JPH0518734A

JPH0518734A - 基板の穴明検査方法及び装置

Info

Publication number: JPH0518734A
Application number: JP3195957A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiro Yokoyama; 哲弘横山; Hiroo Tanabe; 洋男田辺; Izumi Shimizu; 泉清水
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Computer Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Computer Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 1993-01-26
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: JP2974037B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板の穴明け検査において、良品データ中に
各穴毎の位置情報を用意することなく、位置ずれ検査を
可能にして、検査の高速化、安価な装置構成を実現す
る。【構成】多数の穴１１のあけられた基板１をＸＹテー
ブル２上に載置する。システム制御装置９からの検査位
置の指令を受けて、ＸＹテーブル制御装置８がＸ及びＹ
軸モータ６，７を介してＸＹテーブル２を駆動すること
により、基板１上の所望検査位置がセンサ４の視野内に
位置決めされる。画像処理装置５はセンサ４の画像情報
を取り込み、各穴位置を求めた後、その隣合う穴間のピ
ッチを算出し、該算出したピッチを基準ピッチと比較す
ることで、位置ずれの有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板の穴明検査方法及び
装置に係り、特に電子回路基板の製造工程において、基
板にあけられた高密度で微細なスルーホールの位置ずれ
を高速、高精度、かつ安価な構成で実現するのに最適な
穴明検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路基板の穴明検査項目としては、
穴数、穴面積、位置ずれの３つが挙げられる。このう
ち、位置ずれの検査を実施するにあたっては、従来は予
め用意した良品データと検査対象基板の穴位置とを比較
し、両者の絶体的な位置ずれ量を求めて検査する方法が
一般的にとられていた。これは具体的には、センサの視
野位置に基板を移動させて、その画像を取り込み、画像
処理装置により各スルーホールの重心位置を算出し、そ
れらの値を良品データの値と直接比較して良否判定を行
うというものである。

【０００３】この他には、例えば特開昭６２−１４００
４号公報に記載のように、所望の穴が形成された第１お
よび第２のモデルパターン板の間に検査対象基板を配置
し、光を第１のモデルパターン板から入力して第２のモ
デルパターン板から出力し、この出力光の状態により検
査対象基板上にあけられた穴の位置ずれを検査する方法
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、良品データと検査対象基板の穴位置とを比較する方
法は、良品データ内に、各スルーホールの位置情報が穴
毎に必要となるため、そのデータ量は膨大なものとな
り、データ読込みに時間がかかることによる検査時間の
増大、さらにはデータの作成、管理工数が増大するなど
の問題があった。また、良品データの位置情報との直接
の比較となるため、基板の位置合せに高精度が要求され
るという問題もあった。一方、モデルパターン板を使用
する方法は、データの読込みは不要であるが、基板が多
品種生産になる場合には、モデルパターン板の段取り、
取替えが多発することになり、量産には不向きである。

【０００５】本発明の目的は、良品データ内に穴毎の位
置情報を必要とすることなく、基板にあけられたスルー
ホールの位置ずれを高速かつ高精度に行うことのできる
穴明検査方法を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、安価な構成で位置ず
れ検査を高速かつ高精度に行うことのできる穴明検査装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、基板上に設けられた穴群を検出
して、その各穴位置を求め、該求めた穴位置により隣合
う穴間のピッチを算出し、該算出したピッチを基準ピッ
チと比較して位置ずれを検査するようにしたものであ
る。

【０００８】請求項２の発明は、基板上に複数ピッチの
穴群が混在する場合、複数のピッチの最大公約数あるい
は複数のピッチからの誤差が最小となる値を基準ピッチ
として与えるようにしたものである。

【０００９】請求項３の発明は、基板上の穴群の画像を
検出し、該検出した画像を縦横それぞれの方向に投影し
て、縦列及び横列に存在する穴に対応した投影パターン
を得、該パターンの各ピーク幅を基準値と比較して位置
ずれを検査するようにしたものである。

【００１０】請求項４の発明は、基板に設けられた穴群
の画像を検出するセンサ手段と、前記センサ手段で検出
された画像情報を取り込んで処理する画像処理手段と、
前記基板が載るテーブルあるいはセンサ手段をＸおよび
Ｙ軸方向に移動せしめる移動制御手段と、前記移動制御
手段に対して基板上の検査位置を指示し、前記画像処理
手段に対して検査指令を行うシステム制御手段とからな
る基板の穴明検査装置において、前記画像処理手段は、
前記画像情報より各穴位置を求める手段と、該求めた穴
位置より隣合う穴間のピッチを算出する手段と、該算出
したピッチを基準ピッチと比較して位置ずれを判定する
手段を設けたものである。

【００１１】請求項５の発明は、前記画像処理手段にさ
らに、取り込んだ画像に対して所定の大きさの窓枠でマ
スク処理を施こし、該窓枠内の穴群を検査対象とする手
段を設けたものである。

【００１２】請求項６の発明は、前記システム制御手段
は、前記テーブルに載置される基板の傾き角を算出する
手段と、該傾き角に応じたＸおよびＹ軸方向の移動量を
算出する手段と、該算出した移動量に基づいて前記移動
制御手段に指示する検査位置を補正する手段を設けたも
のである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、基板上にあけられたスルーホ
ールの穴明検査を行うに際して、良品データとして個々
の穴位置情報の提供を受けることなく位置ずれ検査が可
能である。また、個々の穴位置情報との直接の比較でな
く、相対的なずれ検査となるため、位置合せの要求精度
を軽減でき、検査装置は安価な構成で実現可能である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面により
説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例の全体構成図であ
る。図において、１は検査対象の基板であり、多数の穴
（スルーホール）１１が明けられている。この基板１は
ＸＹテーブル２上に載置されている。ＸＹテーブル制御
装置８は、システム制御装置９からの指令に基づきＸお
よびＹ軸モータ６，７を駆動してＸＹテーブル２を移動
し、基板１上の指定された検査位置をセンサ４の視野内
に位置決めする。一方、基板１は光源３により下から照
明を受け、その透過光がセンサ４に受光する。これによ
り、センサ４では、その視野内に存在する穴群の画像情
報が検出される。画像処理装置５は、このセンサ４で検
出される画像情報を取り込み、システム制御装置９の指
令に基づき所望の画像処理を施こし、穴明検査を行う。
システム制御装置９は、システム全体の動作を制御する
もので、例えばＸＹテーブル制御装置８に対して検査位
置を指定し、基板１の指定位置へ位置決め後、画像処理
装置５に対し所望の検査指令を発する。検査のための位
置データやその他のデータは外部記憶装置１０に格納さ
れており、システム制御装置９は、この外部記憶装置１
０から必要なデータを内部メモリに取り込み、画像処理
装置５及びＸＹテーブル制御装置８に指示する。また、
このシステム制御装置９では、本発明に関係する制御と
して、基板１がＸＹテーブル２に傾いて載置された場
合、ＸＹテーブル制御装置８に指示して視野座標の補正
制御を行う。

【００１６】以下に、画像処理装置５及びシステム制御
装置９における本発明に関連する処理、動作について詳
述する。

【００１７】図２は、画像処理装置５におけるスルーホ
ールの位置ずれ検査の第１の実施例の処理フローを示し
たものである。画像処理装置５は、センサ４で検出され
た画像情報を取り込み、２値化、ラベリング（各穴にラ
ベルを付す）を実施後、まず、各穴１１の重心位置を求
める（ステップ２０１）。次に、各穴１１を行及び列に
グループ分けする（ステップ２０２）。この場合、斜線
を施したように、±αの許容値をもたせ、例えばｘ±α
の値を満たす穴は、その列ｘのグループとする。行につ
いても同様である。各穴１１を行あるいは列に区分した
後、各行、各列内でソーティングを行い、隣合う穴間の
ピッチを算出し（ステップ２０３）、その結果をもと
に、あらかじめ定めた基準ピッチに対するずれ量を求め
る（ステップ２０４）。そして、この求めたずれ量が許
容範囲内にあるかどうか判定し、スルーホールの位置ず
れを検出する（ステップ２０５）。

【００１８】ここで、基準ピッチをＰ、隣り穴間ピッチ
をＰｉとすると、ずれ量Ａｉは

【数１】により求めることができる。なお、式中｜ｘ｜はｘの整
数部を表わし、もともと穴が存在しない場合に、基準ピ
ッチＰの項を修正するためのものである。例えば、Ｐｉ
がＰに対してほぼ２倍の場合、｜ｘ｜は２となり、基準
ピッチの項は２Ｐと修正される。（1)式で求まったずれ
量Ａｉに対して−Ｔｈ＜Ａｉ＜Ｔｈ（Ｔｈはずれ許容
値）の判定を行うことにより、隣り穴間ピッチずれ（位
置ずれ）を検出することができる。

【００１９】図３は、画像処理装置５におけるスルーホ
ールの位置ずれ検査の第２の実施例の処理フローであ
る。これは、取り込んだ画像情報を２値化後、ｘ及びｙ
それぞれの方向に投影し（ステップ３０１）、その投影
結果の各々についてピーク幅ＰＸｉ，ＰＹｉを算出し
（ステップ３０２）、そのピーク幅を許容値と比較し
て、各行、各列内の異常位置ずれを判定する（ステップ
３０３）というものである。

【００２０】以上、図２、図３のいずれの方式において
も、良品データとして個々の穴位置情報がなくてもスル
ーホールの位置ずれを検査できる。

【００２１】なお、図２の方式において、複数のピッチ
が混在する場合には、そのピッチの最大公約数を基準ピ
ッチとして与えることで対応可能である。また、最大公
約数として求めることが出来ないピッチの組合せの場合
は、次のようにして近似的に基準ピッチを求めることが
出来る。例えば、Ａ，Ｂのピッチが混在した場合、求め
るピッチをＰとすると、

【数２】が成立する（ただし、ｍ，ｎはｍ：ｎ≒Ａ：Ｂとなる整
数である）。この式(2)を最小にする値が、求める基準
ピッチとなる。よって

【数３】を解くと、

【数４】となる。この式(4)により求めた基準ピッチＰは、誤差
を含んではいるが、装置の分解能、判定許容値等と比較
すれば十分使用できる値である。

【００２２】図４は、テーブル系の位置誤差やワーク
（基板）の位置誤差などにより、良品データの検査位置
情報で指定した検査視野のウィンドウ上に他の視野で検
査すべき穴がかかってしまうような場合、画像処理装置
５において、このようなオーバラップ穴を除去する実施
例を示したものである。

【００２３】図４において、４０１はセンサ４より取り
込んだ画像情報の視野、４０２は視野４０１の画像に対
し、検査範囲を示すウィンドウ４０３を設定した図であ
る。ここで、ウィンドウ４０３にかかる穴（オーバラッ
プ穴）も含め、該ウィンドウ外の穴を検査対象から除去
する必要がある。４０４は４０２で設定したウィンドウ
外にマスクラベルをかけた図である。

【００２４】画像処理装置５では、位置ずれ検査の前処
理として、センサ４より取り込んだ画像情報について、
４０２で示したウィンドウ４０３上にかかった穴も含め
該ウィンドウ外の穴を除去するために、該ウィンドウ４
０３の外をマスクしたラベル４０４を準備し、画像４０
２（視野４０１の画像）とマスクラベル４０４の論理和
をとる（４０５）。これにより、ウィンドウ４０３上に
かかっていた穴は、４０６に示すようにウィンドウ外の
マスクラベルの中に包含されることになり、４０７で破
線で囲って示したように、検査対象穴のみが抽出され
る。

【００２５】なお、図４の方法によらなくとも、各穴の
位置と、各穴の半径と、ウィンドウ座標を比較し、オー
バラップする穴を計算上除去できるが、処理時間が非常
にかかってしまうため、適切ではない。また、他の方法
として、ウィンドウライン上の投影をとり、その結果を
判定することで、オーバラップ穴の有無を確認出来る
が、どの穴がオーバラップしているかについては、穴位
置を各穴毎に確認する必要があるため、やはり適切でな
い。

【００２６】図４の方法によれば、高速かつ正確にオー
バラップ穴を除去できると共に、ウィンドウサイズを他
の視野で検査すべき穴の上まで拡げることができるた
め、テーブル精度、視野精度、ワーク精度等のマージン
をより拡げることが出来る。

【００２７】図５は、基板（ワーク）１をテーブル２に
セットした時に発生する傾き（θずれ）の補正を、θテ
ーブルまたは光学系でのθ補正を行うことなく、システ
ム制御装置９よりＸＹテーブル制御装置８に指示する位
置情報を補正して行う実施例の処理フローを示したもの
である。図中、１は検査対象の基板（ワーク）、５１０
は基板上の四隅に設けたチェック穴、５１１はセンサ４
上の各視野を表わしている。また、Ｌはワークの１辺、
ｌ（エル）は視野の１辺である。

【００２８】基板１がθ度傾いてセッティングされた場
合、良品データの位置情報で与えられた座標（ｘi，ｙ
i）をそのま使用して位置決めを実施すると、近似的に
最大でＬ・Δθ分のずれが発生し、視野によっては、こ
のずれにより本来検査すべき領域をはみ出してしまい、
正常な検査ができなくなってしまう。図５の方式は、視
野範囲のｌ（エル）がＬに対して小さいことに着目し、
システム制御装置９においてずれ角θに応じてＸＹの補
正量を算出してＸＹテーブル制御装置８に指示し、視野
座標を順次、図のように階段的に補正するようにしたも
のである。

【００２９】検査開始に先立ち、基板（ワーク）１がＸ
Ｙテーブル２にセッティングされると（ステップ５０
１）、システム制御装置９は初期位置チェックを行う
（ステップ５０２）。これはＸＹテーブル制御装置８に
対し、基板１上の四隅に設けたチェック穴５１０の座標
データを次々に指示し、それのポジショニング毎に、画
像処理装置５に対して該チェック穴の検出を指示し、そ
の座標データを画像処理装置５から取り込むことで行
う。次に、システム制御装置９は、ＸＹテーブル制御装
置８に指示した座標データと画像処理装置５から取り込
んだ座標データに基づいてθずれ量を算出し（ステップ
５０３）、このθずれ量をｘｙ方向の位置補正で補うた
めに、ＸＹ補正量を算出する（ステップ５０４）。そし
て、検査時、システム制御装置９は、この算出したＸＹ
補正値を用いて、良品データで示される視野毎のｘｙ座
標を補正して（ステップ５０５）、ＸＹテーブル制御装
置８に対して検査位置を指定し、画像処理装置５に対し
て検査指令を出す（ステップ５０６）。

【００３０】なお、視野座標補正は、ずれ角θ、良品デ
ータとしての変換前座標を（ｘi，ｙi）、変換後座標を
（Ｘｉ，Ｙｉ）、ワークサイズをＬとすると、次式で表
わされる。

【数５】

【００３１】この方法の場合、θずれの最大値は近似的
に視野サイズの大きさをｌ（エル）とすると、ｌ・Δθ
と十分小さくおさえることができる、なお、図５では示
していないが、Δθの許容値を設定し、ある範囲例えば
ｌ・Δθ＞基準ピッチとなる場合は、ステップ５０２の
初期位置チェックで検査対象外とすることも可能であ
る。

【００３２】以上、本発明の実施例について説明した
が、図１の構成において、ＸＹテーブル２の代りにセン
サ４を移動するようにしてもまったく同様である。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、基板にあけら
れたスルーホールの穴明検査を実施する際、良品データ
中に個々の穴位置情報なしでも位置ずれ検査を実施する
ことができるため、検査の高速化、良品データ作成時の
低コスト化、簡略化を図ることができる。

【００３４】請求項２の発明によれば、複数のピッチが
混在した場合でも、同様に個々の穴位置情報なしで位置
ずれ検査を実施することができる。

【００３５】請求項３の発明によれば、穴位置の算出、
穴間ピッチの算出が不要であるため、位置ずれ検出をよ
り高速に行うことが可能になる。

【００３６】請求項４の発明によれば、個々の穴位置情
報との直接の比較でなく、相対ピッチのずれ量の比較と
なるため、位置決め制御系への要求精度を軽減でき、検
査装置を安価な構成とすることができる。

【００３７】請求項５の発明によれば、検査範囲外の穴
を迅速かつ確実に取り除くことができる。また、ウィン
ドウのマージンを大きくできるので、この点からも位置
決め制御系への要求精度をおさえることができ、安価な
構成が可能となる。

【００３８】請求項６の発明によれば、テーブル系より
傾き修正用の回転テーブルを削除することができるた
め、やはり安価な構成が可能であり、また、テーブル系
のイナーシャを低減できるため、高速動作が実現可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】本発明による位置ずれ検査の第１の実施例を説
明するための処理フロー図である。

【図３】本発明による位置ずれ検査の第２の実施例を説
明するための処理フロー図である。

【図４】本発明によるオーバラップ穴の除去を説明する
ための図である。

【図５】本発明による基板の傾き補正を説明するための
処理フロー図である。

【符号の説明】

１基板２ＸＹテーブル３光源４センサ５画像処理装置８ＸＹテーブル制御装置９システム制御装置１０外部記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田辺洋男神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所神奈川工場内 (72)発明者清水泉神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所神奈川工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所望数の穴が設けられた基板の穴明検査
方法において、前記基板上の穴群を検出し、該検出した
穴群の各穴位置を求め、該求めた穴位置により隣合う穴
間のピッチを算出し、該算出したピッチを基準ピッチと
比較して位置ずれを検査することを特徴とする基板の穴
明検査方法。
【請求項２】基板上に複数ピッチの穴群が混在する場
合、複数のピッチの最大公約数あるいは複数のピッチか
らの誤差が最小となる値を基準ピッチとして与えること
を特徴とする請求項１記載の基板の穴明検査方法。
【請求項３】所望数の穴が設けられた基板の穴明検査
方法において、前記基板上の穴群の画像を検出し、該検
出した画像を縦横それぞれの方向に投影して、縦列及び
横列に存在する穴に対応した投影パターンを得、該パタ
ーンの各ピーク幅を基準値と比較して位置ずれを検査す
ることを特徴とする基板の穴明検査方法。
【請求項４】基板に設けられた穴群の画像を検出する
センサ手段と、前記センサ手段で検出された画像情報を
取り込んで処理する画像処理手段と、前記基板が載るテ
ーブルあるいはセンサ手段をＸおよびＹ軸方向に移動せ
しめる移動制御手段と、前記移動制御手段に対して基板
上の検査位置を指示し、前記画像処理手段に対して検査
指令を行うシステム制御手段とからなり、前記画像処理手段は、前記画像情報より各穴位置を求め
る手段と、該求めた穴位置より隣合う穴間のピッチを算
出する手段と、該算出したピッチを基準ピッチと比較し
て位置ずれを判定する手段を有していることを特徴とす
る基板の穴明検査装置。
【請求項５】前記画像処理手段は、取り込んだ画像に
対して所定の大きさの窓枠でマスク処理を施こし、該窓
枠内の穴群を検査対象とすることを特徴とする請求項４
記載の基板の穴明検査装置。
【請求項６】前記システム制御手段は、前記テーブル
に載置される基板の傾き角を算出する手段と、該傾き角
に応じたＸおよびＹ軸方向の移動量を算出する手段と、
該算出した移動量に基づいて前記移動制御手段に指示す
る検査位置を補正する手段を有することを特徴とする請
求項４もしくは５記載の基板の穴明検査装置。