JP2524000B2 - パタ―ン検査装置 - Google Patents

パタ―ン検査装置

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秀彦 川上
秀昭 川村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板やホトマ
スク等における配線パターンの不良を検査するためのパ
ターン検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、プリント基板等の不良の検査は人
間による目視検査に頼っていた。ところが、製品の小型
化や軽量化が進むに連れ、配線パターンの細密化や複雑
化がより一層進んでいる。このような状況の中で、人間
が高い検査精度を保ちつつ非常に細密な配線パターンを
しかも長時間続ける事が難しくなっており、検査の自動
化が強く望まれている。
【0003】配線パターンの欠陥検出方式としては、ジ
ョージ エル.シー.サンとアニル.ジェイン(Jorge
L.C.Sanz and Anil K.Jain :"Machine-vision techniqu
es for inspection of printed wiring boards and thi
ck-film circuits",Optical Society of America,Vol.
3,No.9,september,pp1465-1482,1986)らにより数多く
の方式が紹介されており、主にデザインルール法と比較
法の2つの方式に大別することができる。しかし、これ
らの方法は一長一短がある。
【0004】中でも、将来有望で興味深い方式として、
米国特4853967号およびジョン アール.マンデビル(J
on R.Mandevile:"Novel method for analysis of print
ed circuit images",IBM J.Res.DEVELOP.,VOL.29,NO.1,
JANUARY,1985)のものがあり、2値化した画像データを
収縮または膨張させたのち細線化し、配線パターンの欠
陥を検出する方法を提案しており、以下に従来例として
説明する。
【0005】図8に、欠陥検出の手順を示す。(a)〜
(d)は、断線の検出処理を示し、(e)〜(h)はシ
ョートの検出処理を示している。
【0006】(a)は、欠陥を含む画像データを示して
おり、b点およびc点が線幅異常と断線の致命的欠陥と
し、a点は欠陥としないものとしている。第1ステップ
として(b)では、画像の収縮処理(周辺から一画素づ
つ削り取る処理)を行う。この処理により、b点の欠陥
が断線となり欠陥を誇張することになる。第2ステップ
として(c)では、細線化処理(一本の線になるまで周
辺から一画素づつ削り取る処理を繰り返す)を行う。こ
れにより、配線パターンは一本の線となる。第3ステッ
プとし(d)では、3×3論理マスクを走査させLUT
(ルック・アップ・テーブル)を参照しながら欠陥検出
を行い、b点およびc点が断線として検出(□印)でき
る。さらに、端子部と配線パターンとの接合点も検出
(○印)している。
【0007】次に、ショートおよび線間異常について
(e)〜(h)の処理の流れに沿って説明する。
【0008】(e)は、欠陥を含む画像データを示して
おり、b点およびc点を線間異常とショートの致命的欠
陥とし、a点は欠陥としないものとしている。
【0009】第1ステップとして(f)では、画像の膨
張処理(周辺画素から一画素づつ膨らませる)を行い、
これによりb点がショート状態になる。第2ステップと
して(g)では、細線化処理を行い、一本の線にする。
第3ステップとして(h)では、3×3論理マスクを走
査させLUT(ルック・アップ・テーブル)を参照しな
がら欠陥検出を行い、b点およびc点がT分岐としてシ
ョートが検出(□印)できる。さらに、端子部と配線パ
ターンとの接合点も検出(○印)している。
【0010】以上のようにして、断線や線幅異常および
ショートや線間異常が検出できる。なお、細線化処理・
膨張処理および収縮処理等の画像処理手法については、
森俊二、板倉栂子著:”画像認識の基礎[サ]”、オー
ム社に詳しく記載されているので詳細な説明は省略し
た。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
2値化画像を収縮や膨張し、欠陥を誇張した上で細線化
し3×3局所領域に於ける連結判定により欠陥を検出す
る方式について説明した。この方法は、デザインルール
法に基づくもので確実に欠陥が検出できる有望な方法と
言えよう。
【0012】しかし、スルーホールを有する基板を検査
する場合、配線パターンとスルーホールのランド部では
パターン幅の基準が異なるために、欠陥を誇張するため
の収縮処理でランド部が切れてしまうことになりランド
部では線幅不足として検出される問題がある.本発明
は、上記従来技術の課題を鑑み簡単な構成で、スルーホ
ールのランド部の座切れなどの検査のできるパターン検
査装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、プリント基板上に形成された配線パターン
上方からの拡散照明と下方からの所定の周期で変調さ
れた照明光で照明し、反射光イメージと透過光イメージ
撮像する画像入力手段と、前記画像入力手段からの濃
淡画像を2値画像に変換する2値化手段と、配線パター
ンとスルーホールを分離するホール分離手段と、前記配
線パターンのスルーホール部を穴埋めすると共に前記ホ
ール分離手段により分離したスルーホール画像をランド
幅の許容範囲画素数分膨張し論理演算する欠陥検出手段
を具備する構成を有している。
【0014】
【作用】本発明は上記構成によって、配線パターンとス
ルーホール部を分離し、配線パターンのスルーホール部
を穴埋めすると共に分離したスルーホール画像を任意量
膨張処理を施し穴埋めした2値画像と論理演算すること
で不一致部分をスルーホールのランド部の欠陥として検
出することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
【0016】図1は本発明の一実施例におけるパターン
検査装置のブロック構成図である。図1において、10
1はプリント基板、105は102のリング状ライトガ
イド等の拡散照明装置と104のCCDカメラなどの撮
像装置を備えた画像入力手段、103は透過光を変調し
て照明する変調光発生手段、106は濃淡画像を2値画
像に変換する2値化手段、107は配線パターンとスル
ーホール部とを分離するとともに穴埋め2値画像を出力
するホール分離手段、108は任意量膨張する膨張処理
手段、穴埋め2値画像との論理演算で不一致部分を検出
しスルーホールの欠陥を検出する欠陥検出手段である。
【0017】以上のように構成されたパターン検査装置
について、その動作を説明する。まず、プリント基板1
01上に形成された配線パターンの上方からリング状ラ
イトガイド等の拡散照明装置102で照明し、CCDカ
メラなどの撮像装置104を備えた画像入力手段105
で濃淡画像として入力する。この時同時に、プリント基
板101の下方から所定の周期で変調された照明光を照
射し画像入力手段105に入力する。本実施例では、撮
像装置に一次元のCCDカメラを用いた例を示す。ま
た、配線パターンとスルーホール部の分離方法として大
別すると、2センサで照射する照明を2波長とする波長
で分離する方法と画像データからスルーホールを分離す
る方法とがある。本実施例では、画像データから分離す
る方法で、下方からの照明をCCDカメラの周期で変調
しスルーホール部を縞パターンとして局所領域のマスク
走査で容易に分離できる方法を用いて説明する。プリン
ト基板101は、図示しない移動テーブル上に設置さ
れ、移動テーブルと同期してCCDカメラを駆動するこ
とにより、撮像装置104から得られる濃淡画像はスル
ーホール領域において副走査方向に1ライン毎に画信号
レベルが変調された画像となる。2値化手段106で
は、画像入力手段105からの濃淡画像を所定に閾値と
比較し、配線パターン部を1、基材部を0とする2値画
像に変換する。2値化によってスルーホール領域は、副
走査方向に1と0が交番した縞パターンの画像が得られ
る。ホール分離手段107は、2値化手段106からの
2値画像からスルーホール領域の縞パターンを抽出しス
ルーホール画像を得ると共に元の2値画像のスルーホー
ル部を穴埋めした穴埋め2値画像を出力するものであ
る。膨張処理手段108は、スルーホール画像を任意量
膨張するもので、検出するランドのパターン幅に応じて
膨張量を制御する。欠陥検出手段109は、ホール分離
手段107からの穴埋め2値画像と膨張処理手段108
からのスルーホール画像との論理演算を行い不一致領域
を検出する。つまり、この不一致領域が、スルーホール
のランドにおける欠陥として抽出されることになる。
【0018】次に、変調光発生手段103、ホール分離
手段107、膨張処理手段108および欠陥検出手段1
09についてさらに詳細に説明する。
【0019】図2に、変調光発生手段109を中心にし
た光学系の構成図を示す。同図において、201はプリ
ント基板、202は光学レンズ、203はCCDカメ
ラ、204はリング状ライトガイド、205はハロゲン
ランプ等の光源、206は拡散板、207はLEDアレ
イ等のライン光源、208はライン光源ドライバ、20
9は分周回路、210はCCDカメラの駆動回路、21
1はCCDカメラの画素クロック(以下CLKと略記す
る)、212はCCDカメラの水平同期クロック(以下
SYNCと略記する)を示す。以下にその動作を説明す
る。光源205からの照明光は、リング状ライトガイド
204によってプリント基板201を照明する。同時
に、ライン光源207からの照明光は、拡散板206を
介してプリント基板201のスルーホールを透過してC
CDカメラに入射される。CCDカメラは、駆動回路2
10によりCLK211とSYNC212が供給され、
濃淡画像信号を出力端子213より出力する。この時、
ライン光源207は、SYNC212を分周回路209
で1/2分周されライン光源ドライバ208に供給され
る。これにより、ライン光源207は、SYNC212
に同期して1周期毎に点滅する。図3に、2値化した際
のスルーホール部の画像を示すが、スルーホール部が縞
パターンとなっている様子を表している。
【0020】次に、図4を用いて、ホール分離手段10
7のブロック図を示し、以下に説明する。同図におい
て、401は縞パターンを含んだ2値画像、402はエ
ッジ検出手段、403は第1の膨張手段、404は収縮
手段、405は第2の膨張手段、406はタイミングを
合わせるための遅延メモリ、407は穴埋めするための
論理和回路を示す。図3で示したような縞パターンを含
んだ2値画像401を入力し、エッジ検出手段402で
エッジ画像にする。第1の膨張手段403はエッジ検出
手段402からのエッジ画像を所定のサイズ太らせる膨
張処理を施し、スルーホール領域を塗りつぶす。本実施
例では、スルーホール部の縞パターンが1画素間隔であ
ることから、第1の膨張手段403は1画素の膨張処理
でスルーホール領域を塗りつぶすことができる。収縮手
段404は、縞パターンを塗りつぶした2値画像を所定
のサイズ収縮処理を施し、スルーホール領域以外のエッ
ジ画像を消去する。収縮処理するサイズは、第1の膨張
手段403で1画素膨張してエッジ画像は3画素幅にな
っているので、2画素以上収縮すればスルーホール領域
以外のエッジ画像は消去されスルーホール画像として分
離できる。第2の膨張手段405は、収縮手段404か
らの2値画像を所定のサイズ膨張しスルーホールを元の
サイズに戻す。図5にn×nの走査窓を示し、エッジ検
出・膨張処理および収縮処理について簡単に説明する。
まず、エッジ検出は、図5(a)の3×3の走査窓で
(数1)の論理式で演算できる。
【0021】
【数1】 膨張処理の場合は、走査窓内の論理和を演算するもの
で、例えば1の膨張手段403の場合は、1画素の膨張
処理であるから(数2)の論理式で演算できる。
【0022】
【数2】 また、収縮手段や第2の膨張手段の様に複数画素収縮や
膨張処理する場合は、図5(b)に示すn×nの走査窓
の論理積や論理和を演算するものである。例えば、2画
素の収縮処理の場合は、n×nの走査窓内の数値2以下
の画素の論理積を演算するものである。膨張処理手段1
08は、ホール分離手段107からのスルーホール画像
を所定のサイズ膨張するもので、スルーホールのランド
幅の許容範囲画素数分膨張する。例えば、分解能10μ
mで50ミクロン幅以下のランド幅を検出する場合は、
4画素膨張すればよいことになる。
【0023】欠陥検出手段109は、膨張処理手段10
8からの膨張したスルーホール画像をとホール分離手段
107からの穴埋めし2値画像をタイミングを取るため
に遅延メモリ601で遅延させ排他的論理和602をす
ることでランドの欠陥である不一致領域を検出すること
ができる。図7に欠陥検出手段109の処理例を示す。
斜線部分が不一致領域703として検出されたランドの
欠陥部分である。
【0024】以上のように本実施例によれば、下方照明
の変調等により画像データから縞パターンとなったスル
ーホール領域を分離、ランド幅の許容範囲画素数分膨張
処理し、スルーホール部の穴埋め信号との排他的論理和
を取ることで不一致領域を検出することでランドの欠陥
を容易に検出できる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明は、1つの撮像装置
でプリント基板の反射光イメージと透過光イメージとを
検出し、縞パターンとなったスルーホール画像を分離す
ると共にスルーホールを穴埋めし、分離したスルーホー
ル画像をランド幅の許容範囲画素数分膨張処理し、スル
ーホール部の穴埋め信号との排他的論理和を取ることで
スルーホールのランドの欠陥を容易にしかも検出範囲を
任意に設定できる優れたパターン検査装置を実現できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるパターン検査装置のブ
ロック結線図
【図2】同実施例における要部である変調光発生手段の
ブロック結線図
【図3】同実施例におけるスルーホールの縞パターンを
示す2値画像の図
【図4】同実施例における要部であるホール分離手段の
ブロック結線図
【図5】(a)同実施例における3×3走査窓を示す図
(b)同実施例におけるn×n走査窓を示す図
【図6】同実施例における要部である欠陥検出手段のブ
ロック結線図
【図7】同欠陥検出手段の画像処理を示す図
【図8】従来の配線パターン検査装置における欠陥検出
手順を示す図
【符号の説明】
101 プリント基板 102 照明装置 103 変調光発生手段 104 撮像装置 105 画像入力手段 106 2値化手段 107 ホール分離手段 108 膨張処理手段 109 欠陥検出手段 201 プリント基板 202 光学レンズ 203 CCDカメラ 204 リング状ライトガイド 205 光源 206 拡散板 207 ライン光源 208 ライン光源ドライバ 209 分周回路 210 CCD駆動回路 211 画素クロック 212 水平同期クロック 213 出力端子 301 配線パターン 401 2値画像 402 エッジ検出手段 403 第1の膨張手段 404 収縮手段 405 第2の膨張手段 406 遅延メモリ 407 論理和回路 408 スルーホール画像 409 穴埋め2値画像 501 3×3走査窓 502 n×n走査窓 601 遅延メモリ 602 排他的論理和回路 701 穴埋め2値画像 702 膨張したスルーホール画像 703 不一致領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 秀昭 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (72)発明者 中島 正昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント基板上に形成された配線パター
    ンを上方からの拡散照明と下方からの所定の周期で変調
    された照明光で照明し、反射光イメージと透過光イメー
    ジを撮像する画像入力手段と、前記画像入力手段からの
    濃淡画像を2値画像に変換する2値化手段と、配線パタ
    ーンとスルーホールを分離するホール分離手段と、前記
    配線パターンのスルーホール部を穴埋めすると共に前記
    ホール分離手段により分離したスルーホール画像をラン
    ド幅の許容範囲画素数分膨張し論理演算する欠陥検出手
    段を備えたパターン検査装置。
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