JP2014236110A - プリント基板層間接続部の検査方法およびプリント基板層間接続部検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーホールに代表されるプリント基板の層間接続部の検査方法において、専用の治具を用いることなく、短時間で検査を終えることができ、しかも精度の高い良否判定が可能な方法を提供する。
【解決手段】第１の工程では、スルーホール２１の開口部周辺の基板２上に、メッキ層２４とつながった状態で形成されたランド２２に、予め定められた時間レーザ光Ｌを照射する。第２の工程では、レーザ光Ｌの照射により加熱されたプリント基板２のランド２２周辺を赤外線カメラ５で撮影する。第３の工程では、赤外線カメラ５で撮影されたランド２２周辺の画像から温度上昇に対応した輝度のデータを取得すると共に、当該輝度のデータに基づいてスルーホール２１の良否を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に設けられた層間接続部の検査方法およびその方法を採用したプリント基板層間接続部検査装置に関する。

プリント基板は、少なくとも２層の配線層が絶縁層を介して積層されたもので、配線層間は、スルーホールやブラインドビア等の層間接続部で接続されている。これらの層間接続部は、絶縁樹脂を用いて作製された一層または多層の樹脂層に、ドリル、露光・現像、レーザ加工等によって孔を形成したもので、孔の内壁面に銅メッキが施され、もしくは孔に導電性ペーストが充填されており、隣接する配線層間を導通させることができる。以下、従来の層間接続部の検査方法について、スルーホールを例に挙げて説明する。

スルーホールの加工時には、基板を構成する絶縁樹脂が内壁に付着したり、ドリル加工による孔の形状に歪が生じることがある。そのような場合、壁面をメッキし難くなって、メッキに欠損部が生じたり、同じ厚さでメッキできなかったりして、回路パターンの導通不良を招き易い。このため、プリント基板の品質検査においては、配線パターンの検査と共にスルーホールの検査が必要となる。

従来、スルーホールの検査方法としては、作業員が外観を目視検査する方法以外に、特許文献１の従来技術の欄に記載された電気試験機を用いる方法、同文献の実施の形態の欄に記載された赤外線カメラで撮影する方法、もしくは特許文献２に記載された光学系のカメラを用いてスルーホール内部を撮影する方法がある。

特開２００１−３０８４９４号公報 特開２００７−１２７４８６号公報

上述の検査方法のうち電気試験機を用いる方法は、専用治具のピン状電極をプリント基板に押し当てて、配線パターンにおける切断箇所の有無を検査するもので、大量生産品の検査には適しているが、少量生産品の検査の場合、治具製作費用の負担が大きい。

また専用の治具が不要な、可動式プローバ型電気試験機を使用した場合でも、欠陥箇所をバイパスする配線が存在する場合は、欠陥による電気抵抗値の変動が極めて小さいため、欠陥の検出が難しい。

赤外線カメラを用いて検査する方法は、基板の裏面をヒータで加熱した状態で表面側を赤外線カメラで撮影し、基板の温度分布からスルーホールの良否を検査する方法で、専用治具を作製する必要がなく、検査も短時間で済むが、検査の精度が低く、目視による外観検査に及ばない。

光学系カメラを用いて検査する方法は、スルーホールの径が小さいと内部に光が十分届かないために撮影ができないとか、メッキ層が薄い場合、撮影画像では良否の判定ができないなどの問題がある。

一方、ブラインドビアについては、電機試験機を用いて検査するのが一般的であるが、スルーホールの場合と同様、欠陥箇所をバイパスする配線が存在する場合には、欠陥の検査が難しい。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、専用の治具を用いることなく、短時間で検査を終えることができ、しかも精度の高い良否判定が可能な層間接続部の検査方法および装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかるプリント基板層間接続部の検査方法は、少なくとも２層の配線層が絶縁層を介して積層され、かつ前記配線層間が層間接続部により接続されたプリント基板における層間接続部の検査方法であって、
前記層間接続部の一部に、予め定められた時間レーザ光を照射する第１の工程と、
レーザ光の照射により加熱された前記プリント基板の層間接続部の周辺を赤外線カメラで撮影する第２の工程と、
前記赤外線カメラで撮影された前記層間接続部周辺の画像から温度上昇に対応した輝度のデータを取得すると共に、当該輝度のデータに基づいて前記層間接続部の良否を判定する第３の工程と、を含むことを特徴とする。

ここで、前記第３の工程として、前記層間接続部周辺の画像からレーザ光を照射する前と照射した後の輝度変化量の最大値のデータを取り出し、その輝度変化量の最大値が予め定めた値を超えているか否かにより、前記層間接続部の良否を判定することが好ましい。

もしくは前記第３の工程として、前記層間接続部周辺の画像からレーザ光を照射する前と照射した後の輝度変化量が所定の値を超える画素の数を計数し、その画素の数が予め定めた値を超えているか否かにより、前記スルーホールの良否を判定することが好ましい。

また前記第１の工程に先立ち、前記プリント基板が載置されたテーブルを移動させて、検査対象である層間接続部が前記赤外線カメラの撮影エリアに含まれるようにすることが好ましい。

また前記第１の工程において、回転可能なミラーを用い、レーザ光源から放射されたレーザ光の方向を変えて前記層間接続部に照射することが好ましい。

また上記目的を達成する、本発明にかかるプリント基板層間接続部検査装置は、少なくとも２層の配線層が絶縁層を介して積層され、かつ前記配線層間が層間接続部により接続されたプリント基板の層間接続部検査装置であって、
レーザ光を放射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から放射されたレーザ光を回転可能なミラーで反射し、前記層間接続部の一部に照射するミラー駆動部と、
レーザ光の照射により加熱された前記プリント基板の赤外線画像を撮影する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラで撮影された前記層間接続部周辺の画像から、温度上昇に対応した輝度のデータを取得すると共に、当該輝度のデータに基づいて前記層間接続部の良否を判定するプロセッサと、を備えたことを特徴とする。

ここで、前記プリント基板に形成された複数の層間接続部の位置に関するデータが格納された記憶装置を更に備え、
前記プロセッサは、前記層間接続部の良否判定の結果に関するデータを、当該層間接続部の位置に関するデータと関連付けて前記記憶装置に格納することが好ましい。

また前記プロセッサは、前記赤外線カメラで撮影した画像から前記層間接続部周辺の画像を切り出す画像認識部と、前記画像認識部で切り出された画像から温度上昇に対応した輝度のデータを取得すると共に、当該輝度のデータに基づいて前記層間接続部の良否を判定する良否判定部と、で構成されていることが好ましい。

本発明によれば、層間接続部の検査を、自動的に短時間で、しかも高い精度で実現できる。

本発明の実施の形態１にかかるプリント基板層間接続部検査装置の概略の構成を示す図である。 図１の装置本体６の構成を示すブロック図である。 スルーホールが形成されたプリント基板の一部を示す平面図である。 同断面図である。 ランドにレーザ光が照射されたプリント基板のランド周辺を赤外線カメラで撮影した画像を示す図である。 ランドにレーザ光を照射したときの絶縁部の温度の変化に対応する輝度変化量を示すグラフである。 本発明の実施の形態２において輝度変化量の最大値（ａ）および輝度変化量が所定の値を超える画素数（ｂ）の測定結果を示すグラフである。 輝度変化量が所定の値を超えるエリアを模式的に示した図である。

以下、本発明の実施の形態にかかるプリント基板層間接続部の検査方法およびプリント基板層間接続部検査装置について、層間接続部の代表例であるスルーホールの検査に適用した場合を例に挙げて説明する。

（実施の形態１）
＜プリント基板層間接続部検査装置の構成と機能＞
図１に、本実施の形態にかかるプリント基板層間接続部検査装置の概略の構成を示す。プリント基板層間接続部検査装置（以降、単に「検査装置」という）１は、検査対象であるプリント基板２が載置される、水平面内で移動可能なテーブル３、テーブル３に載置されたプリント基板２のランド２２にレーザ光Ｌを照射するためのレーザ光源４、レーザ光Ｌによって加熱されたプリント基板２の赤外線画像を撮影する赤外線カメラ５、および検査装置各部の制御と赤外線カメラ５で撮影された画像を処理してスルーホール２１の良否を判定する装置本体６で構成されている。

プリント基板２を載置したテーブル３は、一対のモータとボールネジ（図示せず）で構成されたテーブル駆動部７に接続されている。このテーブル駆動部７を、装置本体６の制御部６３（図２参照）からの制御信号に従って駆動することで、テーブル３を水平面内（矢印で示す）で移動させることができる。

レーザ光源４から出力されたレーザ光Ｌはレンズ８で集光され、ミラー９で反射された後、プリント基板２の表面に形成されたランド２２に照射される。ミラー９は、複数のモータとギア（図示せず）で構成されたミラー駆動部１０によって、全ての方向（矢印で示す）に回転できる。レーザ光Ｌの照射位置は、前述の制御部６３（図２参照）からの指示信号に従ってミラー駆動部１０の回転角度を制御することにより調整される。

赤外線カメラ５は、テーブル３に載置されたプリント基板２の赤外線画像を撮影する。なお、プリント基板２に形成された多数のランド２２の画像を、固定された１台の赤外線カメラ５で撮影しようとすると、高い解像度が必要となる。そこで、本実施の形態では、赤外線カメラ５でプリント基板２の指定された箇所を撮影できる位置にテーブル３を移動させることによって、解像度の低い赤外線カメラでも、スルーホール２１の良否判定に必要な情報を取得できるようにしている。

図２に、装置本体６の構成を示す。装置本体６はパーソナルコンピュータ（以降、「ＰＣ」という）で構成されており、プロセッサ６０、入力部６４、記憶装置６５および表示部６６を備えている。

このうちプロセッサ６０は、図にブロックで表示した画像認識部６１、良否判定部６２および制御部６３の各機能を実現する。これらの機能は、記憶装置６５からプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory、図示せず）に一時的に保存し、そのプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit、図示せず）で実行することにより実現される。

入力部６４はキーボードやＵＳＢメモリで構成され、スルーホールの良否判定に必要なデータを入力するのに用いられる。記憶装置６５は、通常、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）で構成され、入力部６４で入力されたデータや判定結果のデータを格納するのに用いられる。表示部６６は液晶ディスプレイ等で構成され、赤外線カメラ５で撮影した赤外線画像やスルーホールの良否判定結果を表示するのに用いられる。

次に、プロセッサ６０の各部の機能を説明する。画像認識部６１は、認識技術を用いて、赤外線カメラ５で撮影した赤外線画像からランド２２の位置を認識すると共に、ランドを含むエリアの画像を切り出す。良否判定部６２は、画像認識部６１で切り出された画像から取り出したデータを、記憶装置６５に格納された基準となるデータと比較して、スルーホール２１の良否を判定する。判定結果は表示部６６に表示されると共に、記憶装置６５に格納される。

制御部６３は、前述したレーザ光源４のオン／オフ、テーブル駆動部７およびミラー駆動部１０の動作を制御する制御信号を出力する。更に制御部６３は、画像認識部６１、良否判定部６２ならび表示部６６の動作、記憶装置６５へのデータの書き込み、記憶装置６５からのデータの読み出し等を制御する。

＜スルーホール良否判定の原理＞
次に、図３〜図６を参照して、本発明におけるスルーホールの良否判定の原理について説明する。図３は、スルーホール２１が形成されたプリント基板の一部を示す。また図４は、スルーホールが形成された一層構造のプリント基板の断面を示す。

スルーホール２１は、プリント基板２の絶縁層２３を貫通するように孔を開け、その孔の内壁を銅メッキしたもので、異なる配線層間を接続するために用いられる。スルーホール２１の開口部周辺には、部品の実装等に用いられるリング状のランド２２が、メッキ層２４とつながった状態で形成されている。なお、ランド２２に接続された配線２５はグランド
ラインや電源ライン、信号ラインとして用いられるものである。なお、本発明において、層間接続層はスルーホール２１とランド２２によって構成されるものとする。

図４（ａ）〜（ｃ）は、スルーホール２１の断面を示している。図４（ａ）は適切な厚さのメッキ層２４が形成されたものであり、電気抵抗の値が低いために、表面と裏面の配線間の正常な導通を実現できる。

これに対し、図４（ｂ）のスルーホール２１はメッキ層２４の厚さが薄く、電気抵抗の値が高くなって、表面と裏面の配線間の良好な導通が妨げられる。更に図４（ｃ）のスルーホール２１では、内壁のメッキ層２４が欠損しているため、表面と裏面の配線間が電気的に遮断され、もしくは導通が大幅に妨げられる、図４（ｃ）では、分かり易さの観点より、メッキ層２４が全くない状態を示しているが、実際の基板では、メッキ層２４の一部が欠損しているものが多い。

プリント基板２の検査において、基板に形成されたスルーホール２１に図４（ｂ）または図４（ｃ）に示すものがあった場合、そのスルーホール２１を不良と判定して、そのスルーホール２１を含むプリント基板２を、出荷する製品から除外する必要がある。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、レーザ光Ｌをスルーホール２１の一方の側のランド２２に照射すると、ランド２２が加熱される。大半の熱は熱伝導性の良いメッキ層２４を伝わって裏面側に拡散するが、一部の熱はランド２２に接する絶縁層２３に伝わり、ランド２２およびその周辺の絶縁層２３の温度が上昇する。

絶縁層２３に伝わる熱の量は、スルーホール２１のメッキ層２４の厚さによって異なる。図４（ｂ）に示すようにメッキ層２４が薄い場合もしくは図４（ｃ）に示すようにメッキ層２４に欠損がある場合には、メッキ層２４による熱の伝達が妨げられるため、図４（ａ）に示したメッキ層２４が厚い場合に比べて、ランド２２から絶縁層２３に伝わる熱の量が多く、それに応じて絶縁層２３の温度が上昇する。

本発明は上述の現象を利用し、レーザ光Ｌをランド２２に所定の時間照射したときのランド周辺の温度上昇の程度を、正常なスルーホールの値と比較することにより、スルーホール２１の良否を判定するものである。

本発明では、ランド周辺の温度上昇の程度を確認する手段として赤外線カメラ５を用いている。赤外線カメラ５で撮影した画像の輝度は赤外線の強さを示し、この輝度は対象物の温度に比例している。すなわち、画像の輝度が高い箇所ほど温度が高い。従って、レーザ光の照射によって加熱されたランド周辺の赤外線画像の輝度から温度を算出し、その温度を、良品サンプルから得られた輝度を考慮して設定した閾値と比較すれば、スルーホールの良否を判定することができる。

しかし、赤外線カメラを用いて、レーザ光が照射されたランド周辺を撮影すると、カメラ自身から放射される赤外線がランドで反射し、画像に取り込まれてノイズとなるため、ランド周辺の正確な赤外線画像を得ることができない。

本発明では、カメラ自身から放射される赤外線の影響を排除するため、レーザ光照射後の赤外線画像のデータから照射前の赤外線画像のデータを差し引いている。カメラ自身から放射されランドで反射した赤外線の強さは、レーザ光照射の前後で変わらない。従って、照射後の赤外線画像のデータから照射前の赤外線画像のデータを差し引くと、カメラ自身から放射されランドで反射した赤外線の画像が相殺されて、画像データから取り除かれる。

上述したように、本発明では、レーザ光をランド２２に予め定めた時間照射した後のランド周辺の赤外線画像における、レーザ光を照射する前との輝度の変化量のデータを取得し、その程度からスルーホールの良否を判定している。

その際、輝度の変化量のデータを取得するためにレーザ光照射後の赤外線画像のデータから照射前の赤外線画像のデータを差し引くと、カメラ自身から放射される赤外線の画像が相殺されて画像から取り除かれるため、ランド周辺の赤外線画像の正確な差分の画像が得られる。以下、図５および図６に基づき、良否の判定方法について具体的に説明する。

図５（ａ）（ｂ）は、ランド２２周辺を赤外線カメラ５で撮影した画像であるが、カメラ５で直接撮影した画像ではなく、レーザ光Ｌを所定の時間ランド２２に照射したときの画像のデータから、レーザ光Ｌが照射される直前の画像のデータを引いた差分の画像を示している。具体的には、画素（ピクセル）毎にレーザ光照射後の輝度から照射前の輝度を差し引いた画像である。

図５（ａ）は、図４（ａ）に示したメッキ層２４が正常な厚さの場合のランド周辺の画像、図５（ｂ）は、図４（ｃ）に示したメッキ層２４に欠損がある場合のランド周辺の画像である。図５（ａ）（ｂ）において、ランド部分より周囲の樹脂部の輝度が高いのは、材料の違いによる赤外線放射率の違いに起因するものである。反射率が高いランド部分は赤外線放射率が低く、レーザ光照射前後の赤外線画像の輝度の変化量が少ないために、暗い画像になっている。

一方、ランド２２周辺の樹脂部２３は赤外線放射率が高いために、レーザ光照射前後の輝度の変化量が大きい。図５（ａ）（ｂ）に示すように、メッキ層の厚みの違いが樹脂部２３の輝度に明確に反映されるため、ランド２２に接する樹脂部２３の輝度の変化量を測定すれば、レーザ光Ｌで加熱されたランド２２の熱がスルーホール２１を通って拡散する程度を確認できる。

図６のグラフに、図５に示した画像のうち輝度の変化量が最も大きい画素（すなわち最も温度が上昇した点）について、レーザ光を照射してからの輝度の変化量の時間的な変化を示す。図において、縦軸は、輝度を２５６階調で表したときのレーザ光の照射に伴う輝度の変化量を示す。一方、横軸はレーザ光が照射されてからの時間の経過を示す。

図中、実線のグラフは良品、すなわち図４（ａ）に示したメッキ層２４が正常な厚さのスルーホールの測定値であり、破線のグラフは不良品、すなわち図４（ｂ）に示したメッキ層２４の厚さが薄いスルーホールの測定値である。輝度の変化量はレーザ光が照射された時点（時間０Ｓ）から急上昇し、レーザ光の照射が停止した時点（０．５Ｓ）で最大となる。

輝度変化量の最大値は、実線で示したメッキ層２４が正常な厚さのスルーホールと、破線で示したメッキ層２４の厚さが薄いスルーホールで大きく異なっている。従って、閾値Ｔｈをこの間の値に設定すれば、輝度変化量の最大値のデータを取得することによって、正常なスルーホールであるか否かを判定できる。

次に、スルーホールの良否判定の手順について説明する。記憶装置６５には、プリント基板２に形成された各スルーホール２１の位置を示すデータが予め格納されている。制御部６３は検査に先立ち、記憶装置６５からスルーホール２１の位置を示すデータを読み出す。

また制御部６３は、図示しない光学系のカメラを用いて、テーブル３に載置されたプリント基板２のアライメントマークの位置を読み取り、そのデータに基づいて記憶装置６５から読み出したスルーホールの位置データを修正することにより、テーブル３上での各スルーホール２１の相対位置データを取得する。なお、アライメントマークを用いた位置データの修正については、プリント基板の検査方法において一般に使用される技術であるため、詳細な説明は省略する。

最初に、制御部６３は、赤外線カメラ５を用いて検査対象であるスルーホール２１のレーザ光Ｌ照射直前の画像を撮影し、その画像をワーキングメモリ（図示せず）に一時的に保存する。次に制御部６３は、取得した相対位置データに基づいてミラー駆動部１０を制御し、レーザ光源４から放射されたレーザ光Ｌを検査対象であるスルーホール２１のランド２２に所定時間照射する。

次に画像認識部６１は、赤外線カメラ５で撮影した、レーザ光の照射が終了した時点の画像から、図３の破線で示すランド２２を含むエリア２６の画像を切り出す。良否判定部６２は、画像認識部６１によって切り出されたエリア２６の画像データから、ワーキングメモリに一次保存されたレーザ光照射前の画像データを差し引いて、図５に示す差分の画像データを作成する。更に良否判定部６２は、作成された画像データから最も高い輝度の画素を抽出する。その画素の輝度は、レーザ光照射前後の輝度の変化量を示すことから、その値を閾値Ｔｈと比較する。

良否判定部６２は、比較の結果、赤外線画像から切り出されたエリア２６の輝度変化量の最大値が閾値Ｔｈを超える場合、そのエリアにあるスルーホール２１を不良と判定し、制御部６３に報告する。

制御部６３は、不良と判定されたスルーホール２１の位置を示す座標データを表示部６６に表示する。もしくは表示部６６に表示された赤外線画像のうち不良と判定されたスルーホールが含まれるエリアの色を、他のエリアと変えることにより、表示されたスルーホールが不良であることを、検査装置の操作者に知らせる。併せて制御部６３は、不良のスルーホールの位置データを、良否判定の結果と関連付けて記憶装置６５に格納する。

検査装置１の操作者は、プリント基板２の全てのスルーホール２１の検査が終了した後、記憶装置６５に格納されたデータを読み出して不良と判定されたエリアのスルーホールについて、外観検査や断面観察を行うか、もしくは抵抗値を測定し、そのスルーホールが許容される範囲に含まれるか否かを最終的に確認し、許容範囲外のスルーホールが含まれるプリント基板については廃棄等の処分を行う。

なお、レーザ光源４にはパルス状のレーザ光を出力するタイプと、レーザ光を連続して出力するタイプ（Continuous Wave：連続波）がある。ランドは通常、銅で形成されているが、その表面を金やはんだで被覆したものもあり、ランドの材質によっては、パルス状のレーザ光を照射すると焼損が生じる場合がある。その一方で、焼損の発生を避けるためにレーザ光のパワーを下げると、赤外線画像のＳＮ比が低下する。

本実施の形態では、対象物にダメージを与えるピークパワーを抑えながら、単位時間当りのエネルギー供給を最大にするため、レーザ光源４に連続波を出力するタイプのレーザ、具体的にはサファイアレーザを用いている。なお、レーザは固体レーザ、液体レーザ、色素レーザ、半導体レーザ、気体レーザのいずれか、または、これらと波長変換素子を組み合わせて用いてもよい。

また、図４ではレーザ光をランド２２のリングの中間部に照射しているが、プリント基板によっては、ランドの大半がレジスト膜で覆われている場合がある。レジスト膜にレーザ光を照射すると、レジスト膜が消失してその機能を果たせなくなるため、このような場合には、ランドとメッキ層との接合部周辺もしくはメッキ層にレーザ光を照射する。

なお、上述した本発明の検査方法は、スルーホールの検査ばかりでなく、ブラインドビア等の、絶縁層に設けられた孔に導電性のペーストが充填された、他の層間接続部の検査にも適用できる。ブラインドビアでは、絶縁層に設けられた孔に導電性ペーストを充填し、これを加熱乾燥して導通を確保しているが、この導電層に亀裂が生じることがあるため、導通の良否を検査する必要がある。ブラインドビアにおける熱の伝達のメカニズムはスルーホールのそれと同様であるため、上述した検査方法を適用できる。

＜検査工程＞
次に、前述の図１および図２を参照して、本発明にかかる層間接続部の検査方法における各工程について説明する。

検査は、良好なスルーホールを有するテスト用のプリント基板２を用いて、スルーホール毎に閾値Ｔｈ（図６参照）を設定する前工程と、この前工程で設定された閾値Ｔｈを用いて各スルーホールの良否を判定する本工程とからなる。最初に、前工程について説明する。

図３に示したように、プリント基板２に形成されたスルーホール２１の大きさやランドの形状、配線のパターンは様々であり、ランドにレーザ光を照射したときの熱の拡散程度は、それぞれのスルーホールによって異なる。このようなスルーホールの良否を判定するのに単一の閾値を用いると、検査の精度が大幅に低下して実用に供せなくなる。そこで本実施の形態では、スルーホール毎に閾値Ｔｈを設定している。

最初に、制御部６３による制御に従って図示しないハンドラーを操作し、ストッカーから、閾値設定用のプリント基板２を取り出し、テーブル３の上に載置する。

前述したように、記憶装置６５には、プリント基板２に形成された各スルーホール２１の位置を示すデータが予め格納されている。制御部６３は検査に先立ち、記憶装置６５からスルーホール２１の位置を示すデータを読み出す。

次に、テーブル３上に載置されたプリント基板２の位置を確認する。前述したように、プリント基板には位置確認用のアライメントマークが複数個所に形成されている。制御部６３は、図示しない光学系のカメラを用いて、テーブル３に載置されたプリント基板２のアライメントマークの位置を読み取り、そのデータに基づいて記憶装置６５から読み出したスルーホールの位置データを修正して、スルーホール２１の相対位置データを取得する。

次に、制御部６３は、上述の相対位置データに基づいてテーブル駆動部７を駆動して、プリント基板２を、検査領域が赤外線カメラ５の撮影エリアに入る位置に移動する。

制御部６３は、テーブル２をその位置に保持した状態で、赤外線カメラ５を用いてプリント基板２を撮影し、その画像をワーキングメモリ（図示せず）に一時的に保存する。続いてレーザ光源４をオンにすると共に、上述の相対位置データに基づいてミラー駆動部１０を駆動してミラー９の回転角度を制御し、レーザ光Ｌを検査対象のスルーホール２１の上面のランド２２に照射する。

画像認識部６１は、赤外線カメラ５で撮影された画像から、レーザ光Ｌの照射によって加熱されたランド２２を含むエリア２６（図３参照）を切り出す。良否判定部６２は、ワーキングメモリからレーザ光照射前の画像データを読み出し、レーザ光照射後の画像データからレーザ光照射前の画像データを差し引いて差分の画像データを作成する。更に作成された画像データから輝度の最も大きい画素を抽出する。

前工程においては閾値Ｔｈが設定されていないため、良否判定部６２は、スルーホールの良否を判定せず、単に輝度変化量の最大値だけを取り出し、その値を制御部６３に報告する。

上述したように、テスト用のプリント基板２は良好なスルーホールだけで構成されている。装置の操作者は、取り出した輝度変化量の最大値に係数を掛けて閾値Ｔｈを算出する。係数の値は、実験の結果に基づいて定められる。算出した閾値Ｔｈのデータは、対象となったスルーホールの位置データと関連付けた状態で、記憶装置６５に格納される。

上述の手順を繰り返すことによって、プリント基板２の全てのスルーホール２１について閾値Ｔｈが設定され、位置データと共に、記憶装置６５に格納される。以上で前工程が終了する。

次に、検査の本工程について説明する。制御部６３は、検査の工程に入る前に、記憶装置６５から、各スルーホール２１の位置データと閾値のデータを読み出してワーキングメモリ（図示せず）に格納する。

最初に、制御部６３による制御に従って図示しないハンドラーを操作し、ストッカーからプリント基板２を１枚取り出し、テーブル３の上に載置する。

次に、制御部６３は、図示しない光学系のカメラを用いて、テーブル３に載置されたプリント基板２のアライメントマークの位置を読み取り、そのデータに基づいて記憶装置６５から読み出したスルーホールの位置データを修正して、スルーホール２１の相対位置データを取得する。

次に、制御部６３は、テスト用のプリント基板の場合と同様にテーブル駆動部７を駆動して、プリント基板２を、検査領域が赤外線カメラ５の撮影エリアに入る位置に移動する。

制御部６３は、テーブル２をその位置に保持した状態で、赤外線カメラ５を用いてレーザ光が照射される前のランド２３周辺の画像を撮影し、その画像データをワーキングメモリに一次保存する。その後、レーザ光源４をオンにすると共に、ミラー駆動部１０を駆動してミラー９の回転角度を制御し、レーザ光Ｌを検査対象のスルーホール２１の上面のランド２２に照射する。

画像認識部６１は、赤外線カメラ５で撮影された画像から、レーザ光Ｌの照射によって加熱されたランド２２を含むエリア２６（図３参照）を切り出す。良否判定部６２は、前述した処理によって、そのエリアに含まれるスルーホールの良否を判定する。制御部６３は判定結果のデータを、スルーホール２１の位置データと関連付けて記憶装置６５に格納する。

制御部６３は、赤外線カメラ５の撮影エリアに含まれる全てのスルーホールについて上述の手順を繰り返し、検査結果を記憶装置６５に格納する。赤外線カメラ５の撮影エリアに含まれる全てのスルーホール２１の検査が終了した後、制御部６３は、テーブル駆動部７を制御し、プリント基板２の別の検査領域が赤外線カメラの撮影エリアに含まれるようにテーブル３を移動する。

上述のテーブル３の移動を繰り返して、プリント基板２の全てのスルーホール２１の検査を終了する。その後、検査装置の操作者は、記憶装置６５からスルーホールの良否に関するデータを読み出し、必要に応じてスルーホールの目視検査を行い、もしくは抵抗値を測定し、検査装置による検査を補完する。

表１に、図１の検査装置１を用いて検査した結果の一例を示す。検査対象である１２個のサンプルのうちＮｏ．１〜Ｎｏ．４はメッキ層が厚い（２５μｍ程度）正常なサンプル（図４（ａ）参照）、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８はメッキ層が規定値より薄い（１０μｍ程度）サンプル（図４（ｂ）参照）、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２はメッキ層が欠落したサンプル（図４（ｃ）参照）である。表１には、比較のため、目視検査の結果と抵抗値の測定結果を併せて示している。

検査対象となったスルーホールは、スルーホールおよびランドの形状が同じで、かつ全てグランドライン等によって他の配線と接続されている。他の配線と接続されていない独立したスルーホールの場合は、レーザ光で加熱されたランドの熱がメッキ層だけを通って拡散する。これに対し、他の配線と接続されたスルーホールについては、熱がメッキ層だけでなく配線を通って拡散するため、良否の判定が難しくなる。

表１において、メッキ層が欠落しているサンプル（Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２）については、本発明の方法により検査した結果は、輝度変化量が閾値である２０より大きく、目視検査と同じ結果となっている。

またメッキ層が規定の値よりも薄いサンプル（Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８）については、目視検査で良品と判定されたＮｏ．７とＮｏ．８のサンプルについて、輝度変化量が閾値（２０）を超えており、不良品と判定された。

これらのうちＮｏ．７のサンプルについては、抵抗値についても良品と判定されたが、プリント基板２を切断してメッキ層２４の厚さを測定したところ、５μｍであった。ＪＩＳ規格（ＪＩＳＣ５０１４）によると、板厚０．５ｍｍ〜１．０ｍｍのプリント基板のメッキ層の厚みは、最も緩いクラスＩでも１０μｍ以上であることが要求されることから、本発明の検査方法によれば、従来方法で検出できなかったＪＩＳ規格基準の不良を識別できる。

一方、メッキ層の厚みが正常範囲にあるサンプル（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）については、本発明の方法により検査した結果は、輝度変化量が全て閾値である２０より低く、目視検査と同じ結果となっている。

上述したように本発明の検査方法によれば、スルーホールの良否判定を、人手によることなく短時間に、しかも高い精度で行うことができる。

なお、本実施の形態では、画像認識部６１においてレーザ光が照射されたランドを含むエリア２６の画像を切り出したが、赤外線カメラ５のレンズの倍率を高めて撮影エリアを小さくすれば、もしくは、解像度の高い赤外線カメラを用いれば、
画像を切り出さなくても、最大輝度の画素の輝度データを取得することができる。

また本実施の形態では、装置本体にＰＣを用いたが、必ずしもＰＣを用いる必要はなく、専用に設計されたデータ処理装置を用いて装置本体を構成してもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ランド周辺の赤外線画像から取得した輝度変化量の最大値によってスルーホールの良否を判定した。大半のスルーホールでは、良品と不良品の輝度変化量の最大値に有意差があり、かつスルーホール毎に閾値を設定しているため、良否の判定に支障が生じることはない。しかし、ランドの形状や周囲の配線のパターンによっては、良否の判定を行う閾値Ｔｈの設定が難しい場合がある。

図７（ａ）は、そのようなプリント基板について輝度変化量の最大値をスルーホール毎に測定した結果を示したグラフである。横軸はサンプル番号を示し、縦軸は輝度変化量を示している。いずれのサンプルも、ランドはグランドラインや電源ラインに接続されておらず、独立している。Ｎｏ．１からＮｏ．９は、約１０μｍのメッキ層が形成された不良品のサンプル、Ｎｏ．１０からＮｏ．１８は、約２５μｍのメッキ層が形成された良品のサンプルである。

輝度変化量の最大値が閾値Ｔｈと等しいＮｏ．６、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１５およびＮｏ．１７のサンプルのうちＮｏ．６とＮｏ．８はメッキ層が薄い不良品、Ｎｏ．１５とＮｏ．１７はメッキ層が厚い良品である。このように、ランドの形状や配線のパターン等によっては、輝度変化量の最大値によってスルーホールの良否を判定することが難しい場合がある。

そこで本実施の形態では、赤外線画像において、輝度変化量が第１の閾値を超えるエリアの面積を求め、そのエリアの面積が第２の閾値を超えるか否かによってスルーホールの良否を判定している。図８に、輝度変化量が第１の閾値を超えるエリア２７を模式的に表した赤外線画像を示す。図８（ａ）はエリア２７の面積が小さい良品のスルーホールの赤外線画像、図８（ｂ）はエリア２７の面積が大きい不良品の赤外線画像である。

前述したように、赤外線画像の各画素の輝度は温度に対応していることから、輝度変化量が第１の閾値を超えるエリア２７の面積は、輝度変化量が第１の閾値を超える画素（ピクセル）の数を計数することによって簡単に求めることができる。

本実施の形態では、実施の形態１とは良否判定部６２における処理の内容を変え、切り出した赤外線画像から輝度変化量が所定の閾値を超える画素の数を計数し、その値が、予め設定した画素の数（閾値）を超えているか否かで、スルーホールの良否を判定している。

図７（ｂ）は、前述の１８個のサンプルについて、輝度変化量が図７（ａ）に示す第１の閾値Ｔｈを超える画素の数を計数した結果のグラフである。図７（ｂ）において、Ｎｏ．１からＮｏ．９の不良品のサンプルと、Ｎｏ．１０からＮｏ．１８の良品のサンプルでは、輝度変化量が第１の閾値Ｔｈを超える画素数に有意差がある。

従って、画素数の閾値Ｔｈを適切に設定すれば、図７（ａ）に示した輝度変化量の最大値を比較する方法に比べて、スルーホールの良否判定の精度を高めることができる。しかも、画素数の計数と判定は、記憶装置６５（図２参照）に格納されたプログラムを変えるだけで簡単に実現できる。

なお、上述した実施の形態１では、レーザ光照射前後の輝度変化量の最大値に基づいて層間接続部の良否を判定し、また、実施の形態２では輝度変化量が所定の値を超える画素の数に基づいて層間接続部の良否を判定したが、良否判定の方法はこれらに限定されない。層間接続部周辺の温度上昇に対応した輝度のデータに基づくものであれば、他の方法を用いて層間接続部の良否を判定してもよいことはいうまでもない。

１ 検査装置
２ プリント基板
３ テーブル
４ レーザ光源
５ 赤外線カメラ
６ 装置本体
７ テーブル駆動部
８ レンズ
９ ミラー
１０ ミラー駆動部
２１ スルーホール
２２ ランド
２３ 樹脂部
２４ メッキ層
２５ 配線
２６ 切り出しエリア
２７ 輝度変化量が所定の値以上のエリア
６０ プロセッサ
６１ 画像認識部
６２ 良否判定部
６３ 制御部
６４ 入力部
６５ 記憶装置
６６ 表示部

Claims (8)

1. 少なくとも２層の配線層が絶縁層を介して積層され、かつ前記配線層間が層間接続部により接続されたプリント基板における層間接続部の検査方法であって、
   前記層間接続部の一部に、予め定められた時間レーザ光を照射する第１の工程と、
   レーザ光の照射により加熱された前記プリント基板の層間接続部の周辺を赤外線カメラで撮影する第２の工程と、
   前記赤外線カメラで撮影された前記層間接続部周辺の画像から温度上昇に対応した輝度のデータを取得すると共に、当該輝度のデータに基づいて前記層間接続部の良否を判定する第３の工程と、を含むことを特徴とするプリント基板層間接続部の検査方法。
2. 前記第３の工程として、前記層間接続部周辺の画像からレーザ光を照射する前と照射した後の輝度変化量の最大値のデータを取り出し、その輝度変化量の最大値が予め定めた値を超えているか否かにより、前記層間接続部の良否を判定することを特徴とする、請求項１に記載のプリント基板層間接続部の検査方法。
3. 前記第３の工程として、前記層間接続部周辺の画像からレーザ光を照射する前と照射した後の輝度変化量が所定の値を超える画素の数を計数し、その画素の数が予め定めた値を超えているか否かにより、前記スルーホールの良否を判定することを特徴とする、請求項１に記載のプリント基板層間接続部の検査方法。
4. 前記第１の工程に先立ち、前記プリント基板が載置されたテーブルを移動させて、検査対象である層間接続部が前記赤外線カメラの撮影エリアに含まれるようにすることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のプリント基板層間接続部の検査方法。
5. 前記第１の工程において、回転可能なミラーを用い、レーザ光源から放射されたレーザ光の方向を変えて前記層間接続部に照射することを特徴とする、請求項４に記載のプリント基板層間接続部の検査方法。
6. 少なくとも２層の配線層が絶縁層を介して積層され、かつ前記配線層間が層間接続部により接続されたプリント基板の層間接続部検査装置であって、
   レーザ光を放射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から放射されたレーザ光を回転可能なミラーで反射し、前記層間接続部の一部に照射するミラー駆動部と、
   レーザ光の照射により加熱された前記プリント基板の赤外線画像を撮影する赤外線カメラと、
   前記赤外線カメラで撮影された前記層間接続部周辺の画像から、温度上昇に対応した輝度のデータを取得すると共に、当該輝度のデータに基づいて前記層間接続部の良否を判定するプロセッサと、を備えたことを特徴とするプリント基板層間接続部検査装置。
7. 前記プリント基板に形成された複数の層間接続部の位置に関するデータが格納された記憶装置を更に備え、
   前記プロセッサは、前記層間接続部の良否判定の結果に関するデータを、当該層間接続部の位置に関するデータと関連付けて前記記憶装置に格納することを特徴とする、請求項６に記載のプリント基板層間接続部検査装置。
8. 前記プロセッサは、
   前記赤外線カメラで撮影した画像から前記層間接続部周辺の画像を切り出す画像認識部と、
   前記画像認識部で切り出された画像から温度上昇に対応した輝度のデータを取得すると共に、当該輝度のデータに基づいて前記層間接続部の良否を判定する良否判定部と、で構成されていることを特徴とする、請求項６または７に記載のプリント基板層間接続部検査装置。