設備大部分現在還是韓國和日本做的,臺灣會做一些,但做的不太多。我們在里面可以做的可能是后端的檢測或者物流方面的。物流也很重要,就是立體倉庫,還有AGV/RGV轉運,包括MES。

      第三是PCBA跟FPC,其實這兩個之間也是有個比較漫長的過程,現在基本上手機里面很多都是FPC軟板,之前有PCBA的。其實它們的工藝呢,前端的化學工藝是非常復雜的,其實我們能做的自動化設備也就是上下料而已,或者是轉運,后端的SMT段這一塊的自動化,對標準設備、輔助上下料的需求還是比較大。

      還有一個關鍵的設備叫PSA,叫軟板貼附設備,后面也會是一個非常熱的需求,還有像點膠、烘烤、激光切割、檢測設備。檢測設備主要檢測金手指,還有一些翹曲,比較關鍵的是瑕疵需要檢測,現在還是大量用人再檢測,后續可能在這一塊是比較大的需求點。

      第四是鋰電池,鋰電池后面有沒有革新呢?其實會一直革新下去,續航能力一直是手機的短板,后面像石墨烯可能會是一個方向。其實跟汽車新能源是相關的,像下一代燃料電池,用在汽車上面的,很多是相通的。動力電池跟手機的鋰電池有沒有區別,就是大小不一樣,像傳統的18650電池,后續會被這種鋰電池包去替代。現在很多鋰電池包都是大片的,跟手機電池是一樣的,一層一層進行封裝,極耳焊接,其實是相通的。

      第五是機殼,現在是鋁合金,需要用到CNC,表面處理、陽極處理、噴砂,連帶著肯定有檢測。CNC的上下料,最近幾年比較火的像長盈精密,其實他們CNC上下料的需求一直在猛增。長盈精密甚至成立了子公司專門做自動化這一塊,把機械手的上下料這一塊的量做起來了,其實這塊是可以產生量的。我覺得機殼這塊,3D玻璃后蓋要完全取代其實還是有個過程。大家應該有印象,喬布斯時代出現iPhone4,4s系列,它的后蓋是玻璃的,但后面又改成了鋁合金。

關鍵工藝

      按照工藝去劃分的,可分成組裝段,核心部件段,還有檢測段。

      組裝段方面,包括點膠,精密貼裝、預裝的,還有精密壓合,鎖螺絲,這些是一定會量產的。

      核心部件段,包括SMT、PSA、激光切割、打標、焊接,還有自動上下料、拋光、打磨、精雕、熱彎等設備。核心部件還有一段比較微小的模組也是組裝的,舉個例子,攝像頭模組跟總裝線的工藝是類似的。

      檢測段其實就是尺寸量測,包括平面度、段差、間隙,還有瑕疵檢測;也包括性能檢測,包括射頻、音頻、MMI,這些性能都需要專門的儀表去檢測。

關于手機的玻璃背板和陶瓷背板

      除非是類似LCD跟OLED,或者是以前的白熾燈被LED燈取代的情況,一種東西比另一種東西有絕對優勢,會被必然取代。那如果雙方都具有優勢,或是優勢不明顯的時候,它會被部分取代。除非后續結合到無線充電或者各種技術,需要某種材料的時候,才會有一個必然趨勢產生,所以短期內我覺得應該是這幾類都有。短期來看,金屬殼還是主流,因為從整個行業看,產業鏈變不了那么快。

智能手機產線自動化集成

手機產線自動化是趨勢

      目前全球70%的電子產品是在中國制造,目前在整個手機行業或者3C行業中,整個生產制造過程的90%還是以人工作業方式為主,這意味著未來智能改造這一塊的空間是非常巨大的。

      針對手機行業,我們做了一個大致的自動化機會點。首先,手機大的分成四大塊:第一個是前工序,就是殼料的、塑膠料的、金屬料的處理方面,比如說中框的CNC加工,有拋光打磨工藝;還有品質自動化,比如說卡槽、HOME鍵的尺寸檢測,還包括噴涂,包括PC板的組裝和測試的一些工序,這一塊更多地通過外圍圍繞著手機產業鏈的自動化公司上的自動化項目。

      第二塊更多地是在手機廠家,比如蘋果的代工廠,會有中段的組裝和測試,也就是我們比較專注的地方,同時是在這個行業中占整個產業鏈加起來80%勞動力的方向。

      最后是后道的包裝,我們做完成品,包括剛剛說的MMI測試、二維碼寫入之后,馬上會進入包裝,然后裝箱碼垛。

      四大塊--前工序、組裝、測試和后道包裝,前工序可能占從業人員10%,裝配占60%,測試占20%,包裝占了10%。按這個勞動力的分配,從減員增效的角度講,能夠解決裝配和測試這塊的應用,那是非常大的一個方向。

手機產線的新要求

      首先,第一個就是小批量多品種頻率高,需要高柔性產線。比如蘋果要出新手機了,可能有三個系列,一百條生產線滿足三個系列的生產,但這一百條生產線一定能夠同時生產這三種產品。這就要求整個設備能夠兼容它所有系列的產品。

      第二個就是設備是有一個折舊周期的。目前整個行業通常水平大概在3到5年左右周。而手機的生產周期相對較短, 蘋果大概是12個月的周期,國內很多則只有是8個月的周期。手機的產品生命周期和上線的設備折舊期的不對等,意味著手機生產線會生產好幾代手機產品。在這里,有一個非常重要的參數叫設備的可重復利用率。如果花2000萬用兩個月投了一條iPhone7的生產線,iPhone8出來之后,只需要一個再投入,這個再投入就是看設備的可重復利用率能達到多少。目前整個行業通常是非標的,只能達到30%左右,如果設備可重復利用率能夠達到80%-90%,這里就有非常多的機會出現。

      第三是投資回報問題,就是投入多長時間能收回成本。按照非蘋果客戶企業主能夠接受的范圍,大概是在一年半到兩年。

組裝、測試段利潤水平高

      剛剛說了整個手機產業分成四個大段,在組裝和測試段,技術門檻高于商業模式的,其付款條件和利潤率也是非常高的。

金屬鉆攻機

 

手機金屬殼未來幾年還是主流

      做金屬加工,有一個重資產投入,就是機械設備的投入?;瞪璞阜趾芏?,一種就是鉆攻機,主要做一些鉆孔,還有銑一些內腔、包括外邊,把一個金屬的手機殼做成一個成品,主要是做這樣一個工藝。

      在我看來,金屬手機外殼依然是市場的大趨勢,玻璃、陶瓷外殼還需要很長的周期才能占領市場。當年,蘋果在整個金屬加工領域布局了三年到四年時間,才把注塑一夜之間干掉,所以如果現在全部變成玻璃或者變成陶瓷的話,也需要一個周期。所以說金屬加工的未來的一個預期,用我們的話來講,還有3到5年的一個周期,走到三年以后才能再去預測下一個三年。

金屬殼CNC加工是重資產

      現在富士康是有15萬臺CNC,然后比亞迪是有將近4萬臺CNC,就算一臺CNC25萬塊錢,這是個非常大的基礎的重資產投入,門檻很高,高到什么程度?現在要跟這些廠商合作,接訂單最少是擁有500臺CNC,才可以接到他二手的訂單。這500臺是個什么概念?就是說你重資產投入至少要投1.25個億進去,1.25億不一定就能周轉起來,可能還需要其他的一些配套,包括一些其他的設備輔助、人員之類的。

       自動化組裝在這個行業里面一直是各個廠商很頭疼的問題。產品的單價越來越低,人工成本越來越高,每家廠商都在想著用自動化。怎么樣去解決這個24小時不停的運作,效率很高而且不停的,無人化的車間也好,智能化的車間也好。包括做全制程的富士康、比亞迪、華茂,都在考慮用自動化方案去解決這個行業里最典型的上下料的問題。現在上下料還有用人工去解決的,可能會考慮用水平機械手、半自動、非標、六關節機械手,這些都會考慮進去。但截止到現在為止,也只有少部分廠商做出了樣板車間,其中包括我們比較熟悉的勁勝,做了一些生產線。

       但這個行業有特殊性,包括它產品多樣性很大,每家設計的廠商產品設計都不是一樣的,沒有規律、標準,長的樣子也不一樣、大小也不一樣,對產品的自動化配套和整個銜接性要求很高;而且切換周期要非常短,有可能一個產品就做兩個月、三個月就下線了,我的自動化能不能匹配上來,這是對自動化的非常高的要求。

關于iPhone8的玻璃背板

       iPhone8后面也是一個玻璃蓋板,中框還是在的。切削量可能減少,但是不會說沒有。中框相對于金屬殼單價不一定會下去,單價可能會更高,因為要求更高了、更精密了,對整個組裝線的要求更高,而且材料也可能更好了。材料更好的情況之下,對切削的要求也更高了,所以單價肯定不是按現在鋁材來算,切削鋁和切削不銹鋼、鈦合金是完全不一樣的,我用的刀都可能不太一樣。

      如果用3D玻璃面板,其實廠商追求的不是用精雕機去做,而是盡量縮短后段的加工量,用玻璃成型機一次性成型,折彎、切割、磨削以后90%已經是成品了。

      熱彎機很難做,而且那個機器成本很高,不像鉆攻機二三十萬元一臺,那個要四五百萬一臺,光成本就需要兩百多萬,肯定得賣你四五百萬。目前只有韓國幾家給三星供貨的企業能做好,國內很多企業只有30%的良率。任何品牌都會做一塊,但不是所有的款式都會做成3D玻璃。因為有一個市場接受程度,需要一個過程,而且如果把所有的產品全切到玻璃,市場沒能大批量做出來,總不能不做手機了。訂單拿回來,造不出來。整個布局來講,還沒有看到哪一家正在大批量上玻璃成型機、玻璃精雕機。有上市公司包括一些大公司,小范圍地進行布局。

點膠專家

       點膠是一個動詞,也是一個名詞,就是把膠水涂抹到工件上,就叫點膠。點膠名詞呢,通常點膠機是一個設備。點膠這種工藝,我們也叫灌膠、涂膠和滴膠。這個膠水指的是一個流體,膏狀的也好,粉狀的也好,只要是流動的,我們都統稱為叫點膠。

      膠水的作用主要是在粘接、灌封、結緣、固定、表面處理、防水、導熱、導電等,在電子行業應用是最多的。從電子行業出來也比較多,從電子到各個外殼、塑料和金屬等各方面的粘接,后面延伸到了照明,就LED。

      點膠最早在沒有設備的時候是人工做的,對量和位置的控制是不夠的,就慢慢延伸到半自動點膠,對點膠的量和路徑會得到控制,全自動就用到了機器人,用機器人來涂抹,再上升到目前的點膠裝配線,智能工廠。

      我們手上都有手機,手機只有在話筒邊有兩顆小螺絲。點膠延伸一下,可以理解為一種貼合工藝。原來是用卡扣、鉚接、焊接、用螺絲固定的連接方式進行組裝,所以諾基亞能做成一個磚頭。為什么要做成磚頭?因為當時沒有粘接工藝,只能用卡扣、鉚接的方法做。沒有導熱硅膠的運用,所以把散熱??樽齙煤艽?,避免手機線路板過熱。現在化工膠水的應用越來越廣,以至于貼合工藝的應用越來越成熟。為什么手機原來是用塑膠件,現在用金屬的?因為金屬和線路板電氣元件之間,通過涂抹導熱硅脂后,可以直接通過外殼散熱,解決了原來的散熱問題。大家可以看到電腦風扇背后有一塊大的鋁散熱塊,現在通過膠水,外殼的表面就可以做到直接散熱??梢雜媒核ひ兆齙教瞎ひ?,大家可以看到穿戴設備是柔性的,拋物線OLED,以后我們的屏幕都可以貼在墻上的。為什么能做到?因為化工材料的研發速度越來越快,可以用膠水直接把產品貼合起來的,才能做到可穿戴、柔性化。

      點膠機可以這樣去理解,一個是工業機器人作軌跡運動,一個是點膠的閥,是膠的流量控制。閥是一個開關,閥有很多種,有針閥、旋轉閥、球閥。螺桿閥是用一個螺桿泵來泵出的,可以做到閉環的流量控制。通常行業內做得最多的是用恒壓恒流的模式來做點膠,也最容易同質化,是個人都會做,所以在點膠機段恒壓恒流的點膠機比較同質化。伺服壓膠的裝置不單用到了恒壓恒流,也用到了位置控制,對推出的膠是有一個閉環控制的。如果推得不準,會把膠管壓爆,點膠是不準確的,這是我們目前在行業內比較領先的一個技術。目前國內的螺桿閥都比較差一點,用的都是國外的,用于微量的精密點膠,通過螺桿旋轉之后計量的方式輸出。計量閥又有活塞的,就是容積泵。壓盤泵通常用在高粘度的膠水,像玻璃膠,通過氣壓和一般的增壓方式是壓不出來的,那就通過增壓泵把它壓出來,通過閥門的開關來控制膠的開關,再通過流量的控制,經過機器人的運動把膠涂抹到工件上,就完成了整個點膠膠工藝。

      在線式點膠機指的是全自動的,離線式指的是半自動的,桌面型理解為比較經濟型的、簡易型的,這是我們目前的一些產品。剛才講的,點膠機應用行業是比較廣的,需求量是非常大的,目前行業內國內從事銷售和生產的有上千家。但是現在行業也出現了問題,就是客戶越來越集中,手機行業就那么幾家,黑白家電也就也就那么幾家,包括圍繞手機行業,3C行業整個供應鏈也就這么幾家,所以我們的客戶就越來越集中,低端市場競爭越來越大,所以我們現在也在努力地開拓一些技術附加值比較高的產品。

      國內點膠機市場大概每個月在五六千臺,每臺平均價格應該在10萬元以上,其中有一兩萬的也有四五十萬。目前,利潤最高的流體控制公司是美國的諾信,是一家集團公司也是一個上市公司。國內市場超過200億,現在做到一兩個億的也不會超過十家,在2000萬營收左右企業的非常多。

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