JP2007003193A - レーザ加工穴の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の全焦点写真法では、高さ方向（Ｚ軸方向）を細かく分割して、手動または自動で高さ方向の位置を変え、各位置毎に画像を取り込んでいたため、画像取得時間が膨大にかかり検査に支障があった。
【解決手段】画像データの取得を、穴入り口部と穴底部の2箇所のみに手動で焦点を合わせて、それぞれコンピュータに指令するだけであるので、検査時間が従来の2枚写真検査法程度で、かつ穴の入り口部と底部の合成画像を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ加工装置により加工した穴の検査に関するものであり、特にプリント基板の底付き穴加工の検査に好適な検査方法に関するものである。

レーザ加工装置の加工条件の検討においては、ワークの材質、レーザパワー、ビーム径、波長、パルス高さ、パルス幅等の数々のパラメータを変化させ、形成された加工穴を速やかに検査する必要がある。

特にレーザによる底付き穴加工においては、穴の入り口部周りに飛散物（デブリ）が付着する場合や穴底に残渣物（スメア）が残る場合があり、そのようなことがない条件を探さなければならないが、そのためには穴の入り口部と穴底部の両方を確認する必要がある。

しかしながら、近年、加工穴の径が２００μｍ以下に小さくなり、検査に用いる光学顕微鏡の倍率を１００倍以上にせざるを得ない状況であるが、そうすると焦点深度が３０μｍ以下となり、通常の穴深さが６０μｍであることから、加工穴の入り口部と穴底部を同時に焦点合わせすることができない。

そこで、従来は、加工穴の入り口部と穴底部の別々に２枚の写真を撮り、穴径、穴の真円度の測定、及び穴入り口部周りや穴底部の状態を検査していた。（以下、「２枚写真検査法」という。）しかしながら、一つの穴の状況を理解するのに２枚の写真を用いるためデータが煩雑となり、また理解に少々熟練を要することが問題であった。

このため、特許文献１のように、穴の入口部と穴底部を含むほぼ全高さで焦点が合った一つの画像を形成する方法が提案されている。（以下、「全焦点写真法」という。）
特開２００３−２８１５０１号公報

しかしながら、全焦点写真法では、高さ方向（Ｚ軸方向）を細かく分割して、手動または自動で高さ方向の位置を変え、各位置毎に画像を取り込んでいたため、画像取得時間が膨大にかかり検査に支障があった。

また、自動で穴の入り口部と穴底部の２箇所のみに焦点を合わせることができれば、検査時間を大幅に短縮することができるのであるが、穴入り口部と穴底部の区別を自動ですることができないために、自動焦点化も困難であった。

そこで、本発明においては、穴の入り口部又は穴底部の一方に目視かつ手動により焦点を合わせ、カメラにより撮影した第1の画像をコンピュータに記憶させ、次に対応する他方の穴底部又は穴の入り口部に目視かつ手動により焦点を合わせ、カメラにより撮影した第2の画像をコンピュータに記憶させ、コンピュータにより第1の画像と第2の画像を合成して検査することを特徴とする。即ち、画像データの取得を、穴入り口部と穴底部の2箇所のみに手動で焦点を合わせて、それぞれコンピュータに指令するだけにした。

画像データの取得を、穴入り口部と穴底部の2箇所のみに手動で焦点を合わせて、それぞれコンピュータに指令するだけであるので、検査時間が従来の２枚写真検査法程度で、かつ穴の入り口部と底部の合成画像により、熟練の必要がなく加工された穴を検査することができる。

図１は、本発明の検査方法に係わる光学顕微鏡系の概略構成図である。光学顕微鏡は、対物レンズ５と接眼レンズ６が取り付けられた顕微鏡筒４、顕微鏡筒４を固定するアーム３、アーム３に水平（XY）方向、高さ（Z）方向移動自在に固定されたステージ２からなる。レーザ加工により加工された底付き穴１０１を有するワーク１をステージ２に乗せ、図示しない水平方向移動つまみでステージ２を移動することにより、底付き穴１０１を対物レンズ５の真下に移動する。画像を接眼レンズ６で観察しながら、高さ調節つまみ７で焦点を合わせ、顕微鏡筒４にカメラマウント９によって固定されたカメラ８で画像を撮影する。その画像データはケーブル２０１を介してコンピュータ１０に送信される。高さ方向位置は、ステージ２の高さ方向駆動系に取り付けられた、図示しないZスケールにより計測され、そのデータはケーブル２０２を介してコンピュータ１０に送信される。

図２は、本発明に係わる検査方法のフローチャートであり、各ステップは次のとおりである。尚、ここで各構成部位の参照番号は図１のものである。
ステップ１：水平方向移動つまみで視野のほぼ中心に目的の穴を移動させる。
ステップ２：接眼レンズ６又はコンピュータ１０のディスプレイに表示された画像を見ながら、高さ方向調節つまみ７で穴の入り口部（ワークの表面）に焦点を合わせる。
ステップ３：画像をコンピュータ１０に記憶する。（以下、「TOP画像」という。）この時、穴入り口径等の測定を行っても良い。
ステップ４：接眼レンズ６又はコンピュータ１０のディスプレイに表示された画像を見ながら、高さ方向調節つまみ７で穴底部に焦点を合わせる。
ステップ５：画像をコンピュータ１０に記憶する。（以下、「BOT画像」という。）この時、穴底径等の測定を行っても良い。
ステップ６：コンピュータ１０により、TOP画像とBOT画像を合成する。画像合成は、２画像の輝度平均化処理等、従来の合成処理方法を用いることができる。
ステップ７：合成した画像を記憶する。
ステップ８：合成した画像を表示又は印刷し、良否判定する。
尚、本説明には便宜上、穴の入り口部に最初に焦点を合わせるとしたが、最初に穴底部に焦点を合わせるものであっても、順番が入れ替わるだけで全く同様である。

図３〜５は、本発明に係わる検査方法による実施例を示す。ワーク１はプリント基板である。
図３はTOP画像、図４はBOT画像、図５は図３のTOP画像及び図４のBOT画像を合成した画像である。図５の合成画像により、穴入口部と穴底部の両方に焦点が合った画像で穴の状況を検査することができる。

本発明に係わる光学顕微鏡系の概略構成図である。 本発明に係わる検査方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例による穴入り口部の画像（TOP画像）である。 本発明の実施例による穴底部の画像（BOT画像）である。 本発明の実施例による穴入り口部と穴底部の合成画像である。

符号の説明

１・・・ワーク
１０１・・・底付き穴
２・・・ステージ
３・・・アーム
４・・・顕微鏡筒
５・・・対物レンズ
６・・・接眼レンズ
７・・・高さ調節つまみ
８・・・カメラ
９・・・カメラマウント
１０・・・コンピュータ
２０１・・・通信ケーブル
２０２・・・通信ケーブル

Claims (1)

1. ワークにレーザにより穴あけ加工した後の底付き穴の検査において、
   穴の入り口部又は穴底部の一方に目視かつ手動により焦点を合わせ、
   カメラにより撮影した第1の画像をコンピュータに記憶させ、
   次に対応する他方の穴底部又は穴の入り口部に目視かつ手動により焦点を合わせ、
   カメラにより撮影した第2の画像をコンピュータに記憶させ、
   コンピュータにより第1の画像と第2の画像を合成して検査することを特徴とするレーザ加工穴の検査方法。