JPH04332853A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板やホトマ
スク等における配線パターンの不良を検査するためのパ
ターン検査装置に関するものである。

【０００２】

【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
持しつつ長時間に亘り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。

【０００３】以下にパターン検査装置について図面を参
照して説明する。図６は、従来の配線パターン検査装置
のブロック構成図であり、図７は図６の光学系の構成図
を示す。まず図６において、６０１はプリント基板、６
０５は６０２のリング状ライトガイドなどの拡散照明装
置と６０４のＣＣＤセンサカメラなどの撮像装置を備え
た画像入力部、６０３は透過光を変調し変調光を生成す
る変調光発生部、６０６はＣＣＤカメラからの信号を増
幅する増幅器、６０７は濃淡信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器、６０８は濃淡デジタル信号を２値画
像に変換する２値化処理部、６０９は配線パターンとス
ルーホール部とを分離すると共に穴埋め２値画像を出力
するスルーホール分離部、６１０は任意量膨張する膨張
処理部、６１１は穴埋め２値画像との論理演算で不一致
部分を検出しスルーホールの欠陥を検出する欠陥検出部
を示す。

【０００４】以上のように構成されたパターン検査装置
において、以下その動作について説明する。プリント基
板６０１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６０２で照明し、
ＣＣＤセンサカメラなどの撮像装置６０４を備えた画像
入力部６０５で配線パターンを濃淡画像として読み取る
。このときに同時にプリント基板の下方から、変調光発
生部６０３により所定の周期で変調された光を照射し、
画像入力部６０５に入力する。この変調光発生部６０３
は１次元ＣＣＤセンサカメラ等の水平同期信号に同期し
て１周期毎に点滅させ、透過光の振幅を変調する。 プリント基板６０１は図示しない移動テーブル上に設置
され、移動テーブルと同期してＣＣＤカメラを駆動する
ことにより、撮像装置６０４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ライン毎に画信
号レベルが変調された画像となる。この濃淡画信号を増
幅器６０６で増幅し、Ａ／Ｄ変換器６０７でデジタル信
号に変換する。２値化処理部６０８では、撮像装置６０
５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は副走査方向に１と０が交番
した縞状パターンの画像が得られる。スルーホール分離
部６０９は、２値化処理部６０８からの２値画像からス
ルーホール領域の縞パターンを抽出しスルーホール画像
を得ると共に元の２値画像のスルーホール部を穴埋めし
た穴埋め２値画像を出力するものである。膨張処理部６
１０は、スルーホール画像を任意量膨張するもので、検
出するランドのパターン幅に応じて膨張量を制御する。 欠陥検出部６１１は、スルーホール分離部６０９からの
穴埋め２値画像と膨張処理部６１０からのスルーホール
画像との論理演算を行い不一致領域を検出する。つまり
、この不一致領域がスルーホールのランドにおける欠陥
として抽出されることになる。

【０００５】次に、変調光発生部６０３を中心とした画
像入力部について図７を参照して説明する。

【０００６】図７において、７０１はプリント基板、７
０２は光学レンズ、７０３はＣＣＤカメラ、７０４はリ
ング状ライトガイド、７０５はハロゲンランプ等の光源
、７０６は拡散板、７０７はＬＥＤアレイ等のライン光
源、７０８はライン光源ドライバ、７０９は分周回路、
７１０はＣＣＤカメラの駆動回路、７１１はＣＣＤカメ
ラの画素クロック（以下ＣＬＫと略記する）、７１２は
ＣＣＤカメラの水平同期クロック（以下ＳＹＮＣと略記
する）を示す。以下にその動作を説明する。光源７０５
からの照明光は、リング状ライトガイド７０４によって
プリント基板７０１を照明する。同時に、ライン光源７
０７からの照明光は拡散板７０６を介してプリント基板
７０１のスルーホールを透過してＣＣＤカメラに入射さ
れる。ＣＣＤカメラは、駆動回路７１０によりＣＬＫ７
１１とＳＹＮＣ７１２が供給され、濃淡画像信号を出力
端子７１３より出力する。この時、ライン光源７０７は
ＳＹＮＣ７１２を分周回路７０９で１／２分周されライ
ン光源ドライバ７０８に供給される。以上のような動作
により、ライン光源７０７はＳＹＮＣ７１２に同期して
１周期毎に点滅し、前述した如く２値化によりスルーホ
ール部が縞パターンとなって得られるわけである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したパタ
ーン検査装置ではプリント基板の板厚が厚い場合に、ス
ルーホール部がランド部全体に亘り一様な縞パターンと
して得られない欠点を有していた。この理由は以下の如
くである。例えば、撮像装置として５０００素子の一次
元ＣＣＤカメラを使用して配線パターンを読み取る場合
には、通常使われているＣＣＤセンサーの１画素幅は７
ミクロンであるので１対２の撮像倍率で配線パターンを
読み取ると、その画素分解能は１画素１４ミクロンとな
りＣＣＤセンサで読み取られる幅は７０ミリに及ぶ。従
って、プリント基板の板厚が薄いと問題ないが、板厚が
厚くなると透過変調光はスルーホール部の深さ方向に影
響されて撮像装置に到達する透過変調光がけられてしま
う。これはスルーホールの穴径が小さい程、更に前記の
様な幅の広い配線パターンの左右の端部に於いては特に
この影響が顕著である。この透過光像は通常従来例に示
した如く、プリント基板の透過照明側にプリント基板に
密着して拡散板を置き、透過照明の照射によりスルーホ
ールの導体内部からの壁面を反射してくる反射光を積極
的に利用する方法で行われるが、図８に示す様にその透
過変調光の画信号レベルが小さく、従来の１つの閾値に
よる２値化処理ではスルーホール画像の取得は困難であ
った。図９はこの時の処理例を示すが、図のように配線
パターンの左端、右端で透過照明の影響が顕著であり、
このため、スルーホール画像の縞パターンが三日月状と
なる欠点がある事を示している。

【０００８】本発明は上記従来の課題に鑑み、プリント
基板のパターンの検査に際し、透過変調光による縞パタ
ーンを良好に得ることにより、配線パターンとスルーホ
ール部を良好に分離しスルーホールのランド部の座切れ
などの検査ができるパターン検査装置を提供するもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の技術的解決手段は、プリント基板上に形成さ
れたスルーホール部を有する配線パターンを反射照明に
よって得られる反射光像と、前記プリント基板を所定の
周期で変調した透過照明光を照射する変調光発生手段に
よって得られる透過光像とを１つの撮像装置で光学的に
検出し光電変換する画像入力手段と、前記画像入力手段
からの濃淡信号をそれぞれ反射光像信号と透過光像信号
に対応させて各々独立に増幅する増幅手段と、前記増幅
手段からの濃淡信号をそれぞれデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段からのデジタル
信号に対し各々独立した閾値を設けて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値画像を配線
パターン部とスルーホール部に分離するスルーホール分
離手段と、前記配線パターンのスルーホール部を穴埋め
すると共に分離したスルーホール画像を膨張し論理演算
する欠陥検出手段から構成したものである。

【００１０】

【作用】本発明は、プリント基板上のスルーホール部を
有する配線パターンの反射光信号とスルーホールを透過
する変調光信号とを１つの撮像装置で検出し、その濃淡
信号をそれぞれ反射光像信号と透過光像信号に対応させ
て各々独立に増幅しＡ／Ｄ変換したデジタル信号に対し
、各々独立した２つの閾値を設けて２値画像に変換する
ことで、一方の反射光信号の閾値に対応する２値化画像
から配線パターン部を得、他方の透過変調光の縞パター
ン信号の閾値に対する２値化画像からスルーホール画像
を得ることで、配線パターンとスルーホール部を分離し
、配線パターンのスルーホール部を穴埋めすると共に分
離したスルーホール画像を任意量膨張処理を施し、穴埋
めした２値画像と論理演算することで不一致部分をスル
ーホールのランド部の欠陥として検出することが出来る
。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１２】図１は、本発明によるパターン検査装置の
ブロック構成図であり、図２は図１の各部における画像
信号の状態を示すものである。図１において、１０１は
プリント基板、１０５は１０２のリング状ライトガイド
などの拡散照明装置と１０４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、１０３は透過光を変
調し変調光を生成する変調光発生手段、１０６は撮像装
置１０４により光電変換された濃淡信号の中で透過照明
光によって得られた縞パターン画像を増幅する増幅手段
（１）、１０７は増幅手段（１）により増幅された濃淡
画像をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段（１）、
１０８はＡ／Ｄ変換（１）によるデジタル信号を２値化
する２値化手段（１）、１０９は撮像装置１０４により
光電変換された濃淡信号の中で反射照明光によって得ら
れた配線パターン部の濃淡画像を増幅する増幅手段（２
）、１１０は増幅手段（２）により増幅された濃淡画像
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段（２）、１１
１はＡ／Ｄ変換（２）によるデジタル信号を２値化する
２値化手段（２）、１１２は配線パターンとスルーホー
ル部とを分離すると共に穴埋め２値画像を出力するスル
ーホール分離手段、１１３は任意量膨張する膨張処理手
段、１１４は穴埋め２値画像との論理演算で不一致部分
を検出しスルーホールの欠陥を検出する欠陥検出手段を
示す。

【００１３】以上のように構成されたスルーホール検査
装置において、以下その動作について説明する。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１０２で照明
し、ＣＣＤセンサカメラなどの撮像装置１０４を備えた
画像入力手段１０５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１
０３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１０５に入力する。本実施例では撮像装置１０４
として１次元ＣＣＤセンサカメラを用いた例を示す。 又、配線パターンとスルーホール部の分離する方法とし
て大別すると、２センサを用い照射する照明を２波長と
する波長で分離する方法と画像データからスルーホール
を分離する方法とがある。本実施例では、画像データか
ら分離する方法で、下方からの照明をＣＣＤカメラの水
平周期で変調しスルーホール部を縞パターンとして容易
に分離できる方法を用いて説明する。プリント基板１０
１は図示しない移動テーブル上に設置され、移動テーブ
ルと同期してＣＣＤカメラを駆動することにより、撮像
装置１０４から得られる濃淡画像ａは図２の（ａ）に示
す様に反射照明による配線パターン信号と透過照明によ
りスルーホール領域において副走査方向に１ライン毎に
画信号レベルが変調された縞パターン画像とが合成され
た信号となる。このとき、配線パターン部とスルーホー
ル部の分離を良くするために配線パターン部を増幅する
増幅手段（２）１０９の増幅率を通常の線形増幅のまま
で、スルーホール縞パターン信号部を増幅する増幅手段
（１）１０６の増幅率を非線形増幅となるように各々の
動作レベルを大きく変えておく。即ち、図２の（ｂ）に
示す様に増幅手段（１）１０６の増幅率を小さい入力信
号レベルにおいて増幅度が大きくなる様に設定しておけ
ば図１のｂ１における信号は図２の（ｃ）如くスルーホ
ール部の縞パターン信号のレベルが大きくとれ２値化に
有利となる。この時、増幅手段（１）１０６により得ら
れた信号ｂ１はスルーホール領域のみを抽出するために
用いられるので、濃淡信号のレベルに歪があっても構わ
ない。一方、増幅手段（２）１０９により得られる信号
ｂ２は図２に示す（ｄ）の如く配線パターン部の形状を
忠実に反映した信号として得ることが出来る。これらの
濃淡信号をそれぞれＡ／Ｄ変換手段（１）１０７、及び
Ａ／Ｄ変換手段（２）１１０を介しデジタル信号に変換
し、２値化手段（１）１０８、２値化手段（２）１１１
にて２値画像に変換する。この場合、２値化手段（１）
１０８の閾値レベルと２値化手段（２）１１１の閾値レ
ベルは図２に示す様にスルーホール部に対する第１の閾
値ｖ１と配線パターン部に対する第２の閾値ｖ２を各々
独立してかつ、最適な値に設定できるので、スルーホー
ル領域の２値画像ｃ１は図２の（ｅ）に示すように副走
査方向に１と０が交番した明瞭なかつ均一な縞状パター
ンとして得ることができ、さらに配線パターン部の２値
画像ｃ２も図２の（ｆ）に示すような忠実な２値画像と
して得られる。このとき、図２の（ｄ）に示す閾値によ
り多少縞パターンが残ったとしても後の処理でこのスル
ーホール部の穴を埋めてしまうので全く影響を与えない
ことになる。以上のような処理方法によればスルーホー
ル部の２値化画像が抽出でき、スルーホールの認識が容
易となる。

【００１４】次に、スルーホール分離手段１１２、欠陥
検出手段１１４につき、図３、図４、図５を参照して説
明する。又、変調光発生手段１０３については従来例の
構成と同様なので省略する。図３にスルーホール分離手
段１１２のブロック図を示し、以下に説明する。同図に
おいて、３０１は縞パターンを含んだスルーホール２値
画像、３１０は配線パターン部を示す２値画像、３０２
はエッジ検出手段、３０３は第１の膨張手段、３０４は
収縮手段、３０５は第２の膨張手段、３０６はタイミン
グを合わせるための遅延メモリ、３０７は穴埋めするた
めの論理和回路を示す。図２で示したような縞パターン
を含んだ２値画像３０１を入力し、エッジ検出手段３０
２でエッジ画像にする。第１の膨張手段３０３はエッジ
検出手段３０２からのエッジ画像を所定のサイズ太らせ
る膨張処理を施し、スルーホール領域を塗りつぶす。本
実施例では、スルーホール部の縞パターンが１画素間隔
であることから、第１の膨張手段は１画素の膨張処理で
スルーホール領域を塗りつぶすことができる。収縮手段
３０４は縞パターンを塗りつぶした２値画像を所定のサ
イズ収縮処理を施し、スルーホール領域以外のエッジ画
像を消去する。収縮処理するサイズは、第１の膨張手段
３０３で１画素膨張してエッジ画像は３画素幅になって
いるので、２画素以上収縮すればスルーホール領域以外
のエッジ画像は消去されスルーホール画像として分離で
きる。第２の膨張手段３０５は、収縮手段３０４からの
２値画像を所定のサイズ膨張しスルーホールを元のサイ
ズに戻す。これにより、スルーホール領域の穴だけの抽
出されたスルーホール信号３０８が得られることになる
。一方、図２からの配線パターン部を示す２値画像３１
０はタイミングを取るための遅延メモリ３０６を介して
、前述のスルーホール信号３０８と論理和を取ることで
、スルーホール部の穴埋め信号３０９が得られる。膨張
処理手段１１３は、スルーホール分離手段１１２からの
スルーホール画像を所定のサイズ膨張するもので、スル
ーホールのランド幅の許容範囲画素数分膨張する。例え
ば、分解能１０ミクロンで５０ミクロン幅以下のランド
幅を検出する場合は、４画素膨張すればよいことになる
。欠陥検出手段１１４は図４に示すように、膨張処理手
段１１３からの膨張したスルーホール画像とスルーホー
ル分離手段１１２からの穴埋めした２値画像をタイミン
グをとるために遅延メモリ４０１で遅延させ排他的論理
和４０２をすることでランドの欠陥である不一致領域を
検出することができる。図５に欠陥検出手段１１４の処
理例を示す。５０１は穴埋め２値画像を示し、５０２は
膨張したスルーホール２値画像を示す。この図で斜線部
分が不一致領域５０３として検出されたランドの欠陥部
分である。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明は、１つの撮像装置
でプリント配線パターンの反射光像と透過光像とを検出
し、配線パターン信号とスルーホール縞パターン信号各
々の画像信号に対応した増幅器、Ａ／Ｄ変換器、及び２
値化処理部を独立に設け、かつスルーホール縞パターン
信号に対し小信号レベルでの増幅率を大きく取ることで
、２値化処理の際に均一な円形状の縞パターン構造のス
ルーホール画像が抽出できる。これにより、従来困難で
あった板厚の厚いプリント基板や幅の広い画像読み取り
でも忠実に、簡易な構成で配線パターン部からスルーホ
ール画像を分離することができ、スルーホールパターン
の幅検査、座切れ検査等多様な検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるパターン検査装置の
ブロック結線図

【図２】同装置における各要部の画像信号の状態を示す
図

【図３】同装置における要部であるスルーホール分離手
段のブロック結線図

【図４】同装置における要部である欠陥検出手段のブロ
ック結線図

【図５】同欠陥検出手段の処理例を示す概念図

【図６】
従来のパターン検査装置のブロック結線図

【図７】同装
置における要部である変調光発生手段のブロック結線図

【図８】スルーホールの縞パターンを示す２値画像を示
す図

【図９】スルーホール縞パターンの撮像を示す図

【符号の説明】

１０１　　プリント基板 １０２　　照明装置 １０３　　変調光発生手段 １０４　　撮像装置 １０５　　画像入力手段 １０６　　増幅手段（１） １０７　　Ａ／Ｄ変換手段（１） １０８　　２値化手段（１） １０９　　増幅手段（２） １１０　　Ａ／Ｄ変換手段（２） １１１　　２値化手段（２） １１２　　スルーホール分離手段 １１３　　膨張処理手段 １１４　　欠陥検出手段 ３０１　　スルーホール画像 ３０２　　エッジ検出手段 ３０３　　第１の膨張手段 ３０４　　収縮手段 ３０５　　第２の膨張手段 ３０６　　遅延メモリ ３０７　　論理和回路 ３０８　　スルーホール画像 ３０９　　穴埋め画像 ３１０　　配線パターン画像 ４０１　　遅延メモリ ４０２　　排他的論理和回路 ５０１　　穴埋め２値画像 ５０２　　膨張したスルーホール画像 ５０３　　不一致領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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反射照明によって得られる反
   射光像と、前記プリント基板を所定の周期で変調した透
   過照明光を照射する変調光発生手段によって得られる透
   過光像とを１つの撮像装置で光学的に検出し光電変換す
   る画像入力手段と、前記画像入力手段からの濃淡信号を
   それぞれ反射光像信号と透過光像信号に対応させて各々
   独立に増幅する増幅手段と、前記増幅手段からの濃淡信
   号をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と
   、前記Ａ／Ｄ変換手段からのデジタル信号に対し各々独
   立した閾値を設けて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値画像を配線パターン部とスル
   ーホール部に分離するスルーホール分離手段と、前記配
   線パターンのスルーホール部を穴埋めすると共に分離し
   たスルーホール画像を膨張し論理演算する欠陥検出手段
   を備えたパターン検査装置。