JPH0526821A - 外観検査装置 - Google Patents

外観検査装置

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JPH0526821A
JPH0526821A JP18732591A JP18732591A JPH0526821A JP H0526821 A JPH0526821 A JP H0526821A JP 18732591 A JP18732591 A JP 18732591A JP 18732591 A JP18732591 A JP 18732591A JP H0526821 A JPH0526821 A JP H0526821A
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JP
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light
light intensity
intensity signal
printed wiring
signal
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JP18732591A
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Shinji Hashinami
伸治 橋波
Moritoshi Ando
護俊 安藤
Tetsuo Hizuka
哲男 肥塚
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、プリント配線等のパターンを外観検
査する外観検査装置に関し、1つの装置で各種試料の外
観検査を容易に行うことを目的とする。 【構成】プリント配線板10上に光を照射し、光照射点
からの正反射光、散乱光及び蛍光の光強度をそれぞれP
SD44、光検出器32及び43で検出し、光強度信号
を2値化し、画素が‘1’となる光強度信号と画素が
‘0’となる光強度信号との比と、画素が‘1’となる
光強度信号との一次結合値に基づいて、光強度信号を自
動的に選択し、この選択した信号でプリント配線板10
の明るさパターン像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線等のパタ
ーンを外観検査する外観検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7(A)に示す如く、基材10S上に
プリント配線パターン10Pが形成されたプリント配線
板10を外観検査する場合、プリント配線板10上に光
を照射し、その反射光の強度を検出し、光照射点をプリ
ント配線板10上で走査することにより、明るさパター
ンを得る。基材10Sが高密度実装用の多層基板の場
合、ポリイミド等のほぼ透明の有機物質が用いられる。
このような有機物質は、一般に、光を照射すると蛍光を
発する。そこで、入射光の波長よりも長い波長域の光を
透過させる波長フィルタ42を介して光を検出すると、
基材10S及びプリント配線パターン10Pの表面が鏡
面であるか粗面であるかによらず、かつ、基材10S及
びプリント配線パターン10Pの反射率によらず、コン
トラストの高いプリント配線パターン10Pのネガ画像
が得られる。
【0003】また、図7(B)に示す如く、基材10S
が非蛍光物質であって、基材10Sの表面が粗面、プリ
ント配線パターン10Pの表面が鏡面の場合には、基材
10S上に入射した光の反射光の光強度分布は、曲線C
Sの如くなり、指向性がない。一方、プリント配線パタ
ーン10P上に入射した光の反射光の光強度分布は、曲
線CPの如くなり、正反射方向に強い指向性を有する。
したがって、この散乱光の一部を光照射光学系に再度通
して結像させることにより、プリント配線パターン10
Pの反射率に影響されない、コントラストの高いプリン
ト配線パターン10Pのネガ画像を得ることができる。
【0004】さらに、基材10Sが非蛍光性物質で、基
材10S及びプリント配線パターン10Pの表面が鏡面
であり、基材10Sとプリント配線パターン10Pの反
射率の差がある程度以上ある場合には、正反射光を検出
することにより、コントラストの高いプリント配線パタ
ーン10Pのポジ画像を得ることができる。
【0005】このように、基材10Sが蛍光物質である
かどうか、基材10Sの表面が鏡面であるかどうか、プ
リント配線パターン10Pの表面が鏡面であるかどうか
及び基材10Sとプリント配線パターン10Pとの反射
率の差の程度等により、入射光に対しどのような光を検
出すれば最もコントラストの高いパターン像が得られる
かが異なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
外観検査装置では、特定の光検出方式を採用していたの
で、プリント配線板10の性質に応じて異なる外観検査
装置を用いなければならず、1つの外観検査装置で各種
のプリント配線板10を検査することができなかった。
また、プリント配線板10の性質に応じてどのタイプの
外観検査装置を使用すべきかを検討する必要があり、煩
雑であった。
【0007】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、1つの装置で各種試料の外観検査を容易に行うこと
ができる外観検査装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段及びその作用】図1は、本
発明に係る外観検査装置の原理構成を示す。
【0009】本発明は、基材1S上にパターン1Pが形
成された試料1に対し光2Aを照射し、光照射点2Bか
らの光を検出し、光照射点2Bを試料1上で走査させる
ことにより明るさパターン像を取得し、該像に基づいて
外観検査を行う外観検査装置において、光照射点2Bか
らの正反射光2C、散乱光2D及び蛍光2Eのうち、2
つ以上の光強度を検出し光強度信号に変換する光検出手
段3と、基材1Sに対応した光強度信号とパターン1P
に対応した光強度信号とに基づいて、いずれか1つの光
強度信号を、該明るさパターン像を得るための信号とし
て選択する信号選択手段4とを備えている。
【0010】本発明では、光照射点2Bからの正反射光
2C、散乱光2D及び蛍光2Eのうち、2つ以上の光強
度を検出し、試料1の種類に応じて適当な検出光の信号
を自動的に選択するので、1つの装置で各種試料の外観
検査を容易に行うことができる。
【0011】本発明の第1態様では、信号選択手段4
は、光強度信号を2値化し、画素が‘1’となる光強度
信号VH と画素が‘0’となる光強度信号VL との比を
用いて、光強度信号を選択する。
【0012】この比が大きい程、明るさパターン像のコ
ントラストが高いと推定することができるので、この構
成の場合、試料1の種類に応じてより適当な検出光の信
号を選択することができる。
【0013】本発明の第2態様では、信号選択手段4
は、上記比と、画素が‘1’となる光強度信号VH との
一次結合値に基づいて、光強度信号を選択する。
【0014】この比が同一の場合、VH が大きい程、明
るさパターン像のコントラストが高いと推定することが
できるので、この構成の場合、試料1の種類に応じてさ
らに適当な検出光の信号を選択することができる。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。
【0016】図1は、外観検査装置の光学系斜視図であ
る。
【0017】検査対象としてのプリント配線板10は、
X−Yステージ11上に載置されている。このプリント
配線板10の上方には、外観検査のための光照射光学系
と光検出光学系とが配置されている。
【0018】光照射光学系は、構成要素20〜25から
なる。レーザ20から放射されたレーザビームは、光照
射点の収束度を高めるためにビームエクスパンダ21で
拡径され、ハーフミラー30を通って光走査用のポリゴ
ンミラー22で反射され、光照射点の収束かつ等速走査
のためのfθレンズ23を通って反射ミラー24で反射
され、プリント配線板10上に収束照射される。モータ
25でポリゴンミラー22を回転させると、ポリゴンミ
ラー22で反射された光ビームはfθレンズ23上で矢
印A方向に走査され、プリント配線板10上の光照射点
は矢印B方向に走査される。この1走査毎に、光走査方
向と直角な方向へX−Yステージ11をステップ駆動す
ることにより、プリント配線板10上を全て走査するこ
とができる。
【0019】光検出光学系は3つに分けられる。第1の
光検出光学系は、構成要素30〜32と、前記光照射光
学系との共用部分とからなる。光照射点から入射方向と
逆方向に進む散乱光は、反射ミラー24で反射され、f
θレンズ23を通って平行化され、ポリゴンミラー22
で反射され、ハーフミラー30で分割反射され、結像レ
ンズ31で光検出器32の受光面に結像される。光照射
点に結像された光が、元の方向へ帰って光検出器32に
再度結像されるので、以下これを再帰結像検出方式と称
す。
【0020】第2及び第3の光検出光学系は、蛍光検出
方式及び正反射光検出方式をとっており、構成要素40
〜44からなる。光照射点からの正反射光及び蛍光(散
乱光)は結像レンズ40を通り、ハーフミラー41で透
過光と反射光とに2分割される。この透過光は、波長フ
ィルタ42に入射する。波長フィルタ42の透過波長域
は、レーザ20の波長よりも長く、レーザ光は透過せず
蛍光のみが波長フィルタ42を透過し、光検出器43の
受光面に結像されてその光強度が検出される。一方、ハ
ーフミラー41で反射された光は、PSD44の受光面
に結像されて検出される。
【0021】光検出器32及び43に入射する光強度は
比較的小さいが、そのレンジが比較的狭いので、光電子
増倍管のような増幅度の高いものを用いることができ
る。
【0022】図3に示す如く、光検出器32及び43か
ら出力される電流I1及びI2はそれぞれ、アンプ50
及び51に供給されて、電圧に変換され増幅される。ま
た、PSD44から出力される一対の電流IA及びIB
はそれぞれ、アンプ52及び53に供給されて、電圧に
変換され増幅される。アンプ52及び53の出力電圧V
A 及びVB は共に加算器54及び減算器55に供給さ
れ、それぞれV3 =VA +VB 及びV4 =VA −VB
演算される。加算器54及び減算器55の出力電圧V3
及びV4は除算器56に供給され、H=V4 /V3 が演
算される。
【0023】一方、アンプ50、51及び加算器54の
出力電圧V1 、V2 及びV3 は、アナログマルチプレク
サ57に供給され、その1つが選択されてA/D変換器
58に供給され、デジタル化される。この選択は、A/
D変換器58の出力に基づいて選択制御回路59により
後述の如く制御される。
【0024】除算器56及びA/D変換器58の出力
は、それぞれ高さH及び明るさBとして、公知の如く、
不図示の画像メモリに格納された後、画像処理により外
観検査される。
【0025】アンプ50、51及び52の増幅率は、各
種のプリント配線板10に対する電圧V1 、V2 及びV
3 の各最大値がA/D変換器58の入力電圧の最大値に
ほぼ一致するように調整される。この調整後の、各種の
プリント配線板10に対する電圧V1 、V2 及びV3
波形を、図5及び図6に示す。
【0026】図5及び図6の(Xi)のX=A〜Fは、
プリント配線板10の種類を区別し、i=1〜3は、検
出方式を区別する。i=1は再帰結像検出方式であり、
電圧V1 の波形を示す。i=2は蛍光検出方式であり、
電圧V2の波形を示す。i=3は正反射光検出方式であ
り、電圧V3の波形を示す。X=A〜Fは次のとおりで
ある。
【0027】A:基材10Sが透明で、プリント配線パ
ターン10Pの表面が鏡面 B:基材10Sが透明で、プリント配線パターン10P
の表面が粗面 C:基材10Sが不透明かつその表面が鏡面で、プリン
ト配線パターン10Pの表面が鏡面 D:基材10Sが不透明かつその表面が鏡面で、プリン
ト配線パターン10Pの表面が粗面 E:基材10Sが不透明かつその表面が粗面で、プリン
ト配線パターン10Pの表面が鏡面 F:基材10Sが不透明かつその表面が粗面で、プリン
ト配線パターン10Pの表面が粗面 一般には、A及びBの場合には蛍光検出方式が最適であ
り、C及びFの場合は正反射光検出方式が最適であり、
Dの場合は再帰結像検出方式が最適であり、Eの場合は
再帰結像検出方式又は正反射光検出方式が最適である。
しかしながら、必ずしもこのようにはならず、かつ、プ
リント配線板10の種類に応じて毎回検出方式を検討
し、手動で検出方式を選択するのは煩雑である。そこ
で、選択制御回路59により、つぎのような論理で検出
方式を自動的に選択している。
【0028】すなわち、選択制御回路59はマイクロコ
ンピュータを用いて構成されており、図4に示すような
処理を行う。以下、括弧内の数値は図中のステップ識別
番号を示す。
【0029】(60)検出方式を識別するiを1に初期
設定する。
【0030】(61)アナログマルチプレクサ57に選
択制御信号を供給して、電圧Vi を選択させる。
【0031】(62)プリント配線板10上の、プリン
ト配線パターン10Pが存在する予め定められた1ライ
ンを光走査して、電圧Vi を読み込む。
【0032】(63)この1ライン分の電圧Vi を、例
えばその平均値をしきい値として、2値化する。この2
値化により、基材10S上に対応している電圧Vi と、
プリント配線パターン10P上に対応している電圧Vi
とを区別することができる。
【0033】(64)画素が‘1’の電圧Vi の平均値
を求め、これを電圧ViHとする。
【0034】(65)画素が‘0’の電圧Vi の平均値
を求め、これをViLLとする。
【0035】(66)ViH/ViLの値が大きいほど、明
るさ画像のコントラストが高くなる。また、この比が同
一の場合、ViHの値が大きいほど、明るさ画像のコント
ラストが高くなる。そこで、例えば次の評価式により、
i を求める。
【0036】Qi =AViH+B(ViH/ViL) ここに、A及びBは予め与えられた定数である。
【0037】(67)iと3の値を比較する。
【0038】(68)i<3であれば、iの値をインク
リメントし、上記ステップ61へ戻る。
【0039】(69)i=3であれば、Q1 、Q2 及び
3 のうち最大値Qj を判別する。
【0040】(70)アナログマルチプレクサ57に選
択制御信号を供給して、最大値Qj に対応する電圧Vj
を選択させる。
【0041】このようにして、プリント配線板10の種
類に応じて最適な検出方式が自動的に選択される。
【0042】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、上記実施例では再帰結像検出方式、蛍
光検出方式及び正反射光検出方式のいずれかを自動選択
する場合を説明したが、これら検出方式のうち少なくと
も2つ以上の検出方式を自動選択する構成であれば、本
発明の効果が得られる。また、散乱光及び蛍光の検出に
関しては、任意の方向から検出することができる。さら
に、上記評価式は、外にも各種のものが考えられ、例え
ば、ViH 2/ViLを評価式としてもよい。また、ViH
びViLは、平均値に限定されず、各種代表値を用いても
よい。また、パターンと基材の区別は、高さHを2値化
することによっても可能である。
【0043】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る外観検
査装置では、光照射点からの正反射光、散乱光及び蛍光
のうち、2つ以上の光強度を検出し、基材に対応した光
強度信号とパターンに対応した光強度信号とに基づい
て、いずれか1つの検出信号を自動的に選択するので、
1つの装置で各種試料の外観検査を容易に行うことがで
きるという効果を奏し、操作性の向上に寄与するところ
が大きい。
【0044】本発明の第1態様では、光強度信号を2値
化し、画素が‘1’となる光強度信号と画素が‘0’と
なる光強度信号との比を用いて、光強度信号を選択して
おり、この比が大きい程、試料の明るさパターン像のコ
ントラストが高いと推定することができるので、試料の
種類に応じてより適当な検出光の信号を選択することが
できるという効果を奏する。
【0045】本発明の第2態様では、この比と、画素が
‘1’となる光強度信号との一次結合値に基づいて、光
強度信号を選択しており、この比が同一の場合、画素が
‘1’となる光強度信号が大きい程、試料の明るさパタ
ーン像のコントラストが高いと推定することができるの
で、試料の種類に応じてさらに適当な検出光の信号を選
択することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る外観検査装置の原理構成図であ
る。
【図2】本発明の一実施例の外観検査装置の光学系斜視
図である。
【図3】図2の外観検査装置のデータ入力回路図であ
る。
【図4】図3の選択制御回路のソフトウエア構成を示す
フローチャートである。
【図5】各種のプリント配線板に対する各種検出方式の
明るさを示す電圧波形図である。
【図6】各種のプリント配線板に対する各種検出方式の
明るさを示す電圧波形図である。
【図7】基材及びプリント配線パターンの性質に応じた
好ましい検出方式の説明図である。
【符号の説明】
10 プリント配線板 10S 基材 10P プリント配線パターン 11 X−Yステージ 20 レーザ 21 ビームエクスパンダ 22 ポリゴンミラー 23 fθレンズ 24 反射ミラー 30、41 ハーフミラー 31、40 結像レンズ 32、43 光検出器 42 波長フィルタ 44 PSD 50〜53 アンプ 54 加算器 55 減算器 56 除算器 57 アナログマルチプレクサ 58 A/D変換器 59 選択制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/00 Q 6921−4E

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材(1S)上にパターン(1P)が形
    成された試料(1)に対し光(2A)を照射し、光照射
    点(2B)からの光を検出し、該光照射点を試料上で走
    査させることにより明るさパターン像を取得し、該像に
    基づいて外観検査を行う外観検査装置において、 該光照射点からの正反射光(2C)、散乱光(2D)及
    び蛍光(2E)のうち、2つ以上の光強度を検出し光強
    度信号に変換する光検出手段(3)と、 該基材に対応した該光強度信号と該パターンに対応した
    該光強度信号とに基づいて、いずれか1つの該光強度信
    号を、該明るさパターン像を得るための信号として選択
    する信号選択手段(4)と、 を有することを特徴とする外観検査装置。
  2. 【請求項2】 前記信号選択手段(4)は、前記光強度
    信号を2値化し、画素が‘1’となる該光強度信号と画
    素が‘0’となる該光強度信号との比を用いて、前記光
    強度信号を選択することを特徴とする請求項1記載の外
    観検査装置。
  3. 【請求項3】 前記信号選択手段(4)は、前記比と、
    画素が‘1’となる前記光強度信号との一次結合値に基
    づいて、前記光強度信号を選択することを特徴とする請
    求項2記載の外観検査装置。
JP18732591A 1991-07-26 1991-07-26 外観検査装置 Withdrawn JPH0526821A (ja)

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Cited By (4)

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