JP2008275410A - 印刷回路基板の光学検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷回路基板の光を照射する対象部分に均一に光を当て、かつ印刷回路基板への光の入射を均一とすることで、微細配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥の検出を可能とする。
【解決手段】印刷回路基板の配線パターンの光学的検査に使用される装置であって、印刷回路基板の上方に設けられ該基板に向けて光を照射する光源と、照射された光を印刷回路基板上に導く円筒状の導光手段を有し、該導光手段の内壁面が、光の反射率が０％以上２０％以下である部材で構成されていることを特徴とする印刷回路基板の光学検査装置、および光学検査方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷回路基板の微細な配線パターンの検査に使用する装置および方法に関し、とくに、印刷回路基板に均一に光を当てることにより、微細配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥の検出を可能とする、印刷回路基板の光学検査装置および方法に関する。

近年、印刷回路基板は、フィルム、テープなどの形態で製造され、例えば、液晶ディスプレー装置等の駆動集積回路、メモリおよびＬＳＩなどの各種半導体集積回路、並びに超小型製品に使用されている。

このような印刷回路基板の中には、ＴＡＢ（Tape Automatic Bonding）またはＣＯＦ（Chip On Film）基板と称される回路が多用されている。このような印刷回路基板上には、露光、現像、エッチングなどの製造工程を経て配線パターンが形成される。その配線パターンの欠陥部分を検出するためには、作業者が顕微鏡を用いて検査するか、市販されている自動検査装置を用いる方法などがある。

近年、製品の小型化やコストダウンのために配線幅はより微細化の傾向にあり、作業者による検査が困難であること、また検査時間短縮、人件費削減のために、自動検査装置を用いる検査が一般的となっている。

この自動検査装置では、光を微細配線パターンの表面や裏面に、もしくはその両側から照射し、レンズを通してその光の反射光や透過光を撮影ユニットに導いて画像を得、その画像をコンピュータで処理することによって欠陥を検出するようにした、いわゆる光学検査の方法を採る。

自動光学検査装置としては、フィルム、テープ形態の印刷回路基板のパターン検査で光の損失を防止し、均一な輝度を得ることができるようにした装置が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、この装置は、採取する画像は二次元の画像であることから、配線の断線、短絡など二次元的な欠陥の検出は行いやすいものの、配線上の突起や凹みといった三次元的な欠陥の検出は不得手としている。

また、画像を採取する際は、印刷回路基板を移動させるか、もしくは撮影ユニットを移動させることによって、検査領域をもれなくすべて撮像する必要があるが、この移動により、移動方向と垂直な方向では光量が少なくなるため、特に配線幅が微細な箇所においてはこの光量が少なくなる傾向が顕著にみられるため、更に欠陥の検出が困難になっている。

したがって、上述した微細配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥の検出を可能とする装置およびその装置を用いた検査方法が希求されている。
特開２００６−１９４８７２号公報

そこで本発明の課題は、上述の問題点を解決するために、印刷回路基板の光を照射する対象部分に均一に光を当て、かつ印刷回路基板への光の入射を均一とすることで、微細配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥の検出を可能とした、印刷回路基板の光学検査装置および方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る印刷回路基板の光学検査装置は、印刷回路基板の配線パターンの光学的検査に使用される装置であって、前記印刷回路基板の上方に設けられ該基板に向けて光を照射する光源と、照射された光を印刷回路基板上に導く円筒状の導光手段を有し、該導光手段の内壁面が、光の反射率が０％以上２０％以下である部材で構成されていることを特徴とするものからなる。

このような光学検査装置においては、光源から照射された光は円筒状の導光手段介して印刷回路基板上に導かれるが、その際、導光手段の内壁面における光の反射率が０％以上２０％以下の範囲とされて光の反射が低く抑えられるので、印刷回路基板上には、反射光の成分が極めて少ない、印刷回路基板上への所定の方向に指向された均一な光が照射されることになる。その結果、印刷回路基板上への光の入射が均一になり、かつ、印刷回路基板上の光が当てられる対象部分に均一に光が当てられ、微細配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥を精度よく的確に検出できるようになる。

この印刷回路基板の光学検査装置においては、上記導光手段の内壁面に、光の反射率が０％以上２０％以下であるシートを貼着した部材または光の反射率が０％以上２０％以下である塗膜を塗布した部材を有する構成とすることができる。

また、上記導光手段の内壁面を構成する上記部材が、金属、紙、フィルム、樹脂のいずれかからなる構成とすることもできる。

本発明に係る印刷回路基板の光学検査方法は、印刷回路基板の配線パターンを光学的に検査する方法であって、光源からの光の反射率が０％以上２０％以下である部材で内壁面を構成した円筒状の導光手段からの光を印刷回路基板の配線パターンに照射し、照射された光の反射光または透過光を撮影ユニットで検出することを特徴とする方法からなる。

このように、本発明に係る印刷回路基板の光学検査装置および方法によれば、印刷回路基板への光の入射を均一とし、かつ光を当てる対象部分において均一に光を当てることができ、それによって微細配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥を精度よく検出することが可能になる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
自動光学検査装置には、印刷回路基板の配線パターンの上方から光を照射し、その反射画像を検査する反射光画像検出方式と、印刷回路基板の配線パターンの下方から光を照射し、その透過画像を検査する透過光画像検出方式があり、本発明ではその一方もしくは両方が採用される。図１、図２、図４、図６は反射光画像検出方式が採用された場合の自動光学検査装置を示している。

図１は、本発明の一実施態様に係る印刷回路基板の光学検査装置の、とくに自動光学検査装置の主要構成を示している。図１において、印刷回路基板１の微細配線パターンを検査する光学検査装置１０は、印刷回路基板１の配線パターンを撮影する撮影ユニット５と、印刷回路基板１の撮影領域に光を照射する照明ユニット２を含む。

撮影ユニット５は、イメージセンサー６とレンズ７とを含み、印刷回路基板１の配線パターンを撮像して配線パターンの画像データを得る。この画像データは画像処理ユニット８に送られる。画像処理ユニット８は、自動光学検査に必要な種々の動作の制御を行い、撮影ユニット５からの画像データを受けて、印刷回路基板１の配線パターンが良好であるか不良であるかを判別するコンピューターシステムからなる。

照明ユニット２は、印刷回路基板１における配線パターンの画像データを得るために光を出力するものであり、光源３と、光源３からの光を印刷回路基板１の検査対象部分上に導く円筒状の導光手段としての導光部材４とを含む。本実施態様においては、照明ユニット２は、印刷回路基板１の上方に配置されるのが望ましい。

光源３は、通常、上記円筒状の導光部材４の上部に設けられ、導光部材４の内側から光が漏れ出さないように光を印刷回路基板１に向けて照射するものである。この光源３としては、円筒状の導光部材４の光通路を経由して印刷回路基板１に均一に光を当てることができるものであればどのようなものでもよい。中でもその形は導光部材４と同一サイズの円形が望ましい。光源３としては、線形に配列された多数の発光ダイオード、線形チューブ蛍光ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドなどを使用できる。中でも発光ダイオードが望ましい。

円筒状の導光部材４は、印刷回路基板１の撮影領域に光が通る光通路９の周りを囲むように設けられる。この導光部材４の内壁面が、光の反射率が０％以上２０％以下である部材で構成される。本実施態様においては、導光部材４の内壁面の部材は、金属、紙、フィルム、樹脂のいずれかから成る。この内壁面は、光の反射率が０％以上２０％以下であるシートを貼着した部材または光の反射率が０％以上２０％以下である塗膜を塗布した部材によって構成されてもよい。この光の反射率は、０％以上１０％以下であることがより好ましく、内壁面構成部材としては、具体的には金属が望ましい。この光の反射率が２０％を超えると、内壁面からの反射光の割合が増え、微細配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥の検出の効率が悪くなる。

実施例１
図２は、図１に示した装置を用いて印刷回路基板１の微細配線パターンを検査している状態を示している。光源３が円筒状の導光部材４の上部に円形に設けられ、導光部材４の内壁面に反射率が１８％の部材を用いた状態を示している。図２の装置を用いて撮像した場合、図３（Ａ）に示したとおり，配線パターン部分が十分に明るく映し出されており、一方、凹み部分（丸で囲んだ部分）が暗点として強調されて明瞭に映し出されている。また、図３（Ｂ）に示したとおり、微細配線パターン部分についても同様に十分に明るく映し出されており、一方、凹み部分（丸で囲んだ部分）が暗点として強調されて明瞭に映し出されている。したがって、三次元的な欠陥の検出が可能であることがわかる。

つまり、図２の装置においては、照明ユニット２から印刷回路基板１の光を当てる対象部分において均一に光が照射されていることから、撮像の際に印刷回路基板１の移動方向と垂直な方向についても十分な光量が得られるため、図３（Ｃ）に示したとおり、移動方向と垂直な方向の配線幅が微細な箇所においても均一な明るさの明瞭な配線パターン画像として得られることになる。さらに導光部材４においてその内壁面を一定以下の光の反射率とすることにより、該部材内での光の反射が抑えられ、照明ユニット３から印刷回路基板１の光を当てる対象部分において光の入射を均一なものとしている。

このように、印刷回路基板１の光を当てる対象部分において均一に光を当てることで、移動方向と垂直な方向の配線幅が微細な箇所においても十分な光量を与えることができることから、均一な明るさの配線パターン画像が得られ、さらに印刷回路基板１への光の入射を均一とし、凹み内での光の散乱を抑えることで、凹み部分が暗く映し出され、図３（Ｂ）に示したとおり、微細配線パターンにおける凹みといった三次元的な欠陥の検出を可能としている。

比較例１
図４に、光源３が円筒状の導光部材４の上部に設けられ、導光部材４の内壁面に反射率が８０％のアルミ箔を貼着させた場合の状態を示す。図４の装置を用いて撮像した場合、図５（Ａ）に示したとおり配線パターン部分が十分に明るく映し出されているのに対して、凹み部分（丸で囲んだ部分）の暗点が図３（Ａ）に比べて不鮮明となって映し出されている。また図５（Ｂ）に示したとおり、微細配線パターン部分については同様に十分に明るく映し出されているものの、凹み部分（丸で囲んだ部分）の暗点が図３（Ｂ）に比べて不鮮明となって映し出されている。さらに、図５（Ｃ）に示したとおり、移動方向と垂直な方向の配線幅が微細な箇所においても均一な明るさの配線パターン画像が得られるのに、反射光を多く含むので、上記のような欠点がある。

このように、図４に示す場合においては、印刷回路基板１の光を当てる対象部分において反射光も含めて光を当てているので、微細配線パターン部分においても十分に明るく映し出されているものの、印刷回路基板１への光の入射が不均一であるため、凹み内で光が散乱することで凹み部分が暗く映し出されず、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したとおり、凹みといった三次元的な欠陥の検出がしにくくなっていることがわかる。

比較例２
図６に、光源が直線（スリット）状に設けられ、導光部材４の内側壁面に反射率が１８％の部材を用いた状態を示す。図６の装置を用いて撮像した場合、図７（Ａ）に示したとおり配線パターン部分が十分に明るく映し出されており、一方、凹み部分（丸で囲んだ部分）が暗点として強調されて映し出されている。また、図７（Ｂ）に示したとおり、微細配線パターン部分については同様に十分に明るく映し出されており、一方、凹み部分（丸で囲んだ部分）が暗点として強調されて映し出されている。しかし、図７（Ｃ）に示したとおり、移動方向と垂直な方向の配線幅が微細な箇所において、配線パターンが暗く映し出されている（丸で囲んだ部分）。このようになると、凹み部分が暗点として強調されないため、凹みといった三次元的な欠陥の検出が不可能となる領域が生成してしまっていることがわかる。

比較例３
図８に、光源３が円筒状の導光部材４の上部に設けられ、導光部材４の内壁面に反射率が２５％の紙を貼着させた場合の状態を示す。図８の装置を用いて撮像した場合、図９（Ａ）に示したとおり配線パターン部分が十分に明るく写し出されているのに対して、凹み部分（丸で囲んだ部分）の暗点が図５（Ａ）程ではないが図３（Ａ）に比べてやや不鮮明となって映し出されている。また図９（Ｂ）に示したとおり、微細配線パターン部分については同様に十分に明るく映し出されているものの、凹み部分（丸で囲んだ部分）の暗点が図５（Ｂ）程ではないが図３（Ｂ）に比べてやや不鮮明となって映し出されている。さらに、図９（Ｃ）に示したとおり、移動方向と垂直な方向の配線幅が微細な箇所においても均一な明るさの配線パターン画像が得られるのに、反射光を含むので上記のような欠点がある。このように、図８に示す場合においては、印刷回路基板１の光を当てる対象部分において反射光も含めて光を当てているので、微細配線パターン部分においても十分に明るく映し出されているものの、印刷回路基板１への光の入射が不均一であるため、凹み内で光が散乱することで凹み部分が暗く映しだされず、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示したとおり、凹みといった三次元的な欠陥の検出がしにくくなっていることがわかる。

本発明に係る印刷回路基板の光学検査装置および方法は、印刷回路基板の配線パターンの検査が要求されるあらゆる分野に適用でき、とくに印刷回路基板の微細な配線パターンにおける突起や凹みといった三次元的な欠陥の検出に好適である。

本発明の一実施態様に係る印刷回路基板の光学検査装置の概略斜視図である。 実施例１における検査の状態を示す概略斜視図である。 実施例１の検査における画像を示す図であり、（Ａ）は配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｂ）は微細配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｃ）は微細配線パターン部分の画像を示している。 比較例１における検査の状態を示す概略斜視図である。 比較例１の検査における画像を示す図であり、（Ａ）は配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｂ）は微細配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｃ）は微細配線パターン部分の画像を示している。 比較例２における検査の状態を示す概略斜視図である。 比較例２の検査における画像を示す図であり、（Ａ）は配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｂ）は微細配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｃ）は微細配線パターン部分の画像を示している。 比較例３における検査の状態を示す概略斜視図である。 比較例３の検査における画像を示す図であり、（Ａ）は配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｂ）は微細配線パターンにおける凹み部分の画像を示し、（Ｃ）は微細配線パターン部分の画像を示している。

符号の説明

１ 印刷回路基板
２ 照明ユニット
３ 光源
４ 導光手段としての導光部材
５ 撮影ユニット
６ イメージセンサー
７ レンズ
８ 画像処理ユニット
９ 光通路
１０ 光学検査装置

Claims (4)

1. 印刷回路基板の配線パターンの光学的検査に使用される装置であって、前記印刷回路基板の上方に設けられ該基板に向けて光を照射する光源と、照射された光を印刷回路基板上に導く円筒状の導光手段を有し、該導光手段の内壁面が、光の反射率が０％以上２０％以下である部材で構成されていることを特徴とする印刷回路基板の光学検査装置。
2. 前記導光手段の内壁面に、光の反射率が０％以上２０％以下であるシートを貼着した部材または光の反射率が０％以上２０％以下である塗膜を塗布した部材を有する、請求項１に記載の印刷回路基板の光学検査装置。
3. 前記導光手段の内壁面を構成する前記部材が、金属、紙、フィルム、樹脂のいずれかからなる、請求項１に記載の印刷回路基板の光学検査装置。
4. 印刷回路基板の配線パターンを光学的に検査する方法であって、光源からの光の反射率が０％以上２０％以下である部材で内壁面を構成した円筒状の導光手段からの光を印刷回路基板の配線パターンに照射し、照射された光の反射光または透過光を撮影ユニットで検出することを特徴とする、印刷回路基板の光学検査方法。

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