JPH07182521A - プリント基板の自動検査方法及び検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 許容データを発生させることのできるプリン
ト基板の自動光学式検査システムを使用する方法及び装
置を提供すること。ここでは、少なくとも３つの状態を
有する変換データにおける各状態が重み付けされ、一つ
のグループの変換重みの合計が閾値を超えると欠陥が表
示されるように近接する画素がグループ化される。 【構成】 プリント回路基板（ＰＣＢ）の欠陥の検出シ
ステム（２３）に使用される方法及び装置は、個々のＰ
ＣＢの形状の許容誤差を有するＰＣＢ（８６）の基準デ
ータベースイメージを作成する。本発明は、少なくとも
３つの状態の許容誤差データベース（５０）によって特
徴づけることができ、このデータベースにおいては、各
色が重み付けされ、近接する画素が配列すなわち「ビ
ン」にグループ分けされる。ビンの画素の重みが予め選
択された閾値を超えるとエラー信号が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、プリント基板（ＰＣＢ）の製造
に使用する不良品検出システムに関するものであり、よ
り具体的には、製造されたプリント基板の不良品の検出
において使用されるＰＣＢパターンの許容誤差情報を含
む変換データ（ＴＤＢ）を創造するシステムに関するも
のである。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】今日、プリント基板はほぼ
完全に自動化されたシステムにより製造される。特定の
プリント基板の回路は、計算機援用設計（ＣＡＤ）装置
を使用して作成され、ＣＡＤはプリント基板の構成（ス
キーマ）を発生させるだけでなく、その上のすべての装
置の基板レイアウトを提供するものである。プリント基
板のレイアウト情報は、レーザープロッター等の装置に
提供され、この装置によってプリント基板を製造するの
に必要なアートワークが提供される。このアートワーク
とは、透明素材上に、写真平板技術を用いて、不透明な
領域を構成して、該不透明な領域と透明領域とによりＰ
ＣＢの形状を表すものと定義する。

【０００３】しかし、プリント基板又はＰＣＢアートワ
ークに欠陥があれば、プリント基板は使用できないもの
となる。これらの欠陥は種々の原因で発生する。例え
ば、アートワークの収縮、製造工程における不具合等で
ある。プリント基板の不良品を検出するための多くの公
知のシステムでは、製造工程で発生したエラーを検出す
るため、単に与えられたプリント基板を基準品、すなわ
ち欠陥のないプリント基板（例えば金製基板）と比較す
るに過ぎない。金製基板システムによっては、金製基板
が有する欠陥と同じ欠陥を有するプリント基板を不良品
と判断することができない。

【０００４】さらに、いくつかの光学式プリント基板検
査システムにおいては、プリント基板から離れた位置に
あるアートワークに置かれた検査マークを試験するよう
に構成されたものがある。ここでは、プリント基板上の
基準マークの大きさ及び場所が基準品と比較され、収縮
の程度が検査される。収縮量が所定値を超えている場合
は、その基板は不良品と判断される。

【０００５】プリント基板の回路形状イメージを決定す
るためには、ＣＡＤデータをラスター形式に変換しなけ
ればならず、さらに本願の譲受人であるガーバーシステ
ム社によって販売されているＬＤＩ９７２０又はＬＤＩ
９７２５等のレーザーダイレクトイメージャー（ＬＤ
Ｉ）にデータを提供しなければならない。プリント基板
上の装置と基準イメージ上の形状との比較は、やはりガ
ーバーシステム社によって販売されている１８５０型不
良品検出システム等の装置によってなされる。

【０００６】本願と同一の譲受人の有する特許（米国特
許第５，１５７，７６２号）に３つの状態変換データ
（ＴＤＢ）を発生させる技術が開示され、特許また特許
請求の範囲に記載されている。この特許については本願
の明細書において紹介されている。この技術は、二つの
状態データから、それぞれの形状が単一の均一な許容誤
差を有する３つの状態（黒、白、灰色）の変換データを
作成するアルゴリズムに特徴がある。

【０００７】プリント基板（ＰＣＢ）の不良品の検出に
使用されるもう一つの方法及び装置には、米国特許第
５，１６３，１２８号に開示され、権利化されたものが
ある。この特許は、本願の明細書においても引用されて
いる。このシステムでは、個々の独立したプリント基板
の回路形状における許容誤差を含むプリント基板の基準
データイメージが発生し、プリント基板の回路形状がそ
れぞれ表れなければならない、又は表れてはならない、
さらに表れる可能性のある、又は表れる可能性のない領
域に相当する黒、白、灰色の３つの状態を有する変換デ
ータに特徴がある。

【０００８】これらのシステムでは、所定の欠陥を検出
できないという限定がある。例えば、近接する形状が相
当する形状許容誤差の合計よりも短ければ、その不足分
が形状許容誤差と同一の広がりを有するため、それらの
間の不足は、公知の３つの状態変換データによっては検
出されないであろう。

【０００９】プリント基板の不良品を検出するにあたっ
て、当初のラスターＣＡＤデータからデータを作成する
方法及び装置を有することは有利である。これは、より
正確に不良品を検出できる重み変換データを発生させる
能力を有するからである。本発明はそのような方法及び
装置に関する。

【００１０】

【発明の目的】本発明の目的は、許容データを発生させ
ることのできるプリント基板の自動光学式検査システム
を使用する方法及び装置を提供することである。ここで
は、少なくとも３つの状態を有する変換データにおける
各状態が重み付けされ、一つのグループの変換重みの合
計が閾値を超えると欠陥が表示されるように近接する画
素がグループ化される。

【００１１】本発明のもう一つの目的は、上記システム
において、走査された各画素信号が相当するデータ信号
と比較され、与えられた画素の状態についてのプリセッ
ト値に応じて欠陥重さが与えられる。

【００１２】本発明のさらにもう一つの目的は、上記シ
ステムにおいて、４つの状態、すなわち第１状態、第１
遷移状態、第２遷移状態、第２状態、のそれぞれの一つ
のものとして画素が指定されるシステムを提供すること
にある。

【００１３】本発明のさらにもう一つの目的は、上記シ
ステムにおいて、画素がＮｘＮの配列にグループ化さ
れ、全体の欠陥重さが与えられ、そして、全体の欠陥重
さが閾値を超えると欠陥信号が発生するシステムを提供
することにある。

【００１４】本発明のもう一つの目的は、上記形式のシ
ステムにおいて、圧縮されたデータ信号の形で画素対画
素の比較を行うシステムを提供することにある。

【００１５】本発明のさらにもう一つの目的は、上記形
式のシステムにおいて、各形状の遷移画素が直接欠陥の
検出に使用されるシステムを提供することにある。

【００１６】さらに本発明のもう一つの目的は、上記形
式のシステムにおいて、多数のカメラが使用され、それ
らは正確に配置されたものではなく、公知の分離状態に
ある基準基板上の一連のマスクが走査され、カメラ分離
補償値が得られるシステムを提供す。

【００１７】

【発明の概要】本発明は、プリント回路基板（ＰＣＢ）
（８６）のアートワークの形状のイメージを示す信号の
公称データベース（３６）から許容誤差データベースを
作成する方法（３４）であって、該データベースが、第
１の状態（黒）又は第２の状態（白）のいずれかの状態
にある一揃いの画素で構成され、この黒の状態にある画
素はプリント回路基板の形状に相当し、この方法はさら
に、プリント回路基板の形状の選択された少なくとも一
つについて少なくとも１セットの最小及び最大許容誤差
の値に相当する信号を有するデータベース（４２）を発
生させ、前記選択されたプリント回路基板の形状の公称
寸法が前記最小許容誤差値によって低減されるように、
前記公称データベース及び許容誤差値データベースから
最小のデータベース（３８）を提供し、前記選択された
プリント回路基板の形状が最大許容誤差値によって増加
するように、前記公称データベース及び許容誤差値デー
タベースから最大のデータベース（４０）を提供し、最
小データベースにおける各画素の上のアートワーク値を
画素の公称状態と比較し、最大データベースにおける各
画素の状態を画素の公称状態と比較し、最大及び最小の
画素の状態の両方が黒であるときには、許容誤差変換デ
ータベースへ黒の状態にある画素を提供し、最大及び最
小の画素の状態の両方が白であるときには、許容誤差変
換データベースへ白の状態にある画素を提供し、最小及
び公称画素の状態が異なる場合には、許容誤差変換デー
タベースへ黒遷移の状態にある画素を提供し、最大及び
公称画素の状態が異なる場合には、許容誤差変換データ
ベースへ白遷移の状態にある画素を提供する方法におい
て、前記画素の状態に応じて当該画素に数値的な重みを
割当て、前記許容誤差変換データベースを近接する画素
の配列に修正し、前記画素の配列の一つに存在する各画
素の重みを合計し、配列された画素の重みの合計の値を
欠陥の閾値として確立することを特徴とする。

【００１８】本発明は、プリント回路基板のアートワー
クの製造において使用される許容誤差データベースを発
生させるためのシステム（２３）が、基体（８６）を受
ける台（７５）、該基体と相対的に移動可能なキャリッ
ジ（７０）、コントローラ（１６８）から受信した信号
に応答して前記キャリッジを前記基体と相対的に移動さ
せるための手段（１９８、２００）と、照明光線を提供
するための光源（７６）と、前記照明光線を前記基体に
導くため、前記キャリッジに配置された光学サブアッセ
ンブリ（７８）と、前記基体によって反射された前記照
明光線の一部を受け、それに等価な電気信号を提供する
ため、前記光学サブアッセンブリとともに配置されたカ
メラ（１１２）と、前記カメラ信号を処理して画素信号
の走査データベースとするための信号処理手段（１８
４）とを含み、検出された基体の形状の有無に応じて、
それぞれ前記画素は白又は黒のいずれか一つの状態を有
しするシステムであって、このシステムが、前記データ
ベース画素の各々をその状態に応じて数値的な重みを割
り当てる手段と、前記走査データベースを近接する画素
の配列に修正する手段と、前記画素の配列の一つに存在
する各画素の重みを合計する手段と、前記走査データベ
ースの配列における画素の重みの合計の値を前記欠陥閾
値と比較する手段と、前記走査データベースの配列にお
ける画素の重みの合計が前記欠陥閾値を超える場合に、
欠陥を示す信号を発生する手段を有することを特徴とす
る。

【００１９】さらに、本発明は、プリント回路基板（Ｐ
ＣＢ）のイメージを示す信号の公称データベースを発生
させる手段を有し、該データベースは、第１の状態
（黒）又は第２の状態（白）のいずれかの状態を有する
画素の配列で構成され、該黒の状態は前記プリント回路
基板の形状に相当し、少なくとも一つの選択された前記
プリント回路基板の形状について、少なくとも一揃いの
最小及び最大許容誤差値データベースを発生させる手段
を設け、前記選択されたプリント回路基板の形状の公称
寸法が前記最小許容誤差値によって低減されるように、
前記公称データベース及び前記許容誤差値データベース
から最小データベースを提供する手段を設け、前記選択
されたプリント回路基板の形状の公称寸法が前記最大許
容誤差値によって低減されるように、前記公称データベ
ース及び前記許容誤差値データベースから最大データベ
ースを提供する手段を設け、前記最小データベースにあ
る画素のそれぞれの状態を前記画素公称状態と比較する
手段を設け、前記最大データベースにある画素のそれぞ
れの状態を前記画素の公称状態と比較する手段を設け、
最大及び最小の画素の状態の両方が黒であるときには、
許容誤差変換データベースへ黒の状態にある画素を提供
する手段を設け、最大及び最小の画素の状態の両方が白
であるときには、許容誤差変換データベースへ白の状態
にある画素を提供する手段を設け、最小及び公称画素の
状態が異なる場合には、許容誤差変換データベースへ黒
遷移の状態にある画素を提供する手段を設け、最大及び
公称画素の状態が異なる場合には、許容誤差変換データ
ベースへ白遷移の状態にある画素を提供する手段を設け
たことを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明は、前記許容誤差変換デー
タベース及び前記走査データベースを圧縮形式に変換す
る手段（５３）と、該圧縮された走査データベースを前
記圧縮された許容誤差変換データベースと比較し、それ
から欠陥信号を発生させることを特徴とする。

【００２１】本発明は、前記許容誤差反感データベース
及び前記走査データベースが走行長さエンコード形式に
圧縮される（５２）ことを特徴とする。

【００２２】前記光学サブアッセンブリが、さらに前記
照明光線を前記基体に提供するためのテレセントリック
レンズ（１１４）を有することを特徴とする。

【００２３】本発明は、前記コントローラが、さらに前
記キャリッジを、前記基体上を連続してへびのように曲
がった状態で、前記基体に相対して移動させる手段を有
し、前記カメラが、前記走査データベースに書き込むた
めの、相当する組の画素信号を発生させることを特徴と
する。

【００２４】本発明は、前記光学サブシステムが、さら
に第１及び第２のカメラ（２４０、２４２）有し、基体
の重複する領域がこれら二つのカメラによって撮影され
るように、それぞれの基体バンドにおいて当該基体上の
走査ラインを跨いで互いに離れて固定され、これら両方
のカメラからの、前記重複領域に対応する画素信号を判
断するための確認手段を有し、前記走査データベースか
ら、前記重複領域からの余分な画素信号を取り除くため
の比較手段を有することを特徴とする。

【００２５】本発明は、前記確認手段が、さらに、前記
重複領域の範囲にある走査された基準マークの位置をそ
れらが対応する公知の位置と比較することにより補正信
号を発生する手段を含み、前記補正手段が前記走査され
たデータベースにおける画素信号を、前記補正信号と比
較することにより余分であると確認することを特徴とす
る。

【００２６】本発明は、前記確認手段が、さらに、第１
カメラのバンド内に存在する基準ドット（２５０）の位
置と、第２カメラのバンド内に存在するこれに相当する
基準ドットの位置との差異を計算することにより補正信
号を発生させる手段を有し、前記補償手段が相当する補
正信号を各画素信号に付加することを特徴とする。

【００２７】本発明は、前記光学サブシステムが、さら
に、照明光線の一定の明度を維持するための適用照明手
段（１９０）を有し、前記光源に明度制御信号（２１
２）を提供する手段と、標準照明光線の明度における画
素の標準信号強度のヒストグラム（２１６）を作成する
手段と、このヒストグラムにおける画素の総数を算出す
る手段と、最大画素信号強度の選択された百分率を構成
する前記ヒストグラム画素の数と、前記最大画素信号強
度の以上の画素強度灰色スケールを計算する手段（２１
８）と、前記最大画素信号強度の選択された百分率の平
均強度を決定する平均化手段（２２０）と、前記基準照
明光線の明度を最新の照明光線の明度を比較し（２１
０）、それから明度補正信号を計算する手段と、前記最
新明度制御信号及び前記明度補正信号から、新たな明度
制御信号を発生させる手段（２１２）を含むことを特徴
とする。

【００２８】本発明では、前記閾値計算手段が、さらに
以下の式に基いて前記閾値を計算することをことを特徴
とする。 閾値＝（ｉｎｔ）（ｆｒａｃｔｉｏｎ* （ｄｏｕｂｌｅ）ｎ）； ここで、ｆｒａｃｔｉｏｎは０．０５であり、ｎはすべ
てのヒストグラム間隔の総数とする。

【００２９】本発明では、前記平均化手段が、さらに前
記選択された百分率以上の前記平均強度を計算するため
の手段が、次の式により計算することを特徴とする。 ｃｕｍｍ＝０； ａｖｇ＝０； ｆｏｒ（ｉ＝２５５、ｉ＞＝０；１） ｛ ｃｕｍｍ＋＝ｈｉｓｔ［ｉ］； ａｖｇ＋＝（ｌｏｇ）ｈｉｓｔ［ｉ］* （ｌｏｎｇ）ｉ； ｉｆ（ｃｕｍｍ＞閾値） ｂｒｅａｋ； ｝ ｍａｘ ａｖｅｒａｇｅ＝（ｉｎｔ）（ａｖｇ／（ｌｏｎｇ）ｃｕｍｍ ）； ここで、「ｃｕｍｍ」は灰色スケール値であり、「ａｖ
ｇ」は平均強度を示す。

【００３０】さらに、本発明では、前記新たな明度制御
信号が以下の式によって計算される手段を設けたことを
特徴とする。 １t+1 ＝Ｋ* ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ* １t ＋（１ーＫ）＊１t ここで、「１t 」は時間ｔにおける最新の明度制御信号
に相当し、明度補正信号の値に相当する補正がなされ、
「Ｋ」は経験的に得られた定数である。

【００３１】本発明は、前記信号処理手段（１７２）が
さらに、基体のねじれを補償する手段を有し、前記基体
上にイメージされた登録マークに対応する走査データベ
ース画素信号を確認するための手段と、前記走査基体登
録マークの個々の相対位置を計算する手段と、前記計算
された登録マークの相対位置を理想的な相対位置と比較
するための手段と、前記比較に基いて、基体ねじれ画素
位置補償信号を計算する手段と、理想的な位置と比較さ
れた画素位置のいかなる差異をも取り除くため、前記計
算された基体ねじれ補償信号と前記走査データベース信
号とを組み合わせる手段とを含み、それによって基体の
ねじれを取り除くことを特徴とする。

【００３２】本発明は、前記信号処理手段（１７２）が
さらに、サンプル補間手段を有し、該サンプル補間手段
が、近接する一対の前記走査画素信号についての強度を
決定するための手段と、該一対の近接走査画素信号の平
均強度を計算する手段と、前記平均強度に相当する強度
を有する前記一対の走査画素の間に位置する中間画素信
号を計算する手段を有し、それによって走査データベー
ス画素濃度を高めることを特徴とする。

【００３３】本発明は、前記信号処理手段（１７２）が
さらに、繰り返し動作制御エラーを補償する手段を有
し、この手段が、その中に連続する登録マークを有する
登録基体の走査画素データベースを作成する手段と、前
記登録基体における登録マークの相対位置を測定する手
段と、前記測定された登録マークを理想的な相対位置と
比較する手段と、前記比較に基いて、動作制御画素位置
補償信号を計算する手段と、前記計算された動作制御補
償信号と基体から走査されたデータベース信号と組合せ
る手段とを含み、これによって繰り返し動作制御エラー
を除去することを特徴とする。

【００３４】本発明は、前記信号処理手段（１７２）が
さらに、光学サブシステムにおける欠陥を補償する手段
を有し、この手段は前記光学サブシステムによってイメ
ージされた校正アートワークの画素データベースを製作
する手段と、前記校正アートワーク画素データベースに
おける登録マーク相対位置を測定する手段と、前記測定
された登録マークの相対位置を理想的な相対位置と比較
する手段と、前記比較に基いて光学的欠陥補償信号を計
算する手段と、基体のねじれを補償する手段と、この手
段が走査データベースにおいて、前記基体にイメージさ
れた登録マークに層とする画素信号を確認する手段と、
前記走査された基体の登録マークの個々の相対位置を計
算する手段と、前記計算された登録マークの相対位置を
理想的な相対位置と比較する手段と、該比較に基いて基
体のねじれ画素位置補償信号を計算する手段と、繰り返
し動作制御エラーを補償する手段とを含み、さらにこの
手段は、その中に連続する登録マークを有する登録基体
の走査画素データベースを作成する手段と、前記測定さ
れた登録マークの相対位置を理想的な相対位置と比較す
る手段と、この比較に基いて動作制御画素位置補償信号
を計算する手段と、画素位置を理想的な位置と比較した
場合にいかなる差異をも除去するため、前記計算された
動作制御信号補償信号と、前記計算された光学的欠陥補
償信号と、前記計算された基体ねじれ補償信号を組合
せ、さらにこれらのすべてを前記走査データベース信号
と組み合わせる手段を含み、これによってシステムエラ
ーを除去することを特徴とする。

【００３５】さらに、発明は、隣接する確認された各欠
陥にマークを付すため、前記キャリッジにマーカー手段
（１８９）を取り付けたことを特徴とする。

【００３６】本発明は、走査キャリッジ及び光学システ
ムを前記台に相対して移動させるための制御信号（１９
４）を発生させるレバー手段を設けたことを特徴とす
る。

【００３７】本発明は、走査カメラ信号を受信し、そこ
から相当するビデオ表示信号を発生させるのに適用され
るビデオ閾値手段と、操作者にビデオ表示信号を視覚的
に認識できるように提供し、そこからビデオ表示信号の
強度を調整するためのコマンド信号を受信するのに適用
されるビデオ表示装置を含み、それによって画素表示閾
値を調整することを特徴とする。

【００３８】さらに、本発明は、画素の配列が特別の場
合に、各隣接する配置の欠陥重さを有する当該配列につ
いて、この欠陥重さの合計を取り入れる手段を有するこ
とを特徴とする。

【００３９】本発明は、集合した欠陥重さを有する単一
の大きなセルを形成するため、近接するセルの欠陥重さ
を合計する手段を有することを特徴とする。

【００４０】本発明は、前記信号処理手段（１７２）
が、さらに、前記画素データベースを上下の画素信号強
度クラスに分割するため、最初に該画素を中間レベルの
閾値と比較し、その後、各画素を４つの状態に分類する
ため、前記上の強度クラスと上のレベルの閾値と比較
し、前記低い強度クラスを低いレベルの閾値と比較する
前記画素信号を分類する手段を有することを特徴とす
る。

【００４１】

【発明の実施例】図１は、プリント回路基板の製造に使
用される全体システム１０における代表的な装置を模式
的に示した図である。プリント回路基板（ＰＣＢ）上の
回路は、典型的にはＣＡＤ／ＣＡＭ装置（ブロック１
２）を使用して形成される。このＣＡＤ／ＣＡＭ装置に
よって、プリント回路基板の回路のレイアウトの構成を
有するデータファイルを生成する。この回路は、上記Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭ装置において、幾何学的な形状で配置され
ている。これらの形状は、円、三角形、四角形等の一連
の基本要素で構成されている。各形状は、当初のＣＡＤ
データから、ＣＡＤデータ間隙に関連して、ＣＡＤのデ
ータコマンドを「フラッシュ」又は「ドロー」に変換す
ることにより形成される。「フラッシュ」コマンドによ
って、単一の場所に間隙が置かれ、一方、ドローコマン
ドによって、間隙が開始点から停止点まで移動する。こ
れにより、ＣＡＤデータはベクトルとなる。

【００４２】ブロック１４において、このデータファイ
ルは、プリント回路基板の物理的なレイアウトを作成す
るプロセッサに入力される。相当するデータファイルの
大きさは非常に大きい。そのため、ほとんどのシステム
においては、公知技術を使用して、これらのデータが圧
縮される。この技術においては、種々の記号化（エンコ
ード）された走行長さ（ＲＬＥ）又は相当フォーマット
が含まれる。そして、このデータファイルは、プリント
回路基板を製造するのに必要なアートワークを製作する
のに使用するフォトプロッタ１６を含む一連の装置に提
供される。このフォトプロッタは典型的にはレーザーダ
イレクトイメージャー（ＬＤＩ）である。このレーザー
ダイレクトイメージャは書き込み台に相対して露出レー
ザービーム走査スポットを移動し、入力信号による命令
に応じてビームをオンオフする。このラインが引かれた
後、書き込み台は解像度（例えば、２分の１ミリ）と等
しい距離を移動し、次のラインが引かれる。この工程
は、全体のイメージがフィルムに露出するまで継続す
る。プリント回路基板全体のイメージの場合、５２，０
００スキャンとなり、それぞれは４０，８００ビット、
５０００バイト、あるいは２５００の１６ビットのワー
ドで形成される。最後に、ブロック１８において、公知
の装置によってプリント回路基板が製造される。

【００４３】プリント回路基板の欠陥を試験するために
は、圧縮されたデータファイル形式におけるＣＡＤデー
タの許容誤差を考慮したプログラム、例えば上述の１８
５０型不良品検出システム等のプリント回路基板不良品
検出システム２０に提供されている。以下に詳述するよ
うに、１８５０モデルはデータを伸長してラスターフォ
マットに戻し、プリント回路基板の基準イメージを発生
させる。このイメージは本システムにおいて、プリント
回路基板の走査イメージと比較され、検定ステーション
２２においてその後変換されうる欠陥品の位置を確かめ
るのに使用される。

【００４４】図２は、欠陥検出システム２３の動作の概
略図である。このシステムは設計寸法のプリント回路基
板の形状に相当するＣＡＤデータを受ける（ブロック２
４）。それから、最大許容寸法と最小許容寸法を有する
二つのデータベースがそれぞれ形成される（ブロック２
６及び２８）。これらのデータベースはブロック３０に
おいて比較され、許容誤差、マルチステートデータベー
スがブロック３２において発生する。

【００４５】図３は、プリント回路基板又はＰＣＢアー
トワークにおけるエラーの位置を検知する、本実施例に
おける欠陥検出システム２３の一部によって実行される
アルゴリズム３４の詳細ブロック図である。本実施例に
おいて、以下に詳述するように、本システムでは２つの
状態（黒、白）のＲＬＥデータから４つの状態（黒、黒
遷移、白遷移、白）のＲＬＥデータを有する変換データ
ベース（ＴＤＢ）が発生する。本発明の属する技術分野
における当業者は、４つを超える数の状態のみならず、
変換データベースが３つの状態を有するシステムによっ
て、本発明が実行できることに気付くであろう。

【００４６】ブロック３６において、プリント回路基板
上の設計形状に相当するデータがＣＡＤシステムからガ
ーバーデータベース（ＧＤＢ）相当フォーマットに提供
される。このプリント回路基板の形状は、上記のとおり
幾何学的な基本要素によって表される。ブロック３８及
び４０において、設計形状を含むラスタデータベースに
追加された許容誤差データファイル（ブロック４２）に
よって提供される二つのレーザープロットデータベース
（ＲＰＤ）４４が形成される。本発明によって、異なる
形状に対してのみならず、所望されれば、特定の形状の
個々の例についても異なる許容誤差が与えられる。

【００４７】この許容誤差データファイルは、プリント
回路基板の形状の最小及び最大許容誤差値を含む。そし
て、このデータは、各最小許容誤差値及び最大許容誤差
値について、ラスターフォームに伸長され（ブロック４
８）。主メモリに大きなラスタイメージを記憶すること
のできる容量を有するコンピュータはほとんどない。例
えば、０．５ミリの解像度を有する１８インチｘ２４イ
ンチのプリント回路基板イメージの場合は、２００ＭＢ
以上のメモリを必要とする。従って、このシステムで
は、ＲＬＥイメージが、上記の米国特許５，１６３，１
２８に詳述する方法で走査ラインのブロックにおけるハ
イブリッドラスタフォマットに変換される。そして、走
査ラインの各ブロックは、一連のラン及びラスタデータ
のブロックによって記述される。データに許容誤差を与
える装置はブロック５０において、ハイブリッドフォー
マットＲＬＥデータベースを受取り、一つ一つ、また画
素対画素の比較がされる。新たな４つの状態（例えば
色）の許容誤差ラスターデータベースが比較された画素
より生ずる。

【００４８】走査された画素及びデータとしての画素の
両方が４つの色、黒、黒遷移、白遷移、及び白のうちの
一つの色を有する。許容誤差、ラスターデータベースに
おいて、基板は正の極性を有すると仮定する。 回路 ＝ 黒 内部許容誤差 ＝ 黒遷移 外部許容誤差 ＝ 白遷移 背景 ＝ 白

【００４９】走査データにおいて、３つの閾値が適用さ
れる。第１は、中間閾値が適用される。その後、複数の
閾値が中間閾値のそれぞれの側に、「変換画素」を特徴
づけるため適用される。再度、正の極性を仮定する。 低位閾値以下 ＝ 黒 低位閾値中間閾値間 ＝ 黒遷移 中間閾値高位閾値間 ＝ 白遷移 高位閾値以上 ＝ 白

【００５０】その後、許容誤差、ラスターデータベース
は再度圧縮され、プリント回路基板の欠陥検出システム
で使用するため、許容誤差が与えれ、圧縮されたデータ
ベースを発生させるため好ましくはＲＬＥフォーマット
に供給される（ブロック５３）。

【００５１】この許容誤差を考慮した工程の効果は、図
４及び図５において最も明確に示されている。まず図４
には、プリント回路基板上の模様を表すプリント回路基
板のアートワークの形状５４の一部の平面図が示されて
いる。走査ライン５５から６３はプリント回路基板のア
ートワーク上に書き込まれる。各走査ラインは画素の単
一の直線状の配置によって構成されている。走査ライン
５５及び５６は形状の外側であり、そのため図におい
て、データベースイメージにおいてすべて「明確な」画
素、すなわち「白い」画素を有する。走査ライン５７か
ら６１はプリント回路基板の形状を含み、また各走査ラ
インは、白い画素６４の次に「黒い」画素６５、さらに
その次に白い画素６６を有している。走査ライン６２，
６３は、プリント回路基板の形状の外側であるため、す
べて白い画素で構成されている。

【００５２】上述のとおり、本発明によって、標準デー
タベースにおけるプリント回路基板のアートワーク形状
が変更され、その寸法許容誤差を含むようになる推移デ
ータベースが提供される。システム２３について、全体
的な内部及び外部の形状許容誤差の大きさが予め定めら
れる。しかし、本発明が従来技術に比較して優れている
重要な点は、異なる形状毎に異なる許容誤差を提供する
ことができる点にある。

【００５３】図５は、一つの画素の許容誤差について予
め選択された値を使用した本発明の実行後に図４におい
て見いだされたプリント回路基板の形状を示している。
黒い画素は、パターンが表れなければならないイメージ
領域を示し、白い画素はパターンが表れてはならないイ
メージ領域を示している。形状の縁部において、内部及
び外部許容誤差すなわち許容できるパターン変化に相当
する二つの「灰色」画素が存在する。図５において、領
域６７は表れなければならない形状の部分に相当する。
領域６８はその形状の設計領域であり、一方領域６９は
その形状が有するかもしれない最も大きな領域を示す。
領域６８は黒遷移領域及び領域６９は白遷移領域に相当
する。

【００５４】上述のように、本発明により、各形状毎に
許容誤差を定めることが可能となる。従って、図５に示
されるように矩形形状５４に各遷移状態における一つの
画素の許容誤差を提供することができる。またそれとは
異なる形状、例えば円形については、より多い許容誤差
画素を提供することができる。また、プリント回路基板
のアートワークにおいて各形状が繰り返されるときはい
つでも、使用者が選択することができる数の許容誤差画
素を発生させることができる。本発明の特徴は、各形状
毎に、データファイル（図３の４２）において見いださ
れた許容誤差データを実行することにある。例えば、大
きすぎる、及び小さすぎるＲＰＤデータベースが発生す
る間、許容誤差データファイルが実行される。本実施例
では、各形状毎のこの許容誤差の値は、検索テーブルの
形式で寸法のパーセント（Ｘ又はＹ）によって表現され
る。例えば、形状５４は、Ｘ及びＹ方向の寸法において
固定された百分率によって均一に許容誤差が与えられて
いる。好適なアルゴリズムによって、大きすぎる、及び
小さすぎるラスタープロットデータベースが発生する
間、許容誤差データファイルが実行される。製造工程に
おいて一つの形状について許容誤差データベースを参照
し、その形状の許容誤差の値が調べられる。その結果、
選択された百分率によりその形状の寸法が変化する。次
の（又は、それに続く）形状についても許容誤差データ
ファイルに示される量だけ同様の工程が実行される。上
記のとおり、走査ラインブロックにおいてイメージが加
工される。当業者にとって、ブロックの境界において細
心の注意を払わなければならにこと、及びこれらの境界
における状態は公知の要領で取り扱うことができること
は周知のとおりである。

【００５５】操作の間、各走査画素はデータベース画素
と比較され、次の表に基づき欠陥の重みが与えられる。 データベース Ｂ ＢＴ ＷＴ Ｗ Ｂ ０ ０ １ ２００ ＢＴ ５０ ０ ０ ５０ 走査 ＷＴ ５０ ０ ０ ５０ Ｗ ２００ １ ０ ０

【００５６】ここで、重みについて評価する。実際の重
みは、欠陥検出力を高めるため、また受け入れ可能な基
板を走査したときに欠陥信号を発生させる「うその警
報」の発生を最小限にとどめるため選択されている。デ
ータの量を最小限にとどめるため、ＮｘＮのセルすなわ
ち画素の配列、すなわち「ビン」、によって形成される
配列の範囲で欠陥重さが合計される。セルが重ならない
場合には、与えられたセルの重さがその近傍の重みによ
って影響しあう、コントローラによって回転アルゴリズ
ムが実行される。与えられたセルが真の欠陥を含むもの
と判断できるに十分な重さを有するどうかを決定するた
め、「欠陥閾値」が適用される。この「欠陥閾値」を超
えるセルは、近傍のセルに統合され、「真の」欠陥とさ
れる。

【００５７】本発明におけるシステムでは、画素は基板
上のいくつかの領域にグループ分けされる。この実施例
では、画素は３２ｘ３２の画素の配列、すなわち「ビ
ン」にグループ分けされ、それぞれの色は所定の重みを
もっている。統合ステップが完了すると、本システムに
おいて、特定の画素ビンの重さの合計が、そのビンにお
ける欠陥の存在を示す所定の閾値を超過したかどうかが
判断される。統合ステップの付加及び画素の配置は、本
発明が従来技術に比較して優れていることを示す重要な
ポイントである。本実施例のシステムにおいては、ＲＬ
Ｅ形式のＣＡＤ用及び走査用データが準備された後に、
ＣＡＤによる走査データの比較を実行し、画素の重さを
計測し、かつそれを欠陥閾値と比較する。しかし、この
作業は上記の記載に限定されることなく、システムの他
の局面でかつ他の手順で実行してもよいことは、当業者
には周知である。

【００５８】３つの状態を伴う従来システムでは、形状
間の空間が許容誤差の範囲の幅よりも小さければ、近接
する形状間の不足分は検出されない可能性があることが
考えられる。本発明はこのような問題を解決することが
できる。ＣＡＤデータは、２種類の「灰色」データを有
する４色遷移データベースを生成するために、走査デー
タと比較される。上述の米国特許第５，１６３，１２８
号に開示される従来技術と異なり、各形状の許容部分
は、画素が白または黒であることを理由に所謂「考慮し
ない領域」としては扱われない。すなわち、遷移領域に
おける画素欠陥は、この遷移領域に関連するので、欠陥
は遷移領域内で発見される。

【００５９】本発明では、圧縮されたフォーマットにお
いて比較される場合においても、画素対画素の完全なラ
スターの比較がなされる。ＣＡＤのデータベースは、公
知の形式のベクトルの発生に依存している。その後、二
つの追加された許容誤差を示す色（薄い灰色と濃い灰
色）の許容誤差の値が上述のとおり追加された。このＣ
ＡＤデータは、次に、走査ラインのシーケンスが圧縮さ
れた形式、好ましくは、走行長さエンコードフォーマッ
トで発生する変換工程にラスターするため、ベクトルを
使用した走行長さエンコードフォーマットに変換され
る。

【００６０】上記の結果、異なる形状毎に異なる許容誤
差が与えられる。例えば、５ミリの線の場合は５０ミリ
の線に比較して、より小さな許容誤差が与えられる。許
容誤差の差異は自動的に、本質的に「画素の海」を形成
する走行長さエンコードシーケンスに組み入れられる。
基板から派生した走行データはまた走行長さフォーマッ
トに変換される。画素対画素の比較を画素ビットマップ
によって行ってきた公知技術とは異なり、本発明では、
圧縮フォーマットにおいてＣＡＤデータと走行データの
比較がなされる。この比較技術は、本発明が従来技術を
超える重要ポイントである。圧縮データを使用すること
により、より高速の応答が得られ、本システムにおいて
プロセッサやメモリの負担を非常に軽減できる。これに
より、従来技術において必要とされたハードウェアとは
異なり、本システムではより小さな、より低価格のワー
クステーションやパーソナルコンピュータを利用するこ
とができる。

【００６１】この技術分野の当業者は、公知の装置によ
っても基板のビットマップイメージが操作され欠陥の検
知が可能であることを知るであろう。いくつかの公知シ
ステムにおいては、カメラからのビデオ信号がビデオバ
スを介して、それぞれがラインの傷などの単一型の欠陥
を走査する複数のカードへ提供されていた。検出信号
は、プロセッサカードから出力され、ホストコンピュー
タに入力され、さらに処理される。これらの公知システ
ムにおいては、基板の設計が変更されると、カード毎に
ハードウェアとソフトウェアを再構築しなければならな
いという負担がかかる。それなりの時間内において欠陥
の検出を完了するためには、非圧縮のビデオデータを処
理するため、公知システムにおいてはハードウェアに組
み込む大きなメモリと高速のプロセッサを必要とする。

【００６２】図６及び図７は、本発明に係る欠陥検出シ
ステム２３の一部を示す斜視図である。本願の譲受人に
よって販売されているＧＳＣ４４自動光学欠陥検出シス
テムに基づく実施例において、輸送サブシステムが存在
する。このシステムは、水平及び垂直面要素７３を有す
るフレーム７２を伴うキャリッジ７０が取り付けられた
ベース（図示せず）で構成されている。このキャリッジ
７０はテーブル上に固定されたビームに沿って移動す
る。基板テーブル７５は、このキャリッジに垂直な図示
しない鉄製通路に沿って移動する。ＸＹサーボモータが
独立してテーブル及びキャリッジの位置を制御する。サ
ーボモータは、そのコントローラも関する入出力カード
（ＩＯカード）からのステップパルスを受信するシステ
ムコントローラ（図示せず）により制御される。上記入
出力コントロールカードを有するジョイスティックイン
ターフェース（２軸変位制御）が、テーブル及びキャリ
ッジの位置を制御するのに使用される。

【００６３】走査方向は好適には長軸方向、すなわちキ
ャリッジに垂直な方向である。基板の走査は、折り曲が
った動作によってなされる。２２インチｘ２８インチの
検査領域及び２４インチｘ３０インチの基板を賄うた
め、テーブル及びキャリッジは広範囲を移動する。テー
ブルには固定されたピンとスライダの組合せを有するレ
ンカイト（Lenkite ）システムを含む。４ミリから２５
インチの厚さの基板を固定するため、強力な真空システ
ムが採用されている。

【００６４】水平キャリッジフレームの表面の頂上部に
は、ライトボックスアッセンブリ７６が備えられ、これ
は以下に述べるように、二つの選択可能な光源を有して
いる。キャリッジフレームの垂直表面には、複数のフレ
ネルレンズ８０、８２及び、台又はテーブル上に据えら
れた基板８６を照明する絞８４で構成される光学サブア
ッセンブリ７８が取付られている。垂直要素にはスロッ
トが設けられ、高さ調整機構９２により、前記光学アッ
センブリの基板との相対移動を制御する、高さクランプ
９４を受ける。本実施例において、実際の移動は、ダイ
アルゲージ９６に示される。本技術における当業者は、
本実施例における構成が他の構成によっても代替可能で
あることを認識するであろう。

【００６５】図８及び図９は、本システムの左右立面図
である。ライトボックスアッセンブリは二つの独立の光
源、好ましくはハロゲン電球（図示せず）を有する。こ
れと同様のものを要求するフィルムと同様、それらの基
板に対して一つの電球は拡散照明を提供し、他方は、銅
のように非常に反射性を有する基板のために鏡面照明を
提供する。各光源は、分離した光学ファイバカプラー１
０４、１０６を介して、鏡面９８及び拡散ファイバ光学
ヘッド１００、１０２を照らす。拡散ファイバ光学ヘッ
ドを最終的に照明する前に、フレネルレンズが使用され
る。二つの集光凸レンズによって光線が平行光化され基
板にもたらされる。

【００６６】光軸１１０によって、鏡面照明モードにお
いて基板への光の伝搬する経路、また拡散モード及び鏡
面モードの両方において基板からの光が伝搬する経路が
決定される。光軸に沿ってカメラ１１２が配置され、こ
のカメラはフレネルレンズ８２及び走査レンズ１１４を
通過する表面からの反射光を受ける。本実施例では、光
軸に沿って、ローラル フェアチャイルド １５００５
型(Loral Fairchild Model 15005) カメラとともに配置
される鏡面ファイバ光学カプラを介して鏡面照明がなさ
れると好ましい。

【００６７】光学露出ヘッドに設けられ、基板と光軸と
基板表面との交点の両方から予め選択された距離を移動
する光ポインタアッセンブリ１１６も配置されている。
この光ポインタアッセンブリは、以下に詳述する回路作
成工程及び初期化工程において基板の一部を照明するた
めに使用する発光行ダイオード又は他の光源を有する。
図示しないインクマーカーメカニズムもまた光学ヘッド
に備えることができる。入出力制御カードによって、１
ビット出力ポートを介して制御がなされる。反射光及び
照明光を分割するため、薄膜１１８がビームスプリッタ
として使用される。薄膜１１８はソレノイド１２２を有
する薄膜除去アッセンブリ１２０に移動可能に取り付け
られている。

【００６８】そして、走査レンズ１１４はテレセントリ
ックレンズアセンブリであると好ましい。すなわち、本
技術分野において公知のとおり、テレセントリックレン
ズは、前焦点に開口絞りがあり、主光線はイメージ空間
において光軸に平行となり、出射される副光線は無限に
広がる。テレセントリックレンズアセンブリは、本発明
においても、検査される基板領域の厚さが変化しても、
焦点が変化しないようにするために使用されている。好
適なテレセントリックレンズアッセンブリの例として
は、図１０に示すものがある。同図に示されているの
は、光軸１６０から変位した物体１５８上の点１５４及
び１５６から出射した光が、光軸からの移動１６６に拘
らず、同一の角度１６４でイメージの存在する面１６２
と交差することを確保するために使用する１５２レンズ
１４４４乃至１５０である。

【００６９】図１１は、図６に示す自動光学欠陥検出シ
ステムとともに使用するシステムコントローラ１６８の
簡略図である。ホストコンピュータ１７０が、ＲＳ２３
２標準シリアル結合（ライン１７４）を介して中央演算
装置（ＣＰＵ）１７２と交信する。ＣＰＵ、好ましくは
インテル社の８０３８６その他のプロセッサは、このコ
ントローラに付随する他の構成要素を有する従来のＡＴ
信号バス１７６を介して交信する。これらには、データ
エンコーダ及びメモリ１８０のみならず電源１７８が含
まれる。データエンコーダ及びメモリもまた、小型コン
ピュータシステムインテーフェース（ＳＣＳ）のデータ
チャンネル１８２を介して、ホストコンピュータと交信
する。ライン走査プロセッサ１８４もまたシステムコン
トローラに含まれ、ダイレクトＤＭＡ結合１８６を介し
て、データエンコーダ及びメモリのみならずＡＴバスに
沿った他の電気構成要素と交信する。ライン走査プロセ
ッサ１８４は、カメラの制御器として機能する。出力は
上述の入出力コントロールカードによって制御される。
この入出力コントロールカードの出力には、インクマー
クドライバ１８９及びランプコントローラ１９０への制
御信号のみならず、ライン１８８からデータエンコーダ
及びメモリへの走査同期信号が含まれる。入出力コント
ローラへの入力はサーボコントローラ１９２及びジョイ
スティックドライバ１９４によって受信される。

【００７０】詳細については後述するランプコントロー
ラは、電源１９６より信号を受取り電圧信号をランプへ
提供する、さらに、すでに確立された照明を維持するた
め、入出力コントローラから制御信号を受取る。ライン
走査プロセッサもまたＣＣＤカメラ１９７から信号を受
け取る。このＣＣＤカメラ１９７は、電源１９９から電
力の供給を受ける。電源２０１から電力を供給されるサ
ーボコントローラはＸ、Ｙサーボユニット１９８、２０
０へ信号を送ると共に、信号を受信する。Ｘ、Ｙサーボ
ユニット１９８、２００は、テーブル表面に沿ったＸ、
Ｙ方向の動きを与えるものであり、本技術分野において
は従来から使用され公知である。走査データで構成され
るデータエンコーダからの出力信号はライン１８２に取
り入れられる。本自動光学欠陥検出システムからの出力
信号はイーサネットネットワークに沿って与えられ、Ｃ
ＡＭ及び検定部の両方に受信される。試験された基板の
イメージを描くため、ＣＡＭ部からの信号もまたプロッ
タに提供される。

【００７１】上述のように、本システムはまたその適応
照明システムによって特徴づけられる。適用照明システ
ムの目的は、基板の反射率だけでなく、電球の劣化に伴
う照明に関するすべての変化等の工程の変化を補償する
ことである。予め設定された照明環境を維持するため、
ランプに加えられる電圧が本検査システムにおいて制御
される。適用参照システムは、ライン走査カメラによっ
て観察された場合に一定の信号明度を維持するように指
定される。

【００７２】図１２は、適用照明システムによって実行
されるアルゴリズム２０４を図式的に示したものであ
る。閾値レベルが設定されると（ブロック２０６）、灰
色のスケールデータを有する標準ライン走査がブロック
２０８においてなされる。この閾値はこの初期状態に相
対するものである。検査操作の開始前のみならず検査工
程においても、灰色スケールデータが得られ、標準デー
タと比較される（ブロック２１０）。二つの間に何らか
の差異がある場合、ブロック２１２において、照明は０
に調整される。これは固定された閾値に対する信号につ
いても適用され、照明の適用がラインス走査取得ボード
のＡ／Ｄダイナミック信号の範囲のより良い使用を維持
する場合を除いて、その閾値を変化する信号に適用する
のと等価である。この照明を適用することによって、ま
た、走査工程において閾値を調整する必要がないため、
ハードウェアの設計がより簡略化される。

【００７３】最初及びその後の検査における走査のた
め、一つ以上のライン走査からの灰色スケールデータが
取り込まれる（ブロック２１４）。このデータのヒスト
フラムがブロック２１６で形成される。すなわち、強度
分布を特徴づけるため、２５６のヒストグラムビンが蓄
積される。その目的は、通常の変化可能性を維持しなが
ら、信号の最も明るい部分（例えば、銅からの直接反
射）を決定することにある。最も高い５パーセントのヒ
ストグラムが見いだされ（ブロック２２０）、ヒストグ
ラムのこの部分における数値的な平均値が決定される
（ブロック２２０）。この値は最新の照明及び反射特性
を示すために使用される。

【００７４】照明又はカメラの応答あるいはこれらの両
方は線形ではないことが判明したため、新たな照明の設
定の静計算は十分に正確なものではない。この計算を繰
り返し行うと照明が振動する。その結果、本実施例で
は、照明の反復設定を伴う単純比例閉ループフィードバ
ック制御が実行され、一貫した補償がなされる。材料
（反射率）の変化のみならず照明の設定ポイントが変化
しても良い結果が得られる。本システムでは、一貫して
照明状態を固定された閾値の使用において要求されてい
る正しい設計レベルに戻す。

【００７５】操作中は、多くの操作ラインにわたって強
度ヒストルグラムを蓄積することにより、照明を受ける
「サンプル」が形成される。多くの走査ラインにわたっ
て蓄積することにより、基板の暗い領域に対する単一の
走査に基づいて照明が調整される可能性が回避される。
本実施例では、「Ｚ］パターンにおける、又は多くの走
査ラインの一揃いにわたる灰色スケールデータのフロー
の多くの読み取り値からデータが蓄積される。ヒストグ
ラムは以下のようにして解析される。 １） ヒストグラム値が合計され、ヒストグラムが蓄積
された領域の画素の総数が決定される。 ２） 閾値が計算される。これはヒストグラムの上位５
パーセントを形成する画素の数に相当する。例えば、 閾値＝（ｉｎｔ）（ｆｒａｃｔｉｏｎ* （ｄｏｕｂｌｅ）ｎ） ここで、ｆｒａｃｔｉｏｎは０．０５であり、ｎはステ
ップ１で比較されたすべてのヒストグラムビンの総数で
ある。 ３） 次に、強度値の上位５パーセントの存在以上の灰
色スケール値が見い出され、このポイント以上の平均強
度が計算される（ｍａｘ ａｖｅｒａｇｅ）。

【００７６】例えば、 ｃｕｍｍ＝０； ａｖｇ＝０； ｆｏｒ（ｉ＝２５５、ｉ＞＝０；１） ｛ ｃｕｍｍ＋＝ｈｉｓｔ［ｉ］； ａｖｇ＋＝（ｌｏｇ）ｈｉｓｔ［ｉ］* （ｌｏｎｇ）ｉ； ｉｆ（ｃｕｍｍ＞閾値） ｂｒｅａｋ； ｝ ｍａｘ ａｖｅｒａｇｅ＝（ｉｎｔ）（ａｖｇ／（ｌｏｎｇ）ｃｕｍｍ ）； ここで、「ｃｕｍｍ」は灰色スケール値であり、「ａｖ
ｇ」は平均強度を示す。

【００７７】上記計算は、基準状態を決定するためだけ
ではなく、検査操作においてもなされる。強度の上位５
パーセントのこれらの平均値は、図１４に詳細に示され
ている閉ループ計算において使用される。ブロック２２
２において、基準照明が設定され、ヒストグラムの頂点
が決定される（ブロック２２４）。さらに、補正につい
ての計算がなされ（ブロック２２６）、そこでは現在の
信号に対する基準信号の比率が計算される。ランプの電
源のための比例制御信号が発生する（ブロック２２
８）。ランプの設定ポイントがブロック２３０において
調整され、ブロック２３４において光源（ランプ）を提
供するため、カメラ２３７から送られる相当するランプ
制御信号が発生する（ブロック２３２）。引続き頂点を
検出する要領で（ブロック２３６）フィードバックが、
その後決定される。図１４における「ヒストグラム頂点
検出」ステップとは、前のベージで概略を説明した計算
方法である。「比例制御」ブロックにおいて、次のよう
に新たな光の設定値が形成される。 １t+1 ＝Ｋ* ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ* １t ＋（１ーＫ）* １t

【００７８】ここで、「１t 」は時間ｔにおける最新の
輝度制御信号に相当し、「Ｋ」は経験的に得られた定数
である。一連の基準走査にわたって制御信号ループの閉
鎖がなされる。基準走査の各グループについて、蓄積さ
れたヒストグラムが形成される（ブロック２３８）、そ
して上記閉ループアルゴリズムに従って適用される。

【００７９】上記のとおり、本システムは検査フォトツ
ールのための製造ツールであり、重要な製造段階での入
出力プリント配線板（ＰＷＢ）層である。本システム
で、はＣＡＤ信号を検査の基準として使用している。走
査パネルで得られたデータは、最初のフォトツールを作
成するために使用されるＣＡＤデータと直接比較され
る。さらに、走査データが「ゴムシート化」され、試験
におけるパネルの全体的なねじれ及び誤登録を考慮し
て、検査データに関して補償される。このねじれ補償に
よって画素と画素の直接の比較が促進され、またこの補
正はこの明細書において参照した米国特許第４，７８
３，８２６号及び第４，８４９，９９９号に示された要
領で行われる。領域的な画素の比較における差異が統合
され、欠陥として表され、操作者に報告される。

【００８０】本システムにおいて実現された第一の設計
上の目的は、循環コストを最小限にしつつ、直感的で、
完全に機能的なシステムを提供することにある。生産量
は重要ではあるが第２の目的である。本実施例における
システムによって、小さいコストで適度の生産量が確保
された。公知のシステムと比較して、本発明にかかるシ
ステムによってＰＣＢ基板を検査した場合の方が検査速
度は遅くなる（公知システムに対して４分の３の速
度）。しかし、コストは３分の１になる。より高速のハ
ードウェア又は平行処理あるいはこれらの両方を伴う前
工程の処理能力を増強することにより、処理生産量も増
加することができる。光学第２カメラ及びデータチャン
ネルを追加した平行処理工程のために配置することも可
能である。

【００８１】本実施例において使用されるハードウェア
の例を以下に述べる。「前工程」の構成部分には、検査
ステーション及び選択的な検査用副プロセッサである。
カメラを２台据えたシステムにおいては、検査用副プロ
セッサを設けるのが標準的である。検査ステーション
は、図１に示された構成要素を置く台の中央の通信点に
ある。そしてこれは使用者との直接の接点として機能す
るものである。検査ステーションにおけるハードウェア
に含まれるものとして、図面には示されてはいないが、
ワークステーション、高解像度モニター、キーボード、
マウス、ハードディスク、ネットワーク接続部、選択的
なオフライン記憶装置、その他コンピュータ１７０（図
１１）によって図式的に描かれるものすべてである。コ
ンピュータは、ハイエンドＰＣ又はローエンドあるいは
ハイエンドのＲＩＳＣを使用することができる。さら
に、生産量を増強するためには、この検査ステーション
を物理的に二つのワークステーションとすることができ
る。一つのステーションで準備を行い、他のステーショ
ンでパネル検査を行うことも可能である。

【００８２】ガーバーＡＯＩシステムプログラム(Gerbe
r AOI System Programs)、環境、ジョブファイル、及び
欠陥ファイルをオンラインで記憶するためワークステー
ションにはハードディスクが含まれる。エスメット（Et
hemet ）インターフェイスがＣＡＭステーション、オフ
ライン検定ステーションとの接続のために提供される。
ジョブファイルのオフラインファイルの記憶のため、選
択的に４ｍｍＤＡＴテープドライブ(4mm DAT Tape Driv
e)が提供される。検査ステーションには、コマンド信号
及び制御信号用にＲＳー２３２のシリアル接続部があ
り、さらにデータエンコーダカードから走査データをア
ップロードするため、第２ＳＣＳＩバスが設けられる。
アップロードの際のＳＣＳＩの取扱量を低減するため、
第１のＳＣＳＩバスはディスク及びテープの駆動装置に
しか使用されない。平行検査処理のため、選択的な検査
用副プロセッサを検査ステーションのネットワークに組
み込むことも可能である。代替的なカメラを２台据える
システムでは、カメラ及びレンズのサブシステム、照明
及び照射のサブシステム、ライン走査プロセッサ、及び
データエンコーダカードが第２のデータチャンネル用に
２重に据えられる。

【００８３】ローラル フェアチャイルド １５００５
型ライン走査カメラ(Loral Fairchild Model 15005) が
好適で、このカメラは、１３ミクロンピッチの２０４８
エレメントＣＣＤカメラである。このカメラは最大２０
メガヘルツのビデオ速度を有し、最大走査速度は９７０
０ライン／秒である。このカメラには、＋１２Ｖと＋５
Ｖの直流電流を提供するため、線形電源が備えられる。
すべてのカメラの制御信号はライン走査プロセッサから
供給される。一方、他の実施例として、一揃いの照明
「停止点」が設けられ、パネルへの光の入射角を制御す
る。必要に応じて、これらの「停止点」によって、鏡
面、拡散、あるいはこれらの結合された照明状態が提供
される。いくつかの基板材料についてイメージのコント
ラストを向上させるため、一揃いの鏡面フィルタ及び偏
光子が提供される。上記構成要素を使用する場合には、
システムの操作者は、手動でこれらの構成要素を光軸に
沿って位置決めする。ここで詳述されたアルゴリズムに
応じて、ランプの強度が調整される。このカードは電圧
値を８ビットの入力ポートを介して入出力制御カードよ
り受け入れる。

【００８４】上記のように、インテル８０３８６を基本
とするＣＰＵによって、データエンコーダカード、ライ
ン走査プロセッサ及び入出力コントローラの動作が制御
される。このＣＰＵは、後面通過配置(passive backpla
ne configuration) されたＩＳＡ（ＰＣ−ＡＴ）バスを
介して他のシステムコントローラの構成要素と交信す
る。マルチタスク運転システムカーネル及び組み込まれ
た制御プログラムがＣＰＵに属する。データ変換（ＤＴ
−２８５６）ライン走査プロセッサが採用され、ライン
走査カメラの操作に関して完全な制御がなされる。ＤＴ
−２８５６プロセッサは、カメラからアナログビデオデ
ータを受信し、これをデジタル化し、ＤＴ／接続ポート
を介して、データエンコーダに８ビット画素の灰色デー
タを出力し、カメラの温度ドリフトを補償するため、カ
メラのオフセット及びゲインの補正をし、ライン毎のＤ
Ｃ調整をする。すべての動作は２０ＭＨｚまでのリアル
タイムで行われる。

【００８５】データエンコーダプロセッサによって、走
査データの閾値が定められ、データの圧縮がなされ、こ
れと同様のものが２０ＭＨｚまでの検査ステーションに
出力される。走査同期信号が入出力制御カードから入力
される。このカードは、高速転送バスを介して、８ビッ
ト画素の灰色データをライン走査プロセッサから受信す
る。本実施例における走査データは、ねじれ検査テーブ
ル（ＬＵＴ）を通過し、光学的なねじれが補償され、画
素の大きさを１３ミクロンから０．５ミリに変換する。
走査ラインに沿って０．５ミリのサブサンブリングをす
ることによって選択的な０．２５ミリのデータを発生さ
せることも可能である。

【００８６】ライン走査プロセッサは、灰色モード又は
閾値モードにおいて操作される。灰色レベルモードで
は、８ビット画素走査データ信号が閾値を決めることな
しに検査ステーションに達する。閾値モードでは、走査
データが閾値ねじれ検査テーブルＬＵＴ(Look Up Tabl
e) を通過し、次に走行長さエンコードスキームを使用
して圧縮される３ビット画素閾値データを発生させる。
画素の各「走行」は、位置について１３ビット、色につ
いて３ビットの合計１６ビットの言語で表示される。デ
ータは、３２ＭＢの最小配置で拡張能力を有する図示し
ないドーターカードに物理的に属するダイナミックＲＡ
Ｍのバッファに一時的に記憶される。データはブロック
の形で、ＳＣＳＩバスを介して検査ステーションに転送
される。メモリブロックが一杯になるとできるだけ速や
かに、２つのポートを有する先入れ先出しモードメモリ
アーキテクチャーによって、データが送信される。

【００８７】ＣＰＵに組み込まれたプログラムは、デー
タエンコーダにセットアップデータ、ねじれ検査テーブ
ル、及び走行時間ＳＣＳＩ制御を提供する。適用照明制
御を支援するため、データエンコーダは、ＰＣーＡＴバ
ス上のＣＰＵが使用可能なレジスタの周期的な画素の灰
色値を記憶する。

【００８８】本願の譲受人によって販売されているＧＡ
Ｔー２カードが入出力の制御に使用されると好ましい。
このカードによって、基板のテーブル及びキャリッジの
動作だけでなくレバー操作、ランプ強度及びインクメー
カ動作が制御される。テーブルとキャリッジの位置決め
のために、カードによってステップパルスがＧＴＰ−３
１０サーボカードに供給される。このカードはＧＴＰ−
３１０から位置決めのフィードバック信号を受信し、デ
ータエンコーダ及びライン走査プロセッサに走査同期信
号を提供する。入力センサは限度及びホーム状況及びレ
バー操作を監視する。８ビット出力ポートによって、Ｇ
ＴＰー３６７電圧調整カードが連結され。１ビット出力
ポートによって、インクメーカ運転が制御される。

【００８９】前工程の構成要素のためのプログラム言語
であるＣ＋＋及びＡＮＳＩ−Ｃによって書き込まれる。
運転システムはＵＮＩＸを基本としている。グラフィッ
クユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）は、Ｘウインド
ウズを基本とし、モチーフのルックアンドフィールを有
する。初期運転の準備のためにグラフィックユーザーイ
ンターフェイスを基本とするプログラムがある。ここで
は、操作者がＣＡＤ、運転のためのみならず、パネル
化、検査パラメータの登録、検査データベース発生開始
等の他の機能のためのドリルデータを入力する。本シス
テムにおいては、ＣＡＤにデータを入力するため、公知
のガーバープロッタ制御（ＧＰＣ）プログラムが使用さ
れ、自動光学欠陥検出システムの追加機能（ＡＯＩ）に
よって性能が高められ、本実施例においてゲルバインス
ペクションコントロール（ＧＩＣ）と呼ばれるパネル化
機能が使用されている。本願におけるプログラムによっ
て、絞許容誤差、最終的な穴の大きさ及び許容誤差、基
準ポイント、検査領域、非検査領域についてパラメータ
の基準がなされる。またこのプログラム入力信号として
ドリルデータを受け、検査データベースの構築を開始す
る。

【００９０】背景プログラムによって、検査データベー
スが作成される。ガーバーインスペクションコントロー
ルによって、検査データベースの作成が制御され、パネ
ルのレイアウトに関する情報、絞許容誤差等が提供され
る。システムコントローラのもう一つのアルゴリズムに
よって、自動的にＣＡＤデータにおける基準ポイントが
確認され、それを通して、ここで詳述された「ゴムシー
ト化」補償に使用する適切なポイントが求められる。

【００９１】本システムにはまた、検査及びインクマー
クに関する動作、及びファイル管理及びハードウェアの
較正等に利用される第２のＧＵＩを基本とするアルゴリ
ズムが含まれている。操作者はＧＩＣ（他のシステムに
おいてプロッタ制御に使用されるＧＵＩスキームに類似
のもの）のボタンを介して、このアルゴリズムを開始す
ることができる。システムコントローラの背景における
操作は、ＲＳ−２３２シリアル接続部を介する交信のた
めのプロトコルを含む種々の機能のコマンド及び制御用
のアルゴリズムである。

【００９２】本システムには「比較」プログラムと、検
査データベースファイルを走査イメージファイルと比較
し、基板欠陥リストを作成するための各検査用副プロセ
ッサが含まれている。基板上の領域または使用できるプ
ロセッサ上の前回走査した縞を比較するため「スケジュ
ーラ」プロセッサが備えられている。マルチタスク運転
システムの中心部及び組み込まれた制御プログラムもま
たＣＰＵに属する。アプリケーションと構成要素を選択
することによって、ソフトウェア及びオペレーティング
システムはＲＯＭに記憶することが可能で、ＲＡＭにダ
ウンロードすることもできる。中心部はＤＯＳと互換性
があると好ましい。

【００９３】図１２に詳細が示されるように、他のシス
テムコントローラソフトウェアは、セットアップデータ
及びねじれ検査テーブルのみならず走査データの転送の
ための走行時間ＳＣＳＩコントローラを含む。他のシス
テムコントローラソフトウェアは、テーブル及びキャリ
ッジの動作、電圧の変化、インクマーカの駆動の要求に
応答して入出力コントローラカードを供給する。テーブ
ル及びキャリッジの位置及びジョイスティック操作もま
た監視されている。走査ラインプロセッサは、付属のデ
ータレジスタからデータエンコーダに周期的に走査デー
タ信号を転送し、信号強度を解析し、それに従ってラン
プ電圧を調整する。

【００９４】次に、検査の間に操作者によって行われる
基本的なステップについて説明する。ＣＡＤ及び基板
（例えばパネルのための）ドリルファイルは、ＣＡＭス
テーションから取り込まれる。ＣＡＭステーションが動
作している場合は、磁気テープ、フロッピディスクを介
して、またはエスメットネットワークのＴＣＰ／ＩＰを
使用して、ガーバープロッタ制御、セットアップファイ
ル、絞ファイル等もまた取り込まれる。操作者は、パネ
ルに使用される各ＣＡＤ及びドリルファイルの絞テーブ
ルを作成する。このドリルファイル絞テーブルは、道具
の大きさではなく完成した穴の大きさを含む。操作者
は、基板のＣＡＤ及びドリルファイルで使用する各絞及
び各完成した穴の大きさ許容誤差テーブルを作成する。
そして、それぞれについて内部及び外部許容誤差が設定
される。操作者は、最新の絞テーブルをガーバープロッ
タ制御（ＧＰＣ）ソフトウェアに入力するのと同じよう
な要領で、これらの値を直接ＧＩＣ ＧＵＩに入力す
る。さらに、許容誤差ルールに対する予め定められた絞
の大きさに基いて、テーブルを自動的に作成することが
できる。

【００９５】操作者は、基板を構成するＣＡＤ、ドリル
ファイルをＧＩＣソフトウェアワークスペースにロード
する。ＣＡＭステーションにおいてガーバープロッタ制
御が使用され、セットアップファイルが作成された場
合、自動的に基板をセットアップするため、このファイ
ルが代わりに読み込まれる。基板のレイアウトは、ＧＩ
Ｃの基板作成機能を使用して決定される。高い精度で基
板を検査するため、ＧＩＣの基板作成機能はＣＡＤ及び
ドリルファイルデータを組織する。従って、操作者は
「ゴムバンドボックス」コマンドを使用し、検査される
基板の領域を確認する。選択的な検査領域における「非
検査領域」を確認するためにも、上記と同じ技術が使用
される。レタリングやクーポン等の検査をしない場合
に、これら非検査領域がよく使用されが、これらは回路
中にあって何の機能も果たさない。

【００９６】検査の間、位置補正及びねじれ補正のため
に使用する基板のコーナーにおいて、３つの基準点が確
認される。本実施例では、システムにおいて３つの運転
モードがある。第１モードでは、データベースを作成し
ている間にこれらのポイントが自動的に選択される。第
２モードでは、操作者がＧＵＩにおいて手動で選択する
ことによりこれらのポイントを明確に決定することがで
きる。第３モードでは、操作者が基板の決定に基準ポイ
ントの型板を含めることができる。第３のモードを使用
する場合には、操作者は予め定めるべき基準ポイントを
含むいくつかの型板を作成しなければならない（例えば
各標準基板の大きさ毎）。この選択により、操作者は検
査基準マークを、基準ポイントの要求を確認する回路の
外に配置する。この背景タスクは、操作者がセットアッ
プパラメータを入力した後に開始される。ＣＡＤ及びド
リルデータは検査のために許容誤差データベースに変換
される。操作者が基準ポイントの「自動認定」を選択し
た場合には、これらのポイントはここで確認される。

【００９７】同じ作業における一揃いの基板基板を検査
するのに使用される基本的な工程を以下に示す。最初
に、操作者は使用できるものの中から作業検査データベ
ースを選択し、現在の基板ロットの検査に必要なパラメ
ータ（例えば、基板材料の形式、極性、インクマークの
オンオフ、ピン止めのオンオフ）を設定する。ロットの
最初の基板がテーブルに置かれ、操作者はテーブルを動
かすためジョイスティックを使用する。そうすると光線
がデータベースにおいて確認された最初の基準ポイント
に当たる。最初の光線のレベルが、飽和状態のすぐ下の
レベルに自動的に設定される。操作者は、マウス、対話
式ツールを使用して検査閾値を設定する。このツールに
よって、走査されるイメージの概観により異なる閾値を
定める効果が示される。イメージの強度特性が大きく変
化する場合には、検査における走査工程における光のレ
ベルを「頻繁に」変化させることができる。本システム
において、走査された基準ポイントとデータベースに記
憶された基準ポイントの相関をとることにより、精密な
基板の位置決めがなされる。一般的にこの工程はロット
の最初基板に対してのみ実施される。基板がピン止めさ
れていない場合、また基板の位置決めが一貫していない
場合に備えて、操作者は各基板のために最初の基準ポイ
ントを決める。

【００９８】その後、本システムにおいて、他の基準ポ
イントが自動的に走査され、前述の要領で、「ゴムシー
ト化」補償値を決定するため同様の補正がなされる。本
システムにおいて、基板が走査され、走査されたイメー
ジが、一つの縞について一度に検査ステーションにアッ
プロードされる。検査中に縞データを受け取ると、検査
ステーションにおいて（又は検査副プロセッサにおい
て）補償がなされる。欠陥の位置が統合され、ディスク
のファイルに記憶される。インクマークが選択されてい
る場合には、欠陥があるたびにテーブルが動かされ、欠
陥箇所にインクが付けられる。操作者は基板を取り外
す。もし、オフライン検定が必要ならば、基板が検定ス
テーションに運ばれる。

【００９９】本システムで作成される重要な一連のデー
タしては、検査データベース、走査データベース、及び
欠陥データがある。検査される各基板はそれに付随する
検査データベースを有する。同じ起源のＣＡＤデータ及
び実行されるプログラムがプロッタデータベース及び検
査データベースの両方に使用される。検査データに使用
されるドリルデータは、検査データベースの精度を確保
するため、穴開け装置に使用するものと同じものであ
る。

【０１００】検査される基板の走行長さエンコード表示
として、準備の際に、システムコントローラによって検
査データベースが作成される。回路領域、背景の領域及
び許容誤差範囲が異なる色で表される。基板データベー
スの１インチの幅について、ディスク上に個々のデータ
ベースファイルが作成される。データエンコーダによっ
て、カメラ走査信号の閾値が決定され、この信号が圧縮
される。そしてＳＣＳＩバスを介して検査ステーション
にこれらと同じものがアップロードされる。検査データ
ベースと同様に、走査データベースが走行長さについて
エンコードされる。回路領域、背景の領域及び許容誤差
範囲が異なる色で表される。１インチの幅の基板の縞に
ついての走査データが、独立した存在として取り扱われ
る。検査における比較工程において、「欠陥」が確認さ
れる。各欠陥は、位置、型、大きさに関するものであ
る。検査された各基板のそれぞれについて、ハードディ
スクに欠陥ファイルが作成される。このファイルには、
作業ヘッダ情報及び欠陥リストが含まれる。これらはオ
ンライン検定のために使用され、あるいはオフライン検
定ステーションに転送される。

【０１０１】上述のとおり、走査された各イメージは相
当する検査データベースに「ゴムシート化」され、精密
の画素対画素の比較がなされる。検査データベースが作
成されると、各基準ポイントのまわりの狭い領域につい
て追加データベースラインが作成される。各基板の検査
の前に、本システムにおいて、各基準ポイントが継続し
て走査される。各基準ポイントについて、閾値が定めら
れ、圧縮されたカメラデータが、ＳＣＳＩ信号を介し
て、検査ステーションにアップロードされる。

【０１０２】本システムはまた、走査領域におけるデー
タベース基準ポイントを求めるため補正アルゴリズムを
有している。走査領域はデータベース領域よりも広い。
二次元イメージが水平方向及び垂直方向に投影され、こ
れにより一方向についての寸法補正を行うことができ
る。その結果、生産量を高めることができる。水平方
向、垂直方向のＣＡＤによる投影は、「最高の適合状
態」を作成するため、走査された相手方と比較される。
この汎用プログラムは、十分に離され、明確に定められ
た基準ポイントの配置に対しても使用することができ
る。「ゴムシート化」補償値を計算するにあたって、デ
ータベース及び走査基準ポイント間のＸ、Ｙ方向のオフ
セットが使用される。

【０１０３】基板の平行移動、回転、全体の拡張、収縮
を考慮すると、３つの基準ポイントが必要である。イメ
ージの走査の開始点及び終点は、平行移動誤差を考慮し
て改良される。テーブル及びキャリッジの動作は、回転
を考慮して、斜面に沿った縞を操作するために改良され
る。Ｘ方向の拡張、収縮を考慮して、縞の開始点は調整
される。さらに、Ｙ方向の拡張、収縮を考慮して、走査
ラインが重ねられ、またスキップする。

【０１０４】本実施例は、０．５ミリ（２０００ｄｐ
ｉ）及び０．２５ミリ（４０００ｄｐｉ）の解像度によ
って特徴づけるられる。走査ラインに沿って０．５ミリ
の画素のサブサンプルを作成するため、データエンコー
ダも搭載され、０．２５ミリの画素を達成し、これによ
って解像度を倍にすることができる。０．５ミリの画素
に近接する８ビットの灰色値の平均値が計算され、サブ
サンプルされた０．２５ミリの各画素について８ビット
灰色値が決定する。本発明はまた、近接する画素の値を
補間することにより、１インチ当り２０００ドットの解
像度を有するカメラによって、１インチ当り４０００の
解像度のサブサンプリングを可能とする画素変換装置に
よっても特徴づけられる。公知のように、基板の形状は
単一の黒又は白から、２進法（２進コード）に基づく微
小な段階的変化により、白又は黒に変換される。しか
し、カメラによって記録された場合、形状の縁部におい
て近接する画素の強度にはガウス分布が存在する。本発
明における４色システムでは、効果的に８色を提供し、
解像度を２倍にすることのできる中間画素を作成するこ
とができる。この目的を達成するために、レンズの屈折
のため縁部が数個の画素の領域に亘ることを考慮して、
近接する画素の値を平均化する装置が採用されている。
以下にその例を示す。

【０１０５】 検査材料 アートワーク ジアゾ ハロゲン化銀 内部層 裸銅 銅への現像フォトレジスト 外部層 裸銅 穴付き裸銅 検査解像度 ０．５ミリ又は０．２５ミリ、選択可能 カメラ台数 １又は２台、工場にて配置変更可能 最大媒体寸法 ２４インチｘ３０インチ 最小媒体寸法 ２２インチｘ２８インチ 基板厚さ範囲 ０．００４インチ乃至０．２５０インチ 検出可能最小欠陥寸法 ０．５ミリ（解像度０．２５ミリの場合） １．０ミリ（解像度０．５ミリの場合） 検査時間（１８インチｘ２４インチ） ３．５分以下（カメラ１台、２０００ｄｐｉの場合） ２．０分以下（カメラ２台、２０００ｄｐｉの場合） ５．０分以下（カメラ２台、４０００ｄｐｉの場合） ３．０分以下（カメラ２台、４０００ｄｐｉの場合）

【０１０６】本発明において、１台以上の走査カメラを
有する場合の実施例について述べる。以前使用されてい
た、例えばプリント回路基板等についての光学検査シス
テムにおいては、多くの走査カメラが使用されていた。
しかし、これらのシステムでは、走査バンドの重複ある
いは近接バンドのギャップを避けるため、カメラの取付
及び位置決めについて細心の注意が必要であった。本シ
ステムでは、走査カメラの配置についてあまり注意する
必要はない。

【０１０７】図１３は多くのカメラの配置に特徴がある
自動光学検査システム２３９の一部を示している。この
図には、基準基板２４４上に据えられたカメラ２４０及
び２４２が描かれている。近接するバンド２４６、２４
８が確実に重複するように走査カメラが配置されてい
る。周期的なマーク２５０が、例えば、この媒体の中心
の下に一つ以上の列の基準ドットを有し、走査される基
準基板上に配置される走査データの重複する部分にある
ドットの位置が比較され、近接バンドについて補正ファ
クタが作成される。一つの軸方向の変位しか存在しない
場合は、この補正要素は単純にそれに引き続く画素の位
置に加えられるだけである。二つ以上のカメラが使用さ
れている場合には、補正ファクタは累積的にそれに引き
続き配置されているカメラに加えられる。例えば、第１
のカメラによる第１のバンドにおいて走査された画素は
補正位置にあると仮定される。第２カメラのために計算
される補正ファクタ（Ｘ１）は、単に、第１バンドにお
ける基準ドットの軸方向の位置と第２バンドの同じ基準
ドットの位置の間の差異にすぎない。補正ファクタＸ１
が第２バンドの基準ドットのＸ位置及び第３バンドのそ
れに相当する位置に加えられる。そして、第３カメラの
補正ファクタはＸ１とＸ２になり、第３バンドの各画素
の位置Ｘに加えられる。このようにして、例えば４番目
のカメラは、Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３に等しい補正ファクタを
有することとなる。

【０１０８】Ｙ方向についても、これと類似の補正がす
ばやくなされ、角度的な位置ずれが補正される。これら
の補正を走査によって得られるデータについても行うこ
とができ、そのような場合にはリアルタイムで補正する
必要はない。本システムにおいては、走査カメラが追加
され、これらのカメラを正確に配置する必要はないた
め、生産工程及び以後の工程において生産量を増加する
ことが可能となる。本システムでは、製作品を走査した
ときはいつでも、又は周期的に、機械が運転される環境
に応じて、補正ファクタを発生させることができる。

【０１０９】本システムはまた、繰り返しなされうる動
作制御エラーを補償する装置によって特徴づけることが
できる。本技術分野においては公知のとおり、各システ
ムの機械的構成要素は、繰り返し可能で、変化の合計か
ら派生した精度、及び通路やガイド等の種々の機械的な
構成要素の精度によって特徴づけられる。本発明では、
最初の検知で発生した補償値の一覧表を介して補償が行
われる。本システムでは、一つ一つが公知の距離だけ離
れた形状を有する基準基板が走査される。コントローラ
では、これらの距離が計算され、それぞれの形状の間隔
が補正値を含む測定値として比較され、正確な位置を確
保するため、実際の基板の形状につい命令される値に適
用される補正値の一覧表が決定される。

【０１１０】繰り返しによりねじれが発生し、その基板
が、基板の方向が特別のものであり、また不明確でない
ように、（ピンまたはそれに相当するものによって）固
定されている場合は、ねじれたアートワーク又はねじれ
た基板に本発明にかかる補償装置を適用することも可能
である。このような状態では、基準マークが例えばグリ
ッドで構成されているような、規則的なねじれについて
は上記のとおり確かめられる。その後、本システムにお
いて、発生した他のすべての補償に加えて、補正特性を
それらの基板（例えば、同じイメージ発生器によって製
造されたもの）について適用される。

【０１１１】同様に、本発明を実施例を通して説明した
が、本発明の技術分野における当業者は、本発明の精
神、範囲から離れることなしに種々の変更、削除、追加
をすることが可能である。

【０１１２】

【発明の効果】本発明は、許容誤差データベースを発生
させることのできるプリント回路基板の自動光学式検査
システムを使用する方法及び装置を提供することができ
るので、製造するＰＣＢのサイズに応じて許容誤差量を
設定できるので、素材の歩留を高めることができるの
で、所定の製造個数に対して素材を無駄なく効率的に使
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント回路基板の製造に使用される装置の概
略図である。

【図２】本発明に係る自動光学検査システムの一部の動
作を示す簡略図である。

【図３】図２の欠陥検査システムによって実行されるア
ルゴリズムの詳細図である。

【図４】その色の画素として表されたプリント回路基板
部材の形状を有する走査ラインのシーケンスの簡略図で
ある。

【図５】黒、白、及び追加された変換画素を有する図４
のプリント回路基板形状のイメージを示す図である。

【図６】本発明における自動光学検査システムの一部を
示す概略斜視図である。

【図７】図６に示すシステムの一部の正面図である。

【図８】図６に示すシステムの第１立面図である。

【図９】図６に示すシステムの第２立面図である。

【図１０】図２に示すシステムにおいて使用されるテレ
セントリックレンズ群の概略図である。

【図１１】図６に示す自動光学欠陥検出システムに使用
されるシステムコントローラ１６８の概略図である。

【図１２】本発明に係る適用照明装置によって実行され
る動作を示すブロック図である。

【図１３】本発明に係る他の実施例における自動光学検
査システムの一部の簡略図である。

【図１４】図６に示すアルゴリズムで実行される照射制
御のブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド ジェイ ストレイヤー アメリカ合衆国 コネチカット州 06074 サウスウィンザー モヒガン トレイル 70 (72)発明者 ブルース エル デイビッドソン アメリカ合衆国 コネチカット州 06118 イースト ハートフォード ペンデルト ン ドライブ 48 (72)発明者 スコット ピー スニーカ アメリカ合衆国 コネチカット州 06232 アンドヴァー ベア スウァンプ ロー ド 50 (72)発明者 ジェームス ピー コーラー アメリカ合衆国 コネチカット州 06488 サウスベリー ポヴァティ ロード 204 (72)発明者 ピーター エム ウォルシュ アメリカ合衆国 コネチカット州 06074 サウスウィンザー メイン ストリート 1281 (72)発明者 ダナ ダブリュ セニフ アメリカ合衆国 コネチカット州 06073 グラストンベリー プュルティル スト リート 81

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板（８６）の設計上の回路形
   状を示すデータが、回路形状を示す第１の状態（黒）に
   あるかそれ以外の第２の状態（白）にあるかの画素群情
   報によって与えられるとき、その設計データ（３６）か
   ら工作誤差を含む製造用の許容データを作成する方法
   （３４）であって、 プリント基板の回路形状の選択された少なくとも一つに
   ついて、少なくとも１セットの最小誤差及び最大誤差許
   容値に相当する信号を有するデータ（４２）を発生させ
   るステップと；前記選択されたプリント基板の回路形状
   の設計寸法が、前記最小許容誤差値によって小さくなる
   ように前記設計データ及び許容データから最小のデータ
   （３８）を得るステップと；前記選択されたプリント基
   板の回路形状の設計寸法が、前記最大許容誤差値によっ
   て大きくなるように前記設計データ及び許容データから
   最大のデータ（４０）を得るステップと；前記最小デー
   タにおける各画素の状態を、設計上の画素の状態と比較
   するステップと；前記最大データにおける各画素の状態
   を、設計上の画素の状態と比較するステップと；この両
   比較ステップにおいて、前記最大データにおける画素と
   最小データにおける画素との両方が黒であると判定され
   たときには、許容データ中の遷移画素データを黒にする
   ステップと；前記両比較ステップにおいて、前記最大デ
   ータにおける画素と最小データにおける画素との両方が
   白であると判定されたときには、許容データ中の遷移画
   素データを白にするステップと；前記両比較ステップに
   おいて、前記最小データにおける画素と設計上の画素と
   の色が異なると判定された場合には、許容データ中の遷
   移画素データを黒にするステップと；前記両比較ステッ
   プにおいて、前記最大データにおける画素と設計上の画
   素との色が異なると判定された場合には、許容データ中
   の遷移画素データを白にするステップと；前記画素群中
   の各画素に、各画素の状態に応じた数値的な重みを割当
   てるステップと；前記許容データ中の遷移画素データ
   を、近接する画素の列に修正するステップと；前記画素
   群の一つの列に存在する各画素の重みを合計するステッ
   プと；配列された画素の重みの合計の値を欠陥の閾値と
   するステップと；を有することを特徴とするプリント基
   板の自動検査方法。
2. 【請求項２】 プリント基板の回路の製造において使用
   される許容データを発生させるためのシステム（２３）
   において、 基板（８６）を受けるプラテン（７５）と；該基板と相
   対的に移動可能なキャリッジ（７０）と；コントローラ
   （１６８）から受信した信号に応答して前記キャリッジ
   を前記基板と相対的に移動させるための手段（１９８、
   ２００）と；照明光線を提供するための光源（７６）
   と；前記照明光線を前記基板に導くため、前記キャリッ
   ジに配置された光学サブアッセンブリ（７８）と；前記
   基板によって反射された前記照明光線の一部を受け、該
   反射光に応じた電気信号を生ずる、前記光学サブアッセ
   ンブリとともに配置されたカメラ（１１２）と；前記カ
   メラからの信号を処理し、上記基板上の回路形状に応じ
   て、白又は黒の走査画素信号データを出力する信号処理
   手段（１８４）と；前記走査画素信号データの各々の画
   素に各画素の状態に応じて数値的な重みを割り当てる手
   段と；前記走査画素信号データを近接する画素の配列に
   修正する手段と；前記画素群中の一つの列中に存在する
   各画素の重みを合計する手段と；前記走査画素信号デー
   タの配列における画素の重みの合計の値を欠陥閾値と比
   較する手段と；前記走査画素信号データの配列における
   画素の重みの合計が前記欠陥閾値を超える場合に、欠陥
   を示す信号を発生する手段と；を有することを特徴とす
   るプリント基板の自動検査システム。
3. 【請求項３】 請求項２において、さらに、 プリント基板（８６）の回路形状を示すデータが、回路
   形状を示す第１の状態（黒）にあるかそれ以外の第２の
   状態（白）にあるかの画素群情報によって与えられると
   き、その設計データ（３６）から許容データを作成する
   手段と；プリント基板の回路形状の選択された少なくと
   も一つについて、少なくとも１セットの最小及び最大許
   容誤差値データを発生させる手段と；前記選択されたプ
   リント基板の回路形状の設計寸法が、前記最小許容誤差
   値によって小さくなるように前記設計データ及び許容デ
   ータから最小のデータを得る手段と；前記選択されたプ
   リント基板の回路形状の設計寸法が、前記最大許容誤差
   値によって大きくなるように前記設計データ及び許容デ
   ータから最大のデータを得る手段と；前記最小データに
   おける各画素の状態を、設計上の画素の状態と比較する
   手段と；前記最大データにおける各画素の状態を、設計
   上の画素の状態と比較する手段と；この両比較手段にお
   いて、前記最大データにおける画素と最小データにおけ
   る画素との両方が黒であると判定されたときには、許容
   データ中の遷移画素データを黒にする手段と；前記両比
   較手段において、前記最大データにおける画素と最小デ
   ータにおける画素との両方が白であると判定されたとき
   には、許容データ中の遷移画素データを白にする手段
   と；前記両比較手段において、前記最小データにおける
   画素と設計上の画素との色が異なると判定された場合に
   は、許容データ中の遷移画素データを黒にする手段と；
   前記両比較手段において、前記最大データにおける画素
   と設計上の画素との色が異なると判定された場合には、
   許容データ中の遷移画素データを白にする手段と；を備
   えた検査システム。
4. 【請求項４】 請求項２において、さらに、前記遷移画
   素データ及び前記走査画素信号データを圧縮形式に変換
   する手段（５３）と；該圧縮された走査画素信号データ
   を前記圧縮された遷移画素データと比較し、それから欠
   陥信号を発生させる手段と；を有する検査システム。
5. 【請求項５】 請求項４において、さらに、前記遷移画
   素データ及び前記走査画素信号データが走行長さエンコ
   ード形式に圧縮される検査システム。
6. 【請求項６】 請求項２において、前記光学サブアッセ
   ンブリが、さらに前記照明光線を前記基板に提供するた
   めのテレセントリックレンズ（１１４）を有する検査シ
   ステム。
7. 【請求項７】 請求項２において、前記コントローラ
   が、さらに前記キャリッジを、前記基板上で方向を変え
   ながら該基板に対して移動させる手段を有し、前記カメ
   ラが、前記走査画素信号データに入力する、相当する組
   の画素信号を発生させる検査システム。
8. 【請求項８】 請求項２において、前記光学サブシステ
   ムが、さらに基板の重複する領域が二つのカメラによっ
   て撮影されるように、それぞれの基板バンドにおいて当
   該基板上の走査ラインを跨いで互いに離れて固定され
   た、第１及び第２のカメラ（２４０、２４２）と；これ
   ら第１、第２のカメラからの、前記重複領域に対応する
   画素信号を判断するための確認手段と；前記走査画素信
   号データから、前記重複領域からの余分な画素信号を取
   り除くための補償手段と；を有する検査システム。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記確認手段が、さ
   らに、前記重複領域の範囲にある走査された基準マーク
   の位置をそれらが対応する公知の位置と比較することに
   より補正信号を発生する手段を含み、前記補償手段が、
   前記走査されたデータにおける画素信号を、前記補正信
   号と比較することにより余分であると確認する検査シス
   テム。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記確認手段が、
    さらに、第１カメラのバンド内に存在する基準ドット
    （２５０）の位置と、第２カメラのバンド内に存在する
    これに相当する基準ドットの位置との差異から補正信号
    を発生させる手段を有し、前記補償手段が対応する補正
    信号を各画素信号に付加する検査システム。
11. 【請求項１１】 請求項２において、前記光学サブシス
    テムが、さらに、 前記光源に輝度制御信号（２１２）を与える手段を有
    し、照明光線の一定の輝度を維持するための照明手段
    （１９０）と；標準照明光線輝度において画素の信号強
    度のヒストグラム（２１６）を作成する手段と；このヒ
    ストグラムにおける画素の総数を算出する手段と；最大
    信号強度を有する画素から選択された前記ヒストグラム
    画素の数と、前記最大画素信号強度以上の画素強度灰色
    スケールを計算する閾値計算手段（２１８）と；前記最
    大信号強度を有する画素から選択された画素の平均強度
    を決定する平均化手段（２２０）と；最新の照明光線の
    輝度と前記基準照明光線の輝度とを比較し、それから輝
    度補正信号を計算する手段と；前記最新輝度制御信号及
    び前記輝度補正信号から、新たな輝度制御信号を発生さ
    せる手段（２１２）と；を含んでいる検査システム。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、前記閾値計算手
    段が、以下の式に基いて前記閾値を計算する検査システ
    ム。 閾値＝（ｉｎｔ）（ｆｒａｃｔｉｏｎ* （ｄｏｕｂｌ
    ｅ）ｎ）；但し、ｆｒａｃｔｉｏｎは０．０５、ｎはす
    べてのヒストグラム間隔の総和。
13. 【請求項１３】 請求項１１において、前記平均化手段
    が、さらに次の式により、前記選択された百分率以上の
    前記平均強度を計算するための手段を備えている検査シ
    ステム。 ｃｕｍｍ＝０； ａｖｇ＝０； ｆｏｒ（ｉ＝２５５、ｉ＞＝０；１） ｛ ｃｕｍｍ＋＝ｈｉｓｔ［ｉ］； ａｖｇ＋＝（ｌｏｇ）ｈｉｓｔ［ｉ］^* （ｌｏｎｇ）ｉ； ｉｆ（ｃｕｍｍ＞閾値） ｂｒｅａｋ； ｝ ｍａｘ ａｖｅｒａｇｅ＝（ｉｎｔ）（ａｖｇ／（ｌｏｎｇ）ｃｕｍｍ ）； 但し、「ｃｕｍｍ」は灰色スケール値、「ａｖｇ」は平
    均強度。
14. 【請求項１４】 請求項２において、さらに、前記新た
    な輝度制御信号が以下の式によって計算される手段を設
    けた検査システム。 １_t+1 ＝Ｋ^* ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ^* １_t ＋（１ーＫ）^* １_t 但し、「１_t 」は時間ｔにおける最新の輝度制御信号に
    相当する値、「ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ」は輝度補正信号
    値に相当する値、「Ｋ」は経験的に得られた定数。
15. 【請求項１５】 請求項２において、前記信号処理手段
    （１７２）が、さらに、 前記基板上にイメージされた複数の基準マークに対応す
    る走査画素信号データを確認するための手段を有する、
    基板のねじれを補償する手段と；前記複数の基準マーク
    の相対位置を計算する手段と；前記計算された基準マー
    クの相対位置を理想的な相対位置と比較する手段と；前
    記比較に基いて、基板ねじれ画素位置補償信号を計算す
    る手段と；理想的な位置と比較された画素位置の差異を
    取り除くため、前記計算された基板ねじれ補償信号と前
    記走査画素信号データ信号とを組み合わせる手段と；を
    含み、それによって基板のねじれを取り除く検査システ
    ム。
16. 【請求項１６】 請求項２において、前記信号処理手段
    （１７２）がさらにサンプル補間手段を有し、該サンプ
    ル補間手段が、 近接する一対の前記走査画素信号についての強度を決定
    するための手段と；該一対の近接走査画素信号の平均強
    度を計算する手段と；前記平均強度に相当する強度を有
    する前記一対の走査画素の間に位置する中間画素信号を
    計算する手段と；を有し、それによって走査画素信号デ
    ータ画素濃度を高める検査システム。
17. 【請求項１７】 請求項２において、前記信号処理手段
    （１７２）が、さらに、繰り返し動作制御エラーを補償
    する手段を有し、 この補償手段が、 その中に連続する基準マークを有する基準基板の走査画
    素データを作成する手段と；前記基準基板における基準
    マークの相対位置を測定する手段と；前記測定された基
    準マークを理想的な相対位置と比較する手段と；前記比
    較に基いて、動作制御画素位置補償信号を計算する手段
    と；前記計算された動作制御補償信号と基板から走査さ
    れたデータ信号と組合せる手段と；を含み、これによっ
    て繰り返し動作制御エラーを除去する検査システム。
18. 【請求項１８】 請求項２において、前記信号処理手段
    （１７２）がさらに、 前記光学サブシステムによってイメージされた校正回路
    の画素データを製作する手段を有し、光学サブシステム
    における欠陥を補償する手段と；前記校正回路画素デー
    タにおける基準マーク相対位置を測定する手段と；前記
    測定された基準マークの相対位置を理想的な相対位置と
    比較する手段と；前記比較に基いて光学的欠陥補償信号
    を計算する手段と；基板のねじれを補償する手段と；を
    備え、 このねじれ補償手段は、 前記基板上にイメージされた複数の基準マークに相当す
    る画素信号を走査画素信号データにおいて確認する手段
    と；前記走査された基板上の複数の基準マークの相対位
    置を計算する手段と；前記計算された基準マークの相対
    位置を理想的な相対位置と比較する手段と；該比較に基
    いて基板のねじれ画素位置補償信号を計算する手段と；
    その中に連続する基準マークを有する基準基板の走査画
    素データを作成する手段を備え、繰り返し動作制御エラ
    ーを補償する手段と；前記測定された基準マークの相対
    位置を理想的な相対位置と比較する手段と；この比較に
    基いて動作制御画素位置補償信号を計算する手段と；理
    想的な位置と比較された画素位置の差異を取り除くた
    め、前記計算された動作制御信号補償信号と、前記計算
    された光学的欠陥補償信号と、前記計算された基板ねじ
    れ補償信号を組合せ、さらにこれらのすべてを前記走査
    画素信号データ信号と組み合わせる手段と；を含み、こ
    れによってシステムエラーを除去する検査システム。
19. 【請求項１９】 請求項２において、さらに、確認され
    た各欠陥に隣接させてマークを付すため、前記キャリッ
    ジにマーカー手段（１８９）が備えられている検査シス
    テム。
20. 【請求項２０】 請求項２において、さらに、走査キャ
    リッジ及び光学システムを前記プラテンに相対して移動
    させるための制御信号（１９４）を発生させるジョイス
    ティック手段を有する検査システム。
21. 【請求項２１】 請求項２において、さらに、カメラ信
    号を受信して、そこから対応するビデオ表示信号を発生
    させるのに適用されるビデオ閾値手段と；操作者に前記
    ビデオ表示信号を視覚的に認識できるように提供し、そ
    こからビデオ表示信号の強度を調整するためのコマンド
    信号を受信するのに適用されるビデオ表示装置と；を含
    み、それによって画素表示閾値を調整する検査システ
    ム。
22. 【請求項２２】 請求項２において、さらに、画素の配
    列が特別の場合に、各隣接する配置の欠陥重さを有する
    当該配列について、この欠陥重さの合計を取り入れる手
    段を有する検査システム。
23. 【請求項２３】 請求項２において、さらに、集合した
    欠陥重さを有する単一の大きなセルを形成するため、近
    接するセルの欠陥重さを合計する手段を有する検査シス
    テム。
24. 【請求項２４】 請求項３において、前記信号処理手段
    （１７２）が、さらに、前記画素データを上下の画素信
    号強度クラスに分割するため、最初に該画素信号を中間
    レベルの閾値と比較し、次に、各画素を４つの状態に分
    類するため、前記上の強度クラスを上のレベルの閾値と
    比較し、前記低い強度クラスを低いレベルの閾値と比較
    する前記画素信号を分類する手段を有する検査システ
    ム。