JPH08178858A

JPH08178858A - スルーホール検査装置

Info

Publication number: JPH08178858A
Application number: JP32266894A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Komuro; 清小室
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】多層プリント基板のスルーホール微小ボイド及
びスルーホール径の大小やスルーホール断線等の欠陥を
高精度かつ自動的に検出する。【構成】多層プリント基板１に設けたスルーホールをハ
ロゲン照明ランプ２４とオートフォーカスＣＣＤカメラ
２５でＺ方向カメラコントローラー２６を用いて、オー
トフォーカス方式により、連続的にスルーホール内のス
ルーホール径の大小及び微細なスルーホールボイドをス
ルーホールの浅部から深部迄を撮像し、画像プロセッサ
２８とこれを統括制御するホストコンピュータ２０によ
り、予めコンソールＣＲＴ１９から入力した検査基準デ
ータとマスター情報から、即座に撮像したスルーホール
２の欠陥判定を行ない、検査結果はＣＲＴモニター２９
のディスプレイ上に画像として出力し、スルーホールの
欠陥を確認後プリンター３０にスルーホール欠陥項目名
を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスルーホール検査装置に
関し、特に多層プリント基板のスルーホールボイド並び
にスルーホール断線，スルーホール径大小等の欠陥を自
動的に検査するスルーホール検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の多層プリント基板のスルーホール
検査装置は、スルーホールのボイド欠陥を通って基材部
に当った時異なる波長帯域の光に変化する特定波長帯域
の光を照明光として使用し、基材部により変化した特定
波長帯域の光とは異なる波長帯域の光を検出することに
よりスルーホールのボイド欠陥を検出する。このスルー
ホール検査装置において、レーザー光を照明光としてス
ルーホールの深さ部分を照明する異なる集光焦点を有す
る複数の照明光を使用することを特徴とするスルーホー
ル検査装置がある（例えば、特開平４−３６１１４０号
公報参照）。このスルーホール検査装置は、図７に示す
ように、レーザー光源５からのレーザー光は２つの光路
により焦点の異なる浅部レーザー光６，深部レーザー光
７となってそれぞれスルーホール２の浅部と深部とを照
明する。スルーホールボイド４を介して多層プリント基
板１の基材３が浅部レーザー光６，深部レーザー光７に
よって照明されると蛍光８が発せられる。スルーホール
ボイド検出器９は、この蛍光８を検出してスルーホール
ボイド４の検出を行なう。又、スルーホール穴詰り検出
器１０は通過光１１を検出することによりスルーホール
２のスルーホール穴詰りの検出を行なう。浅部レーザー
光６，深部レーザー光７を焦点を変えた複数としている
ので、アスペクト比の大きいスルーホール２の深部まで
十分に照明することができるようになっている。しか
し、従来技術であるこの検出方法は、スルーホールボイ
ドとスルーホールの穴詰りの検出は可能であるが、多層
プリント基板１として重要なスルーホール径大小に対す
る検出機能がなく、このスルーホール径大小の欠陥はス
ルーホール自体には異常がないため、レーザー光での異
なる波長帯域の蛍光を発せず又、通過光１１が遮光され
ることもないので蛍光検出器での検出は困難であるとい
う問題がある。

【０００３】この問題の解決方法として、集積回路用検
査パターン及び集積回路の検査方法がある。これは、図
８および９（ａ），（ｂ）に示すように、集積回路用検
査パターン１２を光学顕微鏡により、同一視野で観察し
この光学顕微鏡の焦点の位置を集積回路用検査パターン
１２に対して、ホール１３，１４，１５，１６，１７の
深さ方向へ連続的に変化させて集積回路用検査パターン
１２の観察像の変化により、コンタクトホール又はコン
タクトパターン１８の貫通を評価するもので、多層プリ
ント基板のスルーホールを検査した場合は、スルーホー
ルの欠陥である大きなスルーホール断線，スルーホール
ボイド，スルーホール穴詰りは検出が可能となっている
（例えば、特開平２−１６６７４９号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の集積回路用
検査パターン及び集積回路の検査方法は、図８に示すよ
うに、集積回路用検査パターン１２を光学式顕微鏡で観
察し、この光学式顕微鏡の焦点の位置を検査パターン１
２に対しホール１３，１４，１５，１６，１７の深さ方
向へ連続的に変化させて、検査パターン１２の観察像の
変化を互いに近接したホール１３，１４，１５，１６，
１７の輪郭部を比較することによって評価しているが、
集積回路用検査パターン１２の構成をもっていない多層
プリント基板のスルーホール部を検査する場合は、多層
プリント基板の平面全体が検査対象領域であり、この従
来技術のように同一視野内に互いに近接したホール又
は、スルーホールが存在せず、この場合、評価できない
という問題点を有している。

【０００５】又、集積回路用検査パターン１２を光学式
顕微鏡の観察による評価としている為、多層プリント基
板のように例えば、５０，０００穴／枚もスルーホール
の存在するスルーホールの欠陥であるスルーホールボイ
ド，スルーホールバリ，スルーホール径の大小を見逃す
ことなく１００％検出することは困難であり、検査とし
ての信頼性が低いという問題点を有している。

【０００６】更に、微細なスルーホール径大小の欠陥を
光学式顕微鏡を用いて観察するだけでは数値的に捉えて
ない為、検査判定は困難であるという問題点も有してい
る。

【０００７】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、多層プリント基板のスルーホール数が５
０，０００穴／枚も有するスルーホールでの欠陥である
スルーホールボイド，スルーホールバリ，スルーホール
径の大小を見逃すことなく高精度でかつ自動的に検査す
るスルーホール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】本発明のスルーホール検
査装置は、多層プリント基板のスルーホールの検査基準
データとマスター情報とを入力するコンソールＣＲＴ
と、このコンソールＣＲＴによって入力された前記検査
基準データと前記マスター情報とを統括制御するホスト
コンピュータと、前記スルーホールを深さ方向の全域に
わたって撮像するオートフォーカスＣＣＤカメラと、前
記スルーホールの撮像領域を照明するハロゲン照明ラン
プと、撮像した前記スルーホールの欠陥判定をデータ処
理する画像プロセッサと、欠陥判定された前記スルーホ
ールの欠陥の位置を画面に出力するＣＲＴモニターと、
検査結果を出力するプリンターとを備えている。

【０００９】

【作用】検査基準データの多層プリント基板のスルーホ
ール欠陥検査項目モードと、マスター情報の基板板厚，
検査無効領域等の情報をコンソールＣＲＴに入力し、ホ
ストコンピュータへ登録後検査を実施する。検査方法は
オートフォーカスＣＣＤカメラがハロゲン照明ランプで
照明されたスルーホールの内面上を深さ方向にオートフ
ォーカスしながら規則的に板面と平行なＸ軸及びＹ軸方
向へ全面スキャンしスルーホール内部を撮像する。撮像
した実検査データは、ホストコンピュータに登録した検
査基準データとマスター情報と比較し、スルーホール欠
陥検査項目モードに該当する基準値を外れた場合はスル
ーホール欠陥検査項目として判定され、画像プロセッサ
でデータ処理するスルーホール検査装置で、同一視野内
に互いに近接したスルーホールが存在しない場合や光学
式顕微鏡では数値的に捕えられないスルーホール径大小
の欠陥やスルーホールボイド，スルーホールバリ，スル
ーホール穴詰り等の欠陥を見逃すことなく数値的に捕
え、検査基準データと比較して判定する為、高精度かつ
自動的に検出できる機能を有する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例の概略の構成を示
す斜視図、図２は図１のスルーホール検査装置を用いた
検査方法の流れを示すフローチャートである。本発明の
一実施例は、図１および図２に示すように、まず、検査
基準データとなるスルーホール欠陥検査項目モードを標
準値と下限値，上限値は、±１０μｍ単位で、一方、マ
スター情報には基板板厚０．１〜８．０ｍｍ，長穴・ス
リット穴等の検査無効領域，最大７００ｍｍの検査有効
領域および異なる複数のスルーホールの位置とスルーホ
ール径は±１０μｍ単位で２値化パラメータとして（Ｓ
１）それぞれコンソールＣＲＴ１９に入力し（Ｓ２）、
ホストコンピュータ２０へ指令して登録する。尚、異な
る複数のスルーホールの位置とスルーホール径はＮ／Ｃ
穴開け用データにスルーホール標準めっき厚（１５μ
ｍ）を減じた補正データを入力する（Ｓ３）。

【００１２】次に、多層プリント基板１のスルーホール
検査を実施する為、スルーホール検査装置の駆動テーブ
ル２１上に設定したガイドピン２２へ多層プリント基板
１のパイロット穴２３を挿入しセット完了後に（Ｓ
４）、スルーホールの検査を実行する（Ｓ５）。スルー
ホールの検査は、セットを完了した多層プリント基板１
へハロゲン照明ランプ２４を照明光としてオートフォー
カスＣＣＤカメラ２５が多層プリント基板１の板厚に応
じて、Ｚ方向（スルーホールの深さ方向）へＺ方向カメ
ラコントローラ２６により、スルーホール内をオートフ
ォーカスしながらスルーホールの浅部から深部までを、
検査基準値が１０μｍ単位である為Ｚ方向へ５μｍステ
ップ毎に０．１〜８．０ｍｍの基板板厚に応じて撮像す
る。例えば、基板板厚を１．０ｍｍとした場合、表面よ
りオートフォーカスＣＣＤカメラ２５の位置が２０ｍｍ
上側からスタートし、表面１９．０ｍｍ上側で停止とな
り撮像を終了する。多層プリント基板１はＸＹ方向（板
面と平行な方向）テーブルコントローラ２７により駆動
テーブル２１がＹ方向へ移動し、多層プリント基板１の
Ｙ方向の一端から他端まではマスター情報により指定し
た検査有効領域を対物レンズ（×２０）を有するオート
フォーカスＣＣＤカメラ２５の直下を移動し、１回のＹ
方向への移動が終了した時オートフォーカスＣＣＤカメ
ラ２５はＸＹ方向テーブルコントローラ２７により未検
査領域となっている多層プリント基板１のＸ方向へ１こ
ま（１ｍｍ²）移動する。この動作を繰り返し、マスタ
ー情報により指定した検査有効領域内のスルーホールの
全てを撮像し画像素子に変換する（Ｓ６）。

【００１３】次に、オートフォーカスＣＣＤカメラ２５
によって１こまづつ撮像した画像素子は画像プロセッサ
２８により映像化させ、コンソールＣＲＴ１９に入力し
た検査基準データと比較し、即座にスルーホールの欠陥
判定処理を行いホストコンピュータ２０へ転送する（Ｓ
７）。このホストコンピュータ２０で演算処理された
（Ｓ８）スルーホール判定結果は、コンソールＣＲＴ１
９のキーボードでＣＲＴモニター２９への出力操作を行
う（Ｓ９）ことにより、ホストコンピュータ２０によっ
て演算処理されたスルーホール判定結果をＣＲＴモニタ
ー２９のディスプレイ上へ画像素子を画像として出力し
（Ｓ１０）、検査者が画像を目視確認する（Ｓ１１）。
検査者が確認したスルーホール欠陥検査項目はコンソー
ルＣＲＴ１９にてプリンター３０に出力操作し（Ｓ１
２）、スルーホール欠陥項目をプリンター３０で出力し
て（Ｓ１３）スルーホール検査は終了する（Ｓ１４）。
その後、検査対象の多層プリント基板１を駆動テーブル
２１上からはずす（Ｓ１５）。最後に、プリンター３０
より出力したスルーホール欠陥項目名を出力しこのデー
タを多層プリント基板１へ貼り付け（Ｓ１６）全ての操
作が終了する。

【００１４】次に、スルーホールボイドの検出方法につ
いて図面を参照して説明する。

【００１５】図３（ａ），（ｂ）は図１のスルーホール
検査装置でのスルーホールボイドの未検出の一例の原理
を説明する断面および平面図、図４（ａ），（ｂ）は図
１のスルーホール検査装置でのスルーホールボイドの検
出の一例の原理を説明する断面図および平面図である。
図１に示すスルーホール検査装置でのスルーホールボイ
ド４未検出の一例は、図３（ａ）に示すように、基板板
厚３４が１，６ｍｍでスルーホールボイド４がスルーホ
ール２の深部に存在する場合に、オートフォーカスＣＣ
Ｄカメラ２５の対物レンズ３３の２０ｍｍの焦点位置Ａ
はスルーホール２の浅部のみに像を結びオートフォーカ
スＣＣＤカメラ２５は浅部のみを撮像し、スルーホール
２の深部に存在するスルーホール欠陥項目であるスルー
ホールボイド４は検出できず、この時の撮像パターンは
図３（ｂ）に示すように、正常のパターンとなり画像プ
ロセッサ２８で良品と判定される。

【００１６】一方、図４（ａ）に示すように、オートフ
ォーカスＣＣＤカメラ２５の位置を下方に移動させる
と、対物レンズ３３の２０ｍｍの焦点位置Ｂはスルーホ
ール２の深部に存在するスルーホールボイド４の位置と
一致しスルーホール欠陥項目であるスルーホールボイド
４は図４（ｂ）に示すように、オートフォーカスＣＣＤ
カメラ２５で撮像され検出される。

【００１７】次に、スルーホール径小の検出方法につい
て図面を参照して説明する。

【００１８】図５（ａ），（ｂ）は図１のスルーホール
検査装置でのスルーホール径小の未検出の一例の原理を
説明する断面図および平面図、図６（ａ），（ｂ）は図
１のスルーホール検査装置でのスルーホール径小の検出
の一例の原理を説明する断面図および平面図である。図
１に示すスルーホール検査装置でのスルーホール径小の
未検出の一例は、図５（ａ）に示すように、基板板厚が
１．６ｍｍでスルーホール径小がスルーホール２の深部
に存在する場合に、オートフォーカスＣＣＤカメラ２５
の対物レンズ３３の２０ｍｍの焦点位置Ｃはスルーホー
ル２の浅部のみに像を結びオートフォーカスＣＣＤカメ
ラ２５は浅部のみを撮像しスルーホール２の深部に存在
するスルーホール欠陥項目であるスルーホール径小３１
は検出できず、この時のスルーホール径のパターンは図
５（ｂ）に示すように、正常のスルーホール径３２とな
る。尚、この時の検査基準データは、スルーホール径３
２の標準値が０．８ｍｍ，上下限値を±０．０５ｍｍと
コンソールＣＲＴ１９に入力した場合、図５（ｂ）に示
すスルーホール径３２が０．８１ｍｍであれば撮像した
スルーホール３２は画像プロセッサ２８で良品と判定さ
れる。

【００１９】一方、図６（ａ）に示すように、オートフ
ォーカスＣＣＤカメラ２５の位置を下方に移動させる
と、対物レンズ３３の２０ｍｍの焦点位置Ｄはスルーホ
ール２を次第に深く深部を撮像し、スルーホール２の深
部に存在するスルーホール径小３１の位置と一致しスル
ーホール欠陥項目であるスルーホール径小３１は図６
（ｂ）に示すように、オートフォーカスＣＣＤカメラ２
５で撮像され検出される。尚、この時の撮像したスルー
ホール径３２が０．７３ｍｍとすると、コンソールＣＲ
Ｔ１９に入力した検査基準データは、標準値が０．８ｍ
ｍ，上下限値が±０．０５ｍｍであるので、下限値０．
７５ｍｍに達せず、画像プロセッサ２８でスルーホール
径小３１の欠陥項として不良と判定される。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来のス
ルーホール検査装置又は、集積回路用検査パターンおよ
び集積回路の検査方法では検出が困難であった多層プリ
ント基板のスルーホール径の大小欠陥や同一視野内に互
いに近接したホール又はスルーホールが存在しない場合
であっても、検出精度±５μｍと高精度かつ正確に自動
的に検査することができ、スルーホール欠陥を有する多
層プリント基板の出荷を未然に防止することができるの
で、多層プリント基板を使用するパーソナルコンピュー
タや電子交換機等の各種電子機器の故障発生を未然に防
止できることにより、各種電子機の信頼性を大幅に向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略の構成を示す斜視図で
ある。

【図２】図１のスルーホール検査装置を用いた検査方法
の流れを示すフローチャートである。

【図３】（ａ），（ｂ）は図１のスルーホール検査装置
でのスルーホールボイドの未検出の一例の原理を説明す
る断面図および平面図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は図１のスルーホール検査装置
でのスルーホールボイドの検出の一例の原理を説明する
断面図および平面図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は図１のスルーホール検査装置
でのスルーホール径小の未検出の一例の原理を説明する
断面図および平面図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は図１のスルーホール検査装置
でのスルーホール径小の検出の一例の原理を説明する断
面図および平面図である。

【図７】従来のスルーホール検査装置の概略の構成を示
す断面図である。

【図８】従来の集積回路用検査パターンの一例の平面図
である。

【図９】（ａ），（ｂ）は従来の集積回路用検査パター
ンの平面図およびこれを用いたコンタクトホールの検査
方法の一例を説明する断面図である。

【符号の説明】

１多層プリント基板２スルーホール３基材４スルーホールボイド５レーザー光源６浅部レーザー光７深部レーザー光８蛍光９スルーホールボイド検出器１０スルーホール穴づまり検出器１１通過光１２集積回路用検査パターン１３〜１７ホール１８コンタクトホール又はコンタクトパターン１９コンソールＣＲＴ２０ホストコンピュータ２１駆動テーブル２２ガイドピン２３パイロット穴２４ハロゲン照明ランプ２５オートフォーカスＣＣＤカメラ２６Ｚ方向カメラコントローラー２７ＸＹ方向テーブルコントローラー２８画像プロセッサ２９ＣＲＴモニター３０プリンター３１スルーホール径小３２スルーホール径３３対物レンズ３４基板板厚

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【手続補正書】

【提出日】平成７年６月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の集積回路用
検査パターン及び集積回路の検査方法は、図８に示すよ
うに、集積回路用検査パターン１２を光学式顕微鏡で観
察し、この光学式顕微鏡の焦点の位置を集積回路用検査
パターン１２に対しホール１３，１４，１５，１６，１
７の深さ方向へ連続的に変化させて、集積回路用検査パ
ターン１２の観察像の変化を互いに近接したホール１
３，１４，１５，１６，１７の輪郭部を比較することに
よって評価しているが、集積回路用検査パターン１２の
構成をもっていない多層プリント基板のスルーホール部
を検査する場合は、多層プリント基板の平面全体が検査
対象領域であり、この従来技術のように同一視野内に互
いに近接したホール又は、スルーホールが存在せず、こ
の場合、評価できないという問題点を有している。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】次に、多層プリント基板１のスルーホール
検査を実施する為、スルーホール検査装置の駆動テーブ
ル２１上に設定したガイドピン２２へ多層プリント基板
１のパイロット穴２３を挿入しセット完了後に（Ｓ
４）、スルーホールの検査を実行する（Ｓ５）。スルー
ホールの検査は、セットを完了した多層プリント基板１
へハロゲン照明ランプ２４を照明光としてオートフォー
カスＣＣＤカメラ２５が多層プリント基板１の板厚に応
じて、Ｚ方向（スルーホールの深さ方向）へＺ方向カメ
ラコントローラ２６により、スルーホール内をオートフ
ォーカスしながらスルーホールの浅部から深部までを、
検査基準値が１０μｍ単位である為Ｚ方向へ５μｍステ
ップ毎に０．１〜８．０ｍｍの基板板厚に応じて撮像す
る。例えば、基板板厚を１．０ｍｍとした場合、表面よ
りオートフォーカスＣＣＤカメラ２５の位置が２０ｍｍ
上側からスタートし、表面１４．０ｍｍ上側で停止とな
り撮像を終了する。多層プリント基板１はＸＹ方向（板
面と平行な方向）テーブルコントローラ２７により駆動
テーブル２１がＹ方向へ移動し、多層プリント基板１の
Ｙ方向の一端から他端まではマスター情報により指定し
た検査有効領域を対物レンズ（×２０）を有するオート
フォーカスＣＣＤカメラ２５の直下を移動し、１回のＹ
方向への移動が終了した時オートフォーカスＣＣＤカメ
ラ２５はＸＹ方向テーブルコントローラ２７により未検
査領域となっている多層プリント基板１のＸ方向へ１こ
ま（１ｍｍ²）移動する。この動作を繰り返し、マスタ
ー情報により指定した検査有効領域内のスルーホールの
全てを撮像し画像素子に変換する（Ｓ６）。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層プリント基板のスルーホールの検査
基準データとマスター情報とを入力するコンソールＣＲ
Ｔと、このコンソールＣＲＴによって入力された前記検
査基準データと前記マスター情報とを統括制御するホス
トコンピュータと、前記スルーホールを深さ方向の全域
にわたって撮像するオートフォーカスＣＣＤカメラと、
前記スルーホールの撮像領域を照明するハロゲン照明ラ
ンプと、撮像した前記スルーホールの欠陥判定をデータ
処理する画像プロセッサと、欠陥判定された前記スルー
ホールの欠陥の位置を画面に出力するＣＲＴモニター
と、検査結果を出力するプリンターとを備えたことを特
徴とするスルーホール検査装置。