JPH11337498A - プリント基板の検査装置およびプリント基板の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品実装直前のプリント基板におけるパター
ンの欠陥検査を行うプリント基板の検査装置および検査
方法を提供する。 【解決手段】 プリント基板の検査装置は入力用カメラ
２により撮像したプリント基板１の画像に対し、プリン
ト基板１上のパターン領域を識別する領域分割部５と、
各パターン領域に対し欠陥の検出処理を行う検査処理部
６を有する検査部４を備える。領域分割部５は各パター
ン領域ごとに異なる色に基づいて領域情報を作成し、検
査処理部６に出力する。検査処理部６は、各パターン領
域ごとに異なるデザインルールを適用し、あるいはプリ
ント基板１に対応する正規の参照画像との比較データを
用いた比較検査法を適用し、各パターン領域ごとに適切
な検査精度で欠陥の検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品実装直前のプ
リント基板に形成されたパターンの欠陥検査を行うプリ
ント基板の検査装置およびプリント基板の検査方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図２１は、プリント基板の製造工程およ
び検査工程を示す図である。図２１において、プリント
基板は、ＣＡＤデータ作成、パタ−ン描画、基板へのパ
ターン形成、積層・シルク印刷、および部品実装の各工
程（ステップＳ２１〜Ｓ２５）により製造される。

【０００３】ＣＡＤデータ作成工程（ステップＳ２１）
では、ＣＡＤ（設計支援コンピュータソフトウェア）を
使用して基板上に形成すべき信号線、電源線、ＧＮＤ線
等の配線パターンやパッド領域のパターンを設計する。

【０００４】パターン描画工程（ステップＳ２２）で
は、ＣＡＤにより得られたパターンデータに基づいて感
光フィルムにパターンを描画してマスクを作成する。さ
らに、パターン形成工程（ステップＳ２３）では、前工
程で作成されたマスクを用いて基板の表面に銅薄膜の配
線パターンを形成する。さらに、積層・シルク印刷工程
（ステップＳ２４）において、基板上に金メッキ領域や
シルク領域を作成する。

【０００５】ここまでの工程で、所定のパターンが形成
されたプリント基板が完成する。さらに、部品実装工程
（ステップＳ２５）では、プリント基板上に半導体チッ
プ等の電子部品が実装される。

【０００６】上記のプリント基板の製造工程では、各工
程に応じて種々の検査が行われている。すなわち、ＣＡ
Ｄデータ作成工程後には、ＣＡＤにより作成されたパタ
ーンが、パターンの線幅や線間等の寸法を定めたデザイ
ンルール（幾何学的設計規則）に合致しているか否かの
デザインルール検査（ステップＳ３１）が行われる。

【０００７】また、パターン描画工程後には、フィルム
検査機を用いて、フィルムに形成されたパターンの欠陥
の有無を検出するフィルム検査（ステップＳ３２）が行
われる。

【０００８】さらに、基板へのパターン形成工程後に
は、外観検査装置を用いて、基板上に形成された配線パ
ターンの外観検査（ステップＳ３３）が行われる。この
工程では、対象となる配線パターンの種類に応じて異な
る判定基準を適用した検査を行うことが好ましい。例え
ば、特開平２ー６６４３４号公報では、設計データ（Ｃ
ＡＤデータ）を利用して信号線パターンとそれ以外の配
線パターンとを分離して検査を行う方法が開示されてい
る。また、特開平７ー８３８４８号公報では、細線化処
理を行って信号線パターンとそれ以外の配線パターンと
を分離して検査を行う方法が開示されている。

【０００９】さらに、部品実装工程後には、部品の実装
状態を確認する実装検査（ステップＳ３４）が行われ
る。

【００１０】なお、従来のプリント基板の製造工程で
は、積層・シルク印刷工程では検査機を使用した検査は
行われておらず、検査員による目視検査により異物の付
着の有無の確認が行われていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近で
は、半導体チップ等の部品を基板上のパターンに直接搭
載して実装する方法が用いられるようになってきてい
る。このため、部品と直接接続されるパッド領域や配線
領域にクラック（亀裂）やパターンの不良が生じると、
製品不良が生じる。そこで、プリント基板上への部品実
装工程（ステップＳ２５）の直前において、プリント基
板上のパターンの不良検査を行うことが望まれている。

【００１２】本発明の目的は、部品実装直前のプリント
基板におけるパターンの欠陥検査を行うプリント基板の
検査装置およびプリント基板の検査方法を提供すること
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係るプリント基板の検査装置は、プリント基板に
形成された互いに色の異なる複数のパターン領域の欠陥
の有無を検査するプリント基板の検査装置であって、複
数のパターン領域が形成されたプリント基板を撮像する
撮像手段と、プリント基板の各パターン領域の色に基づ
いて、撮像手段により得られたプリント基板の画像から
各パターン領域を識別する領域識別手段と、領域識別手
段により識別された各パターン領域ごとに予め定められ
た検査基準を用いて各パターン領域の欠陥の有無を検査
する検査手段とを備えたものである。

【００１４】第１の発明に係るプリント基板の検査装置
においては、プリント基板に形成された複数のパターン
領域がそれぞれ異なる色を有する特性を利用して検査を
行なう。すなわち、プリント基板を撮像手段により撮像
し、得られたプリント基板の画像に対し、各パターン領
域の色に基づいて領域識別手段が各パターン領域を識別
する。そして、検査手段は、領域識別手段が識別した各
パターン領域に対して予め定められた検査基準を適用す
ることにより、各パターン領域ごとに適切な検査精度で
欠陥の有無を検査する。このため、微小な欠陥をも問題
とされるパターン領域に対しては厳しい検査基準を適用
し、また、比較的大きな欠陥が許容されるパターン領域
に対しては緩やかな検査基準を適用することにより、プ
リント基板の欠陥検出を効率良く行なうことができる。

【００１５】第２の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第１の発明に係るプリント基板の検査装置の構成に
おいて、検査基準が、パターンの幾何学的規則を規定す
る設計基準であるものである。

【００１６】この場合、各パターン領域に適用された設
計基準を用いて各パターン領域の欠陥検査が行なわれる
ため、各パターン領域が設計基準に従って正確に形成さ
れているか否かを検出することができる。

【００１７】第３の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第２の発明に係るプリント基板の検査装置の構成に
おいて、検査手段が、複数のパターン領域にそれぞれ対
応する複数の設計基準を格納する設計基準格納手段と、
各パターン領域に対応した設計基準を設計基準格納手段
から選択する選択手段と、選択手段により選択された設
計基準に基づいて各パターン領域の欠陥の有無を判定す
る判定手段とを備えたものである。

【００１８】第３の発明に係るプリント基板の検査装置
においては、設計基準格納手段に複数の設計基準を格納
し、検査対象のパターン領域に応じて選択手段が設計基
準格納手段から設計基準を選択し、選択した設計基準に
基づいてパターン領域の欠陥の有無が判定手段により判
定される。これにより、各パターン領域に適した設計基
準に基づいて最適な検査精度で各パターン領域の欠陥検
出を行なうことができる。

【００１９】第４の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第２の発明に係るプリント基板の検査装置の構成に
おいて、検査手段が、各パターン領域に共通の設計基準
を格納する設計基準格納手段と、各パターン領域の画像
をそれぞれ予め定められた解像度の画像に変換する変換
手段と、変換手段により得られた各パターン領域の画像
に対して設計基準格納手段に格納された設計基準を適用
して欠陥の有無を判定する判定手段とを備えたものであ
る。

【００２０】第４の発明に係るプリント基板の検査装置
においては、設計基準格納手段に各パターン領域の共通
の設計基準を格納している。そして、各パターン領域の
解像度を適宜変換することにより共通の設計基準に対す
るパターン領域の画像の粗さを調整し、各パターン領域
に応じた検査精度で検査が行なわれる。これにより、各
パターン領域ごとに最適な検査精度で効率良く欠陥の有
無を検出することができる。

【００２１】第５の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第１の発明に係るプリント基板の検査装置の構成に
おいて、検査基準が、参照画像と撮像手段により得られ
たプリント基板の画像との画素値の差の許容値であるも
のである。

【００２２】この場合、正規の画像である参照画像と実
際に撮像手段により得られたプリント基板の画像との画
素値の差の許容値に基づいてパターン領域の欠陥の有無
を正確に検出することができる。

【００２３】第６の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第５の発明に係るプリント基板の検査装置の構成に
おいて、参照画像を格納する参照画像格納手段をさらに
備え、検査手段が、複数のパターン領域にそれぞれ対応
する複数の許容値を格納する許容値格納手段と、各パタ
ーン領域に対応した許容値を許容値格納手段から選択す
る選択手段と、領域識別手段により識別された各パター
ン領域の画像と参照画像格納手段に格納された参照画像
との画素値の差を求め、選択手段により選択された許容
値と差とを比較して各パターン領域の欠陥の有無を判定
する判定手段とを備えたものである。

【００２４】第６の発明に係るプリント基板の検査装置
においては、参照画像格納手段に格納された参照画像
と、撮像手段により撮像された画像の画素値との差が求
められる。さらに、選択手段により、パターン領域に対
応した許容値が許容値格納手段から選択され、選択され
た許容値と、参照画像とプリント基板の画像との画素値
の差とを比較して各パターン領域の欠陥の有無が判定さ
れる。これにより、参照画像と異なるプリント基板の画
像領域を適切な許容値を用いて欠陥として判定すること
ができる。

【００２５】第７の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第５の発明に係るプリント基板の検査装置の構成に
おいて、参照画像を格納する参照画像格納手段をさらに
備え、検査手段が、各パターン領域に共通の許容値を格
納する許容値格納手段と、各パターン領域の画像および
参照画像を予め定められた解像度の画像に変換する変換
手段と、変換手段により得られた各パターン領域の画像
と、これに対応する参照画像との画素値の差を求め、許
容値格納手段に格納された許容値と差とを比較して各パ
ターン領域における欠陥の有無を判定する判定手段とを
備えたものである。

【００２６】この場合、参照画像格納手段にはプリント
基板の正規の画像が参照画像として格納されており、こ
の参照画像と撮像手段により得られたパターン領域の画
像との画素値の差が求められる。また、許容値格納手段
には、各パターン領域に共通の許容値が格納されてい
る。変換手段は、領域識別手段により識別されたパター
ン領域に応じてプリント基板の画像と参照画像とを所定
の解像度の画像に変換し、判定手段が許容値格納手段に
格納された許容値に基づいて両者の差の程度を判定して
欠陥を検出することができる。

【００２７】第８の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第５の発明に係るプリント基板の検査装置の構成に
おいて、各パターン領域に応じた解像度を有し、かつ各
パターン領域にそれぞれ対応する複数の参照画像を格納
する参照画像格納手段をさらに備え、検査手段が、各パ
ターン領域に共通の許容値を格納する許容値格納手段
と、各パターン領域に対応した参照画像を参照画像格納
手段から選択する選択手段と、各パターン領域の画像を
予め定められた解像度の画像に変換する変換手段と、領
域識別手段により識別されたパターン領域に基づいて変
換手段により得られた各パターン領域の画像と選択手段
により選択された参照画像との画素値の差を求め、許容
値格納手段に格納された許容値と差とを比較することに
よって各パターン領域における欠陥の有無を判定する判
定手段とを備えたものである。

【００２８】第８の発明に係るプリント基板の検査装置
においては、各パターン領域に応じた所定の解像度を有
する各パターン領域ごとの参照画像が参照画像格納手段
に格納されている。また、許容値格納手段には、各パタ
ーン領域に共通の許容値が格納されている。そして、撮
像手段により得られたプリント基板の画像のパターン領
域が識別されると、変換手段がパターン領域の画像を予
め定められた解像度の画像に変換し、この変換されたパ
ターン領域に対応する参照画像が選択手段により選択さ
れる。そして、判定手段はプリント基板の画像と参照画
像との画素値の差を求め、許容値格納手段に格納された
許容値と比較することによりパターン領域の欠陥の有無
を正確に検出することができる。

【００２９】第９の発明に係るプリント基板の検査装置
は、第１〜第８のいずれかの発明に係るプリント基板の
検査装置の構成において、領域識別手段が、複数のパタ
ーン領域が接する境界部分において、検査基準が厳しい
パターン領域を検査基準が緩やかなパターン領域側へ拡
張するものである。

【００３０】この場合、検査基準の精度が異なるパター
ン領域が接する部分では、厳しい検査基準が適用される
ことにより、欠陥の誤検出や見落としを防止することが
できる。

【００３１】第１０の発明に係るプリント基板の検査方
法は、プリント基板に形成された互いに色の異なる複数
のパターン領域の欠陥の有無を検査するプリント基板の
検査方法であって、複数のパターン領域が形成されたプ
リント基板を撮像する工程と、プリント基板の各パター
ン領域の色に基づいて撮像工程により得られた各パター
ン領域を識別する工程と、パターン領域を識別する工程
により識別された各パターン領域ごとに予め定められた
検査基準を用いて各パターン領域の欠陥の有無を検査す
る工程とを備えたものである。

【００３２】第１０の発明に係るプリント基板の検査方
法においては、プリント基板に形成された複数のパター
ン領域がそれぞれ異なる色を有する特性を利用してい
る。すなわち、プリント基板を撮像し、得られたプリン
ト基板の画像に対し、各パターン領域の色に基づいて各
パターン領域を識別する。そして、識別された各パター
ン領域に対して予め定められた検査基準を適用すること
により、各パターン領域ごとに適切な検査基準を用いて
欠陥の有無を検査する。このため、微小な欠陥も問題と
されるパターン領域に対しては厳しい検査基準を適用
し、また、比較的大きな欠陥が許容されるパターン領域
に対しては緩やかな検査基準を適用することにより、プ
リント基板の欠陥検出を効率良く行なうことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例によるプ
リント基板の検査装置の構成を示すブロック図である。

【００３４】図１において、プリント基板の検査装置
は、プリント基板１を撮像する入力用カメラ２、入力用
カメラ２から出力される画像のアナログデータをデジタ
ルデータに変換するＡ／Ｄ変換部３およびデジタル化さ
れたプリント基板１の画像データに基づいてプリント基
板１の欠陥の有無を検査する検査部４を備えている。

【００３５】さらに、検査部４は、領域分割部５および
検査処理部６を含む。領域分割部５は、入力用カメラ２
から入力されたプリント基板１の画像を配線層やパッド
領域などの各パターン領域の画像に分割して各パターン
領域の位置を示す領域情報を得る。また、検査処理部６
は、領域分割部５において得られた領域情報に応じてプ
リント基板の各パターン領域にそれぞれ適した検査基準
を適用して欠陥の有無を検査する。

【００３６】次に、実際の動作を例にプリント基板の検
査装置の構成について詳細に説明する。

【００３７】このプリント基板の検査装置は、基板上に
信号線、電源線などの配線パターン、パッド領域および
シルク領域などのパターンが形成された部品実装直前の
状態のプリント基板を検査対象とする。

【００３８】図２は、入力用カメラ２により得られた部
品実装直前のプリント基板の要部の画像を示す図であ
る。図２のプリント基板の画像１０には、配線パターン
領域１１、レジスト領域１２、パッド領域１３およびシ
ルク領域１４の各パターン領域が形成されている。ま
た、図３〜図６は、それぞれ画像１０から分割された配
線パターン領域１１、レジスト領域１２、パッド領域１
３およびシルク領域１４の画像を示している。

【００３９】［領域分割部５の処理動作］領域分割部５
は、領域分割のために入力用カメラ２から取り込まれた
プリント基板１の画像に基づいて、以下に示す３つのい
ずれかの処理により各パターン領域の画像を分割して領
域情報を得る。

【００４０】（１）第１の領域分割処理 図７は、第１の領域分割処理のフローチャートである。
図２の画像１０は、各画素ごとに求められた赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素値として入力される。プリン
ト基板上の各パターン領域１１〜１４は、それぞれ構成
材料が異なるため、表面の色が異なっている。このた
め、画像１０の各パターン領域１１〜１４の各画素の画
素値もパターン領域ごとに異なる。そこで、画像１０の
各画素の画素値を適切な範囲で分割（クラスタリング）
することによって画像１０から各パターン領域１１〜１
４の画像を分割することができる。

【００４１】まず、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ等の
入力用カメラ２によりプリント基板の画像１０を各画素
ごとの赤、緑、青の画素値からなる色データとして入力
する（ステップＳ１）。

【００４２】次に、ＣＣＤカメラから入力された各画素
ごとの赤、緑、青の画素値に基づいて各画素を赤、緑、
青の３次元色空間に配置して３次元の画素分布（色分
布）を作成する。図８は３次元色空間における画素分布
図である。図８において、Ｒ軸は画素の赤成分を示し、
Ｇ軸は画素の緑成分を示し、Ｂ軸は画素の青成分を示し
ている。この３次元色空間においては、同じ色を有する
パターン領域の画素１０ａがそれぞれ近接して塊となっ
て配置されている（ステップＳ２）。

【００４３】３次元色空間の画素分布が求められると、
この３次元色空間の画素分布を１次元化し、１次元化さ
れた画素値の配列の各位置に相当する画素値を有する画
素が画像１０中に出現する頻度を示す頻度ヒストグラム
を作成する。

【００４４】図９は、頻度ヒストグラムを示す図であ
る。図９の頻度ヒストグラムにおいて、横軸は１次元化
された赤、緑、青の画素値の配列位置を示している。す
なわち、各配列位置は３次元色空間での赤、緑、青の画
素値で表される。また、縦軸は横軸の配列位置における
画素値を有する画素の出現頻度を示している。

【００４５】３次元色空間の画素分布を１次元化する場
合、１次元化される画素値の配列位置上の近隣位置に画
素値が近似する画素が集合するように３次元色空間を走
査することが重要となる。このために、スペースフィリ
ング曲線に従って３次元色空間を走査する。スペースフ
ィリング曲線とは、所定の空間を満たす全ての格子点を
一度だけ通るような曲線として定義されるものであり、
例えばペアノ（Ｐｅａｎｏ）曲線やヒルベルト曲線等が
これに含まれる。

【００４６】図１０は、３次元のペアノ曲線の斜視図で
ある。図１０のペアノ曲線１９に沿って図８の３次元色
空間を走査すると、３次元色空間を一定の移動量で均等
に走査することができる。このため、走査経路に沿って
画素値の近似した画素を集合し、それによって図９に示
すような出現頻度のピーク領域が顕在化した１次元の頻
度ヒストグラムを得ることができる（ステップＳ３）。

【００４７】次に、領域の分割数（クラスタ数）を入力
する。ここでは、画像１０を図３〜図６の４つのパター
ン領域１１〜１４に分割するため、クラスタ数「４」を
入力する（ステップＳ４）。

【００４８】そして、図９の頻度ヒストグラムに判別分
析法を適用して画像１０の各画素の色分布を入力された
クラスタ数に基づいて４分割する。図９の頻度ヒストグ
ラムでは、横軸に示す１次元の画素値の配列位置に沿っ
て画素の出現頻度の集合部分（ピーク領域）が分散して
形成されている。そこで、このような頻度ヒストグラム
の分布形状に基づいて、判別分析法を適用して１次元の
画素値の配列位置を分割するための閾値を算出する。

【００４９】判別分析法は、例えば「判別および最小２
乗基準に基づく自動閾値選定法」大津展之著、電子通信
学会論文誌，１９８０年４月、Ｖｏｌ．Ｊ６３−ＤＮ
ｏ．４、３４９〜３５６頁に記述されている。当該論文
に記述された方法は、モノクロ多階調画像の２値化処理
を行う場合に、ある閾値によって濃度ヒストグラムを２
つに分割した場合の領域間の分散が最大となるように閾
値を選ぶ方法である。これに対し、本実施例では、当該
論文に記述されたモノクロ多階調画像の二値化処理にお
ける判別分析法をカラー画像の多値化処理に拡張して適
用したものであり、多値化処理において求める領域（本
実施例では１次元の画素値の配列位置）における各領域
間の分散が最大になるように閾値を算出する。図９の例
では、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４が算出される（ステップＳ
５）。

【００５０】そして、図９に示すように、算出した閾値
Ｔｈ１〜Ｔｈ４に基づいて１次元の画素値の配列位置が
閾値Ｔｈ１未満の領域Ａ１と、閾値Ｔｈ１以上Ｔｈ２未
満の領域Ａ２と、閾値Ｔｈ２以上Ｔｈ３未満の領域Ａ３
と、閾値Ｔｈ３以上Ｔｈ４未満の領域Ａ４の４つの領域
（クラスタ領域）に分割される。この４つの領域は、そ
れぞれ配線パターン領域１１、レジスト領域１２、パッ
ド領域１３およびシルク領域１４に相当する（ステップ
Ｓ６）。

【００５１】その後、画像１０の各画素に対する赤、
緑、青の画素値と、ステップＳ６において求められた４
つの領域Ａ１〜Ａ４に対応する配列位置の赤、緑、青の
画素値とを比較し、画像１０の各画素がどの領域に属す
るかを判定して全ての画素を４つの領域に分類する。こ
れにより、画像１０から配線パターン領域１１、レジス
ト領域１２、パッド領域１３およびシルク領域１４の各
パターン領域の画像を生成・分割することができる。

【００５２】（２）第２の領域分割処理 図１１は、第２の領域分割処理のフローチャートであ
る。図１１において、まず、ＣＣＤカメラ等の入力用カ
メラ２によりプリント基板の画像１０を各画素ごとの
赤、緑、青の画素値からなる色デ−タとして入力する
（ステップＳ１１）。

【００５３】次に、入力された画像１０の各画素を赤、
緑、青の３次元色空間に配置して画素の３次元分布を作
成する（ステップＳ１２）。

【００５４】さらに、入力された画像１０の各画素の色
デ−タに基づいて画像１０が有する多数の色を所定数の
代表色候補で代表させるために、限定色表示アルゴリズ
ムを適用する。限定色表示アルゴリズムを用いた代表色
候補の選定方法には次の３つの方法が用いられる。

【００５５】第１の選定方法は、画像１０において出現
する色の頻度を表した頻度ヒストグラムを作成し、出現
頻度の高い順から選択した所定数の色を代表色候補とし
て選択する方法である。すなわち、３次元色空間の各配
置位置における画素の出現頻度をカウントする。そし
て、出現頻度の高い画素の色から順に所定数の色を選択
し、これを画像１０の代表色候補とする。さらに、各画
素の色データを、所定数の代表色候補の中から最も近い
代表色候補の色データに置き換える。これにより、画像
１０に含まれる数百〜数千種類の色を所定数の代表色候
補に置き換えることができる。

【００５６】第２の選定方法は、色空間線形分割法を用
いる方法である。色空間線形分割法は、赤、緑、青色空
間内で原画像の画素が分布している領域だけを線形に分
割してその部分空間ごとに代表色候補を設定する方法で
あり、図１２はこの色空間線形分割法の説明図である。

【００５７】まず、図１２（ａ）に示すように、３次元
色空間の赤色軸Ｒに沿う画素の分布領域をｎ（整数）等
分する。次に、図１２（ｂ）に示すように、３次元色空
間の緑色軸Ｇに沿う画素の分布領域をｎ（整数）等分す
る。さらに、図１２（ｃ）に示すように、３次元色空間
の青色軸Ｂに沿う画素の分布領域をｎ（整数）等分す
る。これにより、３次元色空間の画素分布空間をほぼｎ
³ の部分空間８に分割する。そして、部分空間８ごとに
色の代表値を求め、この色を代表色候補とする。

【００５８】第３の選定方法は、スペ−スフィリング曲
線を用いて３次元色空間の画素分布の１次元化を行い、
隣接する色を統合することによって代表色候補を選定す
る方法である。スペースフィリング曲線とは、所定の空
間を満たす格子点を一度だけ通るような曲線として定義
されるものであり、例えばペアノ（Ｐｅａｎｏ）曲線や
ヒルベルト曲線等がこれに含まれる。図８は３次元色空
間の画素分布図である。図１０はペアノ曲線の斜視図で
ある。さらに、図１３は、頻度ヒストグラムを示す図で
ある。

【００５９】この方法では、まず３次元色空間を図１０
に示すペアノ曲線に沿って走査し、図１３に示すように
１次元の色空間に再配列して頻度ヒストグラムを作成す
る。頻度ヒストグラムが求まると、頻度ヒストグラム横
軸の色の配列位置に沿って隣接する色を統合し、画素の
出現頻度が等しくなるように色の配列位置を分割する。
そして、分割した領域ＶＳ１〜ＶＳｉ毎に代表色候補を
設定する。

【００６０】上記の３つの方法のいずれかを用いること
により、数百〜数千種類の色からなる画像１０を限定さ
れた数の代表色候補によって置き換ることができる（ス
テップＳ１３）。

【００６１】なお、代表色候補の数としては、画像１０
の種類に応じて予め求めておくことが好ましい。本発明
者による検討の結果では、画像１０が７００色程度で表
現されている場合には、代表色候補の数として実際の色
数の数％にまで限定することが可能であった。なお、代
表色候補の数を過度に限定すると、画像１０から分割さ
れる領域が不正確となったり、パターン領域毎に分割す
ることが困難となる。

【００６２】次に、画像１０を複数の領域に分割するた
めの領域の分割数（クラスタ数）、後述する再配置法に
用いる初期値および終了条件を入力する。例えば、本実
施例では、画像１０を図３〜図６の４つのパターン領域
１１〜１４に分割するため、クラスタ数として「４」を
入力する（ステップＳ１４）。

【００６３】そして、入力されたクラスタ数に基づい
て、代表色候補に置き換えられた画像１０の各画素が配
置された３次元色空間を再配置法（Ｋ−ｍｅａｎ法）を
用いて４つの領域に分割する。図１４は再配置法による
領域分割の説明図である。図１４において、黒点は３次
元色空間１５における代表色候補に置き換えられた画素
１６を模式的に示している。

【００６４】まず、図１４（ａ）において、分割する領
域の数、ここでは「４」を指定する。また、入力された
４つの色データの初期値１７を３次元色空間１５の該当
位置に設定する。そして、各代表色候補の画素１６が４
つの初期値１７のいずれに近いかを算出し、同じ初期値
１７に近い代表色候補の画素１６を含むように全ての代
表色候補の画素１６を４つの領域ｒ１〜ｒ４に分割す
る。図１４（ａ）中の分割線Ｙ１はこの４つの領域ｒ１
〜ｒ４の境界を示している。

【００６５】次に、図１４（ｂ）において、分割された
４つの領域ｒ１〜ｒ４のそれぞれに含まれる代表色候補
の画素１６の色データの平均値を求め、これを次の新た
な領域の中心値１７ａとして設定する。そして、全ての
代表色候補の画素１６が新たに設定された４つの中心値
１７ａのいずれに近いかを判定し、各代表色候補の画素
１６を再び４つの領域ｒ１ａ〜ｒ４ａに分割する。分割
線Ｙ２は４つの領域ｒ１ａ〜ｒ４ａの境界を示してい
る。

【００６６】さらに、図１４（ｃ）において、上記の処
理を繰り返し行い、各処理ごとの新たな中心値の変動量
が、終了条件で与えられた値よりも小さくなった状態
で、繰り返し演算処理を終了する。これにより、代表色
候補６の画素を４つの領域ｒ１ｉ〜ｒ４ｉに分割するこ
とができる（ステップＳ１５）。

【００６７】さらに、４つに分割された各領域における
最終の中心値１７ｉを代表色として設定する。これによ
り、４つの分割領域にそれぞれ対応した４つの代表色が
決定される（ステップＳ１６）。

【００６８】そして、画像１０の各画素の色データと４
つの代表色の色データとを比較し、最も近接する代表色
の色データを各画素の色データに割り付ける。これによ
り、画像１０が各画素の４つの色データに基づいて各々
分割される（ステップＳ１７）。

【００６９】（３）第３の領域分割処理 この処理は、プリント基板１の画像１０の各パターン領
域１１〜１４の色が既知の場合に適用することができ
る。入力用カメラ２としてモノクロセンサを使用し、モ
ノクロセンサの前に各パターン領域１１〜１４と同色の
カラーフィルタを順次取り付けてプリント基板１を撮像
することにより、カラーフィルタと同色のパターン領域
のみを順次抽出することができる。

【００７０】なお、上記の領域分割処理の代わりに、再
配置法などの公知の方法を適用して領域分割処理を行な
ってもよい。

【００７１】さらに、領域分割部５は、上記の領域分割
処理に加え、分割された各パターン領域の境界部分に対
して太らせ処理を行う。

【００７２】上記（１）〜（３）の処理により得られた
パターン領域１１〜１４では、画像の量子化誤差や実際
のプリント基板上へのパターン形成プロセスでの誤差等
によって各パターン領域１１〜１４の境界部分が不正確
に識別されている場合がある。このような状態で各パタ
ーン領域１１〜１４ごとに異なる検査基準を適用して検
査を行うと、各パターン領域の境界で欠陥の誤検出や検
出漏れが生じる。そこで、パターン領域１１〜１４が隣
接する境界部分では、より厳しい検査基準が適用される
パターン領域を他方のパターン領域側に膨らませる太ら
せ処理（膨張処理）を行う。

【００７３】図１５は、太らせ処理の説明図である。図
１５（ａ）において、例えば画像１０のパッド領域１３
とシルク領域１４とが接している場合、パッド領域１３
はシルク領域１４に比べて欠陥の検査基準が厳しい。そ
こで、図１５（ｂ）に示すように、パッド領域１３に太
らせ処理を行い、パッド領域１３の最外周の画素位置を
数画素分をシルク領域１４側に拡大する。これにより、
パッド領域１３の拡張部１３ａには、パッド領域１３用
の検査基準が適用され、欠陥の検出漏れを防止すること
ができる。

【００７４】なお、３つ以上のパターン領域が接してい
る境界部分には、最も検査基準が厳しいパターン領域に
太らせ処理を行わせればよい。

【００７５】［検査処理部６の構成および処理動作］次
に、検査処理部６は、入力用カメラ２からプリント基板
１を撮像して入力された検査画像に対して、各パターン
領域１１〜１４ごとに異なる検査基準を適用した検査を
行う。検査方法としては、デザインルールに基づく検査
方法または比較検査法が適用される。以下、各方法の処
理について説明する。

【００７６】〔１〕デザインルールに基づく検査方法 （１）第１の検査方法 図１６は、デザインルールに基づく第１の検査方法が適
用される検査処理部のブロック図である。図１６におい
て、検査画像１０は、欠陥検査のために入力用カメラ２
により撮像されたプリント基板１の画像を示し、領域情
報２０は上記の領域分割部５により得られた各パターン
領域１１〜１４の検査画像１０上の位置を示している。

【００７７】また、検査処理部６は、デザインルール検
査部２１、検査基準選択部２２および検査基準格納部２
３からなる。検査基準格納部２３には、検査基準として
各パターン領域に対応した複数のデザインルールＡ〜Ｎ
が格納されている。

【００７８】検査基準選択部２２は、領域分割部５から
領域情報２０を受け取り、各パターン領域に応じたデザ
インルールＡ〜Ｎを検査基準格納部２３から選択してデ
ザインルール検査部２１に出力する。

【００７９】デザインルール検査部２１では、検査画像
１０の各画素を順次読み込み、領域情報２０に基づいて
各画素が含まれるパターン領域を判定し、検査基準選択
部２２により選択されたデザインルールＡ〜Ｎを適用し
てパターン領域の欠陥の有無を検出する。

【００８０】例えば、検査画像１０から読み込まれた画
素がシルク領域１４に属する場合には、欠陥検出基準が
比較的ゆるやかなデザインルールＡが選択され、また画
素がパッド領域１３に属する場合には、欠陥検出基準が
比較的厳しいデザインルールＮが選択される。それによ
り、プリント基板１に形成される回路の特性に影響を及
ばさないシルク領域１４に対しては、欠陥検出を迅速に
行うことができ、また半導体チップが実装されるパッド
領域１３については微小な欠陥についても検出可能とな
り、不良の発生を防止することができる。

【００８１】さらに、配線パターン１１およびレジスト
領域１２に対しては、両者の中間程度の欠陥検出が可能
となる。このように、各パターン領域１１〜１４の種類
に応じて適切なデザインルールを適用して欠陥検出を効
率良く行うことができる。

【００８２】（２）第２の検査方法 図１７は、デザインルールに基づく第２の検査方法が適
用される検査処理部のブロック図である。図１７におい
て、検査画像１０は、欠陥検査のために入力用カメラ２
により撮像されたプリント基板１の画像を示し、領域情
報２０は上記の領域分割部５により得られた各パターン
領域１１〜１４の検査画像１０上の位置を示している。

【００８３】検査処理部６は、解像度変換部２５、デザ
インルール検査部２１および検査基準格納部２３からな
る。検査基準格納部２３には、各パターン領域に共通の
デザインルールＡが格納されている。

【００８４】上記第１の検査方法では、要求される検査
精度の異なるパターン領域に応じた数のデザインルール
を予め用意し、パターン領域ごとに選択して適用する方
法を用いたが、第２の検査方法では、デザインルールを
共通にし、各パターン領域に要求される検査精度にデザ
インルールが適合するように各パターン領域の画像の解
像度を変換する方法が用いられる。

【００８５】解像度変換部２５は、入力用カメラ２およ
びＡ／Ｄ変換部３を通して入力されたプリント基板１の
検査画像１０の各画素を順次読込み、領域情報２０によ
り各画素が何れのパターン領域に属するかを判定する。
そして、解像度変換部２５は同一のパターン領域に含ま
れる複数の画素に対し、各パターン領域に対して定めら
れた解像度の画像に変換する。

【００８６】解像度の変換方法としては、まず入力用カ
メラ２の入力分解能を検査基準の最も厳しいパターン領
域に対応した分解能に設定して検査画像１０を取り込
み、各パターン領域ごとに間引き処理を施すことによっ
て、各パターン領域に応じた解像度に変換する。例え
ば、入力用カメラ２の入力分解能を検査基準の最も厳し
いパッド領域１３に対応した分解能に設定して検査画像
１０を取り込み、配線パターン１１、レジスト領域１２
およびシルク領域１４の画素群については間引き処理を
施して、この順に解像度を粗くする。

【００８７】また、間引き処理の代わりに解像度ごとに
入力用カメラ２の撮像倍率を変換してもよい。

【００８８】デザインルール検査部２１では、領域情報
２０に基づいて解像度が変換された検査画像１０の各画
素に対して検査基準格納部２３に格納されたデザインル
ールＡを適用してパターン領域の欠陥の有無を検出す
る。

【００８９】これにより、共通のデザインルールＡを用
いて各パターン領域１１〜１４に対して異なる検査精度
で欠陥検査を行うことができる。

【００９０】〔２〕比較検査法に基づく検査方法 （１）第１の検査方法 図１８は、比較検査法に基づく第１の検査方法が適用さ
れる検査処理部のブロック図である。図１８において、
検査画像１０は、欠陥検査のために入力用カメラ２によ
り撮像されたプリント基板１の画像を示し、参照画像３
０は参照画像格納部（図示せず）に格納された正規のパ
ターンを有するプリント基板の画像を示し、領域情報２
０は上記の領域分割部５により得られた各パターン領域
１１〜１４の検査画像１０上の位置を示している。

【００９１】検査処理部６は、比較検査部３１、検査基
準選択部２２および検査基準格納部３２からなる。検査
基準格納部３２には、検査基準として、各パターン領域
に対応した複数の検査基準値Ａ〜Ｎが格納されている。
検査基準値とは、検査画像１０と参照画像３０との画素
値の差異の許容値を示すものである。

【００９２】検査基準選択部２２は、領域分割部５から
領域情報２０を受け取り、各パターン領域１１〜１４に
応じた検査基準値Ａ〜Ｎを検査基準格納部２３から選択
して比較検査部３１に出力する。

【００９３】比較検査部３１では、検査画像１０の各画
素とこれに対応する参照画像３０の各画素とを順次読み
込み、両画素の画素値の差を求める。同時に、領域情報
２０に基づいて各画素が含まれるパターン領域を判定
し、検査基準選択部２２により判定したパターン領域に
対応する検査基準値を選択し、選択した検査基準値と画
素値の差の大きさを比較することによってパターン領域
の欠陥の有無を検出する。

【００９４】例えば、検査画像１０から読み込まれた画
素がシルク領域１４に属する場合には、比較的大きい検
査基準値が適用され、また画素がパッド領域１３に属す
る場合には、比較的小さい検査基準値が適用され、画素
が配線パターン１１またはレジスト領域１２に属する場
合には、中間程度の大きさの検査基準値が適用される。
それにより、各パターン領域の種類に応じて適切な検査
基準値を適用して欠陥検出を効率良く行うことができ
る。

【００９５】（２）第２の検査方法 図１９は、比較検査法に基づく第２の検査方法が適用さ
れる検査処理部のブロック図である。図１９において、
検査画像１０は欠陥検査のために入力用カメラ２により
撮像されたプリント基板１の画像を示し、参照画像３０
は参照画像格納部（図示せず）に格納された正規のパタ
ーンを有するプリント基板１の画像を示し、領域情報２
０は上記の領域分割部５により得られた各パターン領域
１１〜１４の検査画像１０上の位置を示している。

【００９６】検査処理部６は、解像度変換部２５、比較
検査部３１および検査基準格納部３２からなる。検査基
準格納部３２には、各パターン領域に共通の検査基準値
Ａが格納されている。

【００９７】第１の検査方法では、要求される検査精度
の異なるパターン領域に応じた数の検査基準値を予め用
意し、パターン領域ごとに選択して適用する方法を用い
たが、第２の検査方法では、検査基準値を共通にし、各
パターン領域の解像度を適宜変換することによって各パ
ターン領域ごとに適切な欠陥検出精度を実現している。

【００９８】解像度変換部２５は、入力用カメラ２およ
びＡ／Ｄ変換部３を通して入力されたプリント基板１の
検査画像１０の各画素および予め用意された参照画像３
０の各画素を順次読込み、領域情報２０により各画素が
何れのパターン領域に属するかを判定する。そして、同
一のパターン領域に含まれる複数の画素群を、各パター
ン領域に対して定められた解像度となるように変換す
る。

【００９９】解像度の変換方法としては、入力用カメラ
２の入力分解能を検査基準の最も厳しいパターン領域に
対応した分解能に設定して検査画像１０を取り込み、各
パターン領域を識別し、各パターン領域ごとに間引き処
理を施すことによって各パターン領域に応じた解像度に
変換する。

【０１００】比較検査部３１では、領域情報２０に基づ
いて解像度が変換された検査画像１０および参照画像３
０の各画素値の差を求め、検査条件格納部２３に格納さ
れた検査基準値Ａと比較してパターン領域の欠陥の有無
を検出する。

【０１０１】（３）第３の検査方法 図２０は、比較検査法に基づく第３の検査方法が適用さ
れる検査処理部のブロック図である。図２０において、
検査画像１０は欠陥検査のために入力用カメラ２により
撮像されたプリント基板１の画像を示し、参照画像Ａ〜
Ｎは参照画像格納部３５に格納された正規のパターンを
有するプリント基板１の各パターン領域の画像を示し、
領域情報２０は上記の領域分割部５により得られた各パ
ターン領域１１〜１４の検査画像１０上の位置を示して
いる。

【０１０２】検査処理部６は、解像度変換部２５、参照
画像選択部３６、比較検査部３１および検査基準格納部
３２からなる。検査基準格納部３２には、検査基準とし
て各パターン領域に共通の検査基準値Ａが格納されてい
る。

【０１０３】上記第２の検査方法では、検査画像１０お
よび参照画像３０の解像度を変換して、両者の各画素を
比較したが、第３の検査方法では、各パターン領域ごと
に所定の解像度に変換された参照画像Ａ〜Ｎを予め用意
している。

【０１０４】解像度変換部２５は、入力用カメラ２およ
びＡ／Ｄ変換部３を通して入力された検査画像１０の各
画素を順次読込み、領域情報２０により各画素が何れの
パターン領域に属するかを判定する。そして、同一のパ
ターン領域に含まれる複数の画素群を、各パターン領域
に対して定められた解像度となるように変換する。

【０１０５】解像度の変換方法としては、上記第１およ
び第２の検査方法と同様の方法が用いられる。

【０１０６】参照画像選択部３６は、解像度変換部２５
に読み込まれる検査画像１０の各画素が属するパターン
領域の参照画像Ａ〜Ｎを選択し、比較検査部３１に出力
する。

【０１０７】比較検査部３１では、領域情報２０に基づ
いて解像度が変換された検査画像１０および参照画像選
択部３６から出力された参照画像の各画素値の差を求
め、検査基準格納部３２に格納された検査基準値Ａと比
較してパターン領域の欠陥の有無を検出する。

【０１０８】以上の処理により、要求される検査精度が
異なる複数のパターン領域が混在するプリント基板に対
し、複数のパターン領域が有する色を識別することによ
りパターン領域を正確に分離し、この分離結果を用いて
各パターン領域ごとに異なる検査基準を適用して欠陥検
査を行うことができる。これにより、部品実装直前のプ
リント基板１に対して、パターン領域の欠陥検査を正確
にかつ適切な精度で効率良く行うことができる。

【０１０９】なお、上記実施例においては、入力用カメ
ラ２が撮像手段に相当し、領域分割部５が領域識別手段
に相当し、検査処理部６が検査手段に相当し、検査基準
格納部２３が設計基準格納手段に相当し、検査基準選択
部２２および参照画像選択部３６が選択手段に相当し、
デザインルール検査部２１および比較検査部３１が判定
手段に相当し、参照画像格納部３５が参照画像格納手段
に相当し、検査基準格納部３２が許容値格納手段に相当
し、解像度変換部２５が変換手段に相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリント基板の検査装置のブロッ
ク図である。

【図２】プリント基板の模式図である。

【図３】プリント基板の配線パターン領域の模式図であ
る。

【図４】プリント基板のレジスト領域の模式図である。

【図５】プリント基板のパッド領域の模式図である。

【図６】プリント基板のシルク領域の模式図である。

【図７】第１の領域分割方法のフローチャートである。

【図８】３次元色空間における画素分布図である。

【図９】頻度ヒストグラムを示す図である。

【図１０】３次元のペアノ曲線の斜視図である。

【図１１】第２の領域分割方法のフローチャートであ
る。

【図１２】色空間線形分割法の説明図である。

【図１３】頻度ヒストグラムを示す図である。

【図１４】再配置法による領域分割の説明図である。

【図１５】太らせ処理の説明図である。

【図１６】デザインルールに基づく第１の検査方法が適
用される検査処理部のブロック図である。

【図１７】デザインルールに基づく第２の検査方法が適
用される検査処理部のブロック図である。

【図１８】比較検査法による第１の検査方法が適用され
る検査処理部のブロック図である。

【図１９】比較検査法に基づく第２の検査方法が適用さ
れる検査処理部のブロック図である。

【図２０】比較検査法に基づく第３の検査方法が適用さ
れる検査処理部のブロック図である。

【図２１】プリント基板の製造工程および検査工程を示
す図である。

【符号の説明】

１ プリント基板 ２ 入力用カメラ ４ 検査部 ５ 領域分割部 ６ 検査処理部 １０ 画像 １１ 配線パターン １２ レジスト領域 １３ パッド領域 １４ シルク領域 ２０ 領域情報 ２１ デザインルール検査部 ２２ 検査基準選択部 ２３ 検査基準格納部 ２５ 解像度変換部 ３０ 参照画像 ３１ 比較検査部 ３２ 検査基準格納部 ３５ 参照画像格納部 ３６ 参照画像選択部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板に形成された互いに色の異
   なる複数のパターン領域の欠陥の有無を検査するプリン
   ト基板の検査装置であって、 前記複数のパターン領域が形成された前記プリント基板
   を撮像する撮像手段と、 前記プリント基板の各パターン領域の色に基づいて、前
   記撮像手段により得られた前記プリント基板の画像から
   各パターン領域を識別する領域識別手段と、 前記領域識別手段により識別された各パターン領域ごと
   に予め定められた検査基準を用いて各パターン領域の欠
   陥の有無を検査する検査手段とを備えたことを特徴とす
   るプリント基板の検査装置。
2. 【請求項２】 前記検査基準は、パターンの幾何学的規
   則を規定する設計基準であることを特徴とする請求項１
   記載のプリント基板の検査装置。
3. 【請求項３】 前記検査手段は、 複数のパターン領域にそれぞれ対応する複数の設計基準
   を格納する設計基準格納手段と、 各パターン領域に対応した設計基準を前記設計基準格納
   手段から選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された設計基準に基づいて各パ
   ターン領域の欠陥の有無を判定する判定手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項２記載のプリント基板の検査装
   置。
4. 【請求項４】 前記検査手段は、 各パターン領域に共通の設計基準を格納する設計基準格
   納手段と、 各パターン領域の画像をそれぞれ予め定められた解像度
   の画像に変換する変換手段と、 前記変換手段により得られた各パターン領域の画像に対
   して前記設計基準格納手段に格納された前記設計基準を
   適用して欠陥の有無を判定する判定手段とを備えたこと
   を特徴とする請求項２記載のプリント基板の検査装置。
5. 【請求項５】 前記検査基準は、参照画像と前記撮像手
   段により得られた前記プリント基板の画像との画素値の
   差の許容値であることを特徴とする請求項１記載のプリ
   ント基板の検査装置。
6. 【請求項６】 参照画像を格納する参照画像格納手段を
   さらに備え、 前記検査手段は、 複数のパターン領域にそれぞれ対応する複数の許容値を
   格納する許容値格納手段と、 各パターン領域に対応した許容値を前記許容値格納手段
   から選択する選択手段と、 前記領域識別手段により識別された各パターン領域の画
   像と前記参照画像格納手段に格納された前記参照画像と
   の画素値の差を求め、前記選択手段により選択された許
   容値と前記差とを比較して各パターン領域の欠陥の有無
   を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする請求項
   ５記載のプリント基板の検査装置。
7. 【請求項７】 参照画像を格納する参照画像格納手段を
   さらに備え、 前記検査手段は、 各パターン領域に共通の許容値を格納する許容値格納手
   段と、 各パターン領域の画像および前記参照画像を予め定めら
   れた解像度の画像に変換する変換手段と、 前記変換手段により得られた各パターン領域の画像と、
   これに対応する参照画像との画素値の差を求め、前記許
   容値格納手段に格納された許容値と前記差とを比較して
   各パターン領域における欠陥の有無を判定する判定手段
   とを備えたことを特徴とする請求項５記載のプリント基
   板の検査装置。
8. 【請求項８】 各パターン領域に応じた解像度を有し、
   かつ各パターン領域にそれぞれ対応する複数の参照画像
   を格納する参照画像格納手段をさらに備え、前記検査手
   段は、 各パターン領域に共通の許容値を格納する許容値格納手
   段と、 各パターン領域に対応した前記参照画像を前記参照画像
   格納手段から選択する選択手段と、 各パターン領域の画像を予め定められた解像度の画像に
   変換する変換手段と、 前記領域識別手段により識別されたパターン領域に基づ
   いて前記変換手段により得られた各パターン領域の画像
   と前記選択手段により選択された前記参照画像との画素
   値の差を求め、前記許容値格納手段に格納された前記許
   容値と前記差とを比較することによって各パターン領域
   における欠陥の有無を判定する判定手段とを備えたこと
   を特徴とする請求項５記載のプリント基板の検査装置。
9. 【請求項９】 前記領域識別手段は、複数のパターン領
   域が接する境界部分において、前記検査基準が厳しいパ
   ターン領域を前記検査基準が緩やかなパターン領域側へ
   拡張することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記
   載のプリント基板の検査装置。
10. 【請求項１０】 プリント基板に形成された互いに色の
    異なる複数のパターン領域の欠陥の有無を検査するプリ
    ント基板の検査方法であって、 前記複数のパターン領域が形成された前記プリント基板
    を撮像する工程と、 前記プリント基板の各パターン領域の色に基づいて前記
    撮像工程により得られた各パターン領域を識別する工程
    と、 前記パターン領域を識別する工程により識別された各パ
    ターン領域ごとに予め定められた検査基準を用いて各パ
    ターン領域の欠陥の有無を検査する工程とを備えたこと
    を特徴とするプリント基板の検査方法。