JP2690839B2 - スルーホールの孔詰まり検査装置 - Google Patents

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スルー
ホール（ミニバイアホールを含む）の孔詰まりを検査す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板のスルーホールには、回路
部品実装用の比較的大きな径を持ったスルーホール（こ
こでは「通常スルーホール」と記載する）の他に、プリ
ント基板の表面の配線パターンと裏面の配線パターンと
を電気的に接続するための比較的小さな径を有したスル
ーホール（ミニバイアホール）などがある。これらのス
ルーホール内に不用な出張り部分（いわゆる「バリ」）
が存在する等により、スルーホールが十分に明いていな
い、いわゆる孔詰まりがある場合には、通常スルーホー
ルにおいては回路部品の実装が困難になり、ミニバイア
ホールにおいては、ミニバイアホール内に施される銅鍍
金の良否にかかわるなどの不都合を生じる。このため、
プリント基板の製造の過程では、これらスルーホールの
孔詰まりを検査し、良品と不良品の選別を行う必要があ
る。

【０００３】プリント基板のスルーホールの孔詰まりを
検査する従来の技術の１つとして、透過、又は反射光源
を用いてスルーホールの画像を得て、あらかじめ知られ
た座標近傍での当該スルーホールの画像の有無を判定す
る方法が知られており、他の１つとして、例えば特開昭
６２−２７６４４３号公報に開示される、スルーホール
の画像の面積を計測する方法が知られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記第１
の技術は、孔が一応は明いているものの、スルーホール
内のバリなどにより、部品の挿入が可能なほどには十分
に孔が明いていないことを判定するなどの、高度な検査
が行えないという欠点を有している。また上記第２の技
術は、孔径別のスルーホールの個数を検査することが可
能となるが、前記バリの影響によって別の径のスルーホ
ールとして計数されるなどの問題点を有している。

【０００５】この発明は、従来の技術が有する上記のよ
うな欠点を解消することを目指したもので、例えば部品
の挿入に支障のない程度に十分にスルーホールが明いて
いるか否かなど、孔詰まりの度合で規定されるスルーホ
ールの良否を判定し得る、スルーホールの孔詰まり検査
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるスルー
ホールの孔詰まり検査装置は、配線パターンとスルーホ
ールを有するプリント基板の前記スルーホールの孔詰ま
りを検査する装置であって、（ａ）前記プリント基板の
画像を読み取ることにより、前記配線パターンの画像に
相当し２値情報を有するパターン画像信号と、前記スル
ーホールの画像に相当し２値情報を有するホール画像信
号とを得る読取手段と、（ｂ）前記パターン画像信号と
前記ホール画像信号との論理和を演算して、当該論理和
に相当する第１の画像信号を得る第１の演算手段と、
（ｃ）前記ホール画像信号を所定の画素数拡大した拡大
ホール画像信号を得る拡大手段と、（ｄ）前記第１の画
像信号の反転信号と前記拡大ホール画像信号との論理積
を演算して、当該論理積に相当する第２の画像信号を得
る第２の演算手段と、（ｅ）前記第２の画像信号を、所
定の画素数の画素を含むオペレータと比較して、当該第
２の画像信号が表現する画像エリアが当該オペレータを
包含するときに、孔詰まりを示す判定信号を出力する判
定手段と、を備えるスルーホールの孔詰まり検査装置。

【０００７】

【作用】この発明では、手段（ａ）〜（ｄ）の働きによ
り、スルーホールに存在するバリ等の孔詰まりに相当す
る画像ないしその一部分に相当する画像（画像エリア）
を表現する画像信号が得られる。手段（ｅ）は、この画
像信号に所定の大きさのオペレータを作用させて、前記
画像エリアが当該オペレータを包含する場合には、孔詰
まりに関して不良であることに対応した所定の信号を出
力する。すなわち、オペレータの所定の大きさを基準と
して、それ以上の大きさの孔詰まりがあるとスルーホー
ルは不良であると判定される。

【０００８】

【実施例】

［１．画像読取装置］図１はこの発明の検査装置１００
の全体構成を図示する概略ブロック図である。同図にお
ける画像読取装置２００（読取手段）によってプリント
基板のスルーホール、及び配線パターンの画像を得る。
図２は画像読取装置２００の模式図である。プリント基
板１０は絶縁性基板１１の表面又は表裏両面に導電性の
配線パターン１２を有している。図３（ａ）に平面図と
して示すように、配線パターン１２はライン部分１３と
ランド１４とを含んでいる。また、ランド１４と絶縁性
基板１１とを貫いてスルーホール１５が形成されてい
る。プリント基板の製造工程において、スルーホール１
５には、その周辺から内部に向かってバリＤＦが形成さ
れることがある。

【０００９】図２に戻って、プリント基板１０の上方に
設けられた光学ヘッド２１０は、プリント基板１０の下
方に位置する透過光源２１１からの光を通して、スルー
ホール１５の形状を読取り、当該形状を表現するホール
画像信号ＨＳ0 を発生する。光学ヘッド２１０は同時
に、プリント基板１０の上方に位置する反射光源２１２
からの光のプリント基板１０の表面における反射光によ
り配線パターン１２の形状を読取り、当該形状を表現す
るパターン画像信号ＰＳ0 を発生する。

【００１０】これらの工程は、プリント基板１０を水平
の一方向である副走査方向ＳＳに移動しつつ行われる。
また、光学ヘッド２１０は副走査方向ＳＳに垂直で同じ
く水平の一方向である主走査方向ＭＳに沿って、スルー
ホール１５及び配線パターン１２の形状を読み取る。画
像信号ＨＳ0 、ＰＳ0 は、これらの２方向に沿って配列
する小区画（画素）の各１に対応して逐一出力される。

【００１１】これらの画像信号ＨＳ0 、ＰＳ0 は、それ
ぞれ２値化回路２１３、２１４において、所定の閾値と
の比較が行われ、その結果に基づいて値”１”及び”
０”の２つの値を有するデジタル的なホール画像信号Ｈ
Ｓ、及びパターン画像信号ＰＳに変換される。

【００１２】図３（ａ）に示す配線パターン１２に対応
するパターン画像信号ＰＳが表現する画像ＰＩ、及び同
じく図３（ａ）に示すバリＤＦを有するスルーホール１
５に対応するホール画像信号ＨＳが表現する画像ＨＩ
は、図３（ｂ）に示す通りである。図において斜線部
は、これらの画像信号が値”１”を有する画素が配列す
る領域を表現し、斜線が存在しない部分は画像信号が
値”０”を有する画素が配列する領域を表現する。以下
の図においても同様である。画像ＨＩは、バリＤＦに対
応した欠損部ＤＩを有する。

【００１３】［２．拡大回路とその周辺回路］図１に戻
って、ホール画像信号ＨＳとパターン画像信号ＰＳとの
論理和がＯＲ回路１０１（第１の演算手段）により演算
され、画像信号ＯＲＳとして出力される。画像信号ＯＲ
Ｓが表現する画像ＯＲＩは、欠損部ＤＩに対応した値”
０”の領域を有する。ホール画像信号ＨＳは同時に拡大
回路３００（拡大手段）により、所定の画素数分の拡大
処理を施され、その結果は拡大ホール画像信号ＥＨＳと
して出力される。

【００１４】拡大回路３００の内部構成は図４に示す通
りである。拡大回路３００には、画素信号を１画素ずつ
順次拡大する１画素拡大回路３０１a 〜３０１n が設け
られている。１画素拡大回路３０１a 〜３０１n の個数
は、例えば２０個である。最終段の１画素拡大回路３０
１n 以外には、タイミング調整のための遅延回路３０２
a 〜３０２(n-1) が付随する。１画素拡大回路３０１a
〜３０１n は縦列接続されるとともにそれらの出力は並
列的にセレクタ３０３へ入力される。したがって、セレ
クタ３０３にはホール画像信号ＨＳを基準としてそれぞ
れｉ画素（ｉ＝１〜ｎ）分の拡大を受けたｎ個の拡大ホ
ール画像信号が入力される。なお、１画素拡大回路３０
１a 〜３０１n のそれぞれは、例えば８連結拡大の原理
に従って１画素分の拡大処理を行うように構成される。

【００１５】検査装置１００（図１）には操作パネル１
０２が設けられている。操作パネル１０２の操作にもと
づいて選択信号ＳＥＬ１がセレクタ３０３へ送出され
る。セレクタ３０３は選択信号ＳＥＬ１に応答してｎ個
の拡大ホール画像信号の中の１を選択し、拡大ホール画
像信号ＥＨＳとして出力する。

【００１６】図１に戻って、拡大ホール画像信号ＥＨＳ
が表現する拡大ホール画像ＥＨＩは、同図中の挿入図の
通りとなる。論理回路１０３（第２の演算手段）は、画
像信号ＯＲＳの反転信号と拡大ホール画像信号ＥＨＳと
の論理積を演算し、差分画像信号ＤＩＦＳとして出力す
る。図５は、差分画像信号ＤＩＦＳが表現する差分画像
ＤＩＦＩを示す。選択信号ＳＥＬ１を適宜選択すること
により、拡大ホール画像ＥＨＩの拡大量は、拡大ホール
画像ＥＨＩが画像ＰＩから外にはみ出さないように設定
される。その結果、差分画像ＤＩＦＩは欠損部ＤＩと拡
大ホール画像ＥＨＩの差分に相当する画像となり、差分
画像信号ＤＩＦＳが値”１”を有する領域（画像エリア
ＥＩ）は、バリＤＦないしその一部分に相当する。差分
画像信号ＤＩＦＳは２次元レジスタ４００（図１）に入
力される。

【００１７】［３．２次元シフトレジスタ］２次元シフ
トレジスタ４００は直列的（シリアル）に入力される信
号である差分画像信号ＤＩＦＳを２次元的に展開する回
路である。図６にその内部構成を図示する。２次元シフ
トレジスタ４００には、４個の１ライン遅延回路４０１
〜４０４と、５×５のマトリクス状に配列された２５個
の単位レジスタＲ11〜Ｒ55とが設けられている。１ライ
ン遅延回路４０１〜４０４の各１は、入力信号を主走査
方向の１ライン分遅延させて出力する。単位レジスタＲ
11〜Ｒ55の各１は入力信号を一時保持し出力する。この
ため、単位レジスタＲ11〜Ｒ55の出力信号Ｓ11〜Ｓ55
は、５×５の画素配列上に２次元的に展開された差分画
像信号ＤＩＦＳに相当する。これらの信号Ｓ11〜Ｓ55
は、図１のオペレータ回路５００（判定手段）へ並列的
（パラレル）に伝送される。

【００１８】［４．オペレータ回路］オペレータ回路５
００は、２次元的に展開された差分画像信号ＤＩＦＳに
所定の大きさの画素の集まりであるオペレータを作用さ
せることにより欠陥の有無を判定する回路である。図７
にその内部構成を示す。オペレータ回路５００は、ＡＮ
Ｄ回路５０１〜５０５とセレクタ５０６とを備えてい
る。ＡＮＤ回路５０１には、２×２画素マトリクスであ
るオペレータＯＰ4 を構成する信号Ｓ22、Ｓ23、Ｓ32、
Ｓ33が与えられ、その論理積ＰＤ4 がセレクタ５０６に
出力される。このため、画素マトリクスＯＰ4 が画像エ
リアＥＩ（図５）に包含されるときにのみ、論理積ＰＤ
4 は値”１”となる。他のＡＮＤ回路５０２〜５０５も
同様に、オペレータＯＰ12〜ＯＰ25を差分画像ＤＩＦＩ
に作用させた結果を論理積ＰＤ9 〜ＰＤ25としてセレク
タ５０６に入力する。セレクタ５０６には信号Ｓ33も信
号ＰＤ1 として入力される。この信号ＰＤ1 は、１画素
のみを有するオペレータＯＰ1 の作用結果に相当する。

【００１９】操作パネル１０２（図１）はその操作に基
づいて選択信号ＳＥＬ２を発生し、セレクタ５０６へ送
信する。セレクタ５０６は選択信号ＳＥＬ２による指定
に応じて論理積ＰＤ1 〜ＰＤ25の中の１を選択し、検査
結果信号ＩＮＳとして出力する。検査結果信号ＩＮＳは
孔詰まりに関する判定結果の良、又は否に応じて、それ
ぞれ値”０”又は”１”を有する。なお、以下ではオペ
レータＯＰ1 〜ＯＰ25を代表的に記号「ＯＰ」で表現す
る。

【００２０】［５．孔詰まり判定の原理］図８はオペレ
ータ回路５００によって実行される、孔詰まりに関する
判定の原理を説明する模式図である。オペレータＯＰは
画素のクラスターであるため、近似的に円形の小領域で
描かれる。拡大回路３００による拡大の幅Ｌｒは、前述
の通り拡大ホール画像ＥＨＩが画像ＰＩの外にはみ出さ
ないように設定されると同時に、オペレータＯＰの径Ｏ
Ｐｄより小さくならないように設定される。

【００２１】上述の検査装置１００（図１）の構成によ
り、画像読取装置２００によるプリント基板１０の面上
の走査に同期して、オペレータＯＰも同様に差分画像Ｄ
ＩＦＩ上を走査する。バリＤＦの幅Ｌがオペレータ径Ｏ
Ｐｄ以上であるならば、走査の過程でオペレータＯＰが
画像エリアＥＩに包含されることがある。このとき検査
結果信号ＩＮＳは値”１”を出力し、孔詰まりに関して
当該スルーホール１５が不良であることを教示する。逆
に、バリＤＦの幅Ｌがオペレータ径ＯＰｄより小さいな
らば、走査の過程でオペレータＯＰが画像エリアＥＩに
包含されることはない。従って検査結果信号ＩＮＳは常
に値”０”を出力し、孔詰まりに関して当該スルーホー
ル１５が良好であることを教示する。オペレータ径ＯＰ
ｄは、孔詰まりに関するスルーホール１５の良否判定の
基準とすべきバリＤＦ等の孔詰まりの大きさに相応して
設定される。

【００２２】［６．変形例］ （１）スルーホール１５の中で、通常スルーホールとミ
ニバイアホールとでは良否の判定の基準とすべき孔詰ま
りの大きさが一般には異なる。このため、双方のスルー
ホールを備えるプリント基板１０の検査においては、検
査装置１００を用いた検査を２度行って、それぞれにお
いて適宜異なるオペレータ径ＯＰｄを設定するとよい。
この操作を効率的に行うために、画像読取装置２００が
同一のプリント基板１０に対して２度の走査を行い、各
走査において一般に異なるオペレータ径ＯＰｄ、拡大幅
Ｌｒを設定するために操作パネル１０２があらかじめこ
れらの設定値を記憶するように検査装置１００を構成す
ることができる。 （２）検査装置１００の主要部を並列に２系統備える装
置を構成することにより、１度の走査で上記（１）と同
様の効果を達成することができる。この構成では、上記
（１）の構成におけるよりも更に効率的に検査を実行す
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】この発明の装置は、スルーホールに存在
するバリ等の孔詰まりに相当する画像ないしその一部分
に相当する画像（画像エリア）を表現する画像信号に所
定の大きさのオペレータを作用させて、前記画像エリア
が当該オペレータを包含する場合には孔詰まりに関して
不良であると判定する。すなわち、オペレータの大きさ
を基準として、それ以上の大きさの孔詰まりを有するス
ルーホールを不良と判定する。このため、この発明によ
れば、例えば部品の挿入に支障しない程度に十分にスル
ーホールが明いているか否か等の、孔詰まりに関する微
妙な判定を行い得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る検査装置の全体構成の
概略ブロック図である。

【図２】この発明の実施例に係る画像読取装置の模式図
である。

【図３】配線パターンとスルーホール、及びそれらの画
像の模式図である。

【図４】この発明の実施例に係る拡大回路の内部構成の
ブロック図である。

【図５】この発明の実施例に係る差分画像ＤＩＦＩの例
を示す図である。

【図６】この発明の実施例に係る２次元シフトレジスタ
の内部構成のブロック図である。

【図７】この発明の実施例に係るオペレータ回路の内部
構成のブロック図である。

【図８】この発明の実施例に係る判定の原理を説明する
模式図である。

【符号の説明】

１０ プリント基板 １２ 配線パターン １５ スルーホール １００ 検査装置 １０１ ＯＲ回路（第１の演算手段） １０３ 論理回路（第２の演算手段） ２００ 画像読取装置（読取手段） ２１３、２１４ ２値化回路 ３００ 拡大回路（拡大手段） ４００ ２次元シフトレジスタ ５００ オペレータ回路（判定手段） ＤＦ バリ ＨＳ ホール画像信号 ＰＳ パターン画像信号 ＤＩ 欠損部 ＯＲＳ 画像信号 ＥＨＳ 拡大ホール画像信号 ＤＩＦＳ 差分画像信号 ＯＰ オペレータ ＯＰｄ オペレータ径 ＥＩ 画像エリア ＩＮＳ 検査結果信号 Ｌｒ 拡大幅

フロントページの続き (72)発明者 大前 貴雄 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大 日本スクリーン製造株式会社 洛西工場 内 (56)参考文献 特開 昭62−138987（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−2952（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60537（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線パターンとスルーホールを有するプ
   リント基板の前記スルーホールの孔詰まりを検査する装
   置であって、（ａ）前記プリント基板の画像を読み取る
   ことにより、前記配線パターンの画像に相当し２値情報
   を有するパターン画像信号と、前記スルーホールの画像
   に相当し２値情報を有するホール画像信号とを得る読取
   手段と、（ｂ）前記パターン画像信号と前記ホール画像
   信号との論理和を演算して、当該論理和に相当する第１
   の画像信号を得る第１の演算手段と、（ｃ）前記ホール
   画像信号を所定の画素数拡大した拡大ホール画像信号を
   得る拡大手段と、（ｄ）前記第１の画像信号の反転信号
   と前記拡大ホール画像信号との論理積を演算して、当該
   論理積に相当する第２の画像信号を得る第２の演算手段
   と、（ｅ）前記第２の画像信号を、所定の画素数の画素
   を含むオペレータと比較して、当該第２の画像信号が表
   現する画像エリアが当該オペレータを包含するときに、
   孔詰まりを示す判定信号を出力する判定手段と、を備え
   るスルーホールの孔詰まり検査装置。