JP5395369B2

JP5395369B2 - 基板検査装置

Info

Publication number: JP5395369B2
Application number: JP2008147557A
Authority: JP
Inventors: 靖生水田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: TW200951422A; JP2009294061A; KR20090127041A

Description

この発明は、基板表面を撮像して得た画像を分析することより基板上にプリントされたパターン等の良否を判断するための基板検査装置に関する。

従来、このような基板検査装置として、ＣＣＤラインセンサと、ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの配列方向に配置される線状光源とを備え、これらのＣＣＤラインセンサと線状光源とを基板表面に対して走査方向に移動することにより、基板の画像を短冊状に読み取る構成を有する基板検査装置が公知である。このような従来の基板検査装置は、基板においてＣＣＤラインセンサにより読み取られる領域を照明する照度分布に凹凸があった場合には、画像の正確な濃度情報を得ることができない、という問題が生じる。

そこで、特許文献１に記載されるように、ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの配列方向に配置される複数のＬＥＤによりＣＣＤラインセンサにより読み取られる領域を照明するものであって、複数のＬＥＤは、レンチキュラレンズを介して基板を照明することにより、ＣＣＤラインセンサにより読み取られる領域を照明する照度分布を均一にすることができる基板検査装置が提案された。

また、特許文献２には、ＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子に対応させた球状のプラスチック製樹脂から成るレンズとを備えたＬＥＤ表示装置が開示されている。
実用新案登録番号第２５６２２９９号公報特開平１１−２３７８５０号公報

近年、高精細なプリント配線基板を得る方法として、セミアディティブ法が注目されている。このセミアディティブ法は、電気的に分離している導体の全厚を、無電解金属析出と、電解メッキ、エッチング、あるいはその両者の併用によって得るアディティブ法である。

図７は、セミアディティブ法により形成されたパターン形状を模式的に示す説明図である。ここで、図７（ａ）はプリント配線基板１００上に形成されたパターン１０１、１０２、１０３、１０４の平面図であり、図７（ｂ）はそのＤ−Ｄ縦断面図である。

このセミアディティブ法により製造したプリント配線基板１００においては、銅等のパターン１０１、１０２、１０３、１０４の表面は鏡面状となり、また、その断面形状はエッジ部がアール状となったカマボコ状の丸みを帯びる。この現象は、細線パターン１０１、１０２、１０４よりもグランドパターン１０３において特に顕著となり、グランドパターン１０３のエッジ形状はその直径が大きな丸みを帯びる。このため、パターン１０１、１０２、１０３、１０４の表面がこのような形状を有するプリント配線基板１００に対して上述したような光学系により光を照射しても、光が拡散して良好な二値画像を得ることが困難となる。

また、パターン１０１、１０２、１０３、１０４の表面がこのような形状を有するプリント配線基板１００に対して、リングライトで照明を行っても、ＣＣＤラインセンサの視野内の中央部と端部とで光の照射される方向が異なることから、リングライトを用いる場合にはＣＣＤラインセンサの視野に対して十分大きな照射範囲を有する光源が必要となり、装置が大型化する。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、セミアディティブ法により作成されたプリント配線基板の表面を撮像する場合においても、コンパクトな構成により良好な二値画像を得ることが可能な基板検査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、セミアディティブ法により作成されたプリント配線基板の表面を撮像する基板検査装置において、ＣＣＤラインセンサと、前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に延びる一対のシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズに対してプリント配線基板とは逆側に前記シリンドリカルレンズの長手方向に沿って複数個列設された第１のＬＥＤとから成り、前記ＣＣＤラインセンサの視野に指向性を持ったライン状の光を照射する第１照明手段と、前記一対のシリンドリカルレンズの周囲を取り囲むように配設されたレンズと、前記レンズに対してプリント配線基板とは逆側に配設された第２のＬＥＤとから成り、前記ＣＣＤラインセンサの視野に指向性を持った光を照射する第２照明手段と、前記一対のシリンドリカルレンズの間に形成され、前記第１照明手段および前記第２照明手段により照射され前記プリント配線基板の表面で反射した光を通過させ、前記ＣＣＤラインセンサに入射させるための開口部とを備え、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤは、同一の平面状の基板に直接実装されたＬＥＤのベアチップであるとともに、前記一対のシリンドリカルレンズは、前記第１のＬＥＤ素子から出射された光を前記ＣＣＤラインセンサの視野に照射するために、前記第１のＬＥＤ素子と対向する位置よりも前記ＣＣＤラインセンサの視野側に偏位して配置され、前記レンズは、前記第２のＬＥＤ素子から出射された光を前記ＣＣＤラインセンサの視野に照射するために、前記第２のＬＥＤ素子と対向する位置よりも前記ＣＣＤラインセンサの視野側に偏位して配置されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シリンドリカルレンズは、その断面が円形のロッドレンズである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記レンズは、球形状を有する複数のボールレンズであり、前記第２のＬＥＤは、前記各ボールレンズに対応して配設されている。

請求項１に記載の発明によれば、セミアディティブ法により作成されたプリント配線基板の表面を撮像する場合においても、コンパクトな構成により良好な二値画像を得ることが可能となる。また、装置構成およびぞの製造工程を簡易なものとすることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、ロッドレンズと第１のＬＥＤとを近接させて装置をコンパクトにすることができ、また、ロッドレンズの実装を容易に行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、ボールレンズと第２のＬＥＤとを近接させて装置をコンパクトにすることができ、また、ボールレンズの実装を容易に行うことが可能となる。

図１は、この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド２０を示す側断面図である。

この発明に係る基板検査装置は、多数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサ２３により基板表面を撮像し、撮像した基板表面の画像データと所定の基準となる画像データとを比較することにより、基板表面にプリントされたパターンの良否を判断するための装置である。この基板検査装置は、基板を撮像するための撮像ヘッド２０と、撮像ヘッド２０を基板に対して相対的に移動させる移動手段３５（図２参照）とを備える。この移動手段は、撮像ヘッド２０を、基板に対して相対的にＣＣＤラインセンサ２３におけるＣＣＤの列設方向（図１におけるＸ方向）と垂直な方向（図１において紙面に垂直な方向）に移動させる。

撮像ヘッド２０は、基板に向かう下面が開口した中空の筐体２１と、この筐体２１内に備えられ、下面の開口部から入射した走査光を集光するレンズなどの光学系２２と、筐体２１内に備えられ、光学系２２で集光された光を受光するＣＣＤラインセンサ２３と、基板表面におけるＣＣＤラインセンサ２３により撮像される領域に向けて光を照射する照明機構１０とを備える。

図２は、この発明に係る基板検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

この基板検査装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ３１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ３２と、ＣＰＵ３３とからなる制御部３０を備える。この制御部３０は、インタフェース３４を介して、ＣＣＤラインセンサ２３およびＬＥＤ駆動部２４とを備える撮像ヘッド２０と、移動手段３５とに接続されている。

なお、基板検査装置において、撮像ヘッド２０を複数個列設することにより、一回の移動で基板の全体を撮像するようにしてもよく、また、単一の撮像ヘッド２０を使用して、短冊状の領域を繰り返し複数回撮像するようにしてもよい。後者は、移動手段３５が撮像ヘッド２０をＣＣＤラインセンサ２３におけるＣＣＤの列設方向に相対的に副走査移動させる機構である場合を含む。

次に、本発明の特徴部分である照明機構１０の構成について説明する。図３は照明機構１０の平面図であり、図４は照明機構１０の縦断面図である。また、図５は、プリント配線基板１００に対する光の照射状態を模式的に示す説明図である。なお、図４（ａ）は図３におけるＡ−Ａ断面を、図４（ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ断面を、図４（ｃ）は図３におけるＣ−Ｃ断面を各々示している。但し、図４においては、ボールレンズ１４および第２のＬＥＤ１６については、説明の便宜上、その配置を若干変更している。

この照明機構１０は、図１に示すＣＣＤラインセンサ２３におけるＣＣＤの列設方向（図１におけるＸ方向）と平行な方向（図３および図４におけるＸ方向）に延びる一対のシリンドリカルレンズとしてのロッドレンズ１３と、このロッドレンズ１３に対して撮像されるべきプリント配線基板１００とは逆側に、このロッドレンズ１３の長手方向に沿って複数個列設された第１のＬＥＤ１５とから成り、ＣＣＤラインセンサ２３の視野Ｐに指向性を持ったライン状の光を照射する第１照明手段を備える。第１のＬＥＤ１５は、図２に示すＬＥＤ駆動部２４の駆動を受け点灯する。

この第１照明手段においては、第１のＬＥＤ１５から出射された光は、正のパワーを有する各ロッドレンズ１３の作用により、図５に示すように、プリント配線基板１００の表面におけるＣＣＤラインセンサ２３の視野Ｐに集光される。

また、この照明機構１０は、一対のロッドレンズ１３の周囲を取り囲むように配設された多数のボールレンズ１４と、このボールレンズ１４に対して撮像されるべきプリント配線基板１００とは逆側に配設された第２のＬＥＤ１６とから成り、ＣＣＤラインセンサ２３の視野Ｐに指向性を持った光を照射する第２照明手段とを備える。第２のＬＥＤ１６は、図２に示すＬＥＤ駆動部２４の駆動を受け点灯する。

この第２照明手段においては、第２のＬＥＤ１６から出射された光は、正のパワーを有する各ボールレンズ１４の作用により、図５に示すように、プリント配線基板１００の表面におけるＣＣＤラインセンサ２３の視野Ｐ付近を照射する。

上述した一対のロッドレンズ１３の間には、第１照明手段および第２照明手段により照射され、プリント配線基板１００の表面で反射した光を通過させるための開口部１２が形成されている。また、上述した第１のＬＥＤ１５および第２のＬＥＤ１６は、いずれも、同一の基板１１に直接実装されたＬＥＤのベアチップとなっている。

図６は、上述した第１、第２照明手段による輝度分布特性を模式的に示す説明図である。

この図においては、その中央部より周辺部に向けてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順で順次照度が低くなっている。この図に示すように、上述した第１、第２照明手段を使用した場合には、ＣＣＤラインセンサ２３の視野部分を主として照射し、その周辺部分を従属的に照射することが可能となる。

以上のような基板検査装置を用いてプリント配線基板１００を撮像する場合には、撮像ヘッド２０を移動手段３５によりプリント配線基板１００の表面と平行に移動させる。このとき、プリント配線基板に対して第１照明手段および第２照明手段により照明を行いながら走査をする。この両照明手段により照明された光はプリント配線基板１００により反射し、この反射光は開口部１２を通過して光学系２２に入射する。そして、光学系２２に入射した光は、ＣＣＤラインセンサ２３に対して集光される。ＣＣＤラインセンサ２３は、このようにして受光した光を光電変換し、プリント配線基板１００上の撮像領域を線順次で画像データとして取り込む。

このとき、ロッドレンズ１３と第１のＬＥＤ１５とからなる第１照明手段によりプリント配線基板１００の表面におけるＣＣＤラインセンサ２３の視野Ｐに照射された光は、図７に示すパターン１０１、１０２、１０３、１０４のアール形状部分に照射されたものについてはＣＣＤラインセンサ２３には取り込めないが、パターン１０１、１０２、１０３、１０４の表面におけるＣＣＤラインセンサ２３におけるＣＣＤの列設方向（図１、図３、図４、図６におけるＸ方向）に延びる方向に対しては取り込みが可能となる。また、ボールレンズ１４と第２のＬＥＤ１６とから成る第２照明手段によりプリント配線基板１００の表面におけるＣＣＤラインセンサ２３の視野Ｐに照射された光のうち、図７に示すパターン１０１、１０２、１０３、１０４のアール形状部分に照射されたものについては、その反射方向が多方向となることから、その一部をＣＣＤラインセンサ２３に取り込むことが可能となる。

このため、第１、第２照明手段を使用してプリント配線基板１００の表面におけるＣＣＤラインセンサ２３の視野Ｐを照明した場合には、プリント配線基板１００の基材とパターン１０１、１０２、１０３、１０４とで輝度差を設けることができ、良好な二値画像を得ることが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、シリンドリカルレンズとして、その断面が円形状のロッドレンズ１３を使用している。これにより、ロッドレンズ１３と第１のＬＥＤ１５とを接近して配置することができることから、装置全体をコンパクトにすることが可能となるばかりではなく、ロッドレンズ１３の実装を容易に行うことが可能となる。但し、このロッドレンズ１３に替えて、その断面がかまぼこ形のレンズ等を使用してもよい。

また、上述した実施形態においては、ロッドレンズの外周部に配設するレンズとして、球形のボールレンズ１４を使用している。これにより、ボールレンズ１４と第２のＬＥＤ１６とを接近して配置することができることから、装置全体をコンパクトにすることが可能となるばかりではなく、ボールレンズ１４の実装を容易に行うことが可能となる。但し、この複数のボールレンズ１４に替えて、他の形状の複数のレンズを使用してもよく、また、ロッドレンズ１３を取り囲むような形状の単一のフレネルレンズ等を使用してもよい。

この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド２０を示す側断面図である。この発明に係る基板検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。照明機構１０の平面図である。照明機構１０の縦断面図である。プリント配線基板１００に対する光の照射状態を模式的に示す説明図である。第１、第２照明手段による輝度分布特性を模式的に示す説明図である。セミアディティブ法により形成されたパターン形状を模式的に示す説明図である。

１０照明機構
１１基板
１２開口部
１３ロッドレンズ
１４ボールレンズ
１５第１のＬＥＤ
１６第２のＬＥＤ
２０撮像ヘッド
２１筐体
２２光学系
２３ＣＣＤラインセンサ
２４ＬＥＤ駆動部
３０制御部
３５移動手段
１００プリント配線基板
１０１パターン
１０２パターン
１０３パターン
１０４パターン

Claims

セミアディティブ法により作成されたプリント配線基板の表面を撮像する基板検査装置において、
ＣＣＤラインセンサと、
前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に延びる一対のシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズに対してプリント配線基板とは逆側に前記シリンドリカルレンズの長手方向に沿って複数個列設された第１のＬＥＤとから成り、前記ＣＣＤラインセンサの視野に指向性を持ったライン状の光を照射する第１照明手段と、
前記一対のシリンドリカルレンズの周囲を取り囲むように配設されたレンズと、前記レンズに対してプリント配線基板とは逆側に配設された第２のＬＥＤとから成り、前記ＣＣＤラインセンサの視野に指向性を持った光を照射する第２照明手段と、
前記一対のシリンドリカルレンズの間に形成され、前記第１照明手段および前記第２照明手段により照射され前記プリント配線基板の表面で反射した光を通過させて、前記ＣＣＤラインセンサに入射させるための開口部と、
を備え、
前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤは、同一の平面状の基板に直接実装されたＬＥＤのベアチップであるとともに、
前記一対のシリンドリカルレンズは、前記第１のＬＥＤ素子から出射された光を前記ＣＣＤラインセンサの視野に照射するために、前記第１のＬＥＤ素子と対向する位置よりも前記ＣＣＤラインセンサの視野側に偏位して配置され、
前記レンズは、前記第２のＬＥＤ素子から出射された光を前記ＣＣＤラインセンサの視野に照射するために、前記第２のＬＥＤ素子と対向する位置よりも前記ＣＣＤラインセンサの視野側に偏位して配置されることを特徴とする基板検査装置。
請求項１に記載の基板検査装置において、
前記シリンドリカルレンズは、その断面が円形のロッドレンズである基板検査装置。
請求項２に記載の基板検査装置において、
前記レンズは、球形状を有する複数のボールレンズであり、
前記第２のＬＥＤは、前記各ボールレンズに対応して配設されている基板検査装置。