JP4386326B2 - プリント基板の検査方法およびこれに用いる装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の検査方法およびこれに用いる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プリント基板における回路パターンの瑕疵、レジスト印刷の不良および傷等の有無を検査する場合、目視による他、ラインセンサカメラを用いて、単色またはRGBの二次元CCDや一次元CCDの掃引により得た画像を見本となるリファレンス画像と比較していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ラインセンサカメラによる検査の場合、単純にコントラスト値、或いはRGB値を比較しているだけであって、プリント基板の物理的な特性を直接的に比較しているわけではない。そのため、プリント基板における微細な引っかき傷やプリント基板面におけるレジスト層の不均一(塗りむら)等を検出できない場合があるという欠点があった。
【0004】
また、近年、携帯電話やゲーム機器等の電子機器の著しい技術開発に伴い、これらに使用されるプリント基板の小型化・高密度化等が進んでいることから、前記ラインセンサカメラを用いた従来の検査方法では、検出および画像解析できる範囲に限界があった。また、前記ラインセンサカメラによる検査は、プリント基板上に種々の処理をする場合において、その処理工程ごとに行うものであったため、検査に時間と手間を要するという不都合もあった。
【0005】
本発明の目的は、従来のモノクログレースケール値や色の3原色RGB値をもつカラー画像ではなく、分光スペクトルを画素値として持つ分光スペクトル画像を用いた検査方法およびこれに用いる装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分光スペクトル拡散を応用した検査方法およびこれに用いる装置である。
【0007】
具体的には、本発明の検査方法は、見本となるプリント基板における分光スペクトルを予め検出しておき、検査対象であるプリント基板における分光スペクトルと前記見本の分光スペクトルとを比較するものである。
【0008】
また、前記検査方法において、プリント基板への照明の照射は、プリント基板の基板面に対して斜め方向から行い、特にプリント基板の基板面に対して、少なくとも互いに異なる二方向から照射するのが好適である。
【0009】
本発明の検査装置は、プリント基板における分光スペクトルを検出する分光スペクトルカメラと、該カメラで検出された分光スペクトルに基づく画像解析を行う計算機とを備え、前記分光スペクトルカメラは、集光用レンズおよび該レンズによって集光された光を分光するイメージ分光器並びに該分光器で分光された光を画像として記録するCCDカメラを有する本体部と、該本体部をプリント基板に対して所定角度回動させる回動部とを具備し、前記計算機は、前記分光スペクトルカメラが検出した分光スペクトル画像を取り込む画像取り込み部と、該取り込み部で取り込まれた分光スペクトル画像を解析する解析部と、該解析部で解析した分光スペクトル画像のうち、見本のプリント基板の画像と検査対象のプリント基板の画像とを比較する中央演算処理部と、該処理部における比較に基づいて検査結果を出力する出力部とを有する。
【0010】
また、前記本発明の検査装置は、必要に応じて、プリント基板における画像信号を取得するラインセンサカメラと、該カメラが取得した画像信号を取り込む画像信号取り込み部とを更に有し、解析部は前記画像信号取り込み部が取り込んだ画像信号をも解析し、中央演算処理部は前記解析部で解析した画像信号に基づく画像のうち、見本のプリント基板における画像と検査対象のプリント基板における画像の比較をも行う。
【0011】
更に、本発明の検査装置は、中央演算処理部に入力を行う入力部と、プリント基板を移動させるパルスモータと、パルスモータを制御する制御部とを更に有する場合もある。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【0013】
図1に示すように、本実施形態の検査装置は、プリント基板1に光を照射する照明器具2A・2Bと、プリント基板1における分光スペクトルを検出する分光スペクトルカメラ3と、該カメラ3が検出した分光スペクトル画像を取り込む分光スペクトル画像取り込み部4と、プリント基板1における画像信号を取得するラインセンサカメラ5と、該カメラ5が取得した画像信号を取り込む画像信号取り込み部6と、該取り込み部6が取り込んだ画像信号と前記分光スペクトル画像取り込み部4が取り込んだ画像を解析する解析部7と、見本のプリント基板の画像と検査対象のプリント基板の画像を比較する比較手段8および他の機器の制御を行う制御手段9を有する中央演算処理部11と、該処理部11における比較に基づいて検査結果を出力する出力部12と、プリント基板1を一定方向に移動させるためのパルスモータ13と、パルスモータ13の制御部14と、中央演算処理部11へ入力を行う入力部15とを有する。
【0014】
プリント基板1は、本実施形態では、表面にレジスト処理およびシルク印刷を施したものである。プリント基板1の大きさは、本実施形態では、大体300mm×300mmである。
【0015】
照明器具2Aはプリント基板のいわゆるランド用の直接照明を行うものであり、照明器具2Bはプリント基板表面におけるレジスト用の乱反射照明を行うものである。また、前記照明器具2Aによる照明の照射は、プリント基板1の基板面に対して真上からではなく、斜め方向から行う。これは、例えばプリント基板1の基板面に過剰なハンダ盛り19がある場合において、照明を斜め方向から行うことにより、通常よりも大きな影ができ、過剰なハンダ盛りを検出することができるからである。また、図2に示すように、照明器具2Aをプリント基板1の左右斜め上方向に位置させ、プリント基板1の基板面1aに対して互いに異なる二方向から照明を行うことにより、それぞれ影17・18ができるため、ハンダ盛り19の異常をいっそう正確に検出することもできる。
【0016】
この他、前述した照明器具2Aによる斜め方向からの照明は、前記ハンダ盛り19の異常の検出に限らず、プリント基板1の基板面1aにおける他の3次元的な構造異常の検出をも可能とする。
【0017】
なお、照明器具2A・2Bとしては、LED、蛍光灯、エレクトロルミネセンス(EL)等、種々のものが用いられる。
【0018】
分光スペクトルカメラ3は、波形が明確に異なる周波数帯を通過させる特性のある帯域フィルタを有するものであるが、具体的には図3に示すように、通常の集光用カメラレンズ17および該レンズによって集光された光を分光する市販のイメージ分光器(例えば、デルフトハイテック社製)18並びに該分光器18で分光された光を画像として記録するモノクロCCDカメラ19とからなる本体部21と、該本体部21をプリント基板1に対して所定角度回動させる回動部22とを備えている。
【0019】
そして、前記イメージ分光器18は、集光用カメラレンズ17によって集光された光学像のうち、スリットを通過した光(一次元画像)を分光するものであり、具体的には図4に示すように、イメージ分光器18は、集光用カメラレンズ17によって集光された光が通過するスリット23と、該スリット23から入った光が最初に通過するレンズ24と、該レンズ24の後方に配置されたPGPエレメント25と、該エレメント25の更に後方に配置された集光用レンズ26とを有する。
【0020】
CCDカメラ19は、イメージ分光器18で分光された光を画像として記録するものである。なお、CCDの長辺または短辺とスリット23が平行になるようにイメージ分光器18とCCDカメラ19を配置することで、後述するように、回動部22を用いて空間軸(スリット23上の位置)と波長軸からなる2次元画像が撮影される。
【0021】
回動部22は、いわゆる雲台であって、スリット23と直交する方向に本体部21を回動させるものである。
【0022】
前記回動部22はプリント基板1における2次元画像を得るためのものである。すなわち、本体部21だけでは、イメージ分光器18のスリット23によって決められた一次元の直線に沿ったシーンしか撮影することができず、検査対象の形状を計測することはできない。そこで、回動部22によって本体部21を回動させることにより、本体部21の回動角に応じた任意の広さの視野をもったパノラマ画像が撮影できるのである。そして、この場合、本体部21の投影中心と回動部22の回転中心を一致させておくのは勿論である。
【0023】
なお、分光スペクトルカメラ3による検査レベル(画素数)の設定によって、検出可能なプリント基板の不良(傷やパターン回路の瑕疵等)の大きさが決まり、また前記検査レベルと共に設定可能な輝度値については、色ムラや明るさのバランスに対する輝度範囲が決定されることとなる。
【0024】
分光スペクトルカメラ3による撮影は、本実施形態では、例えば縦(スリット方向)=480画素、横=640画素、スペクトル=80サンプル程度とする。
【0025】
なお、前記横方向については、当該分光スペクトルカメラ3の回動により撮影した100ラインを拡大して640画素とする。また、マルチスペクトル画像はそのままでは表示できないため、計測されたスペクトルデータに通常のR、G、Bのフィルタを用いてRGBカラー画像を生成して表示する。
【0026】
そして、種々のプリント基板1の基板面において、検査位置を複数箇所特定した上で、見本となるプリント基板1と検査対象となるプリント基板1について前記特定箇所でのスペクトルデータをとり、それらをグラフ化して比較することにより、検査対象のプリント基板1の検査を行う。
【0027】
ラインセンサカメラ5は、本実施形態では、5000画素/20MHのものである。
【0028】
中央演算処理部11における比較手段8は、見本となるプリント基板における分光スペクトルと検査対象のプリント基板における分光スペクトルとを比較すると共に見本となるプリント基板における画像信号と検査対象のプリント基板における画像信号とを比較するものである。
【0029】
中央演算処理部11における制御手段9は、分光スペクトル画像取り込み部4および画像信号取り込み部6における取り込みタイミングの制御、解析部7における画像解析の制御およびパルスモータ13の制御部14への制御命令等を行うものである。
【0030】
出力部12は、前記中央演算処理部11における検査結果やその他当該検査で適宜必要な事項を出力するディスプレイである。
【0031】
入力部15としては、例えばキーボードが挙げられる。入力部15は例えば、該入力部15で入力される事項を別の演算処理装置等で入力してこれを当該検査装置に送信するような場合には省略され得る。
【0032】
なお、金属を除くプラスチック等の人工材料は、鏡面反射のモデルに従うものであり、プリント基板のレジスト面も鏡面反射のモデルに従うと言える。そこで、レジスト面に照明をあてた場合の鏡面反射成分(映り込み)とレジスト面の反射成分のうち、数値処理によって鏡面反射成分を除去すれば、レジスト面の反射成分が得られることとなる。
【0033】
パルスモータ13とパルスモータ13の制御部14は、前述したように、プリント基板を一定速度で移動させるものであるが、プリント基板を固定させた状態で検査する場合には省略され得る。
【0034】
本実施形態におけるプリント基板1の検査方法について述べると、先ず見本となるプリント基板1について、前記検査のための特定箇所における分光スペクトルを予め検出しておき、これと検査対象であるプリント基板1における分光スペクトルとを比較する。また、これと並行して前記ラインセンサカメラ5による画像信号に基づく検査を行い、該検査結果と前記分光スペクトルによる検査結果とに基づいてプリント基板1の良否を総合的に判断する。
【0035】
また、前述した検査は、処理前のプリント基板1自体、回路パターン形成後、接点ハンダ処理後、レジスト処理後およびシルク印刷後の各段階において行えることは勿論であるが、前記レジスト処理後やシルク印刷後のプリント基板1だけについて行っても、プリント基板1の良否を判断することができる。
【0036】
本実施形態によれば、ラインセンサカメラによる広範囲で迅速な検査と分光スペクトルカメラによる高精度の検査とが同時に行えるという利点がある。
【0037】
本実施形態では、前述したように、分光スペクトルカメラ3によるスペクトル値に基づく検査とラインセンサカメラ5の画像信号に基づく画像検査とを併用する構成としたが、本発明は限らず、分光スペクトルカメラ3によるスペクトル値に基づく検査だけを行うこともある。この場合、前述したラインセンサカメラ5および画像信号取り込み部6が省略されることは勿論である。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、プリント基板における分光スペクトルを用いたスペクトル画素値に基づく物理的な検出が行えるため、従来、検出が困難であったプリント基板面における引っかき傷等の微細な傷やレジスト層の不均一等も確実に検出することが可能となる。また、検査も従来のように、プリント基板の各製造工程ごとに行う必要がなく、最終的な処理が行われたプリント基板について行えば済むため、検査の大幅な効率化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】検査装置の構成の一例を示す図
【図2】照明の他の実施形態を示す図
【図3】分光スペクトルカメラの一例を示す図
【図4】イメージ分光器の一例を示す図
【符号の説明】
1: プリント基板
2A・2B: 照明器具
3: 分光スペクトルカメラ
4: 分光スペクトル画像取り込み部
5: ラインセンサカメラ
6: 画像信号取り込み部
7: 解析部
11: 中央演算処理部
12: 出力部

Claims (2)

  1. プリント基板における分光スペクトルを検出する分光スペクトルカメラと、
    該カメラで検出された分光スペクトルに基づく画像解析を行う計算機とを備え、
    前記分光スペクトルカメラは、集光用レンズおよび該レンズによって集光された光を分光するイメージ分光器並びに該分光器で分光された光を画像として記録するCCDカメラを有する本体部と、
    該本体部をプリント基板に対して所定角度回動させる回動部とを具備し、
    前記計算機は、前記分光スペクトルカメラが検出した分光スペクトル画像を取り込む画像取り込み部と、
    該取り込み部で取り込まれた分光スペクトル画像を解析する解析部と、
    該解析部で解析した分光スペクトル画像のうち、見本のプリント基板の画像と検査対象のプリント基板の画像とを比較する中央演算処理部と、
    該処理部における比較に基づいて検査結果を出力する出力部と、を有し、
    プリント基板における画像信号を取得するラインセンサカメラと、
    該カメラが取得した画像信号を取り込む画像信号取り込み部とを更に有し、
    解析部は前記画像信号取り込み部が取り込んだ画像信号をも解析し、
    中央演算処理部は前記解析部で解析した画像信号に基づく画像のうち、見本のプリント基板における画像と検査対象のプリント基板における画像の比較をも行うことを特徴とす
    るプリント基板検査装置。
  2. 中央演算処理部に入力を行う入力部と、
    プリント基板を移動させるパルスモータと、
    パルスモータを制御する制御部と
    を更に有する請求項1に記載のプリント基板検査装置。
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