JP2001174420A

JP2001174420A - スルーホールの光学的検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP2001174420A
Application number: JP36310899A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Takei; 利治武居; Noburo Tomita; 信郎冨田
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】高速で検査のできる生産性の高い、スルーホ
ールの光学的検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】基板４を貫通する、内面にメッキの施さ
れたスルーホールＡ１〜Ｄ３を検査する光学的検査装置
であって；基板４を一方の側から照射し、スルーホール
Ａ１〜Ｄ３の近傍を、スルーホールＡ１〜Ｄ３内に光を
入射しないように照明する照明手段５１と；照明手段５
１で照明された基板４のスルーホールＡ１〜Ｄ３からの
光を基板４の他方の側で受光するセンサ５３とを備える
光学的検査装置。スルーホールに光を入射しないように
照明する照明手段を備えるので、例えばスルーホールに
物理的に蓋をしなくても、光をスルーホールに入射しな
いように、スルーホールを照明することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スルーホールの光
学的検査装置及び検査方法に関し、特に多層プリント配
線板等のスルーホールを光学的に検査する光学的検査装
置及び検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多層プリント配線板等のメッキの
施されたスルーホールを光学的に検査する光学的検査装
置及び検査方法としては、検査したいスルーホールをロ
ールや栓により蓋をして遮光した上で、スルーホールの
内側あるいは外側から照明光を当てて、スルーホールの
メッキの欠陥から漏れる光を検出することが行われてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の検査装置あるいは検査方法によれば、検査
対象のスルーホールに蓋をする必要があり、検査対象の
メッキ部等に傷を付けることがあった。また、多層プリ
ント配線板等のスルーホールは小さくまた数も多いた
め、物理的に蓋をするのは煩雑であり、装置も複雑とな
り、さらに検査に要する時間も長くかかり生産性を阻害
していた。

【０００４】そこで本発明は、高速で検査のできる生産
性の高い、スルーホールの光学的検査装置及び検査方法
を提供することを目的にしている。

【課題を解決するための手段】

【０００５】上記目的を達成するために、請求項１に係
る発明による光学的検査装置は、例えば図１、図３に示
すように、基板４を貫通する、内面にメッキの施された
スルーホールＡ１〜Ｄ３を検査する光学的検査装置であ
って；基板４を一方の側から照射し、スルーホールＡ１
〜Ｄ３の近傍を、スルーホールＡ１〜Ｄ３内に光を入射
しないように照明する照明手段５１と；照明手段５１で
照明された基板４のスルーホールＡ１〜Ｄ３からの光を
基板４の他方の側で受光するセンサ５３とを備える。

【０００６】スルーホールに光を入射しないように照明
する照明手段を備えるので、例えばスルーホールに物理
的に蓋をしなくても、光をスルーホールに入射しないよ
うに、スルーホールを照明することができる。

【０００７】ここで請求項２に記載のように、照明手段
５１は、ライン光束２１を発生するように構成するのが
好ましい。ライン光束は、典型的には直線状に集光され
るライン光束であるが、平行ライン光束を斜めに照射し
てもよい。

【０００８】また請求項３に記載のように、請求項１ま
たは請求項２に記載の光学的検査装置では、基板４を照
明手段５１に対して相対的に移動する移動手段３１と；
移動手段３１による移動に伴ってスルーホールＡ１〜Ｄ
３近傍を照明されたときの、センサ５３の出力からスル
ーホールＡ１〜Ｄ３の明暗を判断する明暗判断手段３５
とを備えるようにしてもよい。移動手段による移動（ス
キャン）方向は、ラインに直角な方向が好ましい。

【０００９】さらに請求項４に記載のように、請求項１
または請求項２に記載の光学的検査装置では、基板４を
照明手段５２に対して相対的に移動する移動手段３１
と；スルーホールＡ１〜Ｄ３内を前記一方の側から前記
他方の側に貫通して出射する光と、移動手段３１による
移動に伴ってスルーホールＡ１〜Ｄ３近傍を照明された
ときにスルーホールＡ１〜Ｄ３から前記他方の側に出射
する光との差あるいは比を検出する算出手段３５とを備
えるようにしてもよい。光に差あるいは比を検出する算
出手段を備えるので、スルーホールの欠陥の有無、欠陥
の程度を判定することができる。

【００１０】また請求項５に記載のように、請求項２に
記載の光学的検査装置では、照明手段５１は、ライン光
束２１のライン方向（焦線５の方向）が少なくとも２方
向に配置されているようにするとよい。２方向は例えば
直交座標ＸＹの２方向であり、スルーホールの配置に合
わせて４５°方向、あるいは例えば３０°方向であって
もよい。この場合、基板４を照明手段５１に対して相対
的に移動する移動手段３１、３３（図７）は、移動方向
が、それぞれの方向に直角な方向であり、一方の方向に
移動（スキャン）した後、他方の方向に移動するように
すればよい。

【００１１】また、基板を貫通する、内面にメッキの施
されたスルーホールを検査する光学的検査装置であっ
て；前記基板を一方の側から、前記スルーホールの近傍
を略直角な２つのライン光束で照明する照明手段と；前
記基板の他方の側から、前記略直角な２つのライン光束
で照明されて出射する光を検出するセンサと；前記略直
角な２つのライン光束を略直角な２つの方向に、前記基
板に対して相対的に移動させる移動手段とを備える；光
学的検査装置としてもよい。

【００１２】また請求項６に記載のように（例えば図９
に示すように）、請求項１に記載の光学的検査装置で
は、前記照明手段は、スルーホールＡ１〜Ｄ３の直径よ
りも大きいリング状の光２４を発生するように構成して
もよい。

【００１３】前記目的を達成するために、請求項７に係
る発明による光学的検査方法は、例えば図１、図３に示
すように、基板４を貫通する、内面にメッキの施された
スルーホールＡ１〜Ｄ３を検査する光学的検査方法であ
って；基板４を一方の側から、スルーホールＡ１〜Ｄ３
の近傍をライン光束２１で照明する工程と；基板４の他
方の側から、ライン光束２１で照明されて出射する光を
検出する工程と；ライン光束２１を少なくとも２つの方
向（例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向）に、基板４に対して相
対的に移動させる工程とを備える。

【００１４】ここで請求項８に記載のように、請求項７
に記載の光学的検査方法では、スルーホールＡ１〜Ｄ３
の位置を検出する工程を備えるようにするのが好まし
い。このときは、スルーホールの位置を検出するので、
欠陥の検出されたスルーホールを位置と関連付けて特定
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。

【００１６】図１は、本発明による第１の実施の形態で
ある、基板としての多層プリント配線板のスルーホール
の光学的検査装置及び検査方法を説明するための、スル
ーホール近傍部分を抽出して示した断面図、および平面
図である。電子部品を搭載する多層プリント配線板で
は、配線板を構成する平板状の基材４ａの表面層や内部
層にある配線を電気的に結合するスルーホールＡ１〜Ｄ
３が設けられている。スルーホールＡ１〜Ｄ３は、プリ
ント配線板４の一方の面（表面）から他方の面（裏面）
に貫通した穴であり、内面がメッキされている。そのメ
ッキは例えば銅メッキ１０であり、各層の配線を電気的
に結合する役割を果たしている。このスルーホールＡ１
〜Ｄ３は小径化が進んでおり、内径は例えば（ａ）の断
面図に図示のように０．２ｍｍ程度である。また穴の長
さ、即ち基材４ａの厚さは例えば３ｍｍである。

【００１７】図１（ａ）に示すように、スルーホールＡ
１〜Ｄ３のメッキ部には、電気的結合が完全に遮断され
た断線欠陥１１や、断線に到る可能性のある切れかかり
欠陥１２が発生することがある。特に切れかかり欠陥
は、一応は電気的な結合が維持されているので導通試験
では発見し難い。しかしながら、配線板に熱処理等が施
されたり、製品として完成した後の使用中に断線して、
致命的な欠陥として現れることがある。スルーホール
は、１枚の配線板に数万個も明けられており、１つにで
も欠陥があると配線板としての機能を果たさないことに
もなり得る。

【００１８】図１（ｂ）は、（ａ）の断面図に示す配線
板４を表面側（図中上方）から見た平面図である。ここ
に示すように、スルーホールＡ１〜Ｄ３は一般にマトリ
ックス状に規則正しく配列されている。ここで座標系Ｘ
ＹＺを、Ｚ軸が配線板４の表面、裏面に直角、即ちスル
ーホールの中心軸の方向、ＸＹ座標が基板４の表面、裏
面に平行な平面内にあり、Ｘ軸がマトリックス状配置の
一方の方向、Ｙ軸が他方の方向に向くようにとる。典型
的には、スルーホールのマトリックスは縦横が直角に配
置されるので、ＸＹ座標は直角座標系である。

【００１９】図１（ｂ）に示すように、本実施の形態で
検査する配線板４では、Ｘ方向にスルーホールＡ１、Ａ
２、Ａ３が、一直線に等間隔で配列されている（Ａ４以
降が配列されていてもよいが便宜上Ｘ方向には３行のみ
を示す）。同様に、Ｙ方向にはスルーホールＢ、Ｃ、Ｄ
（Ｅ以降が配列されていてもよいがＹ方向には４列のみ
示してある）が配列されている。これら各列には、Ａと
同様に３行づつのスルーホールが配列されている。典型
的には、スルーホールはＹ方向にも等間隔で配列されて
いる。

【００２０】この配線板４に、表面側から集束ライン光
束２１を照射する。集束ライン光束２１は、（ａ）に示
すように、基板４の表面でライン状に焦線として集束す
る光束である。（ｂ）の平面図で見れば、Ｘ方向に向い
た直線状に集束している。基板４を構成する基材４ａは
ある程度は光を透過する。したがって、このライン光束
が基板４の表面であって、スルーホールＡ１、Ａ２、Ａ
３に沿い、かつそれらのごく近傍に照射されると、スル
ーホールＡ１、Ａ２、Ａ３の円筒状側面のうち一方の側
面側を照射することができる。

【００２１】（ａ）に示すように、例えばスルーホール
Ａ１の側面に切れかかり欠陥１２が存在すると、照射さ
れた光がその欠陥からスルーホールＡ１の内部に漏れ込
む。漏れ込んだ光は、スルーホールＡ１の内面を反射し
ながら、配線板の裏面側に漏れ光２１ａとして射出され
る。

【００２２】図１（ｃ）は、配線板を裏面から見た平面
図である。ここに示すように、欠陥のあるスルーホール
Ａ１のみは明るくなり、他の欠陥のないスルーホールＡ
２、Ａ３は暗いままである。スルーホールＢ１、Ｂ２、
Ｂ３は、側面の図中下半分が照射されているが、少なく
ともその部分には欠陥が無いので、やはり暗いままであ
る。スルーホールＣ、Ｄは、光束により照射されていな
いので、当然暗い。

【００２３】図２を参照して、第１の実施の形態で使用
する集束ライン光束を発生する集束照射光学系の一例を
説明する。

【００２４】図中、単色光を発生する光源１と、光源１
からの光を平行光線にする光源光学系としての、コリメ
ータレンズである凸レンズ２、そして被測定物である配
線板４の検査すべき表面に焦線を生じさせるシリンドリ
カルレンズ３がこの順番で配置されている。光源光学系
とシリンドリカルレンズとを含んで照射光学系５１が構
成されている。

【００２５】被測定物の法線方向がＺ方向、Ｚ方向に直
角で互いに直角な方向がＸ方向、Ｙ方向である。この実
施の形態では、凸レンズ２の光軸はＺ方向に向けられて
いる。また、シリンドリカルレンズ３は、図中Ｘ方向の
屈折率はゼロであり、Ｘに直角なＹ方向に正の屈折率を
有する。

【００２６】このような光学系では、光源１からの光は
凸レンズ２でＺ軸に平行な平行光線にされて、凸レンズ
２の光軸方向に配置されたシリンドリカルレンズ３に入
射する。シリンドリカルレンズ３は、入射した平行光線
をＹ方向に収束して、被測定物４の表面に焦線５を生じ
させる。

【００２７】図３を参照して、第１の実施の形態をさら
に説明する。図中基板である多層プリント配線板４に対
して照明光学系５１の反対側（配線板４の裏面側）に、
表面側から配線板４を通ってきた光を受光する受光光学
系５２が配置されている。この実施の形態では、ライン
光束照射系５１と受光光学系５２共に、光軸を配線板４
の表面に直角になるように配置されている。受光光学系
５２に関して、配線板４の裏面と共役な位置に撮像素子
（ＣＣＤ）を直線状に１次元に配列したラインセンサ５
３が設けられている。

【００２８】また配線板４と両光学系とは、相対的に移
動できるように構成されている。すなわち配線板４は不
図示の基板ホルダに接続された駆動機構３１により、Ｙ
方向に移動できる。これにより、配線板４は両光学系に
よりスキャンされる。

【００２９】一つの実施の形態では、（ａ）に示すよう
に、両光学系の光軸の位置は、Ｙ軸方向に距離Ｗだけず
れている。距離Ｗは、Ｗ≧（スルーホールの半径＋ライ
ン光束の基板表面上の照射幅／２）とする。即ち、Ｗは
スルーホールの半径よりも大であり、その直径程度とす
るのが好ましい。またスルーホールが基板表面に鍔を有
している場合は、その鍔の外径の２分の１を上記式のス
ルーホールの半径に置き代える。即ち照射位置が鍔の外
側になるように距離Ｗを定める。距離Ｗだけずれている
ので、ライン光束照射系５１により、基板４の表面側か
らスルーホールの近傍が照射されたとき、スルーホール
内には直接光が入射しないようにできる。またこのと
き、受光光学系５２の光軸は、スルーホールの位置に一
致して、スルーホールから射出する光を、基板４の裏側
から受光し、検出することができる。

【００３０】ライン光束照射系５１は、図２を参照して
説明したように、直線状に集光されるライン光束である
ので、図１で説明したように、配線板４の表面に垂直な
方向から照射されても、スルーホールの側壁を配線板４
の基材４ａ側（スルーホールの外側）から斜めに照射す
ることになる。特に配線板４のスルーホールの近傍を照
射するので、スルーホールの全長に渡って斜め方向から
照射する。

【００３１】このようにして、駆動装置３１で配線板４
を移動し、スキャンするので、全てのスルーホールをＹ
方向に検査することができる。また多層プリント配線板
４と光学系５１、５２とを相対的に９０°回転し、同様
にＸ方向にスキャンすれば、スルーホールの側面を別の
方向から検査することができる。同様に１８０°、２７
０°と回転してスキャンすれば、スルーホールの側面を
全方向から検査することができる。

【００３２】図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照して別の実
施の形態を説明する。（ａ）には、センサとして、焦線
５と平行方向に１列に撮像素子が配列された１のライン
センサを有する場合で図示してあるが、（ｂ）（ｃ）
（ｄ）に示すように、照明光学系５１の光軸と受光光学
系５２の光軸を一致させて、この光軸に対して、前記１
のラインセンサ５３ａとは別のラインセンサ５３ｃをや
はり焦線５と平行方向に、前記１のラインセンサ５３ａ
と同じく距離Ｗ（基板４の位置で距離Ｗであり、受光光
学系５２の結像倍率をαとすればラインセンサのＹ方向
のずれはαＷ）の位置に備えるようにしてもよい。

【００３３】このように構成すると、１列のスルーホー
ルＡ１〜Ａ３を、Ｙ方向に１の方向から検査するととも
に、前記スルーホールＡ１〜Ａ３の列に対して前記１の
方向とは反対の側からも検査することができる。このよ
うな検査をＸ方向にも行えば、スルーホールを全周から
検査することがでる。一方ラインセンサ５３は、判定装
置３５と接続されており、判定装置３５では、ラインセ
ンサ５３で検出した光の光量に基づいてスルーホールの
欠陥の有無を判定する。。

【００３４】以上、ライン光束照射系５１の光軸に対し
て距離Ｗ（ラインセンサ位置で言えばαＷ）だけずれた
位置に２列のラインセンサを備える場合を説明したが、
ライン光束照射系５１の光軸と交わる位置にスルーホー
ル位置検出ラインセンサ５３ｂを備えるようにしてもよ
い。都合欠陥検出ラインセンサ５３ａと５３ｃとが、位
置検出ラインセンサ５３ｂを挟んで等間隔Ｗで配置され
ていることになる。

【００３５】一方基板ホルダ（不図示）には、（ａ）に
示すように位置検出装置３４が接続されている。この位
置検出装置３４から信号と前記位置検出ラインセンサ５
３ｂからの信号は、判定装置３５に送られ、ここで各ス
ルーホールの列の位置が特定される。このようにして、
欠陥検出ラインセンサ５３ａ、５３ｃからの光量の情報
は、位置検出ラインセンサ５３ｂで特定されるスルーホ
ールの位置と関係付けられて判定装置３５内に記憶され
る。

【００３６】以上記憶された各スルーホール毎の情報に
基づき、近傍を照射されたときのスルーホールの明暗を
判断し、明るいスルーホールには欠陥があると判定、暗
いスルーホールは欠陥無しと判定することができる。明
暗は各スルーホール間の相対的比較に基づく。大多数の
スルーホールは健全であるはずであるので、平均的な明
るさ（暗さ）を読み取り、その明るさよりも、際だって
明るいスルーホールには欠陥ありと判定することができ
る。

【００３７】あるいは、前もって所定の敷居値を設定
し、その敷居値とセンサの検出値との差を計算し、差が
正であれば欠陥ありと判定、負であれば欠陥無しと判定
することができる。あるいは、所定の敷居値との比を計
算し、比が１より大であれば欠陥ありと判定し、１より
小であれば欠陥無しと判定するようにしてもよい。

【００３８】また、スルーホールの一方の側（例えば表
面側）の開口が照明光により照射されたときに、スルー
ホールを該一方の側の開口から他方の側（例えば裏面
側）の開口に射出する光を基準として、近傍が照射され
たときの漏れ込み光の明暗を判断することもできる。そ
のときは、貫通する光（光の強さ、あるいは光量）と漏
れ込み光の差あるいは比を検出して、その大小により欠
陥の有無を判定する。

【００３９】図４を参照して、ラインセンサの検出光強
度とスルーホールの欠陥の有無の関係を説明する。
（ａ）はスルーホールに欠陥の無い場合の検出結果を示
す。横軸は時間、縦軸は検出光強度を示す。スキャンの
速度が等速であれば（典型的には等速である）、横軸は
基板表面上のスキャン方向の位置に対応する。

【００４０】（ａ）に示すように、ラインセンサ５３ｂ
（実際はライン状に配列された複数の撮像素子のうち特
定のスルーホール例えばＡ３に対応する特定の撮像素
子）は、スルーホールと位置が一致したところで検出光
強度Ｉ２を検出しているが、ラインセンサ５３ａ、５３
ｃは、有為な検出値を示しておらず、そのスルーホール
に欠陥が無いことを示している。

【００４１】（ｂ）はスルーホールに欠陥がある場合の
検出結果を示す。ここでは、ラインセンサ５３ａが検出
光強度Ｉ１を示しており（例えばスルーホールＡ３に対
応するセンサが検出したとする）、図３（ｂ）に示すよ
うにスルーホール例えばＡ３の図中左側に欠陥があるこ
とを示す。ラインセンサ５３ｃは、有為な検出値を示し
ていないので、スルーホールＡ３の図中右側には欠陥が
無いことを示す。なおこのときラインセンサ５３ｂは検
出光強度Ｉ２’を示している。Ｉ２’は欠陥から光が漏
れ出す分だけ、（ａ）のＩ２よりも低い値となってい
る。Ｉ２、Ｉ２’はスルーホールをほぼ貫通する光であ
るので、Ｉ１と比較すると圧倒的に高い値を示す。

【００４２】この判定のため、例えば図４（ｂ）に示す
ように、検出光強度に敷居値Ｉ０を設定する。Ｉ０の大
きさは、例えばテスト用基板のスルーホールに種々の大
きさの欠陥を人為的に作って、あるいは欠陥の大きさの
知られた基板を用いて、そのようなスルーホールを検査
して、欠陥と検出値との関係を求め決定することができ
る。Ｉ１がＩ０を越えたものは欠陥ありと判定すること
ができる。

【００４３】次に図５を参照して第２の実施の形態を説
明する。（ａ）は基板である配線板４の断面図、（ｂ）
はその表面側から見た平面図である。図中ライン光束２
２は、第１の実施の形態で用いるライン光束２１が集束
ライン光束であったのに対して、平行ライン光束であ
る。図示では、ライン光束といってもある程度の幅を有
する。このライン光束は、スルーホールＡ１〜Ａ３の近
傍の基板部分を、スルーホールＡ１〜Ａ３の軸線方向に
対して斜め方向から、即ち基板４の表面に対する法線に
対して角度をもって照射する。その角度とライン光束２
２の幅は、ライン光束２２が検査対象のスルーホールＡ
１〜Ａ３の近傍の基材４を、該スルーホールＡ１〜Ａ３
の開口から直接的に光を入射させないように照射したと
きに、該スルーホールの側壁全体を照射できるように定
められる。図示のように、配線板４を表面側から見た平
面図において照射領域２３が、スルーホールＡ１〜Ａ３
とスルーホールＢ１〜Ｂ３との間の、スルーホールのメ
ッキ１０にかからないような幅とするのがよい。

【００４４】図６を参照して、第３の実施の形態を説明
する。図は第３の実施の形態の検査装置で検査される基
板としての配線板４を表面側から見た平面図である。こ
の検査装置は、図中、Ｙ軸に平行な焦線５ＹとＸ軸に平
行な焦線５Ｘとなるようなライン光束を、配線板４に照
射する。そしてライン光束は、配線板４を先ずＳＹで示
す１つの方向例えばＹ軸方向にスキャンし、次にＳＸで
示す別の方向であるＸ軸方向にスキャンする。このよう
にしてスルーホールを全周から検査することができる。

【００４５】また直角２方向Ｘ、Ｙ方向にライン方向が
配置されている場合において、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方
向のどちらとも異なる方向、例えば直交座標系であるＸ
軸とＹ軸に対して４５°の方向（ＳＸＹで示す）にスキ
ャンしてもよい。また直角２方向にライン方向が配置さ
れている場合であっても、スルーホールの配置によって
は、例えばＹ方向にＸ方向よりも多くのスルーホールが
配置されているときは、Ｙ軸に対して例えば３０°方向
にスキャンしてもよい。このようにすると、一度のスキ
ャンで配線板４の全スルーホールの全周を検査すること
ができる。なお、２つの焦線５Ｘと５Ｙとを得るには、
図２に示すような照射系を２つ用意すればよい。

【００４６】次に図７を参照して、基板４の表面を検査
する方法を説明する。図には、被測定物である基板であ
る配線板４の表面上の照射状態が示されている。図７
（ａ）は、図１（ａ）と同じく配線板４のＸ方向側面断
面図であり、図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、図３（ａ）の
焦線近傍を拡大して示した図である。先ず基板４の表面
に傷が無い場合は、（ｂ）に示すように表面に焦線が結
ばれる。一方基板４の表面に例えば凹部（あるいは凸部
（不図示））があるときは、（ｃ）に示すように照射光
は、凹部の底から浮いた箇所（凸部の内部に入り込んだ
仮想位置）に焦線が結ばれ、凹部の底（凸部の頂点）に
は拡散した光が投射される。

【００４７】しかしながら、基板４と照明光学系５１
（２、３）を相対的に基板４の表面の法線方向（Ｚ方
向）に移動すれば、基板４の表面の凹部の底に焦線を結
ばせることができる。このとき相対的な移動量を、後述
の表面側ラインセンサの検出光量と関係付けて記録して
おけば、どれだけＺ方向に移動して合焦したかを判断す
ることができる。このようにして、集束ライン光束を用
いる場合は、プリント配線板のスルーホールの検査に加
えて表面の状態を検査することもできる。

【００４８】図８を参照して、集束ライン光束を利用し
て基板４の表面を検査する光学的表面検査装置の一例を
説明する。図中、被測定物である基板４を載置する載置
台３０の鉛直方向上方に照明光学系が、焦線５を生じさ
せる光束を基板４の表面に、その法線方向（Ｚ方向）に
照射するように配置されている。載置台３０には、焦線
５に直角な方向（Ｙ方向）に、載置台３０を移動させ
る、第１の移動手段としての移動機構３１が接続されて
いる。また載置台３０を、基板４の表面の法線方向に移
動させる、第２の移動手段としての移動機構３２が接続
されている。さらに、載置台３０を焦線５の方向（Ｘ方
向）に移動させる、第３の移動手段３３が、載置台３０
に接続されている。

【００４９】図中、コリメータレンズ２とシリンドリカ
ルレンズ３は、図２で説明した通りである。コリメータ
レンズ２とシリンドリカルレンズ３の間では、光源１か
らの光は平行光束になっている。この両レンズ間に、ビ
ームスプリッタ２１を、Ｘ方向から見た場合に焦線５か
らの光がほぼ直角に反射されるように挿入配置してあ
る。焦線５からの光がビームスプリッタ２１で反射され
る方向にシリンドリカルレンズ７が配置されている。こ
のシリンドリカルレンズ７は、図中Ｚ方向の屈折率はゼ
ロで、Ｘ方向に正の屈折率を有する。さらにシリンドリ
カルレンズ８と表面側ラインセンサ９とがこの順番に配
置されている。

【００５０】このように構成すると、照射光学系２、３
で基板４を照射する方向と、検出光学系３、７、８で焦
線５を検出する方向とを同一にできる。特に基板４の表
面を垂直方向に照射し、垂直方向に検出することができ
るので、表面のプロファイルデータが得られやすい。

【００５１】また表面側ラインセンサ９には、表面側ラ
インセンサ９の各検出素子（画素）からの光量検出値
と、各移動機構３１、３２、３３による移動量とを関係
付けて記憶するメモリー４１が接続されている。

【００５２】この光学的表面検査装置では、載置台３０
を移動機構３１で焦線５に直角なＹ方向、移動機構３３
により、焦線５と同じＸ方向の所定の位置に設定して、
その位置で移動機構３２により載置台３０をＺ方向に少
しずつ移動させ、各Ｚ方向位置に対するラインセンサ９
による光量検出値をメモリー４１に記憶させる。メモリ
ー４１では、検出値を各Ｚ方向位置に対して全て記憶
し、後でそれぞれを比較し、最大光量を与えるＺ方向位
置を、その最大光量の値と共にＸ方向、Ｙ方向に対応さ
せて記憶してもよいし、Ｚ方向に移動させつつ各Ｚ方向
位置における光量を、Ｚ方向に移動させる前後で比較
し、大きい方の光量を与えるＺ方向位置を次々に記憶す
ることにより、最終的に最大光量を与えるＺ方向位置を
記憶するようにしてもよい。

【００５３】Ｚ方向に所定量移動させた後、移動機構３
１により載置台３０をＹ方向に移動させる。また移動機
構３３によりＸ方向に移動させる。このようにして、基
板４の検査すべき表面全域をカバーする。以上の移動検
出は、一連の動作として連続的に行うのが好ましい。

【００５４】図８では、移動機構は載置台３０を移動さ
せるものとして説明したが、逆に載置台３０を固定し
て、光学的表面検査機構の方を移動させるように構成し
てもよい。要は、基板４と光学的表面検査機構を相対的
に移動させればよいからである。また両者を共に移動で
きるようにしてもよい。例えば、Ｘ方向とＹ方向には載
置台を移動させ、Ｚ方向には光学的検査機構を移動させ
るようにする。

【００５５】図９を参照して、第５の実施の形態を説明
する。（ａ）の側面断面図と（ｂ）の平面図に示すよう
に、円環状シリンドリカルレンズ６１が、円環の中心を
スルーホールＡ１の中心軸と一致させて配置されてい
る。（ｂ）には円環状シリンドリカルレンズの一部を破
断して示してある。円環状シリンドリカルレンズ６１に
は、円環状の平行光束が入射し、結果として反対方向に
は、リング状（円環状）の集束ライン光束２４を射出
し、円形の焦線２５を基板である配線板４の表面に形成
する。リング状の光が収束した円形焦線２５の直径は、
スルーホールＡ１の直径よりも大きく、スルーホールに
配線板４の表面に張り出す鍔状部があるときは、その鍔
状部の直径よりも大きくする。このように構成するの
で、円形焦線２５を形成するリング状の光２４は、スル
ーホールＡ１の近傍を、スルーホールＡ１内に光を入射
しないように照射することができる。

【００５６】リング状の光は、スルーホールの近傍から
配線板４に入射した後拡散するので、スルーホールの側
壁を外側（基材４ａ側）から照射する。この光はリング
であるのでスルーホールを、一度で全周に渡って照射す
ることができる。したがって、スルーホールに欠陥があ
ると、その欠陥からスルーホールの内側に光が漏れ込む
ので、欠陥の有無を容易に検査することができる。

【００５７】リング状の光の照射装置、円環状シリンド
リカルレンズ６１を、プリント配線板のスルーホールの
配置に合わせて複数個配置しておき、そのスルーホール
全体を配線板４に対してスキャンすれば、配線板４全体
に渡ってスルーホールを検査することができる。配線板
４の裏側に配置するセンサは、１次元のラインセンサで
あってもよいが、２次元に配置しておけば、センサを照
射装置に同期させてスキャンする手間を省くことができ
る。

【００５８】以上のように、本発明の実施の形態によれ
ば、プリント配線板のような基板のスルーホールの開口
に物理的な蓋をしなくても、スルーホールの近傍を照明
し、スルーホールに漏れ込む光を検出することにより、
スルーホールの欠陥の有無を容易に判定することができ
る。物理的な蓋を必要としないので、高速でスキャン
し、検査することができる。したがって、生産性の高い
検査装置を提供することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、スルーホ
ールに光を入射しないように照明する照明手段を備える
ので、例えばスルーホールに物理的に蓋をしなくても、
光をスルーホールに入射させずに、スルーホールを照明
することのできる光学的検査装置を提供することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である光学的検査装
置を説明する、基板側面図及び基板平面図である。

【図２】本発明の実施の形態で用いる照明手段の一例を
示す概念的斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態である光学的検査装
置を説明する、概念的正面図である。

【図４】スルーホールの欠陥と検出光強度との関係の一
例を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態である光学的検査装
置を説明する、基板側面図及び基板平面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態である光学的検査装
置を説明する、基板の一部を示す基板平面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態である光学的検査装
置の作用を説明する概念的側面図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態である光学的検査装
置の、基板の表面側部分を示す概念的斜視図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態である光学的検査装
置を説明する、基板側面図及び基板平面図である。

【符号の説明】

１光源２光源光学系（コリメータレンズ）３第１の光学系（シリンドリカルレンズ）４基板４ａ基材５焦線１０銅メッキ１１断線欠陥１２切れかかり欠陥２１収束ライン光束２１ａ漏れ光３１、３２、３３駆動機構３４位置検出装置３５判定装置５１照明光学系５２受光光学系５３センサＡ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３ス
ルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を貫通する、内面にメッキの施され
たスルーホールを検査する光学的検査装置であって；前
記基板を一方の側から照射し、前記スルーホールの近傍
を、前記スルーホール内に光を入射しないように照明す
る照明手段と；前記照明手段で照明された前記基板のス
ルーホールからの光を前記基板の他方の側で受光するセ
ンサとを備える；光学的検査装置。
【請求項２】前記照明手段は、ライン光束を発生する
ように構成された、請求項１に記載の光学的検査装置。
【請求項３】前記基板を前記照明手段に対して相対的
に移動する移動手段と；前記移動手段による移動に伴っ
て前記スルーホール近傍を照明されたときの、前記セン
サの出力から前記スルーホールの明暗を判断する明暗判
断手段とを備える；請求項１または請求項２に記載の光
学的検査装置。
【請求項４】前記基板を前記照明手段に対して相対的
に移動する移動手段と；前記スルーホール内を前記一方
の側から前記他方の側に貫通して出射する光と、前記移
動手段による移動に伴って前記スルーホール近傍を照明
されたときに前記スルーホールから前記他方の側に出射
する光との差あるいは比を検出する算出手段とを備え
る；請求項１または請求項２に記載の光学的検査装置。
【請求項５】前記照明手段は、前記ライン光束のライ
ン方向が少なくとも２方向に配置されている、請求項２
に記載の光学的検査装置。
【請求項６】前記照明手段は、前記スルーホールの直
径よりも大きいリング状の光を発生するように構成され
た、請求項１に記載の光学的検査装置。
【請求項７】基板を貫通する、内面にメッキの施され
たスルーホールを検査する光学的検査方法であって；前
記基板を一方の側から、前記スルーホールの近傍をライ
ン光束で照明する工程と；前記基板の他方の側から、前
記ライン光束で照明されて出射する光を検出する工程
と；前記ライン光束を少なくとも２つの方向に、前記基
板に対して相対的に移動させる工程とを備える；光学的
検査方法。
【請求項８】前記スルーホールの位置を検出する工程
を備える、請求項７に記載の光学的検査方法。