JPH0215819B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、印刷回路パターンなどの配線パター
ンの断線状態・短絡状態等の電気的導通に関する
欠陥を画像処理により非接触で且つ高速で検査す
る配線パターン欠陥検査方法及びその装置に関す
る。 〔従来の技術〕 従来、印刷回路パターン等の配線パターンの電
気的導通を検査する第１の方法としては、特定の
パツド位置を予め記憶しておき、それらに接触ピ
ンを接触させ、２つの接触ピン間に電圧をかけ、
この間に流れる電流の有無、大小によつて、導
通／断線、分離／短絡を検出するものがあつた。 また、印刷回路パターン等の配線パターンを検
査する従来の第２の方法として、例えば特開昭50
−131469号公報に記載されているように、非接触
で配線パターンの光学像を検出する方法があつ
た。この方法には、検査パターンと設計パターン
とを直接比較するもの、二つの検査パターン同志
を直接比較するもの、設計情報より得られたパタ
ーン上の特に重要な特定部分のパターンの有無を
検出するものがある。 〔発明が解決しようとする課題〕 従来例の第１の方法では、接触ピンを直接回路
パターンに接触させるので、接触抵抗の変動によ
り検査の信頼性が低く、また接触ピンが摩耗、破
損した場合、交換作業が必要になり、また接触に
よつて回路パターンに傷を付けたり、最悪の場合
回路パターンを破損させる等の多くの課題を有し
ていた。更にこの方法では、回路パターンが部分
的に細くなつていたり、隣りの回路パターンに規
定値以上接近している場合などでは、電流、電界
などの集中によつて、回路動作に悪影響を及ぼし
たり、長時間にわたる回路の信頼性に影響を及ぼ
すことが考えられると共にこれらの断線に近い欠
陥及び短絡に近い欠陥を検出することが困難であ
るという課題を有していた。 従来例の第２の方法では、予め規定した位置に
正しい寸法のパターンがあるかどうかということ
を欠陥判定基準としており、導通関係と大きなパ
ターン寸法の相違のみを欠陥とするような印刷回
路パターンでは、多くのものを欠陥と誤判定する
可能性があり、検査能率の点で大きな問題があつ
た。即ち、これらの方法では、予め規定した位置
に正しい寸法のパターンがあるかどうかを欠陥の
判定の基本としている。然るに、印刷回路パター
ンは、フオトエツチング法で導体をエツチングし
て形成するものと、スクリーン印刷法で導体ペー
ストを印刷して形成するものとに、大別される。
特に後者の場合、ペースト含まれる溶剤がにじみ
だし、回路パターンの輪郭に不規則な凹凸が多
い。このため、例えば特開昭50−131469号公報に
記載されている従来の２値画像同志を比較する検
査方法では、多くの正常なパターンの輪郭部にお
いて不一致による欠陥と誤判定する可能性があ
り、検査性能及び検査能率の点で大きな課題を有
していた。 本発明の目的は、断線に近いもの及び短絡に近
いものも含め、配線パターンの断線状態及び短絡
状態の欠陥を高信頼度でもつて、画像処理により
非接触で、且つ高速度で検出できるようにした配
線パターン欠陥検出方法及びその装置を提供する
ことにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、上記目的を達成するために、配線パ
ターンの光学像を撮像手段で撮影して映像信号に
変換し、この映像信号を２値化手段により２値化
信号に変換して２値化画像を抽出し、この２値化
画像から配線パターンの欠陥を検出する配線パタ
ーンの欠陥検出方法において、連結性処理手段に
より、上記抽出された２値化画像上において位置
が指定された複数の着目点について該複数の着目
点間の配線パターンが連結しているか否かの連結
関係を検出し、更に連結していると検出された各
配線パターンについて、該各配線パターン内に存
在する着目点の各々に付与された番号と連結した
各配線パターンを代表する代表点番号とを対とし
て接続データを生成し、配線パターンによつて正
しく連結される着目点の番号を、連結した配線パ
ターン毎に一巡させた基準となる循環リストを基
準データメモリに予め求めて記憶させておき、比
較処理手段により、上記接続データと循環リスト
を比較照合して上記循環リストの一巡の着目点に
おける上記接続データから得られる代表点の数
（０を含む）に基いて配線パターンの断線状態・
短絡状態の欠陥の存否を検出することを特徴とす
る。 更に本発明は配線パターンの光学像を撮像して
映像信号に変換する撮像手段と、該撮像手段から
得られる映像信号を２値化信号に変換して２値化
画像を抽出する２値化手段とを備え、該２値化手
段から得られる２値化画像から配線パターンの欠
陥を検出する配線パターンの欠陥検出装置におい
て、上記２値化手段から得られる２値化画像上に
おいて位置が指定された複数の着目点について該
複数の着目点間の配線パターンが連結しているか
否かの連結関係を検出し、連結していると検出さ
れた各配線パターンについて、該各配線パターン
内に存在する着目点の各々に付与された番号と連
結した各配線パターンを代表する代表点番号とを
対として接続データを生成する連結性処理手段
と、配線パターンによつて正しく連結される着目
点の番号を、連結した配線パターン毎に一巡させ
た基準となる循環リストを予め記憶する基準デー
タメモリと、上記接続データと循環リストを比較
照合して上記循環リストの一巡の着目点における
上記接続データから得られる代表点の数（０を含
む）に基づいて配線パターンの断線状態・短絡状
態の欠陥の存否を検出する比較処理手段とを備え
たことを特徴とする。なお、配線パターンの断線
状態とは、縮小画像処理することによつて断線に
近い（著しく細くなつた）配線を切断した２値画
像に変換した場合も含むものである。また配線パ
ターンの短絡状態とは、拡大画像処理することに
よつて短絡に近い（著しく近接した）配線を接続
した２値画像に変換した場合も含むものである。
また、本発明は、配線パターンが断線状態にある
とは、判定するのは、循環リストの一巡の着目点
における接続データから得られる代表点の番号が
二つ以上検出されたとき判定するものであり、配
線パターンが他の配線パターンと短絡状態にある
とは、循環リストの一巡の着目点における接続デ
ータから得られる代表点の番号が検出されなおと
き判定するものである。 〔作用〕 本発明の欠陥検出方法及び欠陥検出装置によれ
ば、画像処理によつて配線パターンの接続関係を
検出するようにしたので、非接触で配線パターン
の導通状態、即ち断線状態と短絡状態の欠陥を配
線パターンの寸法や形状の変動に影響を受けるこ
となく、高信頼度で、しかも高速度で検出でき
る。特に、本発明は、各配線パターン内に存在す
る着目点の各々に付与された番号と連結した各配
線パターンを代表する代表点番号とを対として生
成された接続データと、配線パターンによつて正
しく連結される着目点の番号を、連結した配線パ
ターン毎に一巡させた基準となる循環リストとを
比較照合するようにしたので、例えばA.V.エイ
ホ、J.E.ホツプクロフト、J.D.ウルマン著／大野
義夫訳「データ構造とアルゴリズム」７章無向グ
ラフ図７，３、第203頁、倍風館発行（1987）に
説明されている「隣接行列」を用いる場合に比較
して、データ量が次のように著しく低減でき、デ
ータを記憶する容量も低減でき、しかも高速度で
上記配線の欠陥検出を行なうことができる。即
ち、隣接行列を用いる場合、着目の数をｍ（通常
数万の値）としたとき、データ量は（ｍ×（ｍ−
１））／２ビツトとなり、更に正しい連結関係と
の比較においてもやはり（ｍ×（ｍ−１））／２回
必要となる。一方、本発明によるとデータ量は
（（ｎ＋１）×ｍ）／２ビツト（但しｎは配線パタ
ーン上の注目点の数（（通常一桁の値）になり、
更に正しい連結関係との比較において（（ｎ＋１）
×ｍ）／２回必要となる。従つて、本発明は、隣
接行列を用いる場合に比較してデータ量を削減す
ることができ、更に比較回数も（ｎ＋１）／（ｍ
−１）の割合となり、比較時間を大幅に短縮する
ことができる。 〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例に基いて具体的に
説明する。 まず、本発明の原理について第７図を用いて説
明する。即ち本発明は、平面上に存在する回路パ
ターンの電気的導通状態を非接触で検出するため
に、該被検査回路パターンの光学像を撮像装置２
１で撮像して映像信号に変換し、該映像信号を２
値化装置２２によつて２値化画像信号に変換して
導体（配線）部分のみを２値配線パターン信号と
して分離検出し、連結性処理装置２３において、
パツド位置データメモリ２７に記憶されたパツド
位置情報に基いて上記抽出された２値配線パター
ン信号に対して連結性処理を施して２つのパツド
（着目点）間について接続関係を調べて、連結し
ている各配線パターンについて、該各配線パター
ン内に存在する着目点の各々に付与された番号と
連結した各配線パターンを代表する代表点番号と
を対として接続データを生成して接続データメモ
リ２４に記憶し、設計データメモリ２６に記憶さ
れ、且つ設計情報より得られた正しい接続関係を
循環リストで表した設計データ（基準循環リスト
接続データ）と上記接続データを比較照合し、上
記循環リストの一巡の着目点における上記接続デ
ータから得られる代表点の０を含む数を検出すれ
ば、配線パターンの断線状態・短絡状態の欠陥の
存否を検出することができる。 また、第１図に示すような、配線パターンＰが
存在する場合、配線パターン幅小（断線に近い状
態）、配線パターン間隔小（短絡に近い状態）を、
それぞれ２値化装置２２から得られる２値画像信
号を第１０図に示す縮小処理装置２９で縮小処理
（第２図）、第１７図に示す拡大処理装置３０で拡
大処理（第３図）することによつて、積極的に断
線、短絡させれば、製品として使用していつて断
線、短絡が予想される断線状態、短絡状態の欠陥
を検出、検査することができる。第１図におい
て、ａは配線パターン幅小の断線が予想される箇
所を表わし、ｂは配線パターン間隔小の短絡が予
想される箇所を示す。第２図は第１図に示す２値
化画像信号に対して縮小処理した２値化画像を示
し、ａの箇所は完全に断線していることがわか
る。第３図は第１図に示す２値化画像信号に対し
て拡大処理した２値化画像を示し、ｂの箇所は完
全に短絡していることがわかる。 更に本発明は、第７図、第１０図、第１７図に
示す如く、着目パツド（着目点）とそれに接続し
ている親パツド（代表点）の番号を対として接続
データを連結性処理装置２３から生成して接続デ
ータメモリ２４に記憶し、設計情報から得られる
基準の接続関係を示す設計データ（基準循環リス
ト接続データ）を循環リスト構造（配線パターン
によつて正しく連結される着目パツドの番号を、
連結した配線パターン毎に一巡させた循環リス
ト）（伊理正夫監修「計算幾何学と地理情報処理」
第18頁、ビツト別冊、共立出版（1986）に「巡回
リスト」として示されている。）として予め設計
データメモリ２６に記憶しておき、処理装置２５
は上記接続データメモリ２４に記憶された接続デ
ータから一つずつ対のデータを取り出し、設計デ
ータの循環リストの一巡の着目パツド（アドレ
ス）における親パツド（代表点）の個数（親パツ
ドの個数が二つ以上断線、親パツド無し（個数
０）が短絡、親パツド一つの正常、着目パツド検
出されないときパツドなしに欠陥）に基いて配線
パターンの断線状態・短絡状態の欠陥の存否を検
出する方式である。これによつてデータ量と処理
量の大幅な低減を実現することができる。 まず、接続データの生成について説明する。第
４図は接続データを示す。同図に示すように、接
続データは着目パツド（着目点）番号と連結関係
にある親パツド（代表点）番号との対である。着
目パツド番号とは、回路パターン上で導通関係等
を検査する必要のあるパツドに特定の規則に従つ
て付された番号（アドレス）である。例えば、第
５図に示すように、上から下、左から右へという
順に番号付けする。着目パツドの内、親パツドと
は連結した個々の回路パターン（配線パターン）
を代表する特定の１個のパツドである。親パツド
（代表点）の決定法は、例えば回路パターン上で
最も左上にあるものというように特定の基準を定
めておけばよい。第６図に示す回路パターンを例
とした接続データを第１表に示す。同図で、親パ
ツドは一つの連結した各配線パターンの代表パツ
ド番号であり、着目パツド１，２，３に対してパ
ツド番号１が着目パツド４，５に対してパツド番
号４が付与され、また第１表に示すように、パツ
ド番号対の格納順序（アドレス）は任意である。
この接続データは連結性処理装置２３で作成され
る。作成の詳細は後述する。

【表】 次に、基準となる正しい接続関係を示す設計デ
ータ（基準循環リスト接続データ）について更に
詳しく説明する。設計データは、各アドレス、即
ち各着目パツド番号に対して順次接続関係にある
最初の着目パツド番号が付与されていき、最後に
接続関係にある最初の着目パツド番号が付与さ
れ、一つの接続された回路（配線）パターンに対
して唯１つの一巡する循環リストで表現されたデ
ータ構造を持つている。即ち、この一巡する循環
リストは一つの接続された配線パターン上にある
全ての着目パツド番号を循環させて示したもので
あり、基準となる正しい回路（配線）パターンの
接続関係を示す。ポインテイング順は、番号の若
い順又は古い順とする。第６図の回路パターンを
例にした設計データを第２表に示す。即ち、アド
レス（着目パツド番号）１，２，３は、一つの接
続された配線パターンであるので、パツド番号と
して順次次の番号から最初の番号へと２、３、１
と付与して一巡させた。これが第１の循環リスト
である。次にアドレス（着目パツド番号）４，５
は、一つの接続された配線パターンであるので、
パツド番号として順次次の番号から最初の番号へ
と５、４と付与して一巡させる。これが第２の循
環リストである。

【表】 ここで、接続データ及び設計データにおける接
続関係は、着目パツド相互間の単なる連結関係の
みを意味し、幾何学的な寸法、形状を示すもので
はない。次に処理装置２５において、以上説明し
た接続データと設計データを比較して属性データ
を得る。この属性データを、各循環リスト毎に調
べ、断線、短絡、パツドなし等の欠陥を検出す
る。ここで、循環リストの区分は、循環リストを
作成する段階で既にわかつている。従つて、属性
データはこの循環リストの区分に従つて選び出
し、その区分内の属性データのみを利用して欠陥
判定を行う。属性データの求め方及び欠陥検出方
法について述べる。該処理において、中間データ
（属性データ）を属性データメモリ２８に格納す
るために、設計データの各アドレス（着目パツド
番号）に、２ビツトの属性データを付加する。そ
のためのアリゴリズムを以下に示す。 欠陥検出アルゴリズム 段階１ 属性データを全て０にクリアして初期化
する。 段階２ 全ての接続データを以下の手順で設計デ
ータと比較し、属性データを付与し、その属性
データを属性データメモリ２８に格納する。 即ち、もし接続データの着目パツドと親パツ
ドのパツド番号が等しいときは、属性データと
して１を付与し、そうでないときは、設計デー
タ上の一巡する循環リスト上に、接続データの
親パツド番号（代表点番号）があるかどうかを
調べ、もし親パツド番号があるときは属性デー
タとして２を付与し、親パツド番号がないとき
は属性データとして３を付与する。 段階３ 設計データをもとに一巡する各循環リス
トについて属性データを調べ、次に示す基準に
従つて欠陥を判定する。 ケース１ ０が一つ以上あつた場合→着目パツ
ドに欠陥がある。（着目パツドが見つからず、
無し） ケース２ １が一つで他はみな２の場合（親パ
ツド番号が一つだけ見つかつた場合）→正常 ケース３ １つが二つ以上あつた場合（親パツ
ド番号が二つ以上見つかつた場合）→断線 ケース４ ３が一つ以上あつた場合（親パツド
番号が見つからなかつた場合）→短絡 段階４ 各循環リスト毎（一つの接続された回路
パターン毎）に欠陥判定結果を出力する。 なお、上記説明から明らかなように、必ずしも
属性データを作成する必要はない。要するに欠陥
の判定ができれば良い。 以下、本発明を、具体的な実施例に基いて詳細
に説明する。 まず、本発明の最も基本的な実施例について説
明する。即ち本実施例を具体的に実行する装置の
構成を第７図に示す。同図に示すように、まず、
撮像装置２１によつて、被検査回路（配線）パタ
ーンの光学像を映像信号に変換する。撮像装置２
１は、TVカメラなどの２次元画像撮像装置を用
いてもよいし、リニアセンサと一方向駆動気候の
組合せによる撮像装置を用いても良い。映像信号
は、２値化装置２２によつて２値化信号（２値化
画像信号）に変換される。２値化方式には、固定
閾値方式を用いても良いし、安定なパターンを得
るために浮動閾値方式を用いたり、更にシエーデ
イング補正の手段を用いてもよい。２値信号は、
連結性処理装置２３に入力され、第３表に示した
接続データを作成する。 即ち、連結性処理装置２３は、先ず入力２値化
信号を調べ、連結する１つの配線パターン上のす
べての点（すべての“１”の点のこと）に配線パ
ターン番号を付加する。例えば、第８図の如き配
線パターンを検出した場合には、３つの独立した
配線パターンP₁，P₂，P₃が存在する。そこで、
配線パターンP₁上のすべての“１”に配線パタ
ーン番号n₁を付加する。同様に、配線パターンP₂
のすべての“１”に配線パターン番号n₂、配線パ
ターンP₃のすべての“１”に配線パターン番号n₃
を付加する。 次に、パツド位置データメモリ２７を参照して
パツド番号付けをする。ここで、パツド位置デー
タメモリ２７は、設計段階でわかつている配線パ
ターン上の着目点毎に、連結する着目点番号との
位置データとを対応させて格納したメモリであ
る。例えば、第９図の如き配線パターンが設計段
階で与えられていた場合、その中の８点を着目点
とし、左上から順に１，２，３，…，８の着目点
番号を与えておく。８点の着目点は、端点（番号
１，３，４，５，６，８）及び節点（番号２，
７）である。端点と節点との他に、例えば番号１
と２との間に他の着目点を設けてもよいが、端点
と節点とがわかれば配線パターンは基本的に定義
できる。また、端点や節点の選び方は本来任意で
あり、パターン上の任意の点でよい。 着目点番号１，２，…，８の各位置を示す位置
データを、x₁，y₁、x₂，y₂、…、x₈，y₈とする
と、メモリ２７は、以下の如き形式で位置データ
と着目点番号とを対応づけて記憶する。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配線パターンの光学像を撮像手段で撮像して
   映像信号に変換し、この映像信号を２値化手段に
   より２値化信号に変換して２値化画像を抽出し、
   この２値化画像から配線パターンの欠陥を検出す
   る配線パターンの欠陥検出方法において、連結性
   処理手段により、上記抽出された２値化画像上に
   おいて位置が指定された複数の着目点について該
   複数の着目点間の配線パターンが連結しているか
   否かの連結関係を検出し、更に連結していると検
   出された各配線パターンについて、該各配線パタ
   ーン内に存在する着目点の各々に付与された番号
   と連結した各配線パターンを代表する代表点番号
   とを対として接続データを生成し、配線パターン
   によつて正しく連結される着目点の番号を、連結
   した配線パターン毎に一巡させた基準となる循環
   リストを基準データメモリに予め求めて記憶させ
   ておき、比較処理手段により、上記接続データと
   循環リストを比較照合して上記循環リストの一巡
   の着目点における上記接続データから得られる代
   表点の数（０を含む）に基いて配線パターンの断
   線状態・短絡状態の欠陥の存否を検出することを
   特徴とする配線パターン欠陥検出方法。 ２ 上記接続データを生成する際、上記２値化画
   像に対して断線に近い配線パターンを切断する縮
   小画像処理を施すことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の配線パターン欠陥検出方法。 ３ 上記接続データを生成する際、上記２値化画
   像に対して短絡に近い配線パターン同志を短絡さ
   せる拡大画像処理を施すことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の配線パターン欠陥検出方
   法。 ４ 配線パターンの光学像を撮像して映像信号に
   変換すする撮像手段と、該撮像手段から得られる
   映像信号を２値化信号に変換して２値化画像を抽
   出する２値化手段とを備え、該２値化手段から得
   られる２値化画像から配線パターンの欠陥を検出
   する配線パターンの欠陥検出装置において、上記
   ２値化手段から得られる２値化画像上において位
   置が指定された複数の着目点について該複数の着
   目点間の配線パターンが連結しているか否かの連
   結関係を検出し、連結していると検出された各配
   線パターンについて、該各配線パターン内に存在
   する着目点の各々に付与された番号と連結した各
   配線パターンを代表する代表点番号とを対として
   接続データを生成する連結性処理手段と、配線パ
   ターンによつて正しく連結される着目点の番号
   を、連結した配線パターン毎に一巡させた基準と
   なる循環リストを予め記憶する基準データメモリ
   と、上記接続データと循環リストを比較照合して
   上記循環リストの一巡の着目点における上記接続
   データから得られる代表点の数（０を含む）に基
   いて配線パターンの断線状態・短絡状態の欠陥の
   存否を検出する比較処理手段とを備えたことを特
   徴とする配線パターン欠陥検出装置。 ５ 上記連結性処理手段には、上記接続データを
   生成する際、上記２値化画像に対して断線に近い
   配線パターンを切断する縮小画像処理を施す縮小
   画像処理手段を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の配線パターン欠陥検出装置。 ６ 上記連結性処理手段には、上記接続データを
   生成する際、上記２値化画像に対して短絡に近い
   配線パターン同志を短絡させる拡大画像処理を施
   す拡大画像処理手段を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の配線パターン欠陥検出
   装置。