CN1299465A - 印刷电路基板的检查装置 - Google Patents

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Abstract

一种印刷电路基板的检查装置,设有转动轴互相垂直的2个检流镜及扫描透镜作为扫描装置,能将激光振荡器输出激光的照射位置定位在互相垂直的X轴方向及Y轴方向指令的任意坐标位置处,用检测器检测激光照射印刷电路基板所产生的光,依据检测器的输出信号判断各坐标位置检查结果是否良好。

Description

印刷电路基板的检查装置
技术领域
本发明为有关以激光束检测印刷电路基板的检查装置，尤其是关于以激光对设在叠层印刷配线板的盲孔(Blind Via Hole，有底孔)或加工沟底面中残留的未去除干净的材料的检测，及厚度测定等，施行光学方式检查的印刷电路基板的检查装置。
背景技术
伴随最近电子机器的高性能化，配线亦要求高密度化。欲满足要求，对印刷电路基板进行多层化及小型化。
叠层印刷电路板必须形成称为盲孔(Blind Via Hole有底孔，BVH)的孔径约150μM的层间导通连接用精细有底孔，以现在的钻孔(drill)加工技术，要钻0.2mm以下的明孔，以及有底孔的钻孔加工很困难，而且当高密度印刷电路板绝缘层的厚度成为100μm以下，如此薄层时，深度控制更加困难，所以钻孔加工对微细BVH而言不可能实施。
代替钻孔加工的BVH形成法，有一种应用激光的方法备受注目。此种方法利用形成印刷电路基板的作为绝缘材料的树脂或玻璃纤维与作为导体层的铜对光量吸收率的差而实施的。
激光的光源，有使用二氧化碳气体激光，已部份实用化。例如，铜对二氧化碳气体激光几乎全部反射，所以如图22(a)所示，在铜箔a的预定位置，以蚀刻方法形成必要孔径的铜箔去除部b，再以激光L照射该铜箔除去部b，分解/去除树脂或玻璃纤维等所形成的绝缘基板部c，以形成如图22(b)所示的微细加工孔d。
又，如图23所示，在孔加工部内部(绝缘基板内部)预先层叠内层铜箔e，可使绝缘材料的分解去除作用停止在内层铜箔e，所以可以形成在内层铜箔e确实停止的有底孔f。
但是，如图23所示，将在内层铜箔e停止的有底孔f，施行二氧化碳气体激光加工时，即使充份照射激光，还是会在内层铜箔e上残留厚度1μm以下的绝缘材料树脂。所以在激光加工后，需要将残留树脂以高锰酸等蚀刻，以残留树脂完全去除的后处理。
加工孔小到约100μm程度时，蚀刻液即不易达到孔内部，因若由于激光加工条件等不良而使残留树脂的厚度超过1μm厚时，将产生使残留树脂不能全部消去的孔，于此状态下，如施行电镀形成盲孔BVH，则在电镀膜与内层铜箔之间，还残留一部份树脂，所以当由于热循环等而施加应力时，将以残留树脂部份为起点发生电镀膜的剥落。因此，必要在激光加工后，检查盲孔残留树脂的厚度。
施行此种光学检查的检查装置，已知有如图24所示使用光学显微镜。此种检查装置，由光源100发出的照明用白色光经光束分离器(Beam splitter)101，经过物镜102，照射至印刷电路基板W，由印刷电路基板W的反射光，以物镜102扩大，在成像透镜103前方形成倒立实像Ea，然后以CCD摄像机104摄取该实像Eb。
将光学显微镜的白色照明光照射至残留树脂的表面时，其一部份被反射，其余则透过残留树脂，到达底部的内层铜箔而反射，所以对铜箔上较薄厚度的树脂，如以白色光为照射光照射，则大部份反射光由内部铜箔返回，所以不易识别有否残留树脂。
因此，使用光学显微镜的检查装置，即使能够检查出残留的10μm程度以上树脂，其对检查数μm程度的残留树脂的检查精度下降，因而不适合使用于量产线上的检查，于是，不得不在电镀后将加工部切断/研磨后，以断面观察残留树脂的厚度，而有检查较费时间，且不能做全数检查的问题。
在印刷电路基板光学检查装置中，有采用紫外线激光的，如日本专利局的公开专利公报特开平7-83841所揭示。该光学检查装置，如图25所示，具备紫外线激光源200，准直透镜(coilimator lens)201，反射镜202，光束分离镜203，以电机驱动的转动多面镜204，扫描透镜205。再成像用透镜206，针孔(pin hole)元件207及光电子倍增管(photomultiplier)208。
上述光学检查装置将紫外光激光源所产生的激光，以准直透镜201放大，放大后的激光，经由反射镜202，光束分离镜203，导人转动多面镜46，借助转动多面镜46扫描，以扫描(scan)透镜205，在检查对象的印刷电路基板上聚光。
由激光照射，使印刷电路基板W所产生的紫外光沿着与入射路经相反方向，向入射方向回授，而引人光学通路中所配置光束分离镜203的再起反射检知系统。该紫外反射光以再成像用透镜206成像。在再成像用透镜206的成像面上，观察检查对象的印刷电路板W中激光照射点近旁的图像。以配置在该成像面上的针孔元件207，仅分离出中央部份，以光电子倍增管208检测。
上述光电检查装置扫描印刷电路基板全体，检测有底孔或沟加工部，以施行检查，因而有检查较费时间的问题。这是因为使用转动多面镜，其缺点是不能将激光持续保持在要指令的位置。
又，因利用反射光检测，所以检查对象的印刷电路基板倾斜时，可能影响检查结果，而且为了施行反射光的检测，在成像面配置光罩(mask)(针孔元件)，引出该中心部的光，因而辉度降低太多，所以较难确实检测残留树脂。
本发明即用以解决上述问题，其目的在于提供一种非破坏性、高精度高速度确实能检测铜箔上残留树脂的高可靠性的印刷电路基板检查装量，其目的还在于提供一种具备将未去除材料再行去除的再加工功能的印刷电路基板检查装置。
本发明的揭示
本发明提供的印刷电路基板的检查装置，具备激光振荡器，将前述激光振荡器输出的激光的照射位置定位于所指令的互成垂直的X方向及Y轴方向的任意座标位置的扫描装置，及用以检测由激光照射印刷电路基板所产生的光的检测器。
于是，可用扫描装置立即将激光的照射位置设定在所指令的任意的座标位置。
又，本发明提供的印刷电路基板的检查装置，其中，前述扫描装置，由相互转动轴垂直的2个检流镜，及扫描透镜组合构成。
因而，通过2个检流镜和扫描透镜的组合能对激光照射位置进行高精度设定。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具有用以储存施行印刷电路基板的有底孔或沟加工的座标位置、用前述扫描装置将激光照射位置控制在存储的座标位置的控制部；及依据前述检测器的输出信号、判断各座标位置中检查结果良否的判断部。
于是，利用控制部，根据所存储的座标位置控制扫描装置产生的激光的照射位置；判断部依据检测器的输出信号，判断各座标位置检查结果良否。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具备将前述激光振荡器输出的激光聚光的聚光手段：以及设置在前述激光振荡器与聚光手段之间的像复制光学系统统及光罩(mask)元件。
于是，可以与正圆形等光罩元件开孔形状相同形状的光束形状，照射激光到印刷电路基板。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，使照射检查对象的印刷电路基板激光的光束口径，小于有底孔口径或沟加工部的沟宽。
因此，即使定位有若干误差，激光亦不会溢出有底孔或沟加工部，可做正确检查。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，对检查对象的1个有底孔或沟加工部，点照射激光到多个位置，以判断印刷电路基板良否。
于是，可以对1个有底孔，施行多个位置的激光照射的点照射，进行正确检查。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，以十字方向扫描有底孔部或沟加工部，以判断印刷电路基板良否。
于是，可以不必扫描有底孔或沟加工部的全体而判断良否。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，前述检测器将光学元件以阵列(array)状配置，而由各光学元件输出信号。
于是，可用检测器依由检查对象的印刷电路基板产生的反射光所形成的象，判断良否。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具有摄像机(camera)，设置在印刷电路基板反射光光路中途、将印刷电路基板来的反射光分光给前述检测器及前述摄像机的分光器。
于是，可用摄像机，根据作为检查对象的印刷电路基板产生的反射光的像，判断良否。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具有对激光振荡器输出激光及印刷电路基板来的反射光的传送，可予以选择性地遮断的光遮断手段。
于是，可避兔激光不必要地照射印刷电路基板。及避免将印刷电路基板反射光射入激光振荡器侧。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，由在检查开始前所实测的检查对象印刷电路基板树脂部的光强度，与良品孔的光强度设定良品判定值。
于是，不管印刷电路基板树脂部种类及激光强度降低，也都可正确判断良否。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，可以依照检查开始前所实测的检查对象印刷电路基板的光强度。对激光振荡器等的故障，施行自我诊断。
于是，在检查开始前，可依检查对象的印刷电路基板的光强度，对激光振荡器等，施行自我故障诊断。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具有用以检测激光振荡器输出激光强度的激光检测器，依前述检测器的输出信号与前述激光检测器输出信号施行良否判断。
于是，可以不管激光强度降低等现象，同样可以施行正确的良否判断。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具有固定在预定位置的试料片，以激光照射前述试料片，检测照射位置，施行光学系统统误差修正。
于是，可以自动施行光学系统统误差修正。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具有温度检测手段，湿度检测手段。当该温度检测手段检测的温度，或该湿度检测手段检测的湿度的变化超过预定值时，施行光学系统统误差修正。
于是，当温度或湿度变化到预定值以上时，可以自动施行光学系统统误差修正。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，在每经过预定时间后，对光学系统统定期施行误差修正。
于是，每经过预定时间即自动施行光学系统统误差修正。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具备再加工用激光振荡器，及用与检查用激光振荡器的激光相同光轴将前述再加工用激光振荡器输出的激光选择性地照射印刷电路基板用的激光路切换器，以前述再加工用激光振荡器输出激光照射经判定为不良的有底孔部等加工部，修正不良部。
于是，可在检查装置上正确地修正不良部。
又，本发明提供的检查装置，将具有不良部的座标位置加以存储，在一张印刷电路基板检查结束后，再对不良部施行加工。
于是，可在检查装置上正确而高效地修正不良部。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，具有使激光振荡器输出激光束束径变化的准直(collimation)机构，通过前述准直机构对经判定为不良的有底孔部等的加工部照射光束束径比检查时的小的激光，施行不良部修正。
于是，可以不需另设再加工用激光振荡器，在检查装置上正确修正不良部。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，由不良部近旁所形成碳化部为起点，施行不良部的加工。
于是，不必缩小光束束径，即可在检查装置上正确修正不良部。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装，对补正用加工基板施行加工，检测其加工位置，施行光学系统统的误差修正。
于是，可以对补正用加工基板加工，检测其加工位置，施行光学系统统误差修正。
又，本发明提供的印刷电路基板检查装置，以圆环形状或十字形状加工，检测其加工位置，而施行光学系统统误差修正。
于是，即使加工孔的口径极小，亦可检测该加工位置而施行光学系统统误差修正。
附图的简单说明
图1为表示本发明印刷电路基板检查装置的实施形态1的构成图；
图2(a)为原理性表示将激光照射树脂残留部时，产生荧光反射光的情形的说明图；
图2(b)为表示激光波长与荧光波长关系的曲线图；
图3为表示以检流镜扫描区分扫描领域的说明图；
图4为表示检查对象的印刷电路基板定位构造的立体图；
图5(a)、(b)分别为表示有底孔及激光的位置关系的说明图；
图6(a)至(c)为原理性表示有底孔的树脂残留形态的说明图；
图7为原理性表示以激光点照射一个有底孔的多个部位情形的说明图；
图8表示以激光点照射一个有底孔多个部位时的信号处理电路的逻辑电路图；
图9(a)至(c)表示十字扫描时的信号输出与有底孔位置误差关系的说明图；
图10为表示印刷电路基板检查处理过程的流程图；
图11为表示本发明印刷电路基板检查装置的实施形态2的构成图；
图12为表示本发明的印刷电路基板检查装置的实施形态3的构成图。
图13为用以表示判定标准值与判定值关系的曲线图；
图14为表示本发明印刷电路基板检查装置的实施形态4的构成图；
图15为表示图像传感器(image sensor)型检测器信号输出特性的曲线图；
图16为表示本发明印刷电路基板检查装置的实施形态5的构成图；
图17(a)，(b)为表示位置误差补正用的试料片的立体图；
图18(a),(b)为表示扫描系统的光学失真形态的说明图；
图19为表示本发明印刷电路基板检查装置的实施形态6的构成图；
图20为表示本发明的印刷电路基板检查装置的实施形态7的构成图；
图21(a)、(b)为表示补偿光学失真用的加工模样的立体图；
图22为原理性表示印刷电路基板激光加工的说明图；
图23为原理性表示有底孔的激光加工的说明图；
图24为表示已有印刷电路基板的检查装置的构成图；
图25为表示已有印刷电路基板检查装置的构成图。
实施本发明的最佳形态
参照附图详细说明本发明。本检查装置具备：激光振荡器1：用以调整激光振荡器1输出激光束径的准直透镜2；图像复制光学系统统3；荧光遮断滤光镜4；光罩(mask)板5；将由激光振荡器1输出的激光反射，而使荧光穿透的二色色分光镜(dichroic mirror)6；使激光向Y轴方向扫描的第2检流(galvano mirror)镜8；将以第1检流镜7及第2检流镜8扫描Y轴方向及X轴方向的激光聚光至检查对象的印刷电路基板W上的fθ透镜等构成的扫描透镜(scan lens)9；载置检查对象的印刷电路基板W的XY平台装置(xy stage)10；对通过二色色分光镜6来自受激光照射的印刷电路基板W的荧光的波长进行选择用的滤光镜11；使荧光再成像的透镜12；将通过再成像透镜12在焦点面上不需要的信息予以切除的针孔(pin hole)元件13；用以检测通过针孔元件13荧光的荧光检测器14；控制部15；及判断部16。
第1检流镜7及第2检流镜8的旋转轴互成垂直。以该第1、第2两检流镜7，8及扫描透镜9的组合，彼此互动，将激光的照射位置，可变地设定在互为垂直的X轴方向及Y轴方向的任意座标位置。
控制部16依照设于中央处理室的上位电脑17来的指令，控制激光振荡器1，第1、第2检流镜7、8，及XY平台装置10的动作。
判定部16由荧光检测器14输入荧光强度信号，施行判断荧光强度是否在良品判断值以下的良否判断处理，并将该判断结果传送至上位电脑17。
本发明的印刷电路基板用检查装置，利用当以激光照射树脂部或有底孔或沟加工部的树脂残留部时，如图2(a)所示会产生荧光的现像。如图2(b)所示，荧光会发出比激光波长更长的波长光(一般为可视光)。二色色分光镜6的结构可以反射激光振荡器1输出的激光，但使其他波长的光线穿透。而滤光镜11用以从入射于荧光检测器14的入射光中只选择检查对象的波长。
以往，一般使用紫外光观察荧光，这是因为在相同激光能量(laser power)情况下，紫外光可观察到较高的荧光强度。但是，紫外光如果不使用例如石英玻璃等特殊光学系统统，则存在吸收较大，损失也较大，及光学系统统价钱较高等缺点。因而，本案发明人的实验，激光振荡器1使用波长473nm，30mW的2ω固体激光。
激光振荡器1侧的波光镜4，采用使波长450-490nm的光透过的滤光镜，二色色分光镜6则采用反射495nm以下波长的分光镜。荧光检测侧滤光镜11则采用520nm以下波长不能透过的滤光镜。印刷电路基板上的有底孔的加工采用二氧化碳气体激光(gas laser)
表1为改变二氧化碳气体激光的点射(shot)数，在去残留(desmear)处理以前比较分别使用水银灯及激光的情况下荧光的光强度(在表中按曝光时间(秒)记录，故光强度为数值的倒数)。
                      表一
脉冲数 水银灯光 30mW激光 去残留处理前
    3     280     10     不良品
    5     300     14     不良品
    7     370     104     良品
该印刷电路基板，在点射数7脉冲加工后，经去残留处理，而观测不出残留树脂。印刷电路基板的有底孔底部的树脂残留约为0.2μm-0.6μm时，则可确认在后工序的去残留处理时，可去除残留树脂。
依表1可知，水银灯光时，表示不良品与良品的光强度相差不多。但使用激光时，不良品与良品出现约10倍荧光强度的差。
如前以已有例所做的说明，在正常加工结束后，有底孔底部还有小于1μm的树脂残留。对于单色性及相位一致的激光，即使是薄如光波长程度的极薄树脂亦能吸收激光而产生荧光，但相位不齐整的水银灯，光通过薄树脂而不产生荧光，因而不能检查，且全面荧光本身的强度太低，判断极为困难。
在有底孔底部0.6μm左右的残留树脂能在去残留处理后去除，所以并非不良。但如果树脂残留过厚，则去残留处理无法去除，所以在二氧化碳激光加工后，去残留处理前可有效检测加工不良。
在本发明人的实验中，采用波长473n的激光，可充份检测实质0.5μm以上的树脂残留。
并且，针孔元件13与已有的不同，其配置位置并不在图像复制面，而配置在焦点面。因此，可以不使荧光强度降低而切除目的荧光以外的光，所以具有S/H比值高的高灵敏度检查的优点。
在日本特开平7-83841号公报所揭示的装置，以旋转多面镜对检查对象物扫描激光。此种方式，必须对印刷电路基板全体扫描，所以非常费时间。且仅以旋转多面体与扫描透镜组合，扫描透镜再大也是200mm的直径，故只能含盖约120mm×120mm左右的领域。
要含盖上述以上的领域，必须使扫描透镜与印刷电路基板的距离大10-100倍，扫描透镜的焦点距离亦须10-100倍，则印刷电路基板上的点射尺寸(spotsize)变大，而使荧光检测困难。为了检测此种点射尺寸，激光的能量需提高100-1万倍，所以要包括一般印刷电路基板600mm×500mm尺寸，相当困难。
本发明的检查装置采用第1、第2两个检流镜7、8以构成扫描光学系统统，为此，将有底孔或沟加工部对象的印刷电路基板W上的座标位置预先登记于上位电脑17，故无须采用如光栅扫描(rasterscan)的手法，一开始即可将激光照射位置设定在有底孔或沟加工部，即可施行检查。如此可进行高速检查。
扫描领域的界限与使用旋转多面体的情形相同的等级。例如，将印刷电路基板W，如图3所示，区分为约50mm×50mm的检流镜扫描领域A1、A2……An，在每一领域扫描结束，通过XY台装置10作XY移动将印刷电路基板W移至下一领域，而开始下一领域的检查，若这样，即可扫描印刷电路基板全部领域。
当然，在需要更高速化时，使XY台装置10及检流镜7、8同时移动检测即可。
上述实施形态以检流镜(检流扫描器galvano-scanner)为例进行了说明，但使用AO(音响光学元件)或EO(电磁光学元件)等进行扫描，亦可得同样效果。
如图1所示的检查装置，在激光振荡器1的后段，配置准直透镜2，其后再配置图像复制光学系统统3及其中央有穿孔的光罩板5。
其次，说明配置图像复制光学系统3及光罩板5的理由。当激光振荡器1为例如半导体激光器，厚平板型(slab)激光器时，激光束的强度分布不一定是纵横相同，有不同的发散角度，纵横的M2值(聚光性能)不同。此时，若将激光不改变而传送并用扫描透镜9聚光时，则焦点位置的激光特性不变，仍为椭圆形状。图像复制光学系统3及光罩4就用于这种情况。
激光经图像复制光学系统3，构成为比光罩板5的孔径较大的形式。激光以光罩板5修正其光束形状。换言之，在光罩出口获得带有光罩孔形状的激光。假定光罩至扫描透镜的距离为La，扫描透镜至印刷电路基板的距离为Lb，扫描透镜8的焦点距离为f，
则在(1/La)+(1/Lb)=1/f位置，可以再次获得与光罩孔形状相似的光束。举例来说，光罩板5的孔形状为正圆时，则在印刷电路基板上照射正圆形的激光。
通常，如图4所示，在印刷电路基板W设置2处以上的定位孔Wa，在该定位孔Wa，从平台(table)侧插人定位梢(pin)10a进行定位，采用这种方法作成不同装置间检测同一座标用的机构。此种定位产生约10μm的定位误差。而且，检流镜等的扫描系系统的定位误差约为10-20μm，平台定位误差约为5μm程度。所以，不可避免地整体约有30μm的定位误差。
当照射于印刷电路基板W上的激光的光束直径比有底孔f的口径大时，在施行检查时，发生将激光照射于如第5图(a)所示位置。此时，即使是良品有底孔，其孔周边的树脂部来的荧光亦将人射荧光检测器14，而不易判断良品。
但是，例如，口径为100μm的孔，由上述精确度检查装置检测时，用100μm-30μm=70μm以下的光束直径的激光照射印刷电路基板W时，则如图5(b)所示，激光不会溢出有底孔f，可以稳定判断良品或不良品。从而，可获得高可靠度的检查装置。在沟加工部时，则使光束口径小于沟幅即可。
又，若使光束直径缩小，则单位光密度增大，荧光强度增强，提高S/N比，具有提高可靠度的优点。
有底孔树脂残留形态可分成图6(a)至(c)所示种类。图6(a)表示正常品，正常品亦有约1μm的树脂残留在铜箔上。图6(b)的有底孔，一部分正常，而有一部分残存树脂极厚，在去残留处理中难以去除。图6(c)则全部为残存树脂厚，为不能在去残留处理中去除的不良品。
图6(b)所示有底孔的情形，施以电镀(plating)可使其导通，可使其成为良品。但若仅照射1处激光检查时，结果是只检查树脂残留部，可能成为不良品。
针对此点，对一个有底孔并不是仅照射1处激光施行检查。而是如图7所示，将光束直径更加缩小，以激光点照射1个有底孔f的多个处所①至③进行检查。
将激光仅照射1处检查时，只能检查图6(b)的树脂残留部，可能成为不良品，要是对1个有底孔f，以激光点照射其多个部位①至③进行检查，则如图8所示，对各照射位置的荧光强度，用判定器16a～16c进行判断。将该判定结果输入或门(OR gate)16d。依或门16d的输出，多个部位中，只要有一部位判定为良品，即可将该有底孔判定为良品。
又，除此之外，残留树脂的占有底孔的1/3而必须将其判为不良品时，也可在用激光照射相当有底孔多处中2/3为良品时，判定为该有底孔为良品。以此种方式处理，可提高成功率，以施行高可靠度检查。
以上述构成，尤其在印刷电路基板直接加工时有效，但在等角(conformal)加工等时，可能会发生基板定位的大偏差，或检流镜7、8准确度不足，照射位置与有底孔位置发生大偏差的情形。
该等角加工时，成为照射面有铜基板的情形，因其不发射荧光，而有可能被误为良品的情形。此时，就有必要对照射多个位置的孔径，离开足够大距离照射。
又，经过等角加工的基板，或是直接(direct)加工的基板，无论哪一种设定成对1个有底孔只照射1处，或照射多处，使其检查时间最少，而且多处的距离亦可对应于孔径或加工方法变更设定。
然后，依据检查有底孔加工部的位置信息，如图9(a)所示在对应于有底孔f的孔径的距离做十字扫描，再由该扫描所得荧光强度的信号1，信号2判断是否良好。
此种检查并非扫描有底孔全部，除了可高速扫描以外，如图9(b)所示，有底孔的加工位置有偏差时，还可从信号1，信号2测定偏离量。
又，如图9(c)所示，十字扫不到有底孔f时，则可判断其为不良，偏差量超过允许值以上时亦可判断为不良。又，由十字扫描荧光分布，可测定树脂残留或有底孔形状(锥度情形等)，所以可详细检验有底孔加工部及沟加工部的良否判断。
激光振荡器1的输出由于某些原因(例如外气温度、温度、光学系统的寿命及脏污等)而有变动的情形，因而亦影响荧光强度的变化。激光输出降低很大时，荧光亦大为降低，所以有误判断为良品的可能性。又，荧光强度亦因树脂成份而大幅变化，所以在检查前，亦需加以检查。再且，依印刷电路基板制造线(line)，印刷电路基板的树脂有FR-4，环氧(eposy)及聚酰亚胺(polymide)等，多种多样的基板送到制造线，故必需确认该基板的荧光强度。
为了处理上述情形，在印刷电路基板上不需要有制品的地方，预先开设良品孔，在该印刷电路基板检查前，先检查树脂部荧光的光强度及良品孔的光强度，将这些光强度储存在判定部16，此2个强度可用以适当设定良品判断值(阀值)。
以下参照图10流程图，说明以本发明检查装置检查印刷电路基板的检查处理过程。
首先，以机械手臂(robot)工具等印刷电路基板搬人装置，将检查对象的印刷电路基板W，搬入XY台装置10上(步骤S1)。再以插梢(pin)方式或视像感测等(vision-sensor)等做定位设定(set)(步骤S2)。
然后，测定设置在印刷电路基板W上不需要制品部位的良品孔中的荧光光强度，及树脂部荧光光强度，并将该光强度储存于判定部16。判定部16根据该2光强度自动设定良品判定值(步骤S3)。
然后，读出经定位设定的印刷电路基板W中最初要检查的有底孔位置。再依检流镜指令使第1、第2检流镜7、8动作，对该有底孔位置照射激光(步骤S5)，而以荧光检测器14检测荧光(步骤S6)。
判定部16将该荧光检测值与判定部16所设定良品判定值(存储值)相比较，并判断良否(步骤S7)。
在该良否判定结束后，检查全部欲检查有底孔是否都已检查完毕(步骤S8)。如果未检查完，再读出要检查的有底孔位置(步骤S9)，辨别该位置是否在当前检测反射镜扫描领域内(步骤S10)。如果在领域内，即刻退回步骤S5，依反射镜指令，使第1、第2检流镜7、8转动，将激光照射到该有底孔位置(步骤S5)，于是以荧光检测器14施行荧光检测(步骤S6)。
相反，若在领域外，则移动XY平台装置10，使接着要检查有底孔位置移人检流镜扫描领域内的位置为止(步骤S11)。再退回步骤S5，依检流镜指令转动第1、2检流镜，使激光照射有底孔位置(步骤S5)。荧光检测器14检测荧光(步骤S6)。
又，检查前的光强度计测中，可利用光强度的信号，做激光输出下降，激光振荡器1故障，检测器14检测灵敏度降低或故障等的判断。此时，如果显示消息或停止机器，即可构成具有自我诊断，高可靠度的检查装置。
图11表示本发明印刷电路基板用检查装置的实施形态2。在第11图中，与图1同等或相同的构成要件，均附注成与图1相同的编号，并省略其说明。
该实施形态中，设有CCD元件等所构成、检测图像的摄像机20；在再成像用透镜12与荧光检测器14之间、将检测光分光的分光器21；及在图像复制光学系统3与二色镜6之间、用以改变激光振荡器1输出激光的光束直径的光束口径调整透镜22。
在该实施形态中，利用光束口径调整透镜22可将与印刷电路基板上有底孔直径相同或比其更大口径的激光照射印刷电路基板W。
荧光检测器14只检测荧光强度，摄像机20则将荧光当做图像认识。分光器21，例如用半透镜(half mirror)构成，将印刷电路基板W来的荧光分别分光到荧光检测器14与摄像机20，所以荧光检测器14及摄像机20可以同时计测。
换言的，同一处的计测，可与第1实施形态一样测定，将激光照射有底孔全部，也可在摄像机20以图像测定。摄像机20的图像数据，在判定部16用以判断孔加工良否。所以，荧光检测器14与摄像机20可同时做测定。在同时测定时，只有两者均判断为良品时，才判断该孔为良品，所以能构成备用性非常高的系统。
半透镜21可以是快门(shutter)等光路切换手段，切换摄像机20或荧光检测器14之一做测定。
又，光束口径调整透镜22，通过控制，在摄像机测定时插入激光路中。而荧光检测器14测定时为非插人状态，所以摄像机测定时，改变照射到印刷电路基板W激光的光束口径，从而提高了判断的准确度。
图12表示本发明印刷电路基板用检查装置实施形态3，在第12图中，与第1图同等或相同构成要件，均附注与图1相同编号，并省略其说明。
本实施形态，在实施形态1的激光振荡器1的激光路途中，追加使一部份光反射、其余透过的半透镜23，及用以检测半透镜23所反射激光强度的激光检测器24。
半透镜23的反射率为例如在10％以下，激光震荡器1输出的激光，可以用激光检测器24模拟监控。
激光检测器24输出的激光信号I0送到判定部16，同时，荧光检测器14将荧光强度信号I1送至判定部。
荧光强度为唯一对应于照射基板的输出，故判定值I表示为：
I=I1/I0
该判定值I，如第13图所示，在超过判定标准值Is时，判断为不良品。
又，当I0为比初始值低过一定水准时，则由判定部16判断为激光震荡器1的故障。
按照上述构成，可防止因激光振荡器1输出变化导致印刷电路基板误诊断，同时施行激光震荡器1的诊断，故可施行可靠度的某种检查。
上述的实施形态的激光检测器24设置在激光振荡器1近旁，但也可位于激光振荡器1至印刷电路基板W间的激光路中的任何位置，可获得同样效果。
图14表示本发明印刷电路基板用检查装置的实施形态4，在图14中，与图1同等或相同构成要件，附注成与图1相同编号，并省略其说明。
在本实施形态中，取代再成像用透镜12设置图像复制透镜25，及做为荧光检测器，设有将CCD等光二极管排列成阵列而构成的图像传感器型荧光检测器26，荧光检测器26的荧光检测面26a，以图像复制透镜25复制印刷电路基板W上的图像。
准直透镜(collimator lens)2将激光调整为，例如大约与有底孔同直径，在荧光检测器26上，即可得线性荧光强度分布图像，例如，若分别同时输出阵列状检测器信号，则可得如图15所示信号。
如实施形态1说明中所述，因为会产生定位误差，有底孔位置并不一定会与激光正确对齐，如图6(b)所示的有底孔，在10×10阵列中，例如2×2以上领域判为良品，则该有底孔可判断为良品。
如上所述的激光检查装置，具有提高制品成功率及增加检查可靠度的效果。
图16表示本发明印刷电路基板用检查装置的实施形态5，如图16所示，与第1图同等或相同的构成要件，均附注与图1相同的编号，并省略其说明。
在本实施形态中，追加在XY平台装置10预定位置固定设置的试料片26，及检测试料片26照射位置的图像传感器(Vision Sensor，)27作为用以补偿扫描透镜9的光学失真的照射位置的补正系统，并将图像传感器27的输出信号输入上位电脑17中。
此外，设有用以检测检查装置环境温度的温度传感器35，及用以检测检查装置环境湿度的湿度传感器36。温度传感器35所检测检查装置环境温度，及湿度传感器36所检测检查装置环境湿度的信号，输入上位电脑17。
试料片26，例如，图17(a)所示，在小基板26a上涂布能产生残留荧光的涂料26b。以检流镜7、8、在试料片26上，射打例如3×3点(Point)。在发生残留荧光期间，移动XY平台装置10，以图像传感器27观视9个点，进行位置补偿。
在以检流镜7、8与扫描透镜9的组合扫描激光时，要制作没有光学失真的扫描透镜9很难。所以如图18(a)所示，不可避免地会产生桶形失真(BarrelDistortion)等光学失真。而且，该种失真又会因为环境温度，湿度或扫描透镜的劣化状况而变化。
检流镜7、8会发生角度指令，所以如图18(b)所示指令值为正方形时，会成为弯曲扫描。
要补偿此种失真，必须在检查开始前，扫描预先决定点，使该点位置与机械座标位置相合。而且，由于光学失真随环境或长时间而变化，该种位置的合对，亦即照射位置补偿，必须定期实施。
对上述这点，因为有以上补偿系统，可随时，实施照射位置补偿，常常以激光照射目的位置，因而可施行正确判断有底孔树脂残留的高可靠度检查。
扫描透镜劣化等光学失真的随时间变化，利用上位电脑17内设的计数器施行时间计测。故能每经过预定时间对光学系统自动定期进行误差补正，即照射位置补偿。
又，因为温度传感器35所检测检查装置的环境温度及湿度传感器36所检测检查装置的环境湿度的信号输入上位电脑，所以，当温度传感器35所检测环境温度或湿度传感器36所检测环境湿度大于预定值以上时，能自动施行光学系统的误差补正，即照射位置补正。
还有，作为实施形态的变形例，也可将实施形态2的荧光检测器26，代替为视像传感器27，施行检测。
又，试料片26如图17(b)所示，仅在预定目的位置涂布点(spot)状荧光涂料26c，一边以荧光检测器26检测荧光强度，一边施行使荧光检测器26输出信号成为最大的补偿。
图19表示本发明印刷电路基板用检查装置实施形态6。在图19中，与图1同等或相同构成要件，均附注与图1相同的编号，并省略其说明。
在本实施形态中，二色镜6与第1检流镜7之间设置液晶快门(shutter)28作为光遮断手段，用以对激光振荡器1输出激光及印刷电路基板W反射光的传送作选择性遮断。
在扫描期间，激光通过树脂部上方，因而当激光碰上树脂部时发出强荧光，该强荧光会返回到检测系统或激光振荡器1，时间一长，有时会损伤荧光检测器14或激光振荡器1。
在激光振荡器1侧设置滤色镜4，可以防止荧光。但是在检测器方面则无法防御。因此，在不检查时，不使激光照射基板。
又，如想求较强荧光强度差，而使用高能量(high power)激光，则可能会使树脂不知不觉加工。如果对盲孔部或沟加工部部位以外地方加工，则将成为印刷电路基板短路或不良的产生原因。此时，需使激光不照射印刷电路基板有底孔部位以外的非检测部。
使激光断流(off)的方法，除了利用控制部15来的信号切断供给激励激光用发光二极管或灯的电流的方法以外，还可以用液晶快门28，做光学遮断。
图20表示本发明印刷电路基板用检查装置实施形态6。在图20中，与图1及图16所示同等或相同构成要件均以与图1及图16相同编号注记，并省略其说明。
本实施形态追加对未去除材料施行再去除的再加工系统。再加工系统至少包含再加工用激光振荡器30，准直透镜(collimation lens)31，复制光学系统32，及光罩板33。在检流镜(galvano mirror)所对激光路中。可选择性的组入激光路切换器34。再加工用激光振荡器30，可以是树脂加工用激光器，二氧化碳激光器或固体激光器。
以检查用激光振荡器1检查印刷电路基板W时，如判定某些有底孔为不良，则将激光路切换器34插入激光路中，由再加工用激光振荡器30输出激光。
检查用激光振荡器1的激光与再加工用激光振荡器30的激光的光轴，互相重叠，照射到印刷电路基板W上同一点，对印刷电路基板上未去除材料，施行再去除加工。
该加工完成后，再将激光路切换器34移离激光路，以检查用激光振荡器1输出的激光，再次对有底孔检查，如果为良品，再移至下一检查位置。
如上所述，在检查装置上，可进行不良部的修正，故可改善制品成功率。
又，在以上说明中，在检测不良后，立刻以再加工用激光振荡器30施行再加工。但亦可在一张印刷电路基板W全部各点检查后，以上位电脑17等存储不良位置，在一张印刷电路基板检查结束后，切换使用再加工用激光振荡器30，对所存储不良部施行再加工，亦可得相同效果。
经过本案的发明人实验判明，若将用于荧光检测的473nm、30nW的激光的焦点位置光点尺寸(spot size)聚光为约φ1μm，则可做树脂加工。因此，若调整准直透镜2使描瞄透镜入射径变大，则可使树脂部光束口径变小进行加工。又，因为在该状态下，不能做荧光检查，所以在荧光检查时，调整准直透镜2使树脂部光束径为10μm以上施行检查。通过调整准直透镜2可一边检查一边再加工。
如此，不必使用2部激光振荡器1及30，而使用1部激光振荡器1也可施行再加工，故能减低设备设置经费(initial cost)及改善制品成功率。
又，加工时为1μm，检查时为约10μm，这是激光为473nm、30mW时的一例。激光输出增大时，当然，亦可使可加工口径增大。加工光束口径愈大愈佳。这是因为，例如，以1μm光束对100μm盲孔再加工时，必须使检流镜扫描100次而占用很多时间。
又，即使用几乎不能加工的光束口径，也能判明：如果以二氧化碳气体激光器加工后的碳化层为加工起点，则可开始加工。所以，要缩短再加工时间，则将光束口径加大，以碳化过的部分为起点进行加工，是有效的。
如上所述，当电路基板本身可以加工时，可将补偿用加工基板，定期地流过生产线(line)，对补偿用基板加工，以视像传感器27观测，施行位置补偿。
但是，当检查用激光振荡器1与再加工用激光振荡器30输出的激光波长不同时，因扫描透镜9对波长亦有依存性。所以两方面都必须各别施行补偿。利用此种补偿，可确认：检查用激光振荡器1与再加工用激光振荡器30的激光轴是否完全重叠。
于是，当加工孔约为1μm时，不能以视像传感器27等检测，故如图21(a)，(b)所示，一旦在基板上扫描圆环g或十字h模样，使视像传感器27可以辨别，则辨别变得容易起来。
产业上利用的可能性
如上所述，本发明激光束印刷电路基板检查装置，适用于对设置在叠层印刷配线板的盲孔或加工沟进行光学检查。

Claims (22)

1．一种印刷电路基板的检查装置，其特征在于，具有：激光振荡器；将前述激光振荡器输出激光的照射位置定位在互相垂直的X轴方向及Y轴方向所指令的任意座标位置的扫描装置；及对激光照射的印刷电路基板所产生的光进行检测的检测器。
2．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，其中，前述扫描装置由旋转轴相互垂直的2个检流镜及扫描透镜组合构成。
3．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，还具有：存储施行印刷电路基板有底孔或沟加工的座标位置，再通过所述扫描装置按照所存储座标位置控制激光照射位置的控制部；以及依据前述检测器输出信号，判断各座标位置检查结果良否的判定部。
4．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，还具有：对前述激光振荡器输出激光进行聚光的聚光手段；以及设置在前述激光振荡器与前述聚光手段之间的图像复制光学系统及光罩元件。
5．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，将照射检查对象印刷电路基板激光的光束直径，设定成比盲孔孔径或沟加工部沟宽小。
6．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，对1个有底孔或沟加部检查对象，以激光点照射多个部位，判断良否。
7．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，以十字扫描有底孔或沟加工部。判断良否。
8．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，前述检测器将光学元件配置成阵列状，从各光学元件输出信号。
9．如权利要求1所述的印刷电路基板的检查装置，其特征在于，还具有：摄像机；设置在印刷电路基板反射光光路途中，将印刷电路基板来的反射光分光到前述检测器与前述摄像机的分光器。
10．如权利要求1所述的印刷电路基板的检查装置，其特征在于，具有将激光振荡器所输出的激光以及印刷电路基板来的反射光的传输加以选择遮断的光遮断手段。
11．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，根据检查开始前实测检查对象印刷电路基板的树脂部的光强度及良品孔的光强度，设定良否判定值。
12．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，根据检查开始前实测检查对象印刷电路基板的光强度，对激光振荡器等故障，施行自我诊断。
13．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，还具有检测激光振荡器输出激光强度的激光检测器；根据前述检测器输出信号及前述激光检测器输出信号施行良否判断。
14．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，还具有固定在预定位置的试料片；以激光照射前述试料片检测照射位置，施行光学系统误差补偿。
15．如权利要求14所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，还具有温度检测手段和湿度检测手段；如果所述温度检测手段检测的温度或所述湿度检测手段检测的湿度变化超过规定值时，进行光学系统的误差修正。
16．如权利要求14所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，每当经过规定时间，定期进行光学系统的误差修正。
17．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，还具有再加工用激光振荡器，及通过选择用与检查用激光振荡器激光相同的光轴将所述再加工用激光振荡器所输出激光照射到印刷电路基板的激光路切换器；将前述再加工用激光振荡器输出的激光照射到判定为不良的有底孔等加工部，施行不良部修正。
18．如权利要求17所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，存储具有不良部的座标，在一张印刷电路基板检查结束后进行不良部的加工。
19．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，还具有改变激光振荡器输出激光的束径的准直机构；利用该准直机构对判定为不良的有底孔等加工部照射束径比检查时小的激光，对不良部进行修正。
20．如权利要求19所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，以不良部附近的碳化部为起点进行不良部的加工。
21．如权利要求1所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，对修正用加工基板进行加工，检测该加工位置，对光学系统进行误差修正。
22．如权利要求21所述的印刷电路基板检查装置，其特征在于，进行圆环形状或十字形状的加工，检测该加工位置，对光学系统进行误差修正。
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