JPH04194608A - 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
基板回路の配線パターンも微細化、高密度化が進んでお
り、ラインの細線化、スルーホールの小径化等が要求さ
れている。

このような細線化されたラインについては、以前と比較
して一層その幅や断線、又は短絡等の検査、管理が重要
になっている。

この配線パターンの検査、管理に際しては、プリント基
板を後述する様に光電走査し、配線パターンを二値化し
たパターンイメージをデータとして用い、このデータに
種々の処理をおこなって良否判断を行なう。

このような二値化されたパターンイメージの処理として
は従来より画素オペレータによる処理が行なわれており
、例えば特開昭５９−７４６２７号公報に開示されてい
る。

第１４図乃至第１８図に、画素オペレータの例として十
字オペレータＯＰを用いた場合を示す。

第１４図はパターンとしてのラインＬに欠陥ＭＩｓが生
じた場合を示しており、この場合にはオペレータＯＰの
、ラインＬに平行な腕がラインＬ上にあり、ライン幅は
ラインＬと直交する腕か測定する。ここでは、５画素の
幅であると測定され、このライン幅が所定の値を下まわ
っていればこれを欠陥ＭＩＳとして検知する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第１４図に示すような欠陥ＭＩＳが必ずしも現
実のラインＬにおける欠陥を意味しない場合がある。後
述するように、光電走査によってパターンを二値化する
際に、このエッヂ部分は不安定となり、量子化誤差によ
りこれをもラインＬの欠陥ＭＩＳであると判別してしま
う場合である。

また、第１５図乃至第１７図に示す様に、縦方向に走る
２つのラインＬの間に短絡ＳＣが斜めに生していた場合
には、十字オベータＯＰがどの位置にあっても横方向の
腕の画素が全て“１”となることがなく、短絡ＳＣを検
知することかできない。同様に第１８図に示すように、
ラインＬにおける斜めの断線をも検出てきない。

即ち従来の十字オペレータＯＰによる処理では、ライン
Ｌなどのパターン異常についていわゆる虚報を得ること
があるという問題点があった。

この発明は以上の問題点を解消するためになされたもの
で、ラインなとのパターン異常における虚報をなくし、
信頼性の高いプリント基板のパターン検査方法を得るこ
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、配線パ
ターンを有する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、上記配線パターンの検
査を行う、プリント基板のパターン検査方法であって、
上記画像データに基づいて、上記配線パターンのイメー
ジを求める工程と、複数列からなる腕を複数有するオペ
レータを上記配線パターンのイメージに作用させ、その
作用結果に基づき前記腕のそれぞれについて複数列内の
論理演算を行い、見かけ上のオペレータを求める工程と
、上記見かけ上のオペレータのデータが所定の範囲内に
あるか否かを求める工程とを備える。

〔作用〕

この発明においては、パターンイメージに作用させたオ
ペレータの腕のそれぞれについて、その複数の列内で所
定の演算をおこなうことにより、周囲の状況をも考慮し
て見かけ上のオペレータをもとめる。この見かけ上のオ
ペレータのデータを処理することにより、周囲の状況を
も考慮したパターン異常を検出する。

〔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
　Ｉ　Ｓｏ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ＣＲＴ６０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１１を検出したら、そのプリント基板１１を不良品用
トレーなどに搬送するための装置である。また、欠陥位
置マーキング装！Ｆ８３は、プリント基板１１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Ｈ２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、閾値ＴＨＩ、ＴＨ２（ＴＨＩ　＜Ｔ
Ｈ２）の間のレベルの信号が生成される。配線パターン
Ｐ（ラインＬ及びランド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。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ＴＨ
Ｉ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との間や、ラインＬと下地Ｂとの
間には、エツジ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、はぼ閾値
ＴＨＩと閾値ＴＨ２との間にあり、特に一定の値を取ら
ないので量子化誤差が生じやすい。

読取装置２０からの信号は、第２Ａ図の２値化回路２１
ａ、２１ｂ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Ｈ１を生成
し、２値化回路２１ｂは配線パターンＰ（ラインＬ及び
ランドＲ）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ＨＩ。

ＰＩが、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か備えら
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、配線パターンＰ（ラインＬ及びラン
ドＲ）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か比較的低くなる。

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、配線パターンＰ（ラインＬ及びラ
ンドＲ）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ＨＩＳ　　、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Ｈ１ｓ、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（Ｄｅｓｌ、
ｇｎ　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、あらかじめ準備された基
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）はたとえば本出願人による特開昭６０−
２６３８０７号公報に開示されている。

スルーホール検査回路３５はプリント基板］１上のラン
ドＲとホールＨとの相対的位置関係を検出し、これが設
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
の検査方法については、たとえば本出願人による特願平
１−８２１１７号に開示されている。

Ｄ、ＤＲＣ回路 （Ｄ−１）、概要 ＤＲＣ回路３４の各部の構造・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ＤＲＣ回路３４の概要を示すプロ・ンク図、
第１Ｂ図は同回路３４の動作の流れを示すフローチャー
トである。

複数列オペレータ処理部３６はステップ５１００．５１
０１に対応し、パターンイメージＰ１に複数列オペレー
タＭＯＰを作用させることにより、見かけ上、従来の十
字オペレータと同一であるオペレータＤＯＰを求める。

エラー判定部３７はステップ５１０２に対応し、上記オ
ペレータＤＯＰを受けてパターンの異常を検出する処理
を行なう。エラー判定部３７に送られるのは見かけ上の
十字オペレータＤＯＰであるから、従来のオペレータＯ
Ｐに対応するものと同構成のものを用いることができる
。

（Ｄ−２）　　複数列オペレータによる処理第５図に複
数列オペレータ処理部３６の構成を示す。パターンイメ
ージ信号ＰＩＳをシフトレジスタ群で２次的に展開しく
第１Ｂ図のステ・ノブ５１００）、これら展開された画
素上に複数列オペレータＭＯＰを作用させる。

第６図にオペレータＭＯＰの概念を示す。ここではＸ、
Ｙ方向共に長さが１１画素、列幅が３画素のものを例示
した。便宜上各画素を指定するために、Ｘ方向に平行な
Ｕ軸、Ｙ方向に平行なＶ軸を考え、それぞれの単位を１
画素とし、原点を中心Ｏに合わせる。そしてオペレータ
ＭＯＰ中の画素をＡ　（ｕ、ｖ）の形で表わす。例えば
中心Ｏ力・らＸ方向へ＋２画素、Ｙ方向へ＋１画素の位
置１こある画素はＡ　（＋２．＋１）と、又中心Ｏ力）
らＸ方向へ一１画素、Ｙ方向へ＋４画素の位置１こある
画素はＡ　（−１，＋４）と表わすことにする。中心Ｏ
はＡ　（０，０）と表わす二ともてきる。

処理部３６は上記複数列オペレータＭ　ＯＰ　＋、：お
いて演算を行ない、見かけ上の十字オペレータＤＯＰを
求める。そこでこのオペレータＤＯＰも同様に表記を行
なう。第７図に示すように、中心ＯからＸ方向へ一３画
素の位置にある画素はＤＡ（−３，０）、中心０からＹ
方向へ＋３画素の位置にある画素はＤＡ　（０，＋３）
と表記する。ＭＯＰの場合と同様、中心ＤｏはＤＡ　（
０，０）と表わすこともてきる。

以下、複数列オペレータＭＯＰから十字オペレータＤＯ
Ｐを求める手法について説明する。第８図は第１Ｂ図の
ステップ５１０１の詳細である。

まず複数列オペレータＭＯＰの中心０が作用している画
素が“Ｏｏか“１′かを調べる（ステ・ンブ５２０１）
。例えば第１０図に示す場合（ラインＬ上に量子化欠陥
ＭＩＳがある場合）には、０　（−Ａ　（０，０）　）
　−１・・・（１）である。よってステップ５２０２へ
と流れ、あるＵに対して Ａ　（ｕ、＋１）＋Ａ　（ｕ、０） ＋Ａ　（ｕ、　　−１）　＝１　　・・・（２）（演算
は論理和） が成立するか否かを調べ、（２）式を満足すれば、見か
け上の十字オペレータＤＯＰの、位置Ｕにある画素につ
いて ＤＡ　（ｕ、　　０）　−１−（３） とする（ステップ５２０３）。

第１０図においては、下地Ｂの部分は例えばＡ　（−４
，−１）−Ａ　（−４，０）−Ａ　（−４，＋１）　−
０・・・（４）より ＤＡ　（−４，０）−０・・・（５） となる。またラインＬの中心付近では例えばＡ　（−１
，−１）−Ａ　（−１，０）−Ａ　＜−１，＋１）−１
・　（６） より ＤＡ　（−１，０）　−１＝（７） となる。

量子化欠陥Ｍ　Ｉ　Ｓが生した部分では、Ａ　（−３，
−１）−Ａ　（−３，＋１．）−１゜Ａ　（−３，０）
　−０・・（８） より ＤＡ　（−３，０）−１・（９） を得て、量子化欠陥ＭＩＳを修復することかできる。

結局得られた見かけ上の十字オペレータＤＯＰは第１２
図の様になり、後述する手法によりその走る方向ＬＤが
Ｙ方向て幅ＷのラインＬを検出したことになる。

また第１１図に示すように、２つのラインＬ間で短絡部
ＳＣが存在する場合には、全てのＵに対して ＤＡ　（ｕ、　　Ｏ）　＝　１　　　　　　　　　　−
１１０＞となり、またＹ方向に対しても（ステップ５２
０４、　５２０５） ＤＡ　　（０，−１）　　−ＤＡ　　（０，０）−ＤＡ
　　（０，＋１）　　−１・・・（１１）となり、結局
第１３図のオペレータＤＯＰを得て、その走る方向ＬＤ
がＸ方向で幅ＷのラインＬを検出したことになる。

以上は中心０が“１”の場合を示したが０”の場合も同
様である（ステップ５２０６）。

例えば第１９図に示すようにラインＬが断線しており、
複数列オペレータＭＯＰが断線部分に作用している場合
には、複数オペレータＭＯＰから得られた見かけ上の十
字オペレータＤＯＰとしてのデータは全てのＵに対して ＤＡ　（ｕ、　Ｏ）　＝Ｏ−・（１２）となる。

即ち、中心０が“１′の場合にはオペレータＭＯＰの幅
方向に隣接した３つの画素のうち、１つでも１”のもの
があれば、対応するオペレータＤＯＰの画素を“１°と
し、中心Ｏが“０”の場合にはオペレータＭＯＰの幅方
向に隣接した３っの画素のうち１つでも“０“のものが
あれば、対応するオペレータＤＯＰの画素を“０”とす
るのである。

このような処理は第５図の処理ブロックＧて行なわれる
。処理ブロックＧは、例えば第９図に示すような簡単な
論理回路で構成され、その論理式％式％） （演算は論理積又は論理和、Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３は幅方向
に隣接し、た３つの画素の出力を示す。）で表わされる
。

但しオペレータＤＯＰの中心Ｄｏの値については処理ブ
ロックＧを通さずにオペレータＭＯＰの中心０の値をそ
のまま用いればよい。

（Ｄ−３）、　　エラー判定 （Ｄ−２）に述べた処理によって得た見かけ上の十字オ
ペレータＤＯＰのデータを用いてエラー判定を行なう方
法について説明するが、前述の様に二の部分は従来のオ
ペレータＯＰに対応するものと同様であるので簡単に述
べる。

まず量子化誤差の修復や短絡の場合について述べる。

十字オペレータＤＯＰのうち、 ＤＡ　（ｕ、　　ｖ）　＝　１　　　　　　　　　　＝
ｉ１４）が全てのＵについて成立するか、あるいは全て
のＶについて成立するかを知る。全てのＵについて（１
４）が成立すればラインＬの走る方向ＬＤはＸ方向であ
り、全てのＶについて（１４）が成立すればラインＬの
走る方向ＬＤはＸ方向であると判定する。

いずれの場合にも成立しなければラインＬとしての検出
はなかったと判定される。

さて、このようにラインＬの走る方向ＬＤが定まったの
でこれと直交する方向をライン上の幅方向とし、連続す
る“１”の数を求める。第１２図のようにラインＬの走
る方向ＬＤがＸ方向（Ｖ方向）であり、Ｘ方向（Ｕ方向
）ではＤＡ　（−３゜０）からＤＡ　（＋３．０）の７
画素が連続して“１”であるのでラインＬの幅Ｗは７で
あると判定される。複数列オペレータＭＯＰを使用した
演算処理がなければ、第１４図のように量子化誤差によ
って幅Ｗが５であると誤判定される場合もあるが、この
実施例においては（Ｄ−２）で述べた処理により誤判定
を回避できる。

第１３図の場合には、ラインＬの走る方向ＬＤがＸ方向
（Ｕ方向）であると判定され、Ｘ方向（Ｖ方向）ではＤ
Ａ　（０，−１）からＤＡ　（０゜＋１）の３画素が連
続して“１゛であるのてこのラインＬの幅Ｗは３である
と判定される。

しかし、ここでライン幅の最小許容値Ｗａｉｎを例えば
４としておき、これよりも小さな幅を有するラインＬは
異常である旨の判断基準を設けておく。するとここでラ
インＬと判定された部分は異常（ここでは短絡ＳＣ）で
あるとされるので、エラー判定部３７はエラー信号ＥＲ
を出力する（第１Ａ図）。

また、第１９図に示される様に微少な断線があった場合
には、中心ＤＯが“０”の場合の判定により、（１２）
の成立と、 ＤＡ　（０，−２）　−ＤＡ　（屹＋２）−１・・・（
１５） の成立を以て断線であると判断し、エラー信号ＥＲを出
力する。

Ｅ、変形例 この発明にかかるパターンの検査方法は上記実施例に限
定されるものではなく、以下の様な変形例においてもそ
の効果を奏する。

（１）上記実施例においては複数列オペレータＭＯＰは
その列幅を３画素としたが、この列幅を５画素などに増
してもよい。この列幅を増すことにより、特に短絡ＳＣ
や断線がＸ方向、Ｘ方向に対して斜めに形成されている
場合においてこの発明の効果が大きくなる。また、配線
パターンＰの特徴に対応して、各腕の延びる方向によっ
て列幅を異なるようにしてもよい。

（２）上記実施例においては複数列オペレータはＸ方向
、Ｘ方向にのみその腕を延ばしていたが、第２０図に示
すようにこれらの方向と４５”、１３５°の角度を成す
方向に腕を有していてもよい。

これにより、ラインＬや短絡ＳＣや断線が、Ｘ方向に対
して４５’、１３５’の角度を成して走っている場合に
おいてこの発明の効果が大きくなる。

また、配線パターンＰの特徴により、各腕の延びる方向
によって列幅を異なるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

この発明のプリント基板のパターン検査方法では、パタ
ーンイメージに作用させるオペレータとして、複数列か
らなる腕を有するものを使用し、しかも、その腕につい
て複数列内の論理演算を行って得た見かけ上のオペレー
タに基づいて、パターン異常を判定する。そして、見か
け上のオペレータのデータには、複数列のデータすなわ
ち周囲の状況も考慮されているため、ライン等のパター
ンの異常における虚報をなくし、パターン検査の信頼性
を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はＤＲＣ回路３４の構成を示すブロック図、 第１Ｂ図はＤＲＣ回路３４の動作の流れを示すフローチ
ャート、 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、第２Ｂ図はパターン
検査回路３０の構成を示すブロック図、 第３Ａ図及び第３Ｂ図は光電走査による読取を示す概念
図、 第４図は第３Ａ図によって読みと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図は複数
列オペレータ処理部３６の構成を示すブロック図、 第６図は複数列オペレータＭＯＰの概念図、第７図は見
かけ上の十字オペレータＤＯＰの概念図、 第８図は複数列オペレータＭＯＰから見かけ上の十字オ
ペレータＤＯＰを得るフローチャート、第９図は第５図
内の処理ブロックＧの構成図、第１０図乃至第１３図及
び第１９図はこの発明の一実施例を示す図、 ９Ｊ１４図乃至第１８図は従来の技術の問題点を示す図
、 第２０図はこの発明の他の実施例のオペレータを示す図
である。 １１・・・プリント基板、 ３６・・・複数列オペレータ処理部、 ３７・・・エラー判定部、 Ｐ・・・配線パターン、　　ＰＩ・・・パターンイメー
ジ、Ｌ・・・ライン、　　　　　Ｌｌ・・・ラインイメ
ージ、Ｗ・・・ライン幅、　　ＭＯＰ・複数列オペレー
タ、ＤＯＰ・・・見かけ上のオペレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）配線パターンを有する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、上記配線
   パターンの検査を行う、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、上記配線パターンの
   イメージを求める工程と、 （ｂ）複数列からなる腕を複数有するオペレータを上記
   配線パターンのイメージに作用させ、その作用結果に基
   づき前記腕のそれぞれについて複数列内の論理演算を行
   い、見かけ上のオペレータを求める工程と、 （ｃ）上記見かけ上のオペレータのデータが所定の範囲
   内にあるか否かを求める工程と、 を備えるプリント基板のパターン検査方法。