JP2819916B2

JP2819916B2 - 配線パターン検査装置

Info

Publication number: JP2819916B2
Application number: JP4023509A
Authority: JP
Inventors: 秀昭川村; 淳晴山本; 祐二丸山; 秀彦川上; 巌市川; 克啓近藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JPH0572147A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板の配線パ
ターン検査における２値画像において検出したくない微
小図形をあらかじめ除去する前処理を行なう配線パター
ン検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板への電子部品実装の高密度
化に伴い、配線パターンの細密化が進んでいる。従来、
プリント基板等の不良検査は人間による目視検査が行わ
れてきたが、配線パターンの細密化により検査精度を維
持しつつ長時間検査作業を続けることが困難になってき
ており、検査の自動化が要望されている。

【０００３】配線パターンの欠陥検査方式として、ジェ
ー．エル．シー．サンツやエー．ケー．ジェイン(J.L.
C.Sanz and A.K.Jain,"Machine vision techniques for
inspection of printed wiring boards and thick-fil
m circuits,"J.Opt.Soc.Amer.,vol3,no.9,pp.1465-148
2,Sept.1986)らにより多くの方式が紹介されており、特
にデザインルール法あるいは比較法に分類される方式が
数多く提案されている。これらの方式は長短があるが、
中でも将来有望な興味深い方式として、米国特許US-485
3967および、ジェー・アール・マンデビル(J.R.Mandevi
lle,"Novel Method for analysis of printed circuit
images,"IBM J.Res.Develop.,vol.29,no.1,pp.73-86,Ja
n.1985)があり、２値画像データを収縮あるいは膨張さ
せた後細線化し配線パターンの欠陥を検出する方式で、
以下に従来例として説明する。図１０に欠陥検出処理の
手順を示す。同図(a)〜(d)は欠落性欠陥の検出手順、同
図(e)〜(h)は突出性欠陥の検出手順を示している。

【０００４】先ず欠落性欠陥の検出方法について図を参
照しながら説明する。(a)は欠陥画像を示しており、ｂ
点及びｃ点は線幅不足及び断線で致命的欠陥として検出
し、ａ点は欠陥として検出しないものとする。第１の手
順として(b)では、画像を所定サイズ収縮（侵食）する
ことによりｂ点の連結を遮断する。第２の手順として
(c)では１画素幅までパターンを細線化する。第３の手
順として(d)では３×３局所領域（図中□で示される位
置）において細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及びｃ
点を断線として検出する。なお前記３×３局所領域の連
結判定により端子部と配線パターンの接合部（図中○で
示される位置）も特徴点として検出できることを示して
いる。

【０００５】次に突出性欠陥の検出方法について図を参
照しながら説明する。(e)は欠陥画像を示しており、ｂ
点及びｃ点を線幅異常及びショートで致命的欠陥として
検出し、ａ点は欠陥として検出しないものとする。第１
の手順として(f)では、画像を所定サイズ膨張すること
によりｂ点に新たな連結を発生させる。第２の手順とし
て(g)では１画素幅までパターンを細線化する。第３の
手順として(h)では３×３局所領域（図中□で示される
位置）において細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及び
ｃ点を分岐点すなわちショートとして検出する。以上の
手順によって線幅太り、断線及びショートが検出でき
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、配線パターン上に検出する必要が無い程
度の微小なピンホールがある場合でもそのピンホールに
よって分岐あるいは線幅異常のエラーを検出し、また基
材部に同じく検出する必要が無い程度の微小な銅残りが
存在する場合でもその銅残りによって断線あるいは線間
幅異常を過剰に検出してしまうという課題を有してい
た。

【０００７】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、ピンホールや銅残りとして過剰に検出したくない
微小欠陥を穴埋めや削除することによって検出の対象か
ら取り除き、しかもその微小欠陥以外の配線パターンに
は影響を及ぼさない配線パターン検査装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【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、第１にプリント基板上に形成された配線パ
ターンを光学的に検知し、光電変換する画像入力手段
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、前記２値化手段からの２値画像を注
目画素とその周辺画素から連結性と端点を判定し、方向
別にｎ回繰り返す縮退処理を行い、縮退画像を任意のｍ
画素膨張処理した画像と前記２値化手段からの２値画像
との論理積をとる第１の微小図形除去手段と、前記第１
の微小図形除去手段からの２値画像から配線パターンの
欠陥を検出する欠陥検出手段とから構成したものであ
る。

【０００９】第２に、第１の微小図形除去手段の後に、
第１の微小図形除去手段からの２値画像を反転し注目画
素とその周辺画素から連結性と端点を判定し、方向別に
ｎ’回繰り返す縮退処理を行い、縮退画像を任意のｍ´
画素膨張処理した画像と前記反転した２値画像との論理
積をとり処理した画像を反転して出力する第２の微小図
形除去手段とを組み合わせる構成にしたものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記構成によって、第１に２値画像を
任意のｎ画素縮退処理し、縮退画像を任意のｍ画素膨張
処理した画像と前記２値化手段からの２値画像との論理
積をとる第１の微小図形除去手段により、銅残りとして
過剰に検出したくない微小欠陥を削除することによって
あらかじめ欠陥検出の対象から取り除いてしまうため正
確な欠陥検出が可能となる。

【００１１】第２に、第１の微小図形除去手段で処理さ
れた２値画像を反転し、第１の微小図形除去手段と同等
の第２の微小図形除去手段を組み合わせることにより、
銅残りあるいはピンホールとして過剰に検出したくない
微小欠陥を穴埋めや削除することによってあらかじめ欠
陥検出の対象から取り除いてしまうため正確な欠陥検出
が可能となる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施例における配
線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、１０１はリング状ライトガイドなどの拡散照明装
置とＣＣＤセンサカメラなどの撮像装置を備えた画像入
力手段、１０２は前記画像入力手段からの濃淡画像を２
値化する２値化手段、１０３は前記２値化手段からの２
値画像を任意のｎ画素縮退処理し、縮退画像を任意のｍ
画素膨張処理した画像と前記２値化手段からの２値画像
との論理積をとる第１の微小図形除去手段、１０４は前
記第１の微小図形除去手段からの２値画像から配線パタ
ーンの欠陥を検出する欠陥検出手段を示す。

【００１４】上記構成において、以下その動作について
説明する。プリント基板上に形成された配線パターンを
リング状のライトガイドなどの拡散照明装置で照明し、
ＣＣＤカメラ（一次元または二次元）などの撮像装置を
備えた画像入力手段１０１で濃淡画像として得る。画像
入力手段１０１で得られた濃淡画像から背景と配線パタ
ーンとを分離するために、２値化手段１０２であらかじ
め濃度ヒストグラムなどで得られた任意の閾値と比較し
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。第１の微小図形除去手段１０３は、細線化処理の
消去条件で端点保存及び孤立点保存条件を取り除き、連
結性のみを保存させながら指定した回数だけ縮退を行
い、縮退画像を所定の大きさだけ膨張し縮退前の２値画
像と論理積を取るもので、縮退によって微小な銅残りは
消去されているため膨張を行ってもその位置には銅パタ
ーンは再現しない。また縮退前の２値画像と論理積を取
るため、微小な銅残り以外の配線パターンは正確に再現
される。欠陥検出手段１０４は微小な銅残りの消去され
た第１の微小図形除去手段からの２値画像を用いて、欠
陥検出を行う。

【００１５】次に、図２〜図６を用いて第１の微小図形
除去手段１０３についてさらに詳細に説明する。なお、
本実施例では１〜４画素の微小図形の除去について説明
する。図２は第１の微小図形除去手段１０３のブロック
構成図で、２値化手段１０２からの２値画像を端子２０
１に入力し、縮退処理２０２〜２０５を行い、膨張復元
処理２０６では縮退画像を所定の大きさだけ膨張し、遅
延メモリ２０７の出力つまり縮退前の２値画像と論理積
をとり２０８の端子に出力する。図３は縮退処理の回路
構成図で、ラインメモリ３０１、３×３の走査窓３０２
及び判定回路３０３で２次元のマスク処理を行う。縮退
処理は細線化処理の消去条件で端点保存及び孤立点保存
条件を取り除き、連結性のみを保存させるもので、縮退
処理の段数と方向を図４に示す。図４において、１は１
段目に削除される画素で、２は２段目に削除される画素
を表している。また、（表１）は除去する微小図形の画
素数ｎの値と縮退処理の段数及び膨張処理の画素数を表
したもので、○印の付いたところだけ縮退処理を行う。
但し、縮退処理＃１〜＃ｎの奇数回め（＃１、＃３、・
・・）と偶数回め（＃２、＃４、・・・）では、それぞ
れ異なる条件で縮退を行う。走査窓の位置関係が３０２
の時、奇数回めでは（数１）の論理式でｇｘｙが１の時
あるいは３×３の走査窓３０２が図５（ａ）のいずれか
のパターンの時注目画素を０にする。（数１）でＮ4と
Ｎ8はそれぞれ４連結数、８連結数を表し、図５（ａ）
において”−”で示す画素は不定を意味し０でも１でも
構わない。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【数１】

【００１８】また偶数回めでは（数２）の論理式でｇｘ
ｙが１の時あるいは３×３の走査窓３０２が図５（ｂ）
のいずれかのパターンの時注目画素を０にする。（数
２）でＮ4とＮ8はそれぞれ４連結数、８連結数を表し、
図５（ｂ）において”−”で示す画素は不定を意味し０
でも１でも構わない。

【００１９】

【数２】

【００２０】次に、図６を用いて図２の２０６の膨張復
元処理について詳細に説明する。図６は論理マスクの１
例として７×７の論理マスクを示す。前記論理マスクは
ラインメモリとシフトレジスタを用いて構成され、画素
クロックに同期して１画素ずつ窓をシフトしながら所定
の論理演算を行うものとする。例えばｋ画素の膨張処理
の場合は、７×７の走査窓内の数値ｋ以下の画素の論理
和をとる。そしてさらに前記２値化手段１０２からの２
値画像と論理積をとる。なお、膨張の回数ｍは、（表
１）に示すようにｎの値によって膨張の画素数を切り換
えるものであるが、例えば、式で表すと（数３）のよう
になる。

【００２１】

【数３】

【００２２】次に、欠陥検出手段１０４について図７を
用いて説明する。図７は本発明の一実施例における欠陥
検出手段の構成図である。図７において７０１は微小図
形を除去した２値画像の入力端子、７０２はパターンを
外側から１画素ずつ細める細線化手段、７０３は細線化
パターンの分岐や端点を検出する分岐・端点検出手段を
示す。なお、欠陥検出手段１０４の具体的な処理につい
ては従来と同じであるため、詳細な説明は省略する。

【００２３】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。図８は、本発明の第２の実施例にお
ける配線パターン検査装置のブロック構成図である。図
１における第１の微小図形除去手段１０３と欠陥検出手
段１０４の間に第２の微小図形除去手段８０４を挿入し
たものである。

【００２４】上記構成において、８０４の第２の微小図
形除去手段について説明する。第２の微小図形除去手段
８０４は、第１の微小図形除去手段８０３からの２値画
像を反転し、第１の微小図形除去手段と同様に細線化処
理の消去条件で端点保存及び孤立点保存条件を取り除
き、連結性のみを保存させながら指定した回数だけ縮退
を行い、縮退画像を所定の大きさだけ膨張し縮退前の２
値画像と論理積を取り、反転して出力するもので、縮退
によって微小なピンホールは消去されているため膨張を
行ってもその位置にはピンホールは再現しない。また縮
退前の２値画像と論理積を取るため、微小なピンホール
以外の配線パターンは正確に再現される。なお、第２の
微小図形除去手段における縮退処理及び膨張処理は第１
の微小図形除去手段の処理と全く同じであるため、詳細
な説明は省略する。

【００２５】次に、図９を用いて、本発明の処理例につ
いて説明する。図９の（ａ）は４×４のパターン９０１
の処理例を示し、図９の（ｂ）は４×５のパターン９１
１の処理例を示す。４画素以下の微小図形を除去すると
き、４段の縮退処理後の図形はそれぞれ９０３、９１３
となり、４×４のパターンは消滅しているのに対して４
×５のパターンは１画素だけ消滅せずに残る。縮退画像
に対して３画素の膨張処理を行い元のパターンと論理積
をとると、４×４のパターンの方は縮退により完全に消
滅してしまったために元のパターンは再現しないのに対
して、４×５のパターンの方は消去されずに残った１画
素により元のパターンが正確に再現される。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、第１に、プリン
ト基板の配線パターン検査装置における２値画像におい
て過剰に検出したくない微小な銅残りのみを縮退処理及
び膨張処理によってあらかじめ除去することで削除する
図形のサイズを正確に制御することができ、それ以外の
配線パターンには影響を及ぼさないため、過剰検出の無
い欠陥検査が可能となる。

【００２７】第２に、第１の微小図形除去手段で処理さ
れた２値画像を反転し、第１の微小図形除去手段と同等
の第２の微小図形除去手段を組み合わせることにより、
銅残りあるいはピンホールとして過剰に検出したくない
微小欠陥を穴埋めや削除することによってあらかじめ欠
陥検出の対象から除去し、除去したい微小欠陥以外の配
線パターンには影響を及ぼさないため、過剰検出の無い
欠陥検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における配線パターン検
査装置のブロック結線図

【図２】同実施例における配線パターン検査装置の要部
である第１の微小図形除去手段のブロック結線図

【図３】同実施例における配線パターン検査装置の縮退
処理のブロック結線図

【図４】同縮退処理の段数と方向を示す概念図

【図５】同実施例における配線パターン検査装置の注目
画素を０にするときの３×３のパターンを示す概念図

【図６】同実施例における配線パターン検査装置の膨張
処理を行うときの７×７の論理マスクを示す概念図

【図７】同実施例における配線パターン検査装置の要部
である欠陥検出手段のブロック結線図

【図８】本発明の第２の実施例における配線パターン検
査装置のブロック結線図

【図９】同実施例における配線パターン検査装置の具体
的処理を示す概念図

【図１０】従来の配線パターン検査装置における欠陥検
出の概念図

【符号の説明】

１０１画像入力手段１０２２値化手段１０３第１の微小図形除去手段１０４欠陥検出手段２０１２値画像の入力端子２０２１段目の縮退処理２０３２段目の縮退処理２０４３段目の縮退処理２０５４段目の縮退処理２０６膨張復元処理２０７遅延メモリ２０８微小図形を除去した画像の出力端子３０１ラインメモリ３０２３×３走査窓３０３判定回路７０１微小図形を除去した２値画像の入力端子７０２細線化手段７０３分岐・端点検出手段８０１画像入力手段８０２２値化手段８０３第１の微小図形除去手段８０４第２の微小図形除去手段８０５欠陥検出手段９０１４×４のパターン図９１１４×５のパターン図９０２、９１２縮退処理の段数と方向を示す図９０３、９１３４段の縮退後のパターン図９０４、９１４縮退画像を３画素膨張し元のパターン
と論理積をとった図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川上秀彦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)発明者市川巌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)発明者近藤克啓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 (56)参考文献特開昭62−156547（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−61030（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/88 G01B 11/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板上に形成された配線パター
ンを光学的に検知し、光電変換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、前記２値化手段からの２値画像を注目画素
とその周辺画素から連結性と端点を判定し、方向別にｎ
回繰り返す縮退処理を行い、縮退画像を任意のｍ画素膨
張処理した画像と前記２値化手段からの２値画像との論
理積をとる第１の微小図形除去手段と、前記第１の微小
図形除去手段からの２値画像から配線パターンの欠陥を
検出する欠陥検出手段とを具備した配線パターン検査装
置。
【請求項２】第１の微小図形除去手段の後に、第１の
微小図形除去手段からの２値画像を反転し注目画素とそ
の周辺画素から連結性と端点を判定し、方向別にｎ’回
繰り返す縮退処理を行い、縮退画像を任意のｍ´画素膨
張処理した画像と前記反転した２値画像との論理積をと
り、処理した画像を反転して出力する第２の微小図形除
去手段とを組み合わせることを特徴とする請求項１記載
の配線パターン検査装置。