JP2559921B2

JP2559921B2 - プリント基板のパターン検査方法

Info

Publication number: JP2559921B2
Application number: JP3157806A
Authority: JP
Inventors: 龍治北門
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1996-12-04
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JPH04355352A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プリント基板のパタ
ーン検査方法に関し、特にランド及びラインを含むパタ
ーンに対してスルーホールが位置ずれを起こすことによ
り生じるパターン切れのうちの、いわゆるネック切れの
検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の小形軽量化，高性能化に伴な
って、プリント基板回路のパターンも微細化，高密度化
が進んでおり、パターンの細線化，スルーホールの小径
化が要求されている。特に、多層基板の導通用スルーホ
ールとしては、過去の0.8 mm径から、さらに小径化され
た 0.5mm〜0.1mm径のミニバイアホールと呼ばれるスル
ーホールが、現在用いられている。

【０００３】スルーホールの小径化に伴い、スルーホー
ルのメッキ技術、ドリル加工、信頼性検査などの各方面
において新しい技術が望まれる。

【０００４】一般に、ドリル加工は、フォトエッチング
プロセスに比べて精度が悪く、スルーホールがパターン
からずれることが多い。0.8 mm径程度のスルーホールに
おいては、その周囲に充分大きなランドが設けられてお
り、スルーホールの多少の位置ずれが起きても、基板の
電気的信頼性への影響は軽微であった。

【０００５】しかし、スルーホールの小径化が進むと、
ランドも小さくなり、ドリル加工において、ランド内に
確実にスルーホール用の穴を設ける精度が保証されなく
なってきた。そのため、穴の位置ずれによるプリント基
板の電気的信頼性の低下が問題となり、スルーホールの
穴の位置ずれ検査の重要性が増大する。

【０００６】穴の位置ずれ検査においては、導通検査お
よび外観検査の両面からのアプローチが必要となる。外
観検査においては、メッキのクラックからの漏洩光を検
出する方式の検査機が知られているが、基板の高多層化
が進むにつれて、様々な課題が指摘されている。また、
スルーホールとパターンとの相対的な位置ずれによって
生じるパターン切れの検査に対しては、適用できない。

【０００７】図３０，図３１は、配線パターンＰのうち
ランドＲとスルーホールＨとの相対的位置関係を示す図
である。図３０において、ランドＲの中心とスルーホー
ルＨの中心Ｏが一致しており、良好なパターンとなって
いる。図３１においては、ランドＲの中心とスルーホー
ルＨの中心Ｏがずれており、スルーホールＨの一部が、
ランドＲの外側に突出してパターン切れを起こしてい
る。この突出部分の大きさは開口角θによって求めら
れ、開口角θが所定の基準より大きい時には、そのパタ
ーン切れは不良と判定される。

【０００８】このように開口角θを求めてパターン切れ
を判定するための技術は、たとえば本出願人による特開
平２−２５９５５２号に記載されている。これは図３２
に示す様に、適当な倍率で拡大処理されたランドＲのラ
ンドイメージＲＩと、適当な倍率で拡大処理されたホー
ルＨの輪郭イメージＲＰとに基づいてリング状の領域Ｗ
Ｒを求め、開口角θを求めようとするものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この技術では
開口角θの値のみを基準としてパターン切れの良否を判
定しているため、図３３のようにランドＲとラインＬと
の間におけるパターン切れが生じた場合、即ちいわゆる
ネック切れが生じた場合には、これを他のパターン切れ
と区別して判別することはできない。しかし、ネック切
れはランドとラインの電気的接続の信頼性を左右するも
のであり、この信頼性を検査する上で開口角の測定によ
るパターン切れの検出は適当ではないという問題点があ
った。

【００１０】この発明は以上のような事情を考慮してな
されたもので、ホールＨ（ミニバイアホールを含む）に
よって生じる、ランドＲとラインＬとの間のネック切れ
を安定して自動的に検査する方法を得ることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるプリン
ト基板のパターン検査方法は、遮光性の基板上にライ
ン、ランドを有する配線パターンと、前記ランドに関連
して前記基板を貫通するスルーホールとが形成されてい
るプリント基板に対し、（ａ）前記プリント基板上を光
学的に走査し、前記配線パターン及び前記スルーホール
のイメージを読み取って、それぞれの２値化画像である
パターンイメージ及びホールイメージを得て、（ｂ）前
記配線パターンイメージから前記ラインの２値化画像で
あるラインイメージを求め、（ｃ）前記ホールイメージ
を所定の拡大率を以て拡大処理を行い、拡大ホールイメ
ージを得て、（ｄ）前記ラインイメージと前記拡大ホー
ルイメージとの論理積をとり、（ｅ）前記論理積の値を
以て前記ラインと前記ランドとの間に生じるネック切れ
を検査する。

【００１２】望ましくは、前記（ｂ）において、（ｂ−
１）互いに直交する第１及び第２の方向へ走る腕を有
し、前記腕の各々は、前記配線パターンイメージの単位
である画素が並ぶ画素列の複数によって構成されている
オペレータを前記配線パターンイメージに作用させ、前
記配線パターンイメージの各部分の中で前記第１の方向
へ所定長さ以上連続した部分を、前記第１の方向に走る
前記ラインの２値化画像であるラインイメージとして認
識し、（ｂ−２）前記第２の方向に走る前記腕を構成す
る複数の前記画素列の各々において、前記ラインイメー
ジについての複数の幅を測定し、前記複数の幅を比較す
ることによって前記ラインイメージの端部を検出する。

【００１３】

【作用】この発明においてネック切れを検査する際に
は、ラインとランドの間のネックにおける、いわゆる座
残りの確保がなされているか否かよって判定する。ネッ
クにおいて座残りが必要量以上に確保されていない場
合、ネック切れであると判定するのである。この必要量
に応じてホールイメージの拡大処理がなされ、ラインイ
メージとの重複部分の大小により、座残りの必要量が確
保されているか否かが判定される。この必要量が大きけ
れば拡大処理は多量に、小さければ少量だけ行うことに
より、前記重複部分の閾値を設定して前記判定を行うこ
とができる。

【００１４】前記重複部分での誤差を少なくするためラ
インイメージとランドイメージとの境界を正しく求める
ことが望ましい。このため、複数の画素列によって構成
された腕を有するオペレータがラインイメージの幅を複
数個求め、これらの値がある程度以上に異なることにな
ればオペレータの一部はランドイメージ上にあると判定
する。

【００１５】

【実施例】Ａ．基本的な考え方この発明の実施例につい
ての詳細な説明を行う前に、この発明の基本的な考え方
について説明する。

【００１６】図２６〜図２７はパターンＰにおいて、ラ
ンドＲとラインＬが、ホールＨの位置ずれのためにパタ
ーン切れを起こしている場合を示している。図２６はラ
ンドＲとラインＬの接合部を示す仮想のネック線Ｋにお
いてはパターン切れが生じず、ランドＲにおいてのみパ
ターン切れが生じている場合を、図２７はネック線Ｋに
おいてパターン切れが生じている場合、即ちネック切れ
が生じている場合をそれぞれ示す。

【００１７】図２６においては、ネック線Ｋにおけるパ
ターン切れが生じていないため、ラインＬにおいてパタ
ーン切れが生じることはない。換言すればネック線Ｋ近
傍にはいわゆる座残りが確保されている。

【００１８】一方、図２７においてはネック線Ｋにおい
てパターン切れ（ネック切れ）が生じているため、ライ
ンＬにまでパターン切れが及び、ネック線Ｋ近傍では座
残りが確保されていない。

【００１９】従ってネック切れが生じているか否かの判
定は、ネック線Ｋ近傍での座残りが確保されているか否
かを判定すればよいことがわかる。この発明では座残り
量Ｂを定義し、この量の大小によって座残りが確保され
ているか否かについて判定を行なう。

【００２０】座残り量Ｂは、ラインＬの走行方向ｘ₁に
平行に測定された距離であり、ホールＨのうち最もライ
ンＬに近い点とネック線Ｋ若しくはその延長との距離で
あると定義される。例えば、図２６においてはホールＨ
とネック線Ｋとは交わらないため、図中に示される様に
座残り量Ｂが測定される。

【００２１】一方、図２７においてはホールＨとネック
線Ｋとが交わるために座残り量Ｂは零となる。

【００２２】従って、ネック切れの判定基準である座残
り量Ｂを正の値において適宜選定することにより、用途
・目的に応じたネック切れの判定を行なうことができ
る。

【００２３】このような座残り量Ｂの測定についての詳
細は後述するが、大まかには図１に示すフローチャート
に従って行われる。

【００２４】まず、ステップＳ１００において、ランド
Ｒ及びラインＬに対応する２値化画像であるランドイメ
ージＲＩ、ラインイメージＬＩを求める。これらは配線
パターンＰに対応する２値化画像であるパターンイメー
ジＰＩに含めて求められる。また、ホールＨに対応する
２値化画像もホールイメージＨＩとして求められる。

【００２５】次に、ステップＳ２００においてホールイ
メージＨＩを拡大処理して拡大ホールイメージＥＩを得
る。この際の拡大処理では、座残り量Ｂに対応した所定
の量だけの拡大が行われる。

【００２６】通常、ランドＲの直径Ｄ_R及びホールＨの
直径Ｄ_Hは設計上既知の値である。従って、図２８に示
すようにホールＨが正常に位置していれば、即ちランド
Ｒの中心Ｏ_RとホールＨの中心Ｏ_Hとが一致していれ
ば、ホールイメージＨＩに対して約（Ｄ_R−Ｄ_H）／２
以下で拡大処理を行なえば、拡大ホールイメージＥＩと
ラインイメージＬＩとは殆ど重複しない。

【００２７】しかし、図２９に示すようにランドＲの中
心Ｏ_RとホールＨの中心Ｏ_Hとが一致しない場合には、
ホールイメージＨＩに対して（Ｄ_R−Ｄ_H）／２以下の
拡大処理でも、拡大ホールイメージＥＩとラインイメー
ジＬＩとは大きく重複することになる。前述したよう
に、これは座残り量Ｂが小さく、充分確保できていない
ためである。よってネック切れと判定しない最低限度量
の座残り量Ｂを閾値α（＜（Ｄ_R−Ｄ_H）／２）として
約α程度の拡大処理を行い、得られた拡大ホールイメー
ジＥＩとラインイメージＬＩとの重複部分の面積がある
一定量以上であったときに、ネック切れであると判定す
ればよいことになる（図１のステップＳ３００）。ステ
ップＳ２００の「所定の量だけ」とはこのようにして閾
値αに対応した拡大処理を行うことを意味している。

【００２８】Ｂ．全体構成図２は、この発明の一実施例
を適用するパターン検査装置の全体構成を示すブロック
図である。

【００２９】ステージ１０上には、検査対象となるプリ
ント基板１１が配置される。プリント基板１１は、走査
方向Ｘごとに、そのイメージを読取装置２０によって順
次に読みとられながら、搬送方向Ｙに送られる。読取装
置２０は、数千素子を有するＣＣＤ複数個を走査方向Ｘ
に直列配列したものであり、画素ごとにプリント基板１
１のパターンを読み取る。読み取られた画像データは、
２値化回路２１ａ，２１ｂに送られる。２値化回路２１
ａは、後述するパターンイメージ原信号ＰＩＳ₀を生成
し、２値化回路２１ｂは後述するホールイメージ原信号
ＨＩＳ₀を生成する。信号ＰＩＳ₀，ＨＩＳ₀は共に、
パターン検査回路３０に入力される。

【００３０】パターン検査回路３０は、後述する機能を
有し、配線パターンＰ（ランドＲ及びラインＬを含む）
や、これとスルーホールＨとの相対的位置関係を検査
し、その結果を中央演算装置（ＭＰＵ）５０に与える。

【００３１】ＭＰＵ５０は、制御系５１を介して、装置
全体を制御する。制御系５１は、パターン検査回路３０
において得られたデータのアドレスを特定するためのＸ
−Ｙアドレスなどを生成する。また、このＸ−Ｙアドレ
スをステージ駆動系５２にも与えて、ステージ１０の搬
送機構を制御する。

【００３２】ＣＲＴ６０は、ＭＰＵ５０からの指令を受
けて、各種の演算結果、例えばホールイメージＨＩなど
を表示する。キーボード７０は、ＭＰＵ５０に対して種
々の命令を入力するために用いられる。

【００３３】Ｃ．２値化画像の読取り図１のステップＳ
１００に対応する工程について説明する。

【００３４】図３は、図２に示すステージ１０，プリン
ト基板１１および読取装置２０などによって構成される
読取り光学系の一例を示す図である。

【００３５】図３において、第１の光源２２ａからの光
は、ステージ１０上のプリント基板１１上に照射され
る。プリント基板１１上には、下地となるベースＢａ，
ラインＬ，スルーホールＨおよびそのまわりのランドＲ
が存在する。第１の光源２２ａからの光はダイクロイッ
クミラー２３を透過する波長のものが選ばれ、ダイクロ
イックミラー２３はプリント基板１１からの反射光を透
過して読取装置２０内に設けられた第１のＣＣＤ２４ａ
に入射させる。第１のＣＣＤ２４ａは、搬送方向Ｙに送
られるプリント基板１１上のベースＢａ，ラインＬ，ス
ルーホールＨ，ランドＲなどからの反射光を線順次に読
取っていく。

【００３６】図５は、図３において第１のＣＣＤ２４ａ
によって読み取られた信号波形を示すグラフと、この信
号波形を合成して得られるパターンの一例を示す図であ
る。図５の信号波形に示すように、ベースＢａにおいて
は反射光は比較的少く配線パターンＰ（ラインＬ及びラ
ンドＲ）は、銅などの金属によって形成されているの
で、この部分での反射光は多い。また、スルーホールＨ
においては、反射光はほとんど無い。

【００３７】従って、第１のＣＣＤ２４ａからの信号
は、図２の２値化回路２１ａにおいて、適当な閾値を用
いて２値化すれば、パターンＰの２値化画像であるパタ
ーンイメージＰＩを生成することができる。パターンイ
メージＰＩは後述する処理により、ラインイメージＬＩ
とランドイメージＲＩに分離される。

【００３８】図３に戻って、ステージ１０の裏側には第
２の光源２２ｂが備えられており、その光の波長はダイ
クロイックミラー２３で反射するように選ばれている。
スルーホールＨを通過した光はダイクロイックミラー２
３で反射して第２のＣＣＤ２４ｂ上に照射される。この
為、ステージ１０は透光性のものが用いられる。スルー
ホールＨにおいて、信号レベルが最も高く、配線パター
ンＰ（ラインＬ及びランドＲ）において、信号レベルが
中程度、ベースＢａにおいて信号レベルが比較的低くな
る。従って、パターンイメージＰＩと同様、図２の２値
化回路２１ｂにおいて適当な閾値を用いて２値化すれ
ば、ホールＨの２値化画像であるホールイメージＨＩを
生成することができる。

【００３９】以上のようにして得られたパターンイメー
ジＰＩの例を図４に示す。反射光は画素ごとに読みとら
れるため、ここでは正方形の集合としてパターンイメー
ジＰＩが生成されている。

【００４０】Ｄ．パターン検査回路図６は、図２に示す
パターン検査回路３０の内部構成を示すブロック図であ
る。

【００４１】図２の２値化回路２１ａ，２１ｂで生成さ
れたパターンイメージ原信号ＰＩＳ₀，ホールイメージ
原信号ＨＩＳ₀は、インターフェース３１を介してノイ
ズフィルタ３２ａ，３２ｂにそれぞれ与えられる。ノイ
ズフィルタ３２ａ，３２ｂは平滑化処理などを行って、
ノイズを除去し、パターンイメージ信号ＰＩＳ，ホール
イメージ信号ＨＩＳをそれぞれ生成する。

【００４２】ホールイメージ信号ＨＩＳとパターンイメ
ージ信号ＰＩＳはどちらも、比較検査回路３３，ＤＲＣ
(Design Rule Check) 回路３４，スルーホール検査回路
３５のすべてに与えられる。

【００４３】比較検査回路３３は、ホールイメージ信号
ＨＩＳ及びパターンイメージ信号ＰＩＳと、あらかじめ
準備された基準プリント基板について得られたイメージ
信号とを比較照合し、それらが相互に異なる部分を欠陥
として特定する回路である。基準プリント基板として
は、検査対象となるプリント基板１１と同一種類で、か
つあらかじめ良品であると判定されたプリント基板が用
いられる。この方法（比較法）はたとえば本出願人によ
る特開昭６０−２６３８０７号公報に開示されている。

【００４４】ＤＲＣ回路３４は、プリント基板１１上の
ランドＲ及びラインＬの特徴、例えば線幅やパターン角
度、連続性などを抽出し、それらが設計上の値から逸脱
しているかどうかを判定することによってプリント基板
１１の良否を行う回路である。このＤＲＣ回路３４につ
いては、たとえば特開昭５７−１４９９０５号公報に開
示されている。

【００４５】Ｅ．スルーホール回路（Ｅ−１）．概要スルーホール検査回路３５の各部の詳細な構造、動作の
説明をする前に、その概要について以下に述べる。

【００４６】図７はスルーホール検査回路３５の概要を
示すブロック図である。ライン抽出部３６は、図６のノ
イズフィルタ３２ａからパターンイメージ信号ＰＩＳを
受け、パターンイメージＰＩからラインイメージＬＩを
求め、これに対応する２値信号であるラインイメージ信
号ＬＩＳを論理演算部３８へ送る。この際、ホールＨに
より欠けている配線パターンＰに対応する２値化画像で
あるパターンイメージＰＩをホールイメージＨＩで埋め
ることにより、ラインイメージＬＩの認識が正確に行え
る。

【００４７】一方、ホールイメージ拡大部３７は、図６
のノイズフィルタ３２ｂからホールイメージ信号ＨＩＳ
を受け、ホールイメージＨＩを所定の段階だけ拡大して
拡大ホールイメージＥＩを求め、これに対応する２値信
号である拡大ホールイメージ信号ＥＩＳを論理演算部３
８へ送る。即ちライン抽出部３６は、読取装置２０など
と共に、図１に示したステップＳ１００の手順を行な
い、またホールイメージ拡大部３７は図１に示したステ
ップＳ２００の手順を行なう。

【００４８】図７の論理演算部３８は、ラインイメージ
信号ＬＩＳと拡大ホールイメージ信号ＥＩＳとから、両
者の重複部分Ｔを求めるものである。また、ネック切れ
判定部３９はその重複部分Ｔを以てネック切れか否かを
判定し、ＭＰＵ５０に良／不良（ＯＫ／ＮＧ）を伝え
る。これらの手順は、図１のステップＳ３００に対応し
ている。

【００４９】（Ｅ−２）．ラインイメージの検出図８に
ライン抽出部３６の概要を、図９にライン抽出部３６の
動作の流れを示すフローチャートを示す。なお既述のよ
うに、図９のフローチャートは、図１のステップＳ１０
０の一部を構成している。

【００５０】オアゲート３６ｐはパターンイメージ信号
ＰＩＳとホールイメージ信号ＨＩＳとを合成し、合成パ
ターンイメージ信号ＳＩＳを求め、ホールＨにより欠け
た配線パターンＰに対応するパターンイメージＰＩの穴
埋めをする。２次元展開部３６ａは、図９のステップＳ
１１０に対応し、合成パターンイメージ信号ＳＩＳを二
次元的に展開して合成パターンイメージＳＩを生成する
回路である。この回路は図１０に示すようにシフトレジ
スタ群から形成されている。同図において画素ＰＩＸは
合成パターン信号ＳＩＳを成す構成単位であるが、必ず
しも最小単位である必要はなく、所定の最小単位が複数
個まとまったものでもよく、その場合には多数決等の方
法により“０”か“１”に定められる。なお、以下では
配線パターンＰが存在することを示す信号は“１”であ
り、ベースＢａを示す信号は“０”であるとする。

【００５１】ステップＳ１１１においてはシフトレジス
タ群により二次元的に展開された画素ＰＩＸに対してオ
ペレータＯＰを作用させてラインイメージＬＩの可能性
の有無を調べる。

【００５２】図１１にオペレータＯＰの一例を示す。オ
ペレータＯＰは図２，図１０に示したＸ方向、Ｙ方向に
延びるそれぞれ３列の画素の列（以下「画素列」）を備
えた腕を有する。正のＹ方向に延びる腕は、中心となる
腕ＬＡ ₁ 、腕ＬＡ ₁ に対して負のＸ方向において隣り合
う腕ＬＢ ₁ 、腕ＬＡ ₁ に対して正のＸ方向において隣り
合う腕ＬＣ ₁ （指示しない）の３つが備えられている。
同様にして負のＹ方向に延びる腕は、中心となる腕ＬＡ
₂ 、腕ＬＡ ₂ に対して負のＸ方向において隣り合う腕Ｌ
Ｂ ₂ （指示しない）、腕ＬＡ ₂ に対して正のＸ方向にお
いて隣り合う腕ＬＣ ₂ の３つが備えられている。また、
負のＸ方向に延びる腕は、中心となる腕ＬＡ ₃ 、腕ＬＡ
₃ に対して負のＹ方向において隣り合う腕ＬＢ ₃ 、腕Ｌ
Ａに対して正のＹ方向において隣り合う腕ＬＣ ₃ （指示
しない）の３つが備えられている。同様にして正のＸ方
向に延びる腕は、中心となる腕ＬＡ ₄ 、腕ＬＡ ₄ に対し
て負のＹ方向において隣り合う腕ＬＢ ₄ （指示しな
い）、腕ＬＡ ₄ に対して正のＹ方向において隣り合う腕
ＬＣ ₄ の３つが備えられている。図１０においては簡単
のため、これらの腕のうち、腕ＬＡ ₁ ，ＬＡ ₂ ，Ｌ
Ａ ₃ ，ＬＡ ₄ のみを示している。

【００５３】図１２はＹ方向に走るラインイメージＬＩ
にオペレータＯＰを作用させた場合を示す。ここでも簡
単のため、オペレータＯＰの中心となる腕ＬＡ₁，ＬＡ
₂，ＬＡ₃，ＬＡ₄のみを示した。

【００５４】さて、今オペレータＯＰの中心Ｏは“１”
なる値を有する画素ＰＩＸ上にある。もし、中心Ｏに対
応する画素が“０”であれば、そこはベースＢａである
ことになり、もはやパターンＰではないのでステップＳ
１１１からステップＳ１１５へ進む。ハード上は、図８
のアンドゲート３６ｆ，３６ｇに、二次元展開部３６ａ
からＯ＝０を出力し、ＳＸ＝ＳＹ＝０としてオアゲート
３６ｊの出力であるライン候補信号ＬＫを“０”にす
る。

【００５５】図１２に戻って、中心Ｏに対応する画素Ｐ
ＩＸが“１”の場合、即ちＯ＝１の場合にはオペレータ
ＯＰの中心となる腕ＬＡ₁〜ＬＡ₄のそれぞれ長さ、Ｌ
Ｄ₁〜ＬＤ₄を求める。ハード上はプライオリティエン
コーダ３６ｂ〜３６ｅによって、中心Ｏから遠ざかる方
向で画素ＰＩＸの値“１”をカウントする。図１２の場
合では

【００５６】

【数１】

【００５７】となる（中心Ｏはカウントしない）。

【００５８】次に上記ＬＤ₁〜ＬＤ₄の値を用いて中心
ＯがラインイメージＬＩ上にあるのか否かを求める。腕
ＬＡ_iが全ビットで“１”ならば全ビット導体信号とし
てＬＯ_i＝１とする（ｉ＝１〜４のそれぞれについて処
理する）。図１２の場合には、ＬＡ₁及びＬＡ₂が全ビ
ット“１”であり、ＬＡ₃及びＬＡ₄は“０”を含むの
で、

【００５９】

【数２】

【００６０】となる。この全ビット導体信号ＬＯ_iの生
成もプライオリティエンコーダ３６ｂ〜３６ｅで行なわ
せる。

【００６１】ラインイメージＬＩの端、即ちネック近傍
でもラインイメージの可能性を正確に判定するために
は、オペレータＯＰの中心Ｏがネック近傍にあり、従っ
てラインＬの走る方向に延びる腕がランドイメージＲＩ
上に存在しても全ビット導体信号を得る必要がある。し
かし、ランドＲはホールＨにより穴が開いており、その
ためランドイメージＲＩも穴が開いている。そこで、オ
アゲート３６ｐによってホールイメージＨＩをも考慮
し、合成パターンＳＩを求めることによりネック近傍で
もラインイメージの可能性を正確に判定することができ
るようにした。

【００６２】数２が成立するということは、配線パター
ンＰが中心Ｏ付近でＹ方向に走っている可能性を示し、
換言すれば数２の成立を以ってパターンイメージＰＩが
ラインイメージＬＩの可能性があると判断し、ステップ
Ｓ１１２へ進んで数１の腕長ＬＤ₃，ＬＤ₄からライン
イメージＬＩの幅を求める。

【００６３】ハード上ではアンドゲート３６ｆがＯＮ
し、ライン方向信号ＳＹ＝１がオアゲート３６ｊとＲＯ
Ｍテーブル３６ｌに送られる。

【００６４】ラインＬがＸ方向に走る場合も同様であ
り、アンドゲート３６ｇがＯＮし、ライン方向信号ＳＸ
＝１がオアゲート３６ｊとＲＯＭテーブル３６ｍに送ら
れる。

【００６５】以上のように、中心ＯがＸ方向、あるいは
Ｙ方向に走っているラインイメージＬＩ上にあると判断
された場合にはライン候補信号ＬＫをオアゲート３６ｊ
が“１”にする。

【００６６】なおオペレータＯＰがランドイメージＲＩ
に作用した場合には、腕ＬＡ₁〜ＬＡ₄及び中心Ｏの全
てのビットが“１”となり、

【００６７】

【数３】

【００６８】が成立する場合がある。この場合にはアン
ドゲート３６ｆ，３６ｇはＯＦＦとなり、ライン方向信
号はＳＸ＝ＳＹ＝０となるのでオアゲート３６ｊはＯＦ
Ｆし、ライン候補信号ＬＫは“０”となりラインイメー
ジＬＩとは判断しない。これからわかるように腕ＬＡ₁
〜ＬＡ₄の全長は想定されるラインＬの幅より長くまた
ランドＲよりも小さく設定することが望ましい。

【００６９】次に、ステップＳ１１２において、ライン
イメージＬＩの幅を求める。

【００７０】数２に該当する場合、即ちラインイメージ
ＬＩがＹ方向に走っている可能性がある場合には、その
幅ＬＡ_xを、中心Ｏを考慮して加算器３６ｉによって

【００７１】

【数４】

【００７２】として求める。

【００７３】次に、オペレータＯＰのいわゆる不感帯領
域を改善するため、幅ＬＡ_xと同様にしてオペレータＯ
Ｐの中心以外の腕についてもラインイメージＬＩの幅を
求める。

【００７４】中心の腕ＬＡ₃，ＬＡ₄よりも正のＹ方向
にある腕ＬＣ ₃ ，ＬＣ ₄ から幅ＬＣｘを、負のＹ方向に
ある腕ＬＢ ₃ ，ＬＢ ₄から幅ＬＢｘを、それぞれ求め
る。なお、簡単のため図８においてはこれらの幅ＬＢ
ｘ，ＬＣｘを求める手段については省記しているが、幅
ＬＡｘを求める手段と同様に、プライオリティエンコー
ダと加算器によって構成される。

【００７５】ラインイメージＬＩがＸ方向に走っている
可能性がある場合も同様であり、中心の腕ＬＡ₁，ＬＡ
₂によって測定された幅ＬＡｙは加算器３６ｈによって
求められる。また腕ＬＡ₁，ＬＡ₂よりも正のＸ方向に
ある腕からＬＣｙを、負のＸ方向にある腕から幅ＬＢｙ
をそれぞれ求める。

【００７６】このようにして求められたラインイメージ
ＬＩの幅ＬＡｘ，ＬＢｘ，ＬＣｘはライン方向信号ＳＹ
と共にＲＯＭテーブル３６ｌへ、幅ＬＡｙ，ＬＢｙ，Ｌ
Ｃｙはライン方向信号ＳＸと共にＲＯＭテーブル３６ｍ
へ、それぞれ送られる。

【００７７】ＲＯＭテーブル３６ｌは幅ＬＡｘ，ＬＢ
ｘ，ＬＣｘの間の所定の関係があればオペレータＯＰの
中心Ｏがネック部にはないと判断し、ステップＳ１１４
へと進む。ここで所定の関係とは、これらの幅が互いに
ほぼ等しいという条件、即ち

【００７８】

【数５】

【００７９】である。但しεは所定の誤差許容量であ
り、非負値を設定する。これを、図４に示した合成イメ
ージＳＩに対して図１１に示したオペレータＯＰを作用
させた場合を例にとって説明する。

【００８０】図１３にオペレータＯＰの中心Ｏ（略記し
ている）がラインイメージＬＩ上にある場合を示した。
なお、オペレータＯＰが合成イメージＳＩ上にある画素
をハッチングにて示す。また、ＡＡ線はネック線Ｋの延
長を示し、オペレータＯＰが相対的にＹ方向へ進んでゆ
くとする。オペレータＯＰのＹ方向に延びる腕のうち中
心となる腕（ＬＡ₁）はその全体が合成イメージＳＩ上
にあり、かつＸ方向に延びる腕のうち中心となる腕（Ｌ
Ａ₃，ＬＡ₄）は合成イメージＳＩ上にない部分を有す
るため、Ｙ方向に走るラインイメージＬＩの可能性があ
り、ステップＳ１１３において幅ＬＡｘ，ＬＢｘ，ＬＣ
ｘを求める。その結果、

【００８１】

【数６】

【００８２】となる。

【００８３】一方、図１４に示すように、中心Ｏが図中
ＡＡ線で示されたネック線Ｋに達すると、

【００８４】

【数７】

【００８５】となる。更に、図１５に示すように中心Ｏ
がネック線Ｋを越えると

【００８６】

【数８】

【００８７】となる。従って、図１３〜図１５に示すよ
うな合成イメージＳＩに対しては、数５においてε＝２
とすればオペレータＯＰの中心ＯがラインイメージＬＩ
上にあるのか否かを判断することができる。

【００８８】ＲＯＭテーブル３６ｌ，３６ｍはそれぞれ
数５に示す判断を行ない、ネック部分であれば“０”
を、ネック部分以外であれば“１”を、それぞれ値に持
つ信号Ｋｘ，Ｋｙを出力する（ステップＳ１１３）。

【００８９】この後、ステップＳ１１４において、マル
チプレクサ３６ｋによってラインイメージ信号ＬＩＳを
出力する。マルチプレクサ３６ｋは、内部に値“０”を
情報として備えており、ライン候補信号ＬＫが“１”の
ときにはネック部か否かを示す信号Ｋｘ，Ｋｙのいずれ
かを出力し、ライン候補信号ＬＫが“０”のときにはラ
インイメージ信号ＬＩＳを“０”とする。なお、ライン
方向信号ＳＸが“１”のときには、信号Ｋｙがラインイ
メージ信号ＬＩＳとして選択される。また、ライン方向
信号ＳＹが“１”のときには、信号Ｋｘがラインイメー
ジ信号ＬＩＳとして選択される。前記ライン方向信号Ｓ
Ｘ，ＳＹが同時に“１”となることはない。

【００９０】なお、合成パターンＳＩは図１６に示すよ
うに、本来オペレータＯＰが作用すべきパターンイメー
ジＰＩよりも広くなる場合がある。このような場合、ラ
インイメージＬＩは本来のラインＬよりも後退するが、
本発明では差支えない。これについては次節で説明す
る。

【００９１】（Ｅ−３）．ホールイメージの拡大図１７
に、図１に示したステップＳ２００の詳細を、また図１
８にホールイメージ拡大部３７の内部構成を、それぞれ
示す。

【００９２】「Ａ．基本的な考え方」で説明したよう
に、ホールイメージＨＩを拡大する場合には、予め確保
すべき座残り量（閾値）を定めておき、これ以下の座残
りに対してはネック切れであると判定する。従って、ま
ずそのような閾値αを設定する（ステップＳ２０１）。
与えられたαと、既知の（設計上の）ランド直径Ｄ_R及
びホール直径Ｄ_Hとから、拡大すべき量ＥＰを加算器３
７ａによって求める。本来的には拡大すべき量ＥＰは閾
値αと等しいが、図２８からもわかる様にホールＨが正
常な位置にあってもラインＬとの重複部分が生じること
がある。これはランドＲが円形であるのに、ネック線Ｋ
までラインＬの端部であると認識したことによる。ま
た、量子化誤差等を考慮すべき場合もある。このような
場合に閾値α，直径Ｄ_H，Ｄ_R等の値を用いて拡大すべ
き量ＥＰを修正し、再検査するようにして対応すること
ができるように加算器３７ａを設けるのである。

【００９３】この後、ステップＳ２０２において、画像
拡大回路３７ｂによってホールイメージＨＩの拡大がな
される。具体的にはホールイメージ信号ＨＩＳに４連結
拡大、８連結拡大等の画像処理を行い、拡大スルーホー
ルイメージ信号ＥＩＳを求める。

【００９４】（Ｅ−４）重複部分の検出・ネック切れの
判定ライン抽出部３６で求めたラインイメージ信号ＬＩ
Ｓと、ホールイメージ拡大部で求めた拡大ホールイメー
ジ信号ＥＩＳとの論理積Ｔをとり、これに基づいてネッ
ク切れか否かを判断する。

【００９５】図１９に、図１に示したステップＳ３００
の詳細を、また図２０に論理演算部３８の内部構成をブ
ロック図で、それぞれ示す。

【００９６】まずステップＳ３０１により、拡大スルー
ホールイメージ信号ＥＩＳとラインイメージ信号ＬＩＳ
との位相を合わせる。それぞれの信号を得るのに要した
処理時間に対して時間的な整合をとり、これらの信号に
対応するラインイメージＬＩと拡大スルーホールイメー
ジＥＩとの位置的整合をとるのである。ハード上では遅
延回路などによって構成されたタイミング調整回路３８
ａが、これらの信号に遅延をかける。

【００９７】次にステップＳ３０２においてこれらの信
号の論理積Ｔをとり、ステップＳ３０３においてその論
理積Ｔを２次元的に展開する。具体的にはアンドゲート
３８ｂによって論理積Ｔがとられ、２次元展開部３８ｃ
によって実行される。２次元展開部３８ｃは、ライン抽
出部３６の２次元展開部３６ａと同様にシフトレジスタ
群で構成される。

【００９８】図２１は論理積Ｔに対応する重複部分Ｑを
説明するための概念図である。拡大スルーホールイメー
ジＥＩ₁、ＥＩ₂はスルーホールイメージＨＩを拡大し
たものであり、後者は前者よりも大きく拡大されてい
る。ここではスルーホールイメージＨＩはネック切れの
閾値α（最低限確保が必要な座残り量Ｂの値）ぎりぎり
を確保した位置にあり、拡大スルーホールイメージＥＩ
₁は既に説明したようにαだけスルーホールイメージＨ
Ｉを拡大したものである。従って、論理積Ｔに対応する
重複部分Ｑは生じず、そのイメージＱＩ₁は図には現れ
ていない。

【００９９】しかし、ネック切れ判定をもっと厳しくし
て閾値を上げると、既述のように拡大する度合は大きく
なり、拡大スルーホールイメージＥＩ₂を得て、論理積
Ｔに対応する重複部分ＱはイメージＱＩ₂のようにある
程度の広がりを有することになる。

【０１００】ネック切れ判定部３９は論理積Ｔを受け
て、ネック切れか否かを判定し、ネック切れでないと判
定されれば良好信号ＯＫを、ネック切れであると判定さ
れれば不良信号ＮＧをＭＰＵ５０に出力する。

【０１０１】図２２は重複部分のイメージＱＩを画素と
して表した図である。本来的にはスルーホールイメージ
ＨＩを拡大する際に最低限確保が必要な座残り量Ｂの値
αを考慮したのであるから、重複部分Ｑが少しでもあれ
ばステップＳ３０４においてネック切れ判定部３９によ
ってネック切れと判定してもよい。しかし、ラインイメ
ージＬＩの認識時の誤差や、量子化誤差などをも考慮す
る必要の生じる場合があり、そのような場合には重複部
分のイメージＱＩの形状、連結の様子をも判定要素とし
てもよい。例えば、４画素以上の連結部分の存在を以て
ネック切れと判定することもできる。このような判定を
行うネック切れ判定部３９は論理回路やニューラルネッ
トワークを用いて容易に構成でき、またソフトウェアに
よっても達成できる。

【０１０２】なお、前節で言及したようなラインイメー
ジＬＩの後退を生じる場合には「Ａ．基本的な考え方」
において図２７を用いて説明したように、ホールＨがネ
ック線Ｋと交わる場合であり、常に座残り量Ｂは０であ
ってネック切れと判断すべきである。ところが図２３に
示すように所定の大きさの拡大処理を行って拡大スルー
ホールイメージＥＩ₁を得れば、必ず論理積Ｔの重複部
分ＱはイメージＱＩ₁のように相当な広がりを有するた
め、ネック切れ判定部３９でネック切れと判断すること
ができ、この発明の効果を損なうことはない。

【０１０３】Ｆ．変形例この発明の実施例の動作は以上
のように示されたが、他の変形例も可能である。例え
ば、オペレータＯＰとして図２４に示すようにＸ方向、
Ｙ方向に対して４５度の傾斜を有する腕をも備えるよう
にすれば、これらの方向に走る配線パターンについても
ラインであると認識することができ、より広範な範囲に
この発明を適用することができる。

【０１０４】また、この発明を簡易に実施することを目
的として、オペレータＯＰには複数列の腕を有しない、
単なる十字オペレータを用いてもよい。このとき、幅Ｌ
Ａｘ，ＬＡｙ等の値の変化を検出してラインイメージＬ
Ｉの端部を判定する。ただし、その場合にはいわゆる不
感帯となる領域が存在するため、ラインイメージＬＩの
認識が不正確になる可能性がある。しかし、ホールイメ
ージ拡大部３７における拡大処理の量、またはネック切
れ判定部３９における判定時の判定要素によって対応す
ることも可能である。

【０１０５】更に、ランドＲが矩形であってもこの発明
は適用できる。この場合、図２５に示すようにランドＲ
においてもラインＬと同様にその幅Ｗに変化がないた
め、ランドイメージＲＩをもラインイメージＬＩとして
認識する可能性がある。しかし、「（Ｅ−２）．ライン
イメージの検出」で数３を用いて説明したように、オペ
レータＯＰの大きさがランドＲよりも小さく設定される
ので、この部分をラインイメージＬＩであると認識する
ことはない。

【０１０６】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明のプリ
ント基板のパターン検査方法によれば、プリント基板の
検査において、プリント基板上を光学的に走査し、基板
上の配線パターン及び基板に設けられたスルーホールの
イメージを読みとり、それぞれの２値化画像であるパタ
ーンイメージ及びホールイメージとを得、配線パターン
イメージからラインイメージを求める。その後、ランド
において確保すべき座残りの量に対応した拡大率を以て
ホールイメージの拡大処理を行い、拡大ホールイメージ
を得る。この拡大ホールイメージとラインイメージとの
論理積は確保すべき座残り量が確保されているか否かを
反映するので、ネック切れか否かはこの論理積を以て判
断することができ、従ってネック切れを安定して自動的
に検査することができる。

【０１０７】更に、配線パターンイメージに複数の画素
列からなる腕を複数有するオペレータを作用させること
によりラインイメージを正確に認識することができ、こ
の発明の効果をより大きくする。複数の画素列からなる
腕によりラインイメージの幅が複数個求められ、これら
を随時比較するため、ラインイメージとランドイメージ
の境界をより正確に求めることができ、前記論理積をよ
り正確に求めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の概要を示すフローチャートである。

【図２】この発明の一実施例を適用するプリント基板検
査装置の構成を示すブロック図である。

【図３】プリント基板の光学的読取りの概要を示す図で
ある。

【図４】パターンイメージＰＩの一例を示す図である。

【図５】プリント基板と、これを光学的に読取った後の
信号波形との関係を示す図である。

【図６】パターン検査回路３０の構成を示すブロック図
である。

【図７】スルーホール検査回路３５の構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】ライン抽出部３６の構成を示すブロック図であ
る。

【図９】ライン抽出部３６の動作を示すフローチャート
である。

【図１０】２次元展開部３６ａの構成および動作を示す
図である。

【図１１】複数の画素列を備えた腕を有するオペレータ
ＯＰの説明図である。

【図１２】ラインイメージＬＩを認識する様子の説明図
である。

【図１３】この発明の一実施例の説明図である。

【図１４】この発明の一実施例の説明図である。

【図１５】この発明の一実施例の説明図である。

【図１６】ラインイメージＬＩの後退の説明図である。

【図１７】ステップＳ２００の詳細を示すフローチャー
トである。

【図１８】ホールイメージ拡大部３７の構成を示すブロ
ック図である。

【図１９】ステップＳ３００の詳細を示すフローチャー
トである。

【図２０】論理演算部３８の構成を示すブロック図であ
る。

【図２１】重複部分のイメージを示す説明図である。

【図２２】重複部分のイメージを示す説明図である。

【図２３】重複部分のイメージを示す説明図である。

【図２４】他の実施例を示す説明図である。

【図２５】他の実施例を示す説明図である。

【図２６】この発明の概要を示す説明図である。

【図２７】この発明の概要を示す説明図である。

【図２８】この発明の概要を示す説明図である。

【図２９】この発明の概要を示す説明図である。

【図３０】従来の技術を示す説明図である。

【図３１】従来の技術を示す説明図である。

【図３２】従来の技術を示す説明図である。

【図３３】従来の技術を示す説明図である。

【符号の説明】

ランドＲラインＬ配線パターンＰスルーホールＨプリント基板１１パターンイメージＰＩホールイメージＨＩラインイメージＬＩ拡大ホールイメージＥＩ論理積Ｔ腕ＬＡ₁，ＬＡ₂，ＬＡ₃，ＬＡ₄ オペレータＯＰ幅ＬＡｘ，ＬＢｘ，ＬＣｘ，ＬＡｙ，ＬＢｙ，ＬＣｙ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】遮光性の基板上にライン、ランドを有す
る配線パターンと、前記ランドに関連して前記基板を貫
通するスルーホールとが形成されているプリント基板に
対し、（ａ）前記プリント基板上を光学的に走査し、前
記配線パターン及び前記スルーホールのイメージを読み
取って、それぞれの２値化画像であるパターンイメージ
及びホールイメージを得る工程と、（ｂ）前記配線パタ
ーンイメージから前記ラインの２値化画像であるライン
イメージを求める工程と、（ｃ）前記ホールイメージを
所定の拡大率を以て拡大処理を行い、拡大ホールイメー
ジを得る工程と、（ｄ）前記ラインイメージと前記拡大
ホールイメージとの論理積をとる工程と、（ｅ）前記論
理積の値を以て前記ラインと前記ランドとの間に生じる
ネック切れを検査する工程と、を備えるプリント基板の
パターン検査方法。
【請求項２】請求項１の前記工程（ｂ）は、（ｂ−
１）互いに直交する第１及び第２の方向へ走る腕を有
し、前記腕の各々は、前記配線パターンイメージの単位
である画素が並ぶ画素列の複数によって構成されている
オペレータを前記配線パターンイメージに作用させ、前
記配線パターンイメージの各部分の中で前記第１の方向
へ所定長さ以上連続した部分を、前記第１の方向に走る
前記ラインの２値化画像であるラインイメージとして認
識する工程と、（ｂ−２）前記第２の方向に走る前記腕
を構成する複数の前記画素列の各々において、前記ライ
ンイメージについての複数の幅を測定し、前記複数の幅
を比較することによって前記ラインイメージの端部を検
出する工程と、を備えるプリント基板のパターン検査方
法。