JPH02148797A - 直接描画装置におけるスルーホールの欠陥検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多数のスルーホールを有する基板の各スル
ーホール部にノズルからペーストを吐出させて負圧によ
り吸引し、各スルーホールの内壁にペーストの厚膜を形
成する直接描画装置におけるスルーホールの欠陥検出方
法に関する。

〔従来の技術〕

近年、電子部品の密度を向上させるために、例えば２イ
ンチ角のスルーホール基板で直径０．３〜１．０ｍｎ＋
のスルーホールが１００個以上も形成されたものが用い
られるようになってきた。

このようなスルーホール基板は、耐熱性セラミック材等
からなる基板に上述のように多数のスルーホールが形成
されており、その基板の表裏面における各スルーホール
の周囲及びスルーホール内壁面に直接描画装置によって
導電性ペーストの厚膜を形成している。

その直接描画装置は、所定の間隔で固定されたノズルと
高さセンサとをスルホール基板に対して高さ方向に直交
する方向に相対移動させ、高さセンサによって予め各ス
ルーホール部の高さを測定し、その高さデータに基づい
てノズルの高さを制御しながらそのノズルとスルーホー
ル基板とを相対移動させ、ノズルからスルーホール基板
表面の各スルーホール部に順次ペーストを吐出させてス
ルーホールを覆うランドを形成し、それをスルーホール
吸引用負圧系により裏面側から吸引してスルーホール内
に引き込むことにより、各スルーホールの内壁にペース
トの厚膜を形成するように構成されている。

このような直接描画装置によって厚膜形成処理を施した
スルーホール基板に対して、すべてのスルーホール内に
ペーストが完全に入り込んでいるかどうか、すなわちス
ルーホールが抜けている（貫通孔となっている）かどう
かを、従来は１枚ずつ作業者が目で確認して検査を行う
のが普通であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のスルーホール基板のス
ルーホール検査方法では、多数のスルーホールをすべて
目視によって確認しなければならないので、多くの労力
と時間を要するだけでなく、特に開口部の有効断面積が
小さいスルーホールの場合、それが完全に貫通していな
い欠陥を見落し易いという問題点があった。

そのため、例えば特開昭６１−１８９４０７号公報に見
られるように、スルーホールを有する基板のパターンの
特徴を抽出して、予めメモリに記憶しているパターンの
特徴と比較してチエツクするようにしたパターンチエツ
ク装置がある。

しかし、このような装置を使用するのでは、直接描画装
置のほかに専用のパターンチエツク装置が必要となるの
で、装置が大形化すると共に設備費がかかり不経済であ
るばかりか、取り扱いに多くの時間を要し作業工数が増
加するという問題もあった。

この発明は、このような従来の問題点を解決し。

直接描画装置自体に備えている高さセンサを利用して、
短時間ですべてのスルーホールを正確に検査することが
できるようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 この発明は上記の目的を達成するため、上述のような直
接描画装置において、高さセンサにより、スルーホール
基板の各スルーホール部の高さを測定すると同時に各ス
ルーホール位置を検出してその位置データを記憶し、そ
の各スルーホールの内壁にペーストの厚膜を形成した後
、再び上記高さセンサにより、先に記憶した位置データ
に基づいて各スルーホールの形成状態を検査してその欠
陥を検出するスルーホールの欠陥検出方法を提供するも
のである。

〔作　用〕

この方法によれば、スルーホール基板の反りやうねり等
の表面状態による高さの変化を予め測定するために直接
描画装置に備えている高さセンサを利用して、スルーホ
ール基板の各スルーホール部の高さ測定と同時にスルー
ホールの位置を検出してその位置データを記憶し、ペー
ストによる描画及び吸引により各スルーホール部に厚膜
を形成した後、再び高さセンサを利用して各スルーホー
ルの形成状態を検査して、その欠陥を確実に検出するこ
とができる。

そのため、直接描画装置に別個にスルーホールチエツク
装置を併設する必要がないからコストアップにならず、
描画処理後直ちに短時間でスルーホールの検査を行うこ
とができる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照してこの発明の詳細な説明するが
、それに先立ちこの発明を適用する直接描画装置につい
て簡単に説明する。

第２図は、この実施例に使用する直接描画装置の外観例
を示す斜視図であり、本体フレーム１に固着した支持部
材２の上部にモータ３をモータ保持部材４により保持し
、モータ３の回転軸にカシプリング５を介して接続した
ボールねじ７を、内部にベアリングを収納したベアリン
グ受け６によつて回動自在に軸支すると共に、リニアス
ライダ９によって支持部材２の上下方向に摺動自在に装
着したノズル保持部材８に螺入させ、ボールねじ７を回
動させることにより、ノズル保持部材８が上下動するよ
うになっている。

また、ノズル保持部材８にノズル１０を備えたシリンダ
１７を固設し、このシリンダ１７をチューブ１８を介し
て図示しない圧搾空気源に接続し、その空気圧によりノ
ズル端１１からシリンダ１７内に収容したペーストを吐
出させ、ＸＹ力方向移動可能なＸＹテーブル１４上に基
台３０を介して載置したスルーホール基板２０のスルー
ホール２１の周囲に所要のランドを描画し、またそれら
を結ぶ厚膜回路パターンも描画する。

支持部材２にはノズル１０と並置してレーザ光を利用し
た高さセンサ１６を支持具１５により固設しており、こ
の高さセンサ１６によってスルーホール基板２０の描画
面の微少な凹凸による高さ変動を予め測定し、この測定
結果に応じて描画時にノズル保持部材８を上下に移動さ
せることにより、ノズル端１１とスルーホール基板２０
の描画面との間隔を常に適正に保持して描画線幅を一定
に保つ。

第１図は、この直接描画装置におけるこの発明の実施に
係わる制御系の要部を示す。

ＸＹ子テーブル４は、図示しないＸ軸モータとＹ軸モー
タによりそれぞれ回転されるボールネジによって基台３
０をＸ方向及びＹ方向に移動させる構造になっている。

そして、その基台３０上に設けた３個の位置決めピン３
４によって多数のスルーホール２１を有するスルーホー
ル基板２０を位置決め載置し、負圧源４１からの負圧に
よる吸引力をその周囲に作用させて、スルーホール基板
２０を基台３０に吸着して固定することができるように
なっている。

また、空気圧源４！１からの空気圧により負圧源４２が
発生する負圧を電空比例弁４４を介して基台３０内に供
給して、スルーホール基板２０の裏面側に吸引力を作用
させる負圧制御系も備えている。

ｃｐＵ５０はこの装置全体を統括制御する中央処理装置
であり、プログラムメモリであるＲＯＭ５４、データメ
モリであるＲＡＭ５５．及び入出力部であるｌ１０５２
とによってマイクロコンピュータを構成している。

メモリ５１は、高さセンサによって測定した高さデータ
及び検出した各スルーホールの位置データを一時記憶す
るためのメモリであり、ＲＡＭ５５を兼用することもで
きる。

Ｄ／Ａ変換器５３は、ＣＰＵ５０からｌ１０５２を介し
て出力される負圧制御データを、アナログの電圧信号に
変換して電空比例弁４４に印加する。

表示器５６は、ＣＰＵ５０がスルーホール基板２０のス
ルーホール検査によって、最終的に欠陥ありと判断した
時に、不良品としてエラー表示するための表示器であり
、液晶表示器、ＬＥＤ表示器、あるいは表示ランプ等が
設けられている。

なお、ＸＹ子テーブル４の院動制御部、第２図に示した
ノズル１０を上下動させるためのモータ３の暉動制御部
、及びノズル１０からペーストを吐出させるための空気
圧をシリンダ１７に印加する空圧制御系は、いずれも従
来と同様であるので図示を省略している。

この実施例によれば、スルーホール基板２０上へのペー
ストによる描画に先立って、高さセンサ１６によってス
ルーホール基板２０の表面状態の検出、特にスルーホー
ル２１の周囲（スルーホール部と称す）の高さを測定し
て、そのデータをメモリ５１に記憶させ、そのデータを
描画時にノズル１０の高さを制御するために使用するが
、このスルーホール部の高さを測定するのと同時に、各
スルーホール２１の位置を検出して、その各位置データ
をメモリ５１に記憶させる。

その際、高さセンサ１６を固定して、ＸＹ子テーブル４
によってスルーホール基板２０を載置した基台３０をＸ
方向及びＹ方向に移動走査させながら高さ測定及びスル
ーホール位置の検出を行なうので、スルーホールの位置
データとは、高さセンサ１６がスルーホール２１を検出
した時のＸＹテーブル１４による基台３０の移動量を示
す座標位置データで、ＣＰＵ５０からｌ１０５２を通し
て図示しないＸＹテーブル陳励動制御部与えているその
時の座標位置データである。

ここで、スルーホール基板２０の描画面の高さを測定す
ると共にスルーホール２１の位置を検出する高さセンサ
１６としては、レーザスポット光を用いた三角測量方式
の例えば第３図に示すような距離センサを使用するとよ
い。

これは、小型で高出力の半導体レーザ１６ａと、高分解
能で高速応答性を有する半導体装置検出器（Ｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　：以下ｒ
ＰｓＤ」と略称する）１６ｂとを組合せたものであり、
光源である半導体レーザ１Ｂ、からのレーザ光を投光レ
ンズ１６ｃによって集光して、測定すべきスルーホール
基板２０上にスポット光ｆ１として照射し、そのスルー
ホール基板２０からの反射光ｆ２を、投光レンズ１６ｃ
から所定の間隔を置いて配設した受光レンズ１６ｄによ
ってＰＳＤ１８ｂの受光面上の一点に集光して受光させ
るようになっている。

そして、スルーホール基板２０の矢示Ａ方向の変位によ
って、受光レンズ１８ｄによって集光される反射光ｆ２
の角度Ｏが変化するため、ＰＳＤＩＥｉｂ上の集光スポ
ットの受光位ＨＸがそれに比例して変位する。この受光
位置ＸはＰＳＤ１５ｂによって容易に検出することがで
きる。

ここで、投光レンズ１６Ｃと受光レンズ１６ｄとの光軸
間隔をｄ、受光レンズ１８ｄとＰＳＤ１８ｂとの間隔を
Ｆとすると、スルーホール基板２０の描画面までの距離
りを次式によって求めることができる。

Ｌ＝ｄ　−Ｆ／Ｘ したがって、第１図において、ＸＹ子テーブル４をＸ、
Ｙ方向に移動させながら、スルーホール基板２０の描画
面の高さを測定し、そのデータをメモリ５１あるいは入
出力部５２を介してＣＰＵ５０がＲＡＭ５５に格納し、
描画時にそのデータに基づいて第２図に示したモータ３
を即動して、ノズル保持部材８を上下させるようにすれ
ば、スルーホール基板２０の描画面とノズル端１１との
間隔を常に一定に保つことができる。

また、その高さ測定時にスルーホール基板２０の高さが
急激に大きくなる位置（実際には反射光ｆ２が得られず
高さ測定が不能になる位置）を検出すれば、上述したス
ルーホールの位置データを容易に得ることができる。

次に、この実施例の作用を第４図に示すフローチャート
に従って詳細に説明する。

まずステップ■では、作業者が描画しようとするスルー
ホール基板２０を基台３０の上面の所定位置に３個の位
置決めビン３４によって規制して載置すると、負圧源４
１からの負圧を作用させてその吸引力により基台３０に
吸着させて固定する。

次にステップ■で、実際の描画に先立ってＸＹ子テーブ
ル４をＸＹ力方向移動させながら、高さセンサ１６によ
ってスルーホール基板２０の各スルーホール部の高さを
測定すると共にそのスルーホール位置を検出して、その
高さデータと位置データをメモリ５１に記憶させる。

そして、ステップ■ではＣＡＤによって予め作成された
描画データを入力して、ＣＰＵ５０が図示しないＸＹテ
ーブル陳励動制御部制御してＸＹ子テーブル４の基台３
０を移動させ、メモリ５１に記憶した高さデータに応じ
てノズル１０の高さを制御しながら、シリンダ１７への
空気圧のオン・オフによりノズル１０からスルーホール
基板２０上にペーストを吐出させて、各スルーホール部
にペーストによるラントを形成すると同時に、電空比例
弁の制御による適正負圧で裏面側からそれを吸引して、
順次各スルーホール２１の内壁にペーストの厚膜を形成
する。

全てのスルーホールへの厚膜形成処理が終了するとステ
ップ■へ進んで、スルーホール基板２０を基台３０に固
定したまま、メモリ５１に記憶した各スルーホールの位
置データに基づいてＸＹ子テーブル４をＸＹ力方向移動
させて、各記憶位置毎に高さセンサ１６によりスルーホ
ールの形成状態（孔が貫通しているかどうか）の検査を
行う。

第５図乃至第７図はその検査方法を示す説明図である。

すなわち、第５図に示すようにペースト層２５が完全に
スルーホール２１内に引き込まれてその壁面に形成され
、孔が貫通していると、高さセンサ１６の発光部から発
するレーザ光はスルーホール２１を通り抜けて直進する
ため、反射光が受光部に入射せず、高さセンサ１６の出
力レベルは第６図に示すようにスルーホールに対応する
位置で略ゼロになる。

この高さセンサ１６の出力レベル変化によって、ＣＰＵ
５０はスルーホールが完全に形成されていると判断する
。

一方、第７図に示すようにペースト層２５によってスル
ーホール２１が閉鎖されていると、高さセンサ１６の発
光部から発するレーザ光がペースト層２５により反射し
て受光部に入射するので、第６図に示したような出力レ
ベルの凹陥部が発生しない。

その場合、ＣＰＵ５０はスルーホールに欠陥がある（貫
通していない）と判断する。

ステップ■では、このような判断により全ての記憶位置
にスルーホールが正常に形成されているかどうかを確認
し、１個所も欠陥がなければそのまま処理を終了する。

しかし、１箇所でもスルーホールに欠陥があるとステッ
プ■へ進み、スルーホール形成のため再度負圧源４２か
ら基台３０内に負圧をかけてペーストをスルーホール内
に引込む。

その後、ステップ■で再び高さセンサ１６によりメモリ
５１の各記憶位置毎にスルーホール形成状態の検査を行
い、ステップ■で全記憶位置にスルーホールが正常に形
成されているかどうかを確認する。

そして、スルーホールの欠陥がなくなっていればそのま
ま処理を終了するが、まだ１個所でも欠陥が残っている
と、何回吸引してもスルーホール形成が望めないと判断
して、ステップ■で不良品として表示器５６にエラー表
示を行ってから処理を終了する。

なお、ステップ■でスルーホールの欠陥が検出された時
に、その欠陥位置のデータを記憶しておき、ステップ■
ではその欠陥位置でのみ再検査を行うようにしてもよい
。

このようにして、スルーホール基板２０の表面側から各
スルーホール部への厚膜形成及び欠陥検出が終ると、ス
ルーホール基板２０を裏返して基台３０上に再装着して
、裏面側からも同様にして各スルーホール部への厚膜形
成及び欠陥検出を行なう。

なお、上述の実施例では、ノズル１０及び高さセンサ１
６を固定して、スルーホール基板２０をＸＹ子テーブル
４によってその高さ方向に直交する方向（ＸＹ力方向に
移動させるようにしたが、逆にスルーホール基板を固定
して、ノズル及び高さセンサをＸＹ力方向移動させるよ
うにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明の方法によれば、直接描画
装置においてスルーホール基板の高さを測定する高さセ
ンサにより、高さ測定と同時に各スルーホールの位置を
検出して記憶し、各スルーホール部への厚嘆形成処理後
に、先に記憶した位置データに基づいて、再び高さセン
サによって各スルーホールの形成状態を検査してその欠
陥を検出するようにしたので、別個にスルーホールチエ
ツク装置を併設する必要がなく、しかもスルーホール部
への厚膜形成処理後直ちにその欠陥を検出することがで
き、欠陥が検出された場合には負圧による再吸引を行な
ってそれを修正することも可能である。

また、全てのスルーホールの良否を確実に検査できるの
で、大径のスルーホールはもちろん、小径のスルーホー
ルであっても、欠陥の検出もれが生じるようなことは皆
無となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の直接描画装置におけるこの発明の実施
に係わる制御系の要部を示すブロック図、 第２図はこの発明を実施する直接描画装置の一例を示す
機構部の斜視図、 第３図は同じくその高さセンサ１６の一例を示す説明図
、 第４図はこの実施例によるスルーホール部への描画及び
そのスルーホールの欠陥検出処理を示すフロー図、 第５図は高さセンサによる良好なスルーホールに対する
検査状態を示す説明図、 第６図はその時の高さセンサの位置と出力レベルとの関
係を示す線図、 第７図は高さセンサによる欠陥スルーホールに対する検
査状態を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　所定の間隔で固定されたノズルと高さセンサとをス
   ルホール基板に対して高さ方向に直交する方向に相対移
   動させ、前記高さセンサによつて予め各スルーホール部
   の高さを測定し、その高さデータに基づいてノズルの高
   さを制御しながら該ノズルと前記スルーホール基板とを
   相対移動させ、前記ノズルから前記スルーホール基板表
   面の各スルーホール部にペーストを吐出させ、そのペー
   ストを裏面側から吸引して各スルーホールの内壁にペー
   ストの厚膜を形成する直接描画装置において、前記高さ
   センサにより、前記スルーホール基板の各スルーホール
   部の高さを測定すると同時に各スルーホール位置を検出
   してその位置データを記憶し、その各スルーホールの内
   壁に前記ペーストの厚膜を形成した後、再び前記高さセ
   ンサにより、前記記憶した位置データに基づいて各スル
   ーホールの形成状態を検査してその欠陥を検出すること
   を特徴とするスルーホールの欠陥検出方法。