JPH04166712A - プリント基板のパターン検査方法 - 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、プリント基板のパターン検査方法、特に配
線パターンとスルーホール（ミニバイアホールを含む）
との相対的な位置ズレの良否を判定する検査方法に関す
る。

〔従来の技術〕

電子部品の小形軽量化、高性能化に伴なって、プリント
基板回路のパターンも微細化、高密度化が進んでおり、
パターンの細線化、スルーホールの小径化が要求されて
いる。特に、多層基板の導通用スルーホールとしては、
過去の０．８１径から、さらに小径化された０、５關〜
０．１＋Ｉ１１径のミニバイアホールと呼ばれるスルー
ホールが、現在用いられている。

スルーホールの小径化に伴い、スルーホールのメツキ技
術、ドリル加工、信頼性検査などの各方面において新し
い技術が望まれる。

一般に、ドリル加工は、フォトエツチングプロセスに比
べて精度が悪く、スルーホールがパターンからずれるこ
とが多い。０，８■Ｉ径程度のスルーホールにおいては
、その周囲に充分大きなランドが設けられており、スル
ーホールの多少の位置ずれが起きても、基板の電気的信
頼性への影響は軽微であった。

しかし、スルーホールの小径化が進むと、ランドも小さ
くなり、ドリル加工において、ランド内に確実にスルー
ホール用の穴を設ける精度が保証されなくなってきた。

そのため、穴の位置ずれによるプリント基板の電気的信
頼性の低下が問題となり、スルーホールの穴の位置ずれ
検査の重要性が増大する。

穴の位置ずれ検査においては、電気式検査および外観検
査の両面からのアプローチが必要となる。

外観検査においては、メツキのクラックからの漏洩光を
検出する方式の検査機が知られているか、基板の高多層
化が進むにつれて、様々な課題が指摘されている。また
、スルーホールとパターン表の相対的な位置ずれによっ
て生じるパターン切れの検査に対しては、適用できない
。

第１８Ａ図、第１８Ｂ図は、配線パターンＰのうちラン
ドＲとスルーホールＨとの相対的位置関係を示す図であ
る。第１８Ａ図において、ランドＲの中心にスルーホー
ルＨの中心Ｏか一致しており、良好なパターンとなって
いる。第１８Ｂ図においては、ランドＲの中心とスルー
ホールＨの中心Ｏがずれており、スルーホールＨの一部
が、ランドＲの外側に突出している。この突出部分の大
きさは開口角θによって求められる。開口角θが所定の
基準より大きい時には、そのパターン切れは不良と判定
される。

以上のように、開口角θを求めることによって、パター
ン切れの良否を判定することができるか、従来の多くの
検査においては、拡大レンズ等を使用した目視によって
この判定を行っていた。

この開口角θの判定を自動化するための技術は、たとえ
ば本出願人による特願平１−８２１１７号に記載されて
いる。これは第１９図に示す様に、適当な倍率で膨張さ
れたランドＲのパターンＲＩと、適当な倍率で膨張、拡
大された、ホールＨの輪郭ＲＰとの重複部ＷＲを求め、
開口角θを求めようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この技術では２値化が困難なスルーホールの開
口縁部の処理には優れているものの、開口角θを基準と
してパターン切れの良否を判定しているため、第２０Ａ
図のようにランドのパターンＲＩにラインＬのパターン
ＬＩが複数本人ってきた場合や、第２０Ｂ図のようにラ
ンドパターンＲ１が多少変形した場合に、またはノイズ
フィルタでカットできないような量子化誤差やノイズの
影響等により図中破線で示した正しい開口角が得られず
誤判定をおこす確率が大きいという問題点があった。

この発明は以上のような事情を考慮してなされたもので
あり、ランドＲにラインＬが複数本人ってきても、また
ランドＲか多少変形しても、またノイズ等に対しても影
響されることなく、安定して自動的にランドＲとスルー
ホールＨとの相対的な位置ズレを検査する方法を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のプリント基板のパターン検査方法は、プリン
ト基板を光電走査して画素ごとに読取った画像データに
基づいて、上記プリント基板上の配線パターンとスルー
ホールとの間の相対的位置関係を判定するプリント基板
の検査方法であって、まず、読み取った画像データに基
づいて、配線パターンを示すパターンイメージと、上記
スルーホールを示すホールイメージとを求める。

次にホールイメージから複数のリング状マスクを求め、
パターンイメージ及びリング状マスクの少なくとも一方
に拡大、縮小等の相似処理を施して、対応する相似パタ
ーンイメージ及び相似リング状マスクの少なくとも一方
を求め、この相似処理に対応する、相似パターンイメー
ジとリング状マスクとの間、相似パターンイメージと相
似リング状マスクとの間、またはパターンイメージと相
似リング状マスクとの間の空間的関係に基づいて、上記
イメージ間の重なり領域の面積を求める。

そして、この面積と上記相対位置関係との既知の対応関
係に基づいて上記面積から上記相対的位置関係を評価す
るものである。

好ましくは、上記対応関係に基づいてあらかしめ学習さ
れているニューラルネットに上記面積を入力し、その出
力値と所定の基準値とを比較することによって、上記相
対的位置関係を判定する。

〔作用〕

この発明における重なり領域の面積は、パターンイメー
ジのホールイメージに対する位置ずれについての情報を
含んでおり、またリング状マスク内での重なり領域の面
積であるのでランドに対するラインの方向にはあまり依
存せず、また多少のノイズならばそのノイズの位置から
影響を受けることも殆どない。

またこの発明におけるニューラルネットは、リング状マ
スクに対する重なり領域の面積についての情報が人力さ
れるので、ランドにラインが複数本人っても、位置ずれ
についての情報を出力することができる。また学習によ
って出力する情報の位置ずれに対する感度をより厳しく
、あるいはより緩かにすることかできる。

〔実施例〕

Ａ、全体構成と概略動作 第２Ａ図は、この発明の一実施例を適用するパターン検
査装置の全体構成を示すブロック図である。

ステージ１０上には、検査対象となるプリント基板１１
が配置される。プリント基板１１は、ライン方向Ｘごと
に、そのイメージを読取装置２０によって走査線順次に
読みとられながら、搬送方向Ｙに送られる。読取装置２
０は、数千素子を有するＣＣＤ複数個をライン方向Ｘに
直列配列したものであり、画素ごとにプリント基板１１
のパターンを読み取る。読み取られた画像データは、２
値化回路２１ａ、２１ｂに送られる。２値化回路２１ａ
は、後述するホールイメージ原信号ＨＩＳ。を生成し、
２値化回路２１ｂは後述するパターンイメージ原信号Ｐ
ＩＳｏを生成する。信号ＨＩＳｏ、ＰＩＳｏは共に、パ
ターン検査回路３０に入力される。

パターン検査回路３０は、後述する機能を有し、配線パ
ターン（ランドを含む）や、これとスルーホールとの相
対的位置関係を検査し、その結果を中央演算装置（ＭＰ
Ｕ）５０に与える。

ＭＰＵ５０は、制御系５１を介して、装置全体を制御す
る。制御系５１は、パターン検査回路３０において得ら
れたデータのアドレスを特定するためのＸ−Ｙアドレス
などを生成する。また、このＸ−Ｙアドレスをステージ
駆動系５２にも与えて、ステージ１０の搬送機構を制御
する。

ＣＲＴ６０は、ＭＰＵ５０からの指令を受けて、各種の
演算結果、例えばホールイメージなどを表示する。キー
ボード７０は、ＭＰＵ５０に対して種々の命令を入力す
るために用いられる。

オプション部８０には、欠陥確認装置８１．欠陥品除去
装置８２および欠陥位置マーキング装置８３などが配置
される。欠陥確認装置８１は、検出された欠陥を、例え
ばＣＲＴ上に拡大して表示するための装置である。また
、欠陥品除去装置８２は、欠陥を有するプリント基板１
１を検出したら、そのプリント基板１１を不良品用トレ
゛−などに搬送するための装置である。また、欠陥位置
マ−キング装［８３は、プリント基板ｌｌ上の欠陥部分
に直接、または、その部分に該当するシート上の点にマ
ーキングを行うための装置である。これらの装置は必要
に応じて取り付けられる。

Ｂ、読取り光学系 第３Ａ図は、第２Ａ図に示すステージ１０．プリント基
板１１および読取装置２０などによって構成される読取
り光学系の一例を示す図である。

第３Ａ図において、光源２２からの光は、ハーフミラ−
２３で反射されてステージ１０上のプリント基板１１上
に照射される。プリント基板ｌｌ上には、下地となるベ
ースＢ、ラインＬ、スルーホールＨおよびそのまわりの
ランドＲが存在する。

プリント基板１１からの反射光はハーフミラ−２３を通
過し、さらにレンズ２５を介して、読取装置２０内に設
けられたＣＣＤ２４に入射される。

ＣＣＤ２４は、搬送方向Ｙに送られるプリント基板１１
上のベースＢ、ラインＬ、スルーホールＨ。

ランドＲなどからの反射光を線順次に読取っていく　。

第４図は第３Ａ図のＡ−Ａ’線において読み取られた信
号波形を示すグラフと、この信号波形を合成して得られ
るパターンの一例を示す図である。

第４図の信号波形に示すように、ベースＢにおいては反
射光は比較的少く、閾＆！ＴＨＩ、ＴＨ２（ＴＨ１＜　
ＴＨ２）の間のレベルの信号が生成される。ランドＲは
、銅などの金属によって形成されているので、この部分
での反射光は多く、閾値ＴＨ２以上のレベルの信号が生
成される。なお、ラインＬにおいても、同じレベルの信
号が生成される。また、スルーホールＨにおいては、反
射光はほとんど無く、閾値ＴＨＩ以下のレベルの信号が
生成される。さらに、通常スルーホールＨとランドＲと
の間には、穴あけ時に形成されるエツジ（開口縁部）Ｅ
が存在する。この部分にはガタつきや傾斜が存在し、こ
の部分での反射光レベルは、特に一定の値を取らないが
、はぼ閾値ＴＨＩと閾値ＴＨ２との間にある。

読取装置２０からの信号は、第２Ａ図の２値化回路２１
ａ、２１．ｂにおいて、例えば閾値ＴＨＩ。

ＴＨ２をそれぞれ用いて２値化される。２値化回路２１
ａは、スルーホールＨを示すホールイメージＨＩを生成
し、２値化回路２１．　ｂはラントＲおよび配線パター
ンＰを示すパターンイメージＰＩを生成する。この２つ
のイメージＨ１，ＰＩか、後述する処理に必要な信号と
して用いられる。

第３Ｂ図は、読取光学系の他の例を示す図である。光源
２２ａからの光は、第３Ａ図に示す例と同様に、反射光
としてハーフミラ−２３およびレンズ２５を介して読取
装置２０内のＣＣＤ２４上に照射される。この例におい
ては、さらにステージ１０の裏側に光源２２ｂが備えら
れており、スルーホールＨを通過した光もＣＣＤ２４上
に照射される。従って、スルーホールＨにおいて、信号
レベルが最も高く、ランドＲ，ラインＬにおいて、信号
レベルが中程度、ベースＢおよびエツジＥにおいて信号
レベルが比較的低くなる。

さらに、他の例として、ＣＣＤ２４を２列以上用意し、
光源２２ａによって、ランドＲおよび配線パターンＰを
検出し、光源２２ｂによってスルーホールＨのみを検出
し、それらのデータを別々に後段の２値化回路に出力す
るように構成してもよい。

Ｃ，パターン検査回路 第２Ｂ図は、第２Ａ図に示すパターン検査回路３０の内
部構成を示すブロック図である。

第２Ａ図の２値化回路２１ａ、２１ｂで生成されたホー
ルイメージ原信号Ｈ１ｓ　　、パターンイメージ原信号
ＰＩＳｏは、インターフェース３１を介してノイズフィ
ルタ３２ａ、３２ｂにそれぞれ与えられる。ノイズフィ
ルタ３２ａ、３２ｂは平滑化処理などを行って、ノイズ
を除去し、ホールイメージ信号ＨＩＳ、パターンイメー
ジ信号ＰＩｓをそれぞれ生成する。

ホールイメージ信号ＨＩＳとパターンイメージ信号ＰＩ
Ｓはどちらも、比較検査回路３３．ＤＲＣ（Ｄｅｓｉｇ
ｎ　Ｒｕ１ｅ　Ｃｈｅｃｋ）回路３４．スルーホール検
査回路３５のすべてに与えられる。

比較検査回路３３は、ホールイメージ信号ＨＩＳ及びパ
ターンイメージ信号ＰＩＳと、あらかしめ準備された基
準プリント基板について得られたイメージ信号とを比較
照合し、それらが相互に異なる部分を欠陥として特定す
る回路である。基準プリント基板としては、検査対象と
なるプリント基板１１と同一種類で、かつあらかじめ良
品であると判定されたプリント基板が用いられる。この
方法（比較法）はたとえば特開昭６０−２６３８０７号
公報に開示されている。

ＤＲＣ回路３４はプリント基板１１上のパターンＰの特
徴、例えば線幅やパターン角度、連続性などを抽出し、
それらが設計上の値から逸脱しているかどうかを判定す
ることによってプリント基板１１の良否検査を行う回路
である。このＤＲＣ法については、たとえば特開昭５７
−１４９９０５号公報に開示されている。

Ｄ、スルーホール検査回路 （Ｄ−１）、概要 スルーホール検査回路の各部の詳細な構造・動作の説明
をする前に、その概要について以下に述べる。

第１Ａ図は、第２Ｂ図に示すスルーホール検査回路３５
の内部構成を示すブロック図であり、第１Ｂ図は第１Ａ
図に示す構成で行われるプリント基板のパターン検査方
法の処理手順を示すフローチャートである。

第１Ａ図の中心判定回路３６ａは、ホールイメージ信号
ＨＩＳを受けてホールイメージＨＩの中心位置に関する
情報ＣＰを出力する回路であり、ホール径測定回路３６
ｂはホールイメージＨｌの径に関する情報、例えば直径
りを出力する回路であり、第１Ｂ図のステップＳｌｌに
対応する。中心位置に関する情報ＣＰは座標（Ｘ、Ｙ）
の値であってもよいし、あるいは位置情報行列［Ｘ、Ｙ
］の中でビットを立てる形式であってもよい。

また、中心判定回路３６ａとホール径測定回路３６ｂは
必ずしも分離して構成する必要はなく、中心及びホール
特徴測定回路３７としてまとめた構成にしてもよい。例
えば第５図に示すように、ホールイメージ信号ＨＩＳか
ら得られるホールイメージＨＩに対して十字型の空間オ
ペレータＯＰを作用させ、オペレータＯＰの４つの腕と
ホールイメージＨＩとか重なる部分の長さｄ　　−ｄ４
を相互に比較することにより、ホールイメージＨ１の中
心とその径についての情報を得ることができる。この空
間オペレータの手法についてはたとえば本出願人による
特願平２−１９１３４３号に開示されている。

第１Ａ図のリング状マスク発生回路３８は、ホールイメ
ージＨ１の中心ＣＰとその直径り及びパターンイメージ
信号ＰＩＳを受けて、ホールイメージＨ１と中心を共通
にし、異なる直径を有する複数のリング状のマスク　ｆ
ＲＭ、＋　　（−ＲＭｌ。

一、ＲＭ、　　、ＲＭ、、ＲＭ、　　、・・・）を発生
さＪ−Ｉ　　　　　　　Ｊ　　　　　　　Ｊｕｌせ、ま
たホール径りによってパターンイメージ信号Ｐ■Ｓを正
規化する回路であり、第１Ｂ図のステップ５１２に対応
する。このようなリング状のマスク　ｆＲＭ、ｌ　の作
成は、ホールイメージＨ１を複数の倍率によって拡大し
た複数のイメージの論理積をとる等して行われる。これ
については例えば上記の特願平１−８２１１７号出願に
おいて開示されている。パターンイメージ信号ＰＩＳの
正規化については後述する。

このリング状マスク　（ＲＭ、ｌ　は正規化された！ パターンイメージ信号ＰＩＳと共にリング面積カウント
回路３９に人力され、「リング面積特徴」ｉｓ　　ｌ　
　（−３ｌ、・・’　　ｊ−１，Ｓｊ、Ｓｊ＋１’・・
）が計算される。これは第１Ｂ図のステップＳ１３に対
応する。以下では、第６図を参照してこのリング面積特
徴（Ｓｌ）について説明する。

リング状マスク発生回路３８で作成された複数のリング
状のマスク　（ＲＭ、ｌ　はホールイメージＨＩに対し
て中心をＣＰとする同心円環の関係にある。但し、第４
図からもわかるように、ホールイメージＨ１の内側にパ
ターンイメージＰＩが存在することはない。よってマス
ク（ＲＭ、ｌ　としては第６図に示すようにホールイメ
ージＨ１と同し直径りを内直径とするマスクＲＭ１と、
これよりも径の大きいものだけ考えても充分である。ま
た、円環の幅については例えば画素の１単位と等しくす
るなどすればよい。

リング状のマスク　ｆＲＭ、ｌ　はその中心ＣＰの■ 位置が例えば座標（Ｘ、Ｙ）の値として与えられるなど
されるので、パターンイメージ信号ＰＩＳによるパター
ンイメージＰＩに対して、プリント基板１１におけるパ
ターンＰとホールＨの位置関係を保って容易に重ね合わ
せることができる。

このとき、リング状マスクＲＭ、とパターンイメージＰ
Ｉとの重なり領域Ａ、（図中ハヅチングの部分）の総面
積をリング面積特徴Ｓ、と呼ぶ。

第６図からもわかるように、リング面積特徴Ｓ。

はランドイメージＲ１の部分の面積と、ラインイメージ
ＬＩの面積の両方を含んでいる。このようにリング面積
特徴Ｓ、は面積の値であるので、図中で示したような面
積の小さなノイズから受ける影響は小さい。またノイズ
の位置自体はリング面積特徴Ｓ、に影響を与えない。リ
ングＲが多少変形した場合も同様である。また、マスク
がリング状であるので、リング面積特徴はラインイメー
ジＬｌの入る方向によっては大きく左右されない。

このようにしてリンク状マスク　ｆＲＭ、＋　　（−Ｒ
Ｍ　　パ°°・　ＲＭ・　・　ＲＭ　　・　ＲＭｊ。■
・°゛）ｌ　　　　　　　　　　Ｊ−ｔ　　　　　　　
Ｊのそれぞれに対してリング面積特徴ｆＳ、＋（−Ｓ　
、・・・、Ｓ、　　、Ｓ、、Ｓ、　　、・・・）か求め
らｌ　　　　　Ｊ−Ｉ　　　Ｊ　　　Ｊｕｌれる。

第１Ａ図に戻って、位置ずれ検査ニューラルネット回路
４０は上記の様にして求めたリング面積特徴（Ｓｌ）を
受けてホールＨとパターンＰ、特にランドＲとの位置ず
れに関する情報Ｎを出力する。これは第１Ｂ図のステッ
プＳ１４に対応する。

位置ずれ検査ニューラルネット回路４０は例えば第７図
に示される様な階層的ネットワークによって構成される
。このようなニューラルネット回路については例えば「
ニューラルネットワーク情報処理」　（麻生英樹著、産
業図書、　１９８８刊行）に解説されている。以下簡単
に説明すると、入力層ニューロン（α、）（閣α１　’
　　　　Ｊ−１、α　。

Ｊ αｊ＋ｌ　’　・・）にはリング面積特徴ｆｓ、＋　　
（−５１、・・・、ｓ、　　　ｓ、、ｓ、　　、・・）
かそれぞれＪ−１“　　　Ｊ　　　　Ｊ＋１ 人力される。入力層ニューロン（α、）は次層の中間層
ニューロン（β、）に情報を伝達し、中間層ニューロン
（β、）は次層の中間層ニューロン（γ１）に情報を伝
達する。出力層ニューロンηは前層のニューロン（ξ　
）から情報を受け、位置ずれに関する情報Ｎを出力する
。ここで中間層の数は処理内容に応じてあらかじめ適当
に選ばれる。

例えば中間層ニューロンの１っβ、が、しきい素子型の
ユニットである場合には、入力層ニューロンの１つαｋ
からの情報Ｊ　（α）ｋに重み付けｗｋｊをし、他の人
力層ニューロンからの情報に対しても同様にしてこれら
の和をとり、β、固有のしきい値Ｔｊとの比較をしてβ
ｊからの出力をＪ（β）ｊとする。式で書くと以下の様
になる。

Ｊ　（β）　。

＝、１ｖｈｅｎ　　Σ　Ｊ　（α）ｋｗｋｊ≧ＴｊＯｗ
ｈｅｎ　　Σ　Ｊ　　（α）　　ｋ　　ｗｋｊ＜Ｔｊ・
・・（１） このような各層間のニューロンの入出力結合により階層
的ネットワークが構成される。

各ニューロンの重み付けｗｋｊは学習によって変化する
。即ち本実施例でいえば、リングＲとホールＨが正しい
位置にあるときに０．５０μｍずれたときに１という信
号を出力するようにあらかじめ学習させ、ｗ、を適切な
値とすることができて、この結果、位置ずれに関する情
報Ｎを出力することかできる。なお、本実施例の場合の
具体的な学習結果については後述する。

第１Ａ図に戻って欠陥判定回路４２は、位置ずれに関す
る情報Ｎを受けて、位置ずれの程度により欠陥か否かを
判断する回路であり、第１Ｂ図のステップＳ１５に対応
する。例えばランドＲとホールＨが３０μｍ以上ずれた
場合にこれを欠陥と判断したい場合には、上述の例の様
にして学習されたニューラルネット回路４０の出力Ｎが
、３０μｍ以上ずれた場合にいかなる値をとるかについ
てこの回路４２に予め記憶させておけばよい。

欠陥座標メモリ４３は上記回路４２によって欠陥である
と判定されたランドＲ（あるいはホールＨ）の位置を記
憶する回路であり、その位置情報はアドレスカウンタ４
１から得る。アドレスカウンタ４１はプリント基板１１
の搬送に対応した制御系５１からのＸ−Ｙアドレスによ
って位置情報を作成している。この部分は第１Ｂ図のス
テップ５１６に対応する。

以上のようにして、スルーホール検査回路では配線パタ
ーンＰとホールＨの位置ずれを検出し、欠陥か否かを判
定する。

次に位置ずれの検出の具体的な例について説明する。

（Ｄ−２）、リング状マスク発生回路 以下では１６Ｘ１６画素に正規化された画像について具
体的に説明する。正規化とは、大きなホール（ランド）
にも適応しうるための処置であり、例えば第８図に示す
様に穴径りが２００μｍのホールの場合には元来ホール
イメージＨＩの中心を中央に有する３２×３２画素（１
画素は１６μｍ口）で２値化された信号ＰＩＳのうち、
隣接する２×２画素を１画素として取扱い、１６Ｘ１６
画素（１画素は３２μ　Ｏ）として処理をすすめること
を指す。同様にして穴径りが３００μｍ、　４００μｍ
のホールに対してはそれぞれ３×３画素。

４×４画素を１画素として取扱う。

上記処理は第９Ａ図に示す回路３８の中の正規化処理部
３８ａで行われる。これは第９Ｂ図に示す回路３８のフ
ローチャートのステップＳ２１に相当する。

このように１６Ｘ１６画素に正規化された画像に対して
概ね同心円状て相似形のリング状マスク（ＲＭ、ｌを作
製する。この処理は第９Ａ図に示すリング状マスク発生
部３８ｂと第９Ｂ図に示すステップＳ２２に対応する。

リング幅を１画素とすると、ホールイメージＨＩの中心
ＣＰが１６Ｘ１６画素の中央付近にあるので、円環状と
なり得るマスクの種類は第１０図に示すＲＭ　　−ＲＭ
６の６種類となることがわかす る。既に第６図で示したように最小のリング状マスクＲ
Ｍ　ｔとしてはホールイメージＨ１と同じ大きさ（直径
Ｄ）のものを選べばよいが、ここでは簡単のため、上記
６種類のすべてを示している。

中心が正確に合っていれば、実際にリング面積特徴（Ｓ
、）か正となるのは、ＲＭ　　−ＲＭ６てあ＋２ る。

なお、ここではパターンイメージＰＩを正規化して固定
し、リング状マスク　ｆＲＭ、ｌ　の大きさを変える手
法を採ったが、逆にホールイメージの直径りを正規化し
て固定し、パターンイメージＰ■を順次に拡大または縮
小していく手法をとっても差し支えない。本発明中「相
似処理」とはこのような正規化、拡大、縮小等の処理を
指す。

以下では簡単のため、正規化されたパターンイメージを
も単にパターンイメージと呼ぶ。

（Ｄ−３）、リング面積カウント回路 ここでは上記の様にして作成されたリング状マスク　（
ＲＭ、ｌ　　と、パターンイメージ信号ＰＩＳから復元
されるパターンイメージＰＩとを重ね合わせ、第６図に
概念的に示したような重複部分Ａｊの面積すなわち画素
数をカウントする。第１２Ａ図にリング面積回路３９の
ブロック図を、第１２Ｂ図にそのフローチャートを示す
。パターンイメージＰＩとリング状マスクＲＭ、の重ね
合わせは重畳回路３９ａで（ステップ５３１．）、Ａ、
のカウントはカウント回路３９ｂて（ステップ５３２）
それぞれ行う。

リング状マスク　ｆＲＭ、）の中心はホールイメ−ジＨ
Ｉの中心ＣＰとほぼ一致しており、またパターンイメー
ジ信号ＰＩＳとホールイメージ信号ＨＩＳは第３Ａ図と
第４図かられかるように同期して伝えることができるた
め、これらはその相対的位置を保ちつつ容易に重ね合わ
せうる。

第１１図は、中心ＣＰからＸ方向、Ｙ方向それぞれ＋１
画素ずつずれたパターンイメージＰＩ（ラインイメージ
ＬＩは＋Ｙ力方向一本ある）と、リング状マスクＲＭ４
を重ね合わせた例を示す。

二重にハツチングされた部分か重なり領域Ａ４てあり、
ここではリング面積特徴は５４−４　（画素）であるこ
とがわかる。

このようにして、ホールイメージＨ１の中心ＣＰからの
ホールイメージＨＩの中心ＣＰからのパターンイメージ
ＰＩの中心のずれの種々の値について、あるリング状マ
スクＲＭ、を固定したときに得られるリング面積特徴Ｓ
、を第１３Ａ図〜第Ｊ １３Ｅ図及び第１４Ａ図から第１４Ｅ図に示した。

第１３Ａ図〜第１３Ｅ図はランドイメージＲＩにライン
イメージＬｌが１本人っている場合を、第１４Ａ図〜第
１４Ｅ図はラインイメージＬｌが２本人っている場合を
示した。（Ｄ−１）で第６図を以て述べたように、リン
グ特徴面積＋ｓ、＋’はラインイメージＬｌがランドイ
メージＲ１に対して入る方向にあまり左右されない。そ
こで、第１３Ａ図〜第１３Ｅ図においては第１３Ｆ図に
示すようにラインイメージＬｌが＋Ｙ力方向ら、入って
きた場合を示し、第１４Ａ図〜第１４Ｅ図では第１４Ｆ
図に示すようにラインイメージＬｌが＋Ｙ力方向ら１本
、＋Ｙ力方向４５″の角をなし、かつＸが正の方向から
他の１本が入ってきた場合について示した。また第１３
Ａ図〜第１３Ｅ図、第１４Ａ図〜第１４Ｅ図の双方とも
、順にリング状マスクＲＭ　　からＲＭ６に対応してい
る（ＲＭ　　はその径が小さいためパターンイメージＰ
Ｉと重ならずＳ　−０であり、図示しない）。　各図と
も水■ 平面内の軸は±Ｙ力方向ずれｙｄと±Ｘ方向のすれｘｄ
の各値（ともに画素単位）を示すとともに、縦軸はリン
グ面積特徴Ｓ　、（ｘ　　、ｙ　ａ　）を示す。

ｘｄ ここで添字ｊはリング状マスクとしてＲＭ、を用いたこ
とを、（ｘ　　、ｙｄ）はパターンＰＩがＸ。

Ｙ方向にそれぞれｘ　、ｙｄたけずれていることを示す
。例えば第１３Ｃ図に示したＳ４　（１，１）は第１１
図の場合に相当し、その値は４である。

まずラインが１本の場合（第１３Ａ図〜第１３Ｅ図）に
ついて見てみると、第１３Ａ図で８２（０，０）が他よ
りもかなり大きいことがわかる。

これはランドイメージＲ１の中心とＣＰが一致しており
、またリング状マスクＲＭ２の径がランドイメージＲ１
の径と近いことを示している。また、リング状マスクの
種類によらずラインイメージし■は＋Ｙ力方向らランド
イメージＲ１に入っているので、Ｘ−０の直線に関して
ほぼ対称である。

リング状マスクＲＭ３を用いた場合には（第１３Ｂ図）
、ランドイメージＲ１の中心とＣＰが一致すればリング
状マスクＲＭ３と重複するのはラインイメージＬｌのみ
てあり、Ｓ３　（０，０）−２となる。これはリング状
マスクの径が犬きくなっても同様ゆえＳ４　（０，０）
、Ｓ５　（屹　０）。

Ｓ６　（０，０）でも同し値をとる。

但しリング状マスクＲＭ、の径が大きくなってゆくと、
Ｓ、（ｘ　、ｙｄ）の値は中心付近からｘｄ 低くなっていく傾向がみられる（第１３Ｂ図〜第１３Ｅ
図）。これは、リング状マスクの径か太きい場合に、こ
れとランドイメージＲ１が重複するということはかなり
位置ずれを起こしているということを示している。

換言すればランドイメージＲ１の、ホールイメージＨＩ
の中心ＣＰに対する位置ずれが、リング面積特徴（Ｓ−
＜ｘ　　、ｙｄ）ｌに反映されているｘｄ ことがわかる。

ラインが２本人った場合も同様である（第１４Ａ図〜第
１４Ｅ図）。ラインイメージＬＩとリング状マスクＲＭ
、との重なる部分が多くなるので、ラインが１本の場合
に比べて全体的にレベルシフトした様になるが、この場
合にも位置ずれがリング面積特徴に反映されていること
かわかる。ここではラインイメージＬｌの入り方が対称
ではないのてリング面積特徴の変化も非対称になってい
る。

（Ｄ−４）位置ずれ検査ニューラルネット回路上記の様
にリング面積特徴（Ｓ、）の値は位置ずれの大きさと対
応しているため、それらの対応関係をあらかしめ求めて
おけば、逆に（Ｓ、）を人力することによって、位置ず
れに関する情報Ｎを得ることができる。ニューラルネッ
ト回路４０はこのための回路であり、（Ｄ−１）で述べ
た様に学習機能を有する。ここではＳ　−５６を入力す
る■ ６つの入力層ユニットα　〜α６を有し、中間層■ は１層で３つのユニットβ　〜β３からなり、出内層は
１つのユニットηからなる（第１５図）。

このようなニューラルネット回路を実際にハードとして
実現するには、オペアンプ、抵抗等のアナログ回路を用
いてもよいし、高速のＣＰＵやＤＳＰ等を利用しても構
成できる。

次にニューラルネット回路４０の学習について述べる。

まず、位置ずれ（ｘ、ｙ）の種々のｄ 値とリング面積特徴ｆｓ、（ｘ　　、Ｙｄ）ｌとの対重
ｄ 応関係をシミュレーションや実測に基づいてデータの形
で得る。そしてリング面積特徴（Ｓ９）の具体的な値を
入力したときにその値に対応する位置ずれ（ｘ、ｙ）の
情報Ｎが出力されるようｄ にニューラルネット回路４０を学習させておく。

このようにしておけば、実際にプリント基板についての
リング面積特徴（Ｓ、）の値が与えられた際に、位置ず
れ（ｘ、ｙｄ）の情報Ｎを出力値として得ることができ
る。

第１６Ａ図は、ラインイメージＬｌかランドイメージＲ
１に＋Ｙ力方向ら１本人った場合の学習結果を示すもの
であり、第１３Ａ図〜第１３Ｅ図に対応する。ここで行
った学習は、ランドイメージＲＩの中心がホールイメー
ジの中心ＣＰと一致した時にＮ−０を、＋ｘ、＋ｙ方向
にそれぞれ４画素ずつずれた時、すなわち（ｘ、ｙｄ）
−（４，４）の時にＮ−１を、それぞれ出力するように
したものである。具体的な学習方法は前掲書に詳述され
ているが、簡単にいえばＮ−１（又は０）を正解信号と
し、人力（Ｓｌ）に対して出力Ｎがこれに近づくように
、所定の規則に従って各ユニット間の重み付けＷｋｊを
変化させていくことで学習がなされる。

第１６Ａ図は第１３Ａ図〜第１３Ｅ図と同様に±Ｘ方向
に対称であり、また学習はＮ−０，１の２値のみで行っ
ても、位置ずれ（ｘ、ｙ）にｄ 対応して情報Ｎは０と１との中間の値もとっており、あ
る方向に着目した場合、その方向の位置ずれが大きくな
るにつれてＮの値も大きくなっている。従って逆にＮの
値から位置ずれの程度に関する判定を行うことができる
ことがわかる。

第１６Ｂ図はラインイメージＬｌがランドイメージＲＩ
に２本人った場合を示し、第１４Ａ図〜第１４Ｅ図に対
応する。またラインイメージＬｌの方向も第１４Ｆ図に
対応する。またここでの学習は第１４Ａ図〜第１４Ｈに
対応するパターンイメージＰＩ、即ちラインイメージＬ
ＩがランドイメージＲ１に２本人ったものを用いた。第
１６Ａ図の場合と同様に、ラインイメージの本数が増し
ても、出力Ｎは位置ずれ（ｘ、ｙ）に関するｄ 情報を有することがわかる。なお、上記説明では中間層
のユニットが３コの場合について述べたが、他の個数で
もよい。

（Ｄ−５）、欠陥判定回路 この回路は、上記のようにして得られた位置ずれに関す
る情報Ｎから欠陥であるか否かを判定する回路であり、
これを第１７Ａ図にブロック図で、第１７Ｂ図にフロー
チャートでそれぞれ示す。

まず、情報Ｎは第１７Ａ図の比較回路４２ａに入力され
、所定のしきい値Ｇとの比較が行われる。

これは第１７Ｂ図でステップ５３３に対応する。

このしきい値Ｇは予め定めである位置ずれ判断の基準に
対して定める。例えば第１７Ｃ図は一本のラインがラン
ドに入っており、かつそのずれがラインの入っている方
向のみにずれた場合の位置ずれ量（帆　ｙｄ）に対応す
る情報Ｎの値を示したものであり、第１６Ａ図のｘｄ−
０の場合に相当する。＋ｘ、＋ｙ方向のそれぞれ４画素
のずれに対して１を出力するように学習した位置ずれに
関する情報Ｎは、このようにＸ方向のずれがなく（Ｘｄ
−〇）、Ｙ方向のみにずれかある場合にも、４画素のず
れと３画素以下のずれに敏感であり、例えば４画素以上
のずれに対しｔ不良と判断するならしきい値Ｇとしては
０２〜０８の値を設定すればよく、Ｎの値自身もノイズ
に強いことがわかる。第１７Ｃ図中では（１；　−０，
５の場合を例示した。

このようにして、しきい値Ｇによって比較がなされた後
、良否を出力する。これは第１７Ａ図の出力回路４２ｂ
か担当し、第１７Ｂ図ではステップＳ３４．３３５が対
応する。

このうち、不良（Ｅｒｒｏｒ）とされた場所については
、（Ｄ−１）で述べたように欠陥座標メモリ４３に記憶
される。

但し、良（ＯＫ）とされた場所についても欠陥座標メモ
リ４３に記憶させてもよい。この場合にはニューラルネ
ット回路４０の出力Ｎも同時に記憶させて、後で解析す
ることが望ましい。

またしきい値Ｇは複数であってもよい。例えばしきい値
をＧ　　、Ｇ　　の２コとして、Ｎ＞Ｇ、　　　　　な
らば　ＦａｔａｌＧ　≧Ｎ＞Ｇ　　　ならば　Ｗａｒｎ
ｉｎｇＧ２≧Ｎ　　　　ならば　５ａｒｅ をそれぞれ出力するようにしてもよい。

またその良否判断の基準となる位置ずれ量を以て学習さ
せることに限定されない。例えばニューラルネット回路
４０の構成を適当に選び、位置ずれが画素を単位として
（ｘ　　、ｙ、）−（帆　２）であるパターンイメージ
ＰＩと、位置ずれのない（（ｘ　　、ｙ、１）−（帆　
０））パターンイメージＰＩとで学習させ、４画素以上
の位置ずれを不良と判定するようにしてもよい。

また、良否判断の基準が複数ある場合には、単一の学習
によってもよいし、あるいはそれぞれ学習された複数の
ニューラルネット回路による出力Ｎ　　、Ｎ　　、・・
・に対してしきい値Ｇ　　、Ｇ　　、・・・１　２　　
　　　　　　　　　　ｌ　　２を定めてもよい。例えば
２つの出力Ｎ　　、Ｎ　　に対して Ｎ１〉Ｇ１　　　ならば　　ＦａｔａｌＧ２〉Ｎ２　　
　ならば　　Ｓａｆ’ｅいずれでもなければ　　　　Ｗ
ａｒｎｉｎｇとして良否判断を行うようにしてもよい。

Ｅ、変形例 （１）プリント基板の検査を開始する前にニューラルネ
ット回路の学習を行っておくとともに、必要に応じて再
学習を行わせることもできる。このような学習の繰返し
によってその回路特性はより好ましいものとなる。

（２）リング状マスクの数は、必要とされる欠陥検出精
度に応じて変えることができる。一般に多数のリング状
マスクを準備した方が人力情報の量という点で好ましい
が、あまり多くのマスクを用いると無用の情報を拾って
しまったり、リング面積特徴の計算量が増加するなどの
状況が生じるため、１０個以下が好ましい。比較的ラフ
な検査でよい場合には２〜３個程度のマスクでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のプリント基板のパター
ン検査方法は、ホールイメージの中心と同心のリング状
マスクを求め、これとパターンイメージとの重なり領域
の面積を求め、配線パターンとスルーホールとの相対的
位置関係をこの重なり領域の面積から評価してそれらの
位置関係の良否を判断するものであるので、ランドに対
するラインの方向や、多少のノイズの存在や、ランドの
多少の変形は良否判定に大きな影響を与えず、また１つ
のランドに入るラインが複数本であっても対応でき、安
定してランドとスルーホールの相対的な位置ずれを検査
することができるという効果がある。

特に、ニューラルネットを用いることにより、上記型な
り領域の面積と上記位置関係との詳細な対応関係を比較
的少数の既知情報から正確に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明の一実施例を示すブロック図、 第１Ｂ図はこの発明の一実施例を示すフローチャ−ト、 第２Ａ図はこの発明を適用する装置の構成を示すブロッ
ク図、 第２Ｂ図はこの発明を適用する回路の構成を示すブロッ
ク図、 第３Ａ図乃至第３Ｂ図は光電走査による読取を示す概念
図、 第４図は第３Ａ図又は第３Ｂ図によって読み取られた信
号波形及びそれを合成して得られるパターンを示す図、 第５図は十字オペレータの概念を示す図、第６図及び第
１１図はリング面積特徴の概念を示す図、 第７図はニューラルネット回路の概念を示す図、第８図
はパターンイメージの正規化を示す図、ｍＱＡ図はリン
グ状マスク発生回路の構成を示すブロック図、 第９Ｂ図はリング状マスク発生回路の流れを示すフロー
チャート、 第１０図はリング状マスクを示す図、 ｍｌ　２Ａ図はリング面積カウント回路の構成を示すブ
ロック図、 第１２Ｂ図はリング面積カウント回路の流れを示すフロ
ーチャート、 第１３Ａ図乃至第１３Ｅ図、および第１４Ａ図乃至第１
４Ｅ図は、リング面積特徴と位置ずれの関係を示すグラ
フ、 第１３Ｆ図および第１４Ｆ図はそれぞれ、第１３Ａ図〜
第１３Ｅ図と第１４Ａ図〜第１４Ｅ図との各グラフの算
出条件を示す図、 第１５図はニューラルネット回路の構成図、第１６Ａ図
乃至第１６Ｂ図及び第１７Ｃ図はニューラルネット回路
の出力と位置すれとの関係を示すグラフ、 第１７Ａ図は欠陥判定回路の構成を示すブロック図、 第１７Ｂ図は欠陥判定回路の流れを示すフローチャート
、 第１８Ａ図、第１８Ｂ図、第１９図、第２０Ａ図および
第２０Ｂ図は従来の技術の問題点を示す図である。 １１・・・プリント基板、 ４０・・・位置ずれ検査ニューラルネット回路、Ｐ・・
・配線パターン、　　ＰＩ・・・パターンイメージ、Ｈ
・・・スルーホール、　ＨＩ・・・ホールイメージ、Ｒ
Ｍ、、ＲＭ、、ＲＭ　　、ＲＭ　　、ＲＭ３゜１　　　
　　　　　コ　　　　　　　　１　　　　　　　２ＲＭ
　　、ＲＭ　　、ＲＭ６・・・リング状マスク、Ｓ、、
　Ｓ、、　Ｓ　　（帆０）、　５４（１，１）ｌ　　　
　Ｊ　　　　２ ・・・リング面積特徴 （重なり領域の面積）、 Ｎ・・・位置ずれに関する情報 にニューラルネット回路の出力）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント基板を光電走査して画素ごとに読取った
   画像データに基づいて、上記プリント基板上の配線パタ
   ーンとスルーホールとの間の相対的位置関係を判定する
   、プリント基板のパターン検査方法であって、 （ａ）上記画像データに基づいて、上記配線パターンを
   示すパターンイメージと、上記スルーホールを示すホー
   ルイメージとを求める工程と、 （ｂ）上記ホールイメージから複数のリング状マスクを
   求める工程と、 （ｃ）上記パターンイメージ及び上記リング状マスクの
   少なくとも一方に相似処理を施して、対応する相似パタ
   ーンイメージ及び相似リング状マスクの少なくとも一方
   を求める工程と、 （ｄ）上記相似処理に対応する、上記相似パターンイメ
   ージと上記リング状マスクとの間、上記相似パターンイ
   メージと上記相似リング状マスクとの間、または上記パ
   ターンイメージと上記相似リング状マスクとの間の重な
   り領域の面積を求める工程と、 （ｅ）上記相対的位置関係との既知の対応関係に基づい
   て、上記面積から上記相対的位置関係を評価する工程と
   、 を含むプリント基板のパターン検査方法。
2. （２）請求項１の方法において、 工程（ｅ）が （ｅ−１）上記対応関係に基づいてあらかじめ学習させ
   たニューラルネットに上記面積の値を入力し、上記ニュ
   ーラルネットの出力値を得る工程と、 （ｅ−２）上記出力値と所定の基準値とを比較すること
   により、上記相対的位置関係を判定する工程と、 を含むプリント基板のパターン検査方法。