JPH04120448A - 配線パターン検査装置 - 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 本発明は、プリント基板における配線パターンの不良を
検査する配線パターン検査装置に関するものである。

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。

配線パターンの欠陥検査方式としては、ジェー・エル−
シー・サンッやニー・ケー・ジエイン（Ｊ、Ｌ、Ｃ，５
ａｎｚ　ａｎｄ　Ａ、に、Ｊａｉｎ、　”　Ｍａｃｈｉ
ｎｅ　ｖｉｓｉｏｎ　ｔｅｃｈｎ−ｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ
　１ｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｉｎｔｅｄ　ｂｏ
ａｒｄｓ　ａｎｄ　ｔｈｉｃｋ−ｆｉｌｍｃｉｒｃｕｉ
ｔｓ、　’　Ｊ　、Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍｅｒ、ｖｏｌ
、　３ｈｎｏ、９．１）ｐ、　１４６５−１４８２、５
ｅｐｔ、　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、ジエー
・アール・マンデビル（Ｊ。

Ｒ，Ｍａｎｄｅｖｉｌｌｅ、　”　Ｎｏｖｅｌ　ｍｅｔ
ｈｏｄ　ｆｏｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｒｉｎｔ
ｅｄｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｍａｇｅｓ、　”　ＩＢＭ　Ｊ
　、Ｒｅｓ、Ｄｅｖｅｌｏｐ、、　ｖｏｌ、２９．　ｎ
ｏ、　１　、ｐｐ。

３４９−３７６、　Ｊａｎ、　１９７９）の方式があり
、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。第１２図に、欠陥検出処理の手順を示
す。同図（ａｌ〜（ｄ）は欠落性欠陥の検出手順、同図
（ｅｌ〜（ｈｌは突出性欠陥の検出手順を示している。

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。（ａｉは欠陥画像を示しており、ｂ点及び０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（
ｂｌ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（Ｃ１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（図中口で示される位置）に
おいて細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及び０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。

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０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（図中口で示される位置
）において細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及び０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。

発明が解決しようとする課題 ２値画像を収縮及び膨張することにより、欠陥の特徴を
助長した後細線化し、３×３局所領域における連結判定
てより欠陥を検出する方式について説明した。この方式
は配線パターンの設計ルールを巧妙に利用し、確実に欠
陥を検出できるもので有望な方式といえよう。

しかしスルーホールを有する基板を検査する場合、導体
部とランド部ではパターン幅の基準が異なるため、同一
サイズで収縮するとランド部のパターンが途切れてしま
い、ランド位置で誤って線幅不足として検出される問題
点があった。

本発明は上記課題に鑑み、プリント基板にスルーホール
が存在しても、誤報のない検査を行なうとともに、座切
れ等のランドで発生する欠陥と、線幅違反、断線、ショ
ート等の導体で発生する欠陥を分離して検出することが
でき、多様な欠陥検査ができる配線パターン検査装置を
提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本発明の技術的解決手段は、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、前記プリント基板を透
過光源により所定の周期で変調した光を照射する変調光
発生手段と、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
パターンのエツジを検出するエツジ検出手段と、前記エ
ツジ検出手段からのエツジ画像を所定サイズ膨張する第
１の膨張手段と、前記第１の膨張手段からの２値画像を
所定サイズ収縮する収縮手段と、前記収縮手段からの２
値画像を所定サイズ膨張する第２の膨張手段と、前記２
値化手段からの２値画像と前記第２の膨張手段からの２
値画像からランドと導体を分離し、ランドの欠陥を検出
する欠陥検出手段とから構成したものである。

作用 本発明は上記構成により、第１にプリント基板上の配線
パターンの反射光とスルーホールを透過する変調光を光
電変換して得られる濃淡画像を２値化し、反射光イメー
ジと透過光イメージが混在する２値画像からスルーホー
ル領域を分離するため、スルーホール領域のパターンの
幅検査、座切れ検査等多様な検査が可能となる。

第２に分離しスルーホール像を元の画像と重ね合わせて
スルーホール領域を塗りつぶした画像を生成することに
より、簡易な構成でスルーホール加工前の基板と同じ画
像を得ることができ、スルーホール領域において誤報を
発生することなく配線パターン検査が可能となる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本発明の一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。第１図において、１０１
はプリント基板、１０２は１０４のリング状ライトガイ
ドなどの拡散照明装置と１０３のＣＣＤセンサカメラな
どの撮像装置を備えた画像入力手段、１０５は透過光を
変調し変調光を生成する変調光発生手段、１０６は濃淡
画像を２値化する２値化手段、１０７は２値画像のパタ
ーンのエツジを検出するエツジ検出手段、１０８はエツ
ジ画像を所定サイズ膨張する第１の膨張手段、１０９は
前記第１の膨張手段１０８の出力画像を所定サイズ収縮
する収縮手段、１１０は収縮手段１０９の出力画像を所
定サイズ膨張する第２の膨張手段、１１１は２値化手段
１０６からの２値画像と第２の膨張手段からの２値画像
とからランド等の欠陥を検出する欠陥検出手段である。

上記構成において、以下その動作について説明する。ま
ず、プリント基板１０１上に形成された配線パターンの
上方から、リング状ライトガイドなどの拡散照明装置１
０４で照明し、ＣＣＤセンサカメラなどの撮像装置１０
３を備えた画像入力手段１０２で濃淡画像として入力す
る。このときに同時にプリント基板の下方から、変調光
発生手段１０５により所定の周期で変調された光を照射
し、画像入力手段１０２に入力する。本実施例では撮像
装置１０３として１次元ＣＣＤセンサカメラを用いた例
を示し、変調光発生手段１０２は前記１次元ＣＣＤセン
サカメラの水平同期信号に同期して、透過光の振幅を変
調する。プリント基板１０１は図示しない移動テーブル
上に設置され、前記ＣＣＤセンサカメラによって走査さ
れるため、撮像装置１０３から得られる濃淡画像はスル
ーホール領域において副走査方向に１画素おきに画信号
レベルが変調された画像となる。２値化手段１０６では
、撮像装置１０３からの濃淡画像を所定の閾値と比較し
、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。２値化によってスルーホール領域の画信号レベ
ルが副走査方向に１と０が交番した縞状画像が得られる
。エツジ検出手段は前記２値化手段１０６からの２値画
像をエツジ画像に変換する。第１の膨張手段１０８は前
記エツジ画像を所定の画素数太らせ、スルーホール領域
を塗りつぶす。本実施例ではスルーホール領域はエツジ
が１画素間隔で並んでいるため、１画素の膨張によりス
ルーホール領域を塗りつぶすことができる。収縮手段１
０９は、第１の膨張手段１０８からの２値画像を所定サ
イズ収縮し、スルーホール領域以外のエツジ画像を消去
する。第１の膨張手段１０８によってエツジが１画素膨
張して３画素幅になっているので、例えばパターンの両
側から２画素以上収縮すれば、スルーホール領域以外の
輪郭は消去され、スルーホール領域を分離できる。第２
の膨張手段１１０は、収縮手段１０９からの２値画像を
所定サイズ膨張し、スルーホールのサイズを元にもどす
。欠陥検出手段１１１は２値化手段１０６からの２値画
像と第２の膨張手段１１０からのスルーホール画像を用
いて、ランド部と導体部を分離して、欠陥の検出を行う
。

上記構成において以下各便部の動作につき、図面を参照
しながらさらに詳細に説明する。第２図は画像入力手段
１０２と変調光発生手段の具体例を示す図である。第２
図において、２０１はプリント基板、２０２は光学ノン
ズ、７２０３はＣＣＤラインセンサ、２０４はリング状
ライトガイド、２０５はハロゲンランプ、２０６は拡散
板、２０７はＬＥＤアレイ、２０８はＬＥＤのドライバ
　２０９は１／２分局回路、２１０はＣＣＤ駆動回路、
２１１はＣＣＤセンサの画素クロック（以下ＣＬＫと略
記する）　、２１２はＣＣＤセンサの水平同期クロック
（以下５ＹＮＣと略記する）、２１３はＣＣＤラインセ
ンサからの濃淡画像の出力端子である。以下その動作を
説明する。ハロゲンランプ２０５からの照明光をリング
状ライトガイド２０４によって拡散させてプリント基板
２０１を拡散照明する。同時にＬＥＤアレイ２０７から
の照明光を拡散板２０６によって拡散させプリント基板
２０１のスルーホールを透過照明する。リング状ライト
ガイド照明による反射光と、ＬＥＤアレイ２０７からの
透過光を光学レンズ２０２によりＣＣＤラインセンサ２
０３に結偉する。ＣＣＤラインセンサ２０３はＣＣＤ駆
動回路２１０よりＣＬＫ２１１と５ＹＮＣ２１２の供給
を受は濃淡画像信号を端子２１３より出力する。このと
き５ＹＮＣ２１２は１／２分周回路２０９によって１／
２分周されドライバ２０８を制御するため、ＬＥＤアレ
イ２０７は５ＹＮＣ２１２に同期して１周期毎に点滅す
る。第３図に２値化手段１０６による２値化画像を示す
。第３図（ａｌはスルーホール部における画信号レベル
の副走査方向の変動を示す図である。同図において３０
１は導体部、３０２はスルーホール部である。画信号レ
ベルはスルーホール部３０２において副走査方向に１ラ
イン周期で振動するため、閾値θで２値化すると第３図
（ｂｌに示すようにスルーホール部において副走査方向
に１ラインおきに１′と０″が交番する２値画像が得ら
れる。

次にエツジ検出手段１０７における画信号処理の詳細に
ついて説明する。第４図はエツジ検出手段の回路構成を
示す図である。第４図において、４０１は２値化手段１
０６からの２値データの入力端子、４０２は前記２値デ
ータを１ライン遅延させるラインメモリ、４０９はエツ
ジ検出回路、４１０はエツジ信号の出力端子である。第
４図はラインメモリとシフトレジスタを用いた３×３窓
走査回路の一般的な構成を示しており、図示しないＣＣ
Ｄセンサの画素クロックＣＬＫに同期して１画素ずつデ
ータをシフトしながら画像を走査する。２値画像のエツ
ジは注目画素値４０４とその４近傍の画素値４０５〜４
０８を用いて同図４０９の組合せ回路で検出できる。次
に第１の膨張手段１０８、収縮手段１０９、第２の膨張
手段１１０の具体的処理について第５図を参照しながら
説明する。第５図は第１の膨張手段１０８、収縮手段１
０９、第２の膨張手段１１０における膨張または収縮処
理のｍｘｍ論理マスクである。前記論理マスクは第４図
と同様ラインメモリとシフトレジスタを用いて構成され
、前記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。第１の膨張手
段１０８及び第２の膨張手段１１０における膨張処理は
、第５図の論理マスクにおける所定の画素の論理和によ
り実現できる。サイズｋ（ｋ≦ｍ）の膨張処理を行う場
合は、論理マスクについた番号かに以下の画素の論理和
をとる。また収縮手段１０９における収縮処理は、同様
に所定サイズに以下の番号のついた画素の論理積をとる
。エツジ検出手段１０７に入力されるエツジ画像は、ス
ルーホール部において透過光イメージのエツジが１画素
間隔で並んでおり、第１の膨張手段によりサイズ１膨張
するとスルーホール部は１で塗りつぶされる。

次に収縮手段１０９によりサイズに’（ｋ’≧２）以上
収縮するとスルーホール以外のエツジは消去され、スル
ーホール領域が分離される。収縮手段１０９の出力画像
は元のスルーホールよりサイズが（ｋ’−１）小さくな
っているので、第２の膨張手段１０９によってサイズ（
ｋ’−１）膨張すると、元の大きさのスルーホール画像
が得られる。そして欠陥検出手段１１１により、２値化
手段１０６からの２値画像と第２の膨張手段１１１から
のスルーホール画像を入力し欠陥検査を行う。

以下欠陥検事手段１１１における具体的処理について第
６図を用いて説明する。第６図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。

第６図において、６０１はスルーホール画像の入力端子
、６０２は２値化手段１０６からの２値画像の入力画像
の入力端子、６０３はスルーホール画像を所定サイズ膨
張する膨張手段、６０５はパターンを外側から１画素ず
つ細める細線化手段、６０６は前記細線化と同時に配線
パターンを構成する画素にパターンの外側からの距離値
を与える距離変換手段、６０７は細線化パターンに沿っ
て前記距離値を参照しパターンの幅を測定する測長手段
、６０８は細線化パターンの分岐や端点を検出する分岐
・端点検出手段である。以下、欠陥検出手段の動作を説
明する。端子６０１からのスルーホール画像を反転し端
子６０２からの２値画像と論理積をとり、元の２値画像
のスルーホール部の周期パターンを除去した画像を細線
化手段６０５に入力する。細線化手段６０５においては
１画素ずつパターンを細める処理を所定回数反復する。

第７図にｎ回目の細線化の具体的な回路構成を示す。第
７図において７０１は（ｎ−１）回細線化した画像の入
力端子、７０２はｎ回目の細線化処理後の画像の出力端
子、７０３はラインメモリ、７０４はシフトレジスタ、
７０５〜７０８は細線化の判定のルックアップテーブル
（以下ＬＵＴと略記する）　、７１０〜７１３はエツジ
検出回路である。１回の細線化は上下左右４方向からの
画素の消去によって行い、３×３窓のビットパターンか
らＬＵＴＡ−ＬＵＴＤ７０５〜７０８を参照し、注目位
置の消去判定を行５゜細線化処理は一般的な処理である
ので詳細な説明は省略するが、例えば第８図（ａｔ〜（
ｄ）に示すように、消去すべき位置をＬＵＴＡからＬＵ
ＴＤに振り分ければ、複数画素幅のパターンが消滅する
ことなく、連結を保持してパターンを細めることができ
る。エツジ検出回路７１０〜７１３は細線化による画素
の消去位置をパターンの４連結工ツジ位置にするか８連
結エツジにするかを決めるもので、エツジ検出信号で前
記ＬＵＴの出力信号をゲートする。検出すべきエツジは
例えば１〜ｎ回の細線化において、順に８連結エツジ、
８連結エツジ、４連結エツジ、８連結エツジ・・・・・
・というよりに設定しておく。検出回路は注目画素をｄ
Ｏ１８近傍の画素をｄ１〜ｄ８として ４連結エツジの場合 ｄＯ・（ｄｉ・ｄ２・ｄ３・ｄ４・ｄ５・ｄ６・ｄ７・
ｄ８）８連結エツジの場合 ｄＯ・（ｄｉ・ｄ３・ｄ５・ｄ７） という組合せ論理で構成する。（但し、「・」は論理積
を、「−」は否定を示す。） 次に第９図を用いて距離変換手段６０６の動作を説明す
る。第９図は距離変換の手順を説明するフロー図である
。距離変換手段６０６は細線化と同時に入力画像に細線
化の反復番号を与える処理で最初の細線化を行う前に、
入力画像において１の位置に距離値１を、０の位置に距
離値０を与えておくものとする。第９図において、９０
１の判定で注目画素がエツジ位置かどうかを判定しエツ
ジ位置の場合９０２の判定を行い、そうでない場合９０
３の判定を行う。９０２の判定においてｎ回目の細線化
で注目画素が消去されたときステップ９０４で注目位置
に距離値ｎを与え、そうでない場合ステップ９０５へ進
み距離値は更新しない。また９０３の判定において注目
位置の距離値がｎかどうか判定し、ｎの場合はステップ
９０６で距離値（ｎ＋１）を与え、そうでない場合はス
テップ９０７へ進み距離値は更新しない。以上の手順で
入力画像に１〜ｎ＋１までの細線化の反復番号を与え、
距離画像６１０として細線化画像６０９と同時に測長手
段６０７と分岐・端点検出手段６０８に入力する。次に
測長手段６０７の具体的処理について説明する。測長手
段６０７は細線化画像に沿って距離画像を参照しながら
、注目位置の線幅を測定し、設計上の線幅に違反する位
置を検出する。注目位置が細線化画像において１の位置
であるとき、次式によって線幅の測長値Ｗを決める。

（但し、撮像分解能をμ、ＤＯは注目位置の距離値Ｄ１
〜Ｄ８はその８近傍の距離値を示し、［＊］は＊の切捨
てを示す。）この測長値Ｗを用いて、設計上の線幅ＷＣ
とランド座残り幅ＷＬとの比較による線幅検査の手順を
第１０図に示す。９５１においてスルーホール領域信号
６０４が１かどうかを検出し、１の場合９５２で測長値
Ｗとランド座残り幅ＷＬを比較し、ＷＬ＞Ｗのときラン
ド座残り幅違反とする。９５１においてスルーホール領
域信号６０４が０の場合、９５４で最小設計線幅ＷＣと
測長値Ｗを比較し、ＷＣ＞Ｗのとき最小線幅違反とする
。上記手順においてスルーホール領域信号６０４は、端
子６０１からのスルーホール画像を膨張手段６０３によ
って所定サイズ膨張した領域を示し、元のスルーホール
の大きさからランドが包含される際太きさだけ膨張され
た領域であるものとする。次に分岐・端点検出手段６０
８の具体的処理について説明する。分岐・端点の検出処
理は細線化画像を３×３窓で走査し、パターンの端点や
分岐点といった図形特徴を検出し、距離画像の同じ位置
の距離値を参照して断線・ショートを検出する処理であ
る。

第１１図に分岐・端点のパターンを示す。第１１図（ａ
）のパターンがあられれた場合、その位置はショートと
して検出する。また第１１図（ｂｌのパターンは端点と
して検出し、距離画像の同じ位置の距離値を参照し、前
記第１式と同じ手順で測長値Ｗを求め、設計上の最小パ
ッドサイズＷｐと比較しｗｐ＞ｗの場合断線と判定する
。第１１図において、３×３パターンの鏡面対称及び回
転対称は図示を省略した。なおスルーホール領域信号６
０４が１の領域において断線が発生した場合はランドの
座切れと判定する。

なお、本実施例は入力の２値画像においてスルーホール
画像を用いてスルーホール部の縞パターンを消去したが
、スルーホール画像と２値画像を重ね合わせてスルーホ
ール加工前のパターンと同じパターンに変換し、スルー
ホールに留意することなく欠陥検査を行うことも可能で
ある。

発明の効果 本発明の効果としては、１つの撮像装置でプリント基板
の反射光イメージと透過光イメージを検出し、２値化の
後エツジを検出し、膨張、収縮を行い、スルーホール画
像を検出するため、簡易な構成でスルーホールイメージ
と基板の配線パターンのイメージを分離でき、スルーホ
ール領域とそれ以外の領域の検査基準を切り替えて、誤
報のない多様な欠陥検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一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、第２図は同装置の要部である画像
入力手段と変調光発生手段の要部ブロック結線図、第３
図は同装置の要部である２値化手段による２値化画像を
示す図、第４図は同装置の要部であるエツジ検出手段の
回路図、第５図は同装置の要部である第１．第２の膨張
手段及び収縮手段の論理マスクの概念図、第６図は同装
置の要部である欠陥検出手段のブロック結線図、第７図
は同装置の要部である細線化手段の回路図、第８図は同
細線化の消去パターンの概念図、第９図は同装置の要部
である距離変換手段の手順を示すフロー図、第１０図は
同装置の線幅検査手順を示すフロー図、第１１図は同装
置の要部である分岐・端点検出手段のパターンを示す図
、第１２図は従来の配線パターン検査装置における欠陥
検出を示す図である。 ２０１・・・プリント基板、２０２・・・光学レンズ、
２０３・・・ＣＣＤラインセンサ、２０４・・・リング
状ライトガイド、２０５・・・ハロゲンランプ、２０６
・・・拡散板、２０７・・・ＬＥＤアレイ、２０８・・
・ＬＥＤドライバ２０９・・・１／２分周回路、２１０
・・・ＣＣＤ駆動回路。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　　明　ほか２名第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 （Ｑ） 第 図 （の （ｌ：ｌ） （ｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プリント基板上に形成されたスルーホール部を有する
   配線パターンを光学的に検知した光電変換する画像入力
   手段と、前記プリント基板を透過光源により所定の周期
   で変調した光を照射する変調光発生手段と、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値パターンのエッジを検出
   するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段からのエッ
   ジ画像を所定サイズ膨張する第１の膨張手段と、前記第
   １の膨張手段からの２値画像を所定サイズ収縮する収縮
   手段と、前記収縮手段からの２値画像を所定サイズ膨張
   する第２の膨張手段と、前記２値化手段からの２値画像
   と前記第２の膨張手段の出力である２値画像からランド
   と導体を分離し、前記ランドの欠陥を検出する欠陥検出
   手段とを具備する配線パターン検査装置。