JPH0723873B2 - プリント基板における配線パターンの欠陥検出方法 - Google Patents

プリント基板における配線パターンの欠陥検出方法

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JPH0723873B2
JPH0723873B2 JP3338155A JP33815591A JPH0723873B2 JP H0723873 B2 JPH0723873 B2 JP H0723873B2 JP 3338155 A JP3338155 A JP 3338155A JP 33815591 A JP33815591 A JP 33815591A JP H0723873 B2 JPH0723873 B2 JP H0723873B2
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晃一 柄崎
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、有機物質を含む基材上
に配線パターンを形成したプリント基板の配線パターン
の欠陥を高信頼度で検出できるようにしたプリント基板
における配線パターンの欠陥検出方法に関する。 【0002】 【従来の技術】例えばプリント基板などの表面に形成さ
れた配線パターンの欠陥の有無を検出するには、従来一
般に図1に示すような反射光検出方式の検出装置が用い
られている。 【0003】本従来例の配線パターン検出装置は、プリ
ント基板(若しくはセラミック基板)1の配線面2に光
31を照射するための高輝度光源11と、コンデンサレ
ンズ21と、ハーフミラー23および、前記配線面2か
らの反射光45を検出するための検出器13および、該
検出器13に配線パターン像を結像させるための結像レ
ンズ25から構成され、プリント基板1の配線面2の配
線パターン3からの反射光45に比し、基材4の表面か
らの反射光が暗レベルに近いため、これを利用して、2
値化を行ない、配線パターンを検出する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】図2は検出対象物であ
るプリント基板の一例を示す。基材4の配線面2に配線
パターン3が形成されている。 【0005】本例のプリント基板1は、配線パターン3
の上に傷5,変色部7を生じており、また配線パターン
に誇って残銅6が存在している。 【0006】上記の傷5を通るA−A断面を図3(a)
に、残銅6を通るB−B断面を図3(b)に、変色部7
を通るC−C断面を図3(c)に、それぞれ示す。 【0007】図1に示した従来の配線パターン検出器に
よって図2のような欠陥を有するプリント基板1を検査
した場合、傷5や変色部7には配線パターンが存在して
いて機能的には正常であるにも拘らずこれを断線と誤検
出する。また、残銅6はパターン間をショートせしめて
いる欠陥であるにも拘らず、この残銅の表面が暗く見え
るので欠陥として検出できないという不具合が有る。 【0008】上に述べた従来装置(図1)による誤検出
の状態を、図4について次に説明する。本図の横軸は位
置を示し、縦軸は検出器13で光電変換された電圧を示
す。電圧V0はスルーホール8のレベル即ち暗レベルを
示し、電圧V1は基材4のレベルを示し、電圧V2は配線
パターン3のレベルを示し、電圧V3は検出器13の飽
和レベルを示し、電圧VTはシュレッショルドレベルを
示す。傷5については図4(a)に示すごとく、傷5か
らの異常に強い正反射光が検出器13に入り、検出器1
3は飽和電圧V3に達し、ブルーミング現象を起して
A′の位置はシュレッショルドレベルVT に対して上下
を往復する電圧と成り、異常として検出される。変色部
7については図4(c)に示すごとく、該変色部7の光
の反射率が低いため、本来の配線パターン3に相当した
電圧V2に比し、シュレッショルドレベルVT よりも低
い電圧V5しか得られずC′の位置はあたかも配線パタ
ーン3が存在しないものと、即ち断線していると誤検出
される。残銅6については図3(b)に示すごとく、肉
厚が通常の配線パターン3に比べ薄く、かつ表面反射率
が低いため本来の配線パターン3に相当した電圧V2
比して低く、シュレッショルドレベルVT よりも低い電
圧V4しか得られずB′の位置はあたかも残銅6が存在
しないごとく検出される。 【0009】また、配線パターン3の表面が、光沢半田
めっきでできているいわゆる半田パターンにおいては光
沢のためピカット光る異常に強い正反射光が検出器13
に入るため、配線パターン3上に傷5が存在する場合と
同様の現象が発生し、プリント基板1としては正常であ
るにもかかわらず、異常として検出されるため図1に示
すごとき従来の反射光検出方式のパターン検出装置では
正確にパターンを検出できないという課題があった。 【0010】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、有機物質を含む基材上に配線パターンを形成
したプリント基板において、該配線パターン上の傷や変
色を異常として検出することなく、且つプリント板とし
て短絡欠陥となりえる残銅等の薄膜残留欠陥は見逃すこ
となく検出し、更に半田パターンの様な表面が光沢のあ
る配線面を有する配線パターンであっても正確に配線パ
ターンの欠陥を高信頼度で、且つ高速度で検出できるよ
うにしたプリント基板における配線パターンの欠陥検出
方法を提供することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、有機物質を含む基材上に配線パターンを
形成したプリント基板を少なくとも所定方向に連続送り
を行い、該連続送りされたプリント基板に対してほぼ垂
直方向から460nm以下の波長を有する螢光励起光を
集光光学系により集光して結像光学系を通さずに照射し
て該照射された螢光励起光によって励起されて基材から
発生する螢光を前記プリント基板の表面から反射する螢
光励起光から460nmを越えた波長の光を透過する分
離光学系で分離すると共に前記螢光像を前記結像光学系
で、素子を前記所定方向に対してほぼ直角方向に配列し
た高感度リニアイメージセンサ上に結像させて該高感度
リニアイメージセンサから少なくとも配線パターン上の
傷および変色に影響を受けない配線パターンのネガチブ
パターンとしての螢光画像信号を検出し、該検出された
螢光画像信号を所望の閾値によって2値化画像信号に変
換し、該変換された2値化画像信号に基づいて配線パタ
ーンの欠陥を検出することを特徴とするプリント基板に
おける配線パターンの欠陥検出方法である。 【0012】 【作用】上記構成により、プリント基板における配線パ
ターン上の傷や変色あるいは光沢に影響されずに、且つ
表面反射率の小さい短絡欠陥となり得る残銅等の検出も
信号処理を簡素化して可能にして、しかも高信頼度で、
且つ高速度で微細配線パターンの欠陥を検出することが
できる。 【0013】 【実施例】以下、本発明に係わる一実施例を図5ないし
図7について詳細に説明する。 【0014】図5において、プリント基板1,高輝度光
源11,コンデンサレンズ21,ハーフミラー23,結
像レンズ25,検出器13の構成は図1に示した従来の
パターン検出装置と同じであるが、新たにフイルタ22
およびフイルタ24を設けてある。図5において、高輝
度光源11から発した光31はコンデンサレンズ21を
通りフイルタ22へ入る。フイルタ22はプリント基板
1やレジストパターンあるいはセラミック基板の基材あ
るいはレジストから螢光が発生しやすいように、高輝度
光源11から発した光31の波長を限定するためのフイ
ルタで、例えば図6に示すこどき一般にブルーフイルタ
B370と呼称されているもので透過率の最大が波長3
70nmにあり、波長300nmから460nmまでの波長の
光のみを透過させるものである。限定された波長の光は
ハーフミラー23で光路を90度変更されてプリント基
板1の配線面2を照射し、有機物質を含む基材4あるい
はレジストから螢光を発生させるための励起光として働
く。基材4あるいはレジストから発生した螢光と配線面
2での反射光の合わさった光41は、再びハーフミラー
23を通過してフイルタ24に入る。フイルタ24はプ
リント基板1の配線面2の表面で反射した反射光と螢光
とを分離するため前記励起光32の限定された波長域以
外の螢光42のみを透過させるもので、例えば図7に示
すごとき一般にイエローフイルタY50と呼称されてい
るもので、波長500nm以下の光を反射し、波長500
nm以上の光を透過させるものである。フイルタ24で配
線面2からの反射光と分離された螢光42は、結像レン
ズ25で検出器13の光電変換面に結像されるため、プ
リント基板1の配線パターンのネガチブなパターン像が
得られる。なお、ハーフミラー23として図10に示す
ようにダイクロイックミラーを用いて2段でフィルタ効
果を持たせれば、なお一層蛍光のみを検出できることは
明らかである。 【0015】図5に示した本発明の一実施例ではプリン
ト基板やレジストパターンあるいはセラミック基板の基
材やレジストから発生する螢光を検出するパターン検出
装置として作用するので、図2に示した配線パターン3
上に存在する傷5や変色部7の影響はなく、また、配線
パターン3に光沢があっても問題なく配線パターンのネ
ガチブパターンの検出が可能である。更に、図2に示し
た様な基材4の表面上に反射率の小さい残銅6が存在す
ると基材4から発する螢光が遮断されるため、その部分
の螢光は検出されず、基準の2値化画像信号との相違に
より、欠陥ありとして検出される。これらの状態を、検
出結果を示す図8を用いて次に説明する。図8は図4と
同様、横軸は位置を示し、縦軸は検出器13で光電変換
された電圧を示す。電圧V0はスルーホール8のレベル
即ち暗レベルを示し、電圧V6は配線パターン3のレベ
ルを示し、電圧V7は基材4のレベルを示し、電圧VT
はシュレッショルドレベルを示す。また図8(a),
(b),(c)の各図は図4(a),(b),(c)と
同様、それぞれ図2および図3に示した傷5,残銅6,
変色部7の各部を検出器13がとらえた検出結果を示す
ものである。傷5については、図8(a)に示すごと
く、螢光が検出されないのでA′の位置は電圧V6のレ
ベルとなり、シュレッショルドレベルVT よりも低くな
って配線パターンとして正常に検出される。また変色部
7については、図8(c)に示すごとく、螢光が検出さ
れないのでC′の位置は電圧V6のレベルとなり、シュ
レッショルドレベルVT よりも低くなって配線パターン
として正常と検出される。更に残銅6については、図8
(b)に示すごとく、螢光が検出されないのでB′の位
置は電圧V6のレベルとなり、シュレッショルドレベル
VTよりも低くなり、基準の2値化画像信号との相違に
より、配線パターン間を短絡させようとする異常である
欠陥として検出され、残銅6の存在が認識されることに
なる。また、配線パターン3の表面が、光沢半田めっき
でできているいわゆる半田パターンにおいても図2にお
ける基材4の部分の螢光を検出することについては詳細
に説明した前記実施例と変わることがないため、正確に
配線パターンを検出することができる。 【0016】図5の実施例においては、高輝度光源11
として超高圧水銀灯、又はクセノンランプ或いはレーザ
を用いると、これらの光源が螢光励起能力の大きい波長
の光を含んでいるので好適である。また、本例における
検出器13として高感度リニヤセンサを用いると次記の
ようにして静止画像を得るのに好都合である。この場合
プリント基板1は高感度リニアセンサの光電素子の並ぶ
方向と直角な方向に連続送りを行ない、かつ平行な方向
にステップ送りする手段を設けて平行方向にステップ送
りすると、配線パターン3のネガチブパターンの静止画
像を検出できる。 【0017】図9は上記と異なる実施例である。図9に
おいて、プリント基板1.高輝度光源11,コンデンサ
レンズ21,フイルタ22,ハーフミラー23,フイル
タ24,及び結像レンズ25の構成は図5に示した実施
例と同じであるが、検出器として高感度テレビカメラ1
4を用いた点のみが異なり、プリント基板1の走査を除
きその動作は図5の実施例と同じであるため説明を省略
する。高感度テレビカメラ14は面として配線パターン
情報を得るため、プリント基板1を縦横方向にステップ
送りすることによって、配線パターン3のネガパターン
を検出できる。 【0018】図10は更に異なる実施例を示す。本図に
おいて、プリント基板1,高輝度光源11,コンデンサ
レンズ21,結像レンズ25,リニアランサ13の構成
は図5に示した実施例と同じであるが、図5におけるフ
イルタ22,ハーフミラー23,フイルタ24がダイク
ロイックミラー26に代わっている点が異なる。従っ
て、図1に示した従来の配線パターン検出器と比較して
見ると、主たる相違点は図1のハーフミラー23をダイ
クロイックミラー26に変えたことである。図10にお
いて、高輝度光源11から発した光31はコンデンサレ
ンズ21を通り、ダイクロイックミラー26へ入る。ダ
イクロイックミラー26は、45度方向からの入射光に
対して、青系の光を反射し、赤系の光を透過する性質を
有し、例えば、図11に示すごとく、45度方向の入射
光に対して、波長460nm以下の光の透過率0%で、波
長510nm以上の光の透過率は90%以上である。 【0019】従ってダイクロイックミラー26に45度
方向から入射した光31は波長460nm以下の光に限定
されて光路を90度変更され、プリント基板1の配線面
2を照射し、図5の実施例におけるフイルタ22と、ハ
ーフミラー23とを兼ね備えた機能を果たし、照射光は
基材4あるいはレジストからの螢光を発生させるための
励起光33として働く。基材4あるいはレジストから発
生した螢光と配線面2での反射光の合わさった光41は
再度ダイクロイックミラー26に入るが、今度は赤系の
光が透過するため、ダイクロイックミラー26を透過し
た光43はプリント基板1の配線面2での反射光がカッ
トされた螢光のみとなる。従って、ダイクロイックミラ
ー26は図5におけるフイルタ24の機能も併せ兼ね備
えた機能を持つ。螢光43は結像レンズ25でリニアセ
ンサ13の光電変換面に結像されるため、図5と同様プ
リント基板1の配線パターンのネガパターン像が得られ
る。なおダイクロイックミラー26を使用することによ
って、フイルタ22,ハーフミラー23,フイルタ24
を用いた実施例に比して光の透過率の減少を大巾に改善
できるため、光量の小さい螢光の検出にとっては有利な
パターン検出装置を構成できる利点がある。 【0020】図12は本発明の他の実施例を示す。図1
2において、プリント基板1,高輝度光源11,コンデ
ンサレンズ21,フイルタ22,フイルタ24,結像レ
ンズ25,及びリニアセンサ13の構成は図5に示した
実施例と同じであるが、図5におけるハーフミラー23
の代わりに凹面鏡27を設けた点で異なる。上記の凹面
鏡27の代りに平面鏡(図示せず)を用いることもでき
る。本例の作用は図5の実施例と同じであるため説明を
省略する。なお凹面鏡(あるいは平面鏡)27を使用し
た場合、図5に示すハーフミラー23を使用する場合に
比べ、ハーフミラー23で反射あるいは透過することに
よる光量の損失がなくなり、光量の小さい螢光の検出に
とっては有利なパターン検出装置を構成できる利点があ
る。 【0021】図13に、本発明の他の一実施例を示す。
図13において、プリント基板1,コンデンサレンズ2
1,フイルタ22,ハーフミラー23,フイルタ24,
結像レンズ25,及び高感度テレビカメラ14の構成は
図9に示した実施例と同じであるが、図9における高輝
度光源11の代わりにストロボスコープ12を設置した
点が異なり、プリント基板1の走査を除きその動作は図
9と同じである。 【0022】プリント基板1の縦方向、あるいは横方向
のどちらか一方は連続送りし、ストロボスコープ12を
プリント基板1の送り速度と同期をとって発光させるこ
とによって、配線パターンの面としての情報を静止画像
としてとらえ、配線パターン3のネガパターンを検出で
きる。本実施例によれば、プリント基板1を連続送りし
ながら、配線パターンの静止画像を検出できるため、高
輝度光源11を使用する場合のようにプリント基板1を
ステップ送りする必要がないため、配線パターンの検出
に要する時間を大巾に縮減できる利点がある。 【0023】図14は更に異なる実施例を示す。本図に
おいて、プリント基板1,高輝度光源11,コンデンサ
レンズ21,フイルタ22,ハーフミラー23,フイル
タ24,結像レンズ25,及び高感度テレビカメラ14
の構成は図9に示した実施例と同じであるが、シャッタ
28を新たに設けてある点が異なり、プリント基板1の
走査を除きその動作は図9と同じであるため説明は省略
する。図14における動作は図13におけるストロボス
コープ12の発光のタイミングをシャッタ28の開閉動
作によって行なうもので、配線パターン3のネガチブパ
ターンの静止画像の検出については図13と同じである
ので説明は省略する。 【0024】図15は更に異なる実施例を示す。本実施
例においては、プリント基板1やセラミック基板の配線
面2に光34を照射するレーザー16と、レーザー光ビ
ームを拡大するとビーム拡大器17と、配線面2にレー
ザービームを走査するための回転ミラー18と、レーザ
ー光をスポット光に絞るためのスキャニングレンズ19
と、プリント基板1やレジストパターンあるいはセラミ
ック基板の基材4あるいはレジストから発生する螢光を
効率良く集光し、かつ検出器に導く光フアイバー20
と、配線面2から発生する反射光をカットし、前記の螢
光のみを透過するフイルタ24と、前記の螢光を検出す
るためのフォトマルチプライヤ15を設置してある。前
記の螢光が発生しやすいように波長が限定されたレーザ
ー16から発したビーム光34をビーム拡大器17で拡
大し、回転ミラー18によってプリント基板1の配線面
2の所定の位置を走査しながらスキャンニングレンズ1
9でスポット光にして配線面2を照射する。基材4ある
いはレジストに照射された場合には螢光が発生し、配線
パターン3に照射された場合には螢光は発生しない。螢
光は光フアイバー20で集光し、レーザー光の波長域の
光の透過率を0%にして螢光のみ透過するようにしたフ
イルタ24を通してフォトマルチプライヤ15で検出す
る。従って、本発明の他の実施例と同様、プリント基板
1の配線パターンのネガチブパターン像が得られる。 【0025】図16乃至図18は、前述した各実施例の
装置を用いてレジストパターンを検出する方法の説明図
である。これらの図について次に述べる検出方法は、既
述の図5の実施例装置をはじめ、図9,図10,図1
2,図14,図15にそれぞれ示した各実施例装置によ
って行なうことができる。 【0026】図16はレジストパターン9が形成された
状態のプリント基板半製品1′の配線面2′を示すもの
でレジスト配線パターン9以外は銅箔10であり、図1
6のD−D断面図を図17に示す。このプリント基板
1′は銅箔10の上にレジストパターン9が形成されて
いる。 【0027】図18は図16のD−D線上を前記の本発
明の実施例のパターン検出装置で走査して欠陥を検出し
た結果を示すもので、横軸は位置を示し、縦軸は検出器
で光電変換された電圧を示す。電圧V8は銅箔10のレ
ベルを示し、電圧V9はレジスト配線パターン9のレベ
ルを示し、電圧VT はシュレッショルドレベルを示す。
この図18から明らかなようにレジスト配線パターン9
の検出が可能である。 【0028】次に、本発明の他の実施例を図19を用い
て詳細に説明する。図19において、プリント基板1,
フイルタ24,結像レンズ25,検出器13の構成は図
5に示した実施例と同じであるが、高輝度光源11,コ
ンデンサレンズ21を、プリント基板1の配線面2の裏
面に相当する配線面2″側に配設し、高輝度光源11か
ら発した光が配線面2″を斜め下方から照射するように
構成してある。即ち、図5の実施例に比べて見ると、図
5におけるハーフミラー23に代わって1対のミラー2
9と1対の凹面鏡(あるいは平面鏡)30とを新たに追
加した構成となっている。従って、配線面2″を照射す
る光32はプリント基板1の基材4を透過し、あるいは
スルーホールを通過して、配線面2から上方へ出てい
く。その後の作用は図5の実施例とほぼ同様であるが、
次記の長所が有る。 【0029】図5の実施例においては、フイルタ22の
光特性が不完全で波長500nm以上の光が若干漏れた場
合、この漏洩光が検出器13に入射してノイズを発生さ
せるという不具合を生じる。しかし、図19に示した実
施例においては、配線パターン3の表面(図において上
面)で反射光が発生しないので、フイルタ22の 光特
性が完全でなくとも、漏洩した光が反射光として検出器
13に達してノイズ源となる虞れが無い。なお、本例に
おいて発生面2″に対して斜め方向から光を照射する目
的は配線面2″の配線パターンによって基材4に入射す
る光の影ができることを防止するためである。 【0030】 【発明の効果】本発明によれば、プリント基板におい
て、配線パターン上の傷や変色を異常として検出するこ
となく、正確に短絡欠陥となりうる残銅などの欠陥を信
号処理を簡素化して、しかも高速度で検出することがで
き、その結果微細配線パターンの欠陥を高信頼度で、且
つ高速度で検出することができる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 【図1】従来の配線パターン検出装置の側面図である。 【図2】プリント基板の平面図である。 【図3】(a)は図2のA−A断面図、(b)は図2の
B−B断面図、(c)は図2のC−C断面図である。 【図4】(a),(b),(c)はそれぞれ従来の配線
パターン検出装置における検出結果を示す図である。 【図5】本発明の配線パターン検出装置の第1の実施例
を示す側面図である。 【図6】上記実施例に用いたフイルタの特性を示す図で
ある。 【図7】上記実施例に用いたフイルタの特性を示す図で
ある。 【図8】(a),(b),(c)はそれぞれ上記実施例
における検出結果を示す図である。 【図9】本発明の配線パターン検出装置の第2の実施例
を示す側面図である。 【図10】本発明の配線パターン検出装置の第3の実施
例を示す側面図である。 【図11】図10の実施例に用いたダイクロイックミラ
ーの特性を示す図である。 【図12】本発明の配線パターン検出装置の第4の実施
例を示す側面図である。 【図13】本発明の配線パターン検出装置の第5の実施
例を示す側面図である。 【図14】本発明の配線パターン検出装置の第6の実施
例を示す側面図である。 【図15】本発明の配線パターン検出装置の第7の実施
例を示す側面図である。 【図16】レジスト配線パターンを備えたプリント基板
半製品の平面図である。 【図17】図16のD−D断面図である。 【図18】図16のプリント基板半製品の検出結果を示
す図である。 【図19】本発明の配線パターン検出装置の第8の実施
例を示す側面図である。 【符号の説明】 1…プリント基板、 1′…プリント基板半製品、 2,2,′2″…配線面、 3…配線パターン、 4…基材、 5…傷、 6…残銅、 7…変色部、 8…スルーホール、 9…レジスト配線パターン、 10…銅箔、 11…高輝度光源、 12…ストロボスコープ、 13…リニアセンサ、 14…高感度カメラ、 15…フォトマルチプライヤ、 16…レーザー、 17…ビーム拡大器、 18…回転ミラー、 19…スキャンニングレンズ、 20…光フアイバー、 21…コンデンサレンズ、 22…フイルタ、 23…ハーフミラー、 24…フイルタ、 25…結像レンズ、 26…ダイクロイックミラー、 27…凹面鏡、 28…シャッター、 29…ミラー、 30…凹面鏡 31…光源の光、 32…励起光、 33…励起光、 34…レーザー光、 41,44…反射光と螢光の合わさった光、 42,43…励起光の波長域をカットされた螢光、 45…反射光。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】1.有機物質を含む基材上に配線パ
    ターンを形成したプリント基板を少なくとも所定方向に
    連続送りを行い、該連続送りされたプリント基板に対し
    てほぼ垂直方向から460nm以下の波長を有する螢光
    励起光を集光光学系により集光して結像光学系を通さず
    に照射して該照射された螢光励起光によって励起されて
    基材から発生する螢光を前記プリント基板の表面から反
    射する螢光励起光から460nmを越えた波長の光を透
    過する分離光学系で分離すると共に前記螢光像を前記結
    像光学系で、素子を前記所定方向に対してほぼ直角方向
    に配列した高感度リニアイメージセンサ上に結像させて
    該高感度リニアイメージセンサから少なくとも配線パタ
    ーン上の傷および変色に影響を受けない配線パターンの
    ネガチブパターンとしての螢光画像信号を検出し、該検
    出された螢光画像信号を所望の閾値によって2値化画像
    信号に変換し、該変換された2値化画像信号に基づい
    線パターンの欠陥を検出することを特徴とするプリン
    ト基板における配線パターンの欠陥検出方法
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