JPS6017044B2 - 印刷配線板のパタ−ン検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は印刷配線板に形成された配線パターンの欠陥を
検査する装置に関する。

一般的な印刷配線板の構成を第１図、第２図に示し、第
１図は配線面２から見た平面図であり、第２図はそのＡ
ーバ断面図である。

これら図に於いて、４，５は銅等の導体箔からなる配線
パターン、６は髪の配線面３と電気的接続を行なうため
のスルーホール、７は絶縁基材、１３，１４はグランド
層・電源層として使われる内層パターンで、配線パター
ン４，５と同じく、鋼等の導体箔からなるものである。
第１図に示す配線パターンは、一般に第１図の実線（大
綾を除く）と点線で示すパターンを、写真原版（マスク
）によりエッチングレジストパターンとして鋼箔上に写
しとり、エッチング処理することにより形成される。こ
の形成過程で、写真原版にゴミが付着したり、写真原版
に優が生じたりすると微小付着８、微小欠け９、微小突
起１０が生じ、エッチング不足ではパターンの太り１１
が生じ、エッチング過多ではパターンの細り１２が生ず
る。これらの欠陥があると、微小欠け９、細り１２では
回路抵抗増、電流容量減、印刷配線板取扱い時の接触程
度で断線する等、微小付着８、微小突起１０、太り１１
では、回路の短絡、半田付け時の半田ブリッジが発生す
る等、印刷配線板本釆の正しい配線路を構成することが
できなくなってしまう。これらの欠陥は、特に最近のよ
うに高密度実装が徹底して行なわれ、例えば、パターン
中が０．１側程度になってくると、わずかな欠陥であっ
ても正確に見逃すことなく検査されなければならず、も
はや目視検査では不可能である。従ってかような検査を
機械で行なわせようとするために、第３図の如く、被検
査印刷配線板１と、別に設けられた比較照合用印刷配線
板１′との各々の配線面を光学像として捕え比較照合す
る方法がある。以下に、この従来方法について説明する
。第３図に於いて、電気信号比較照合装置２７を除き同
じ構成のものが左右に配置されており、左側（被検査印
刷配線板側）の各部分に対応する右側の部分には同一符
号でダッシュを付してある。

従って、右側の各部分の機能、動作は、左側の各部分の
機能動作を説明することによって、その説明中の符号に
ダッシュを付加して右側の説明に代えられるので、左側
の説明で代表する。印刷配線板１の配線面２の上方には
側方から与えられる光源２１の光を反射して配線面２に
照射し、該配線面からの反射光を上方へ通過せしめるハ
ーフミラー２３と、該ミラー２３から上方に通過した光
を集め光学像を結ぶレンズ２４と該光学像が結ばれる位
置し、該像の明暗を多数の電気信号２６に変換するイメ
ージセンサ２５が設けられており、左側のイメージセン
サ２５から得られる電気信号２６と、右側のイメージセ
ンサ２５′から得られる電気信号２６′とを、配線パタ
ーンとして認識し、比較照合する比較照合装置２７が設
けられており、この比較照合装置２７により、欠陥部分
の有無内至欠陥箇所の指摘がなされる。例えば、第４図
ａに示す如き印刷配線板を検査する場合、第３図の光源
２１から出た光はしンズ２２を通過して、ミラー２３で
下方に向きを変えられ、第４図の光線３１，３２，３３
として印刷配線板１の配線面２の各部分に照射される。
光線３１は絶縁基材７の低反射率により低レベルの反射
光４１を生じ、光線３２は銅等の金属でなる配線パター
ン５の高反射率により高レベルの反射光４２を生じ、光
線３３はスルーホール６則ち貫通孔を通して髪の配線面
３に通過するため反射光は生じない。このようにして上
方に反射された光線４１，４２は「第３図のハーフミラ
ー２３，レンズ２４を介してイメージセンサ２５上に光
学像として結ばれる。イメージセンサ２５は多数の微小
受光素子を一直線上に配列したもので、例えば５柳の長
さに２５６ケの素子を並べたもの等がある。第４図ｂは
かようなイメージセンサ２５面に第４図ａの前記反射光
４１，４２が像形成された時現われる電気信号を、全受
光素子についてプロットしたものであり、縦軸に電気信
号レベルをとり、機軸にイメージセンサの素子位置を示
してある。同図に於いて、１，は、貫通孔位置の電気信
号レベルを示し、配線面からの反射光が殆どないため低
レベルである。１２は、絶系菱基材７からの反射光４１
が電気信号に変換されたもので、１，よりは高いが低レ
ベルである。

１３は、配線パターン５からの反射光４２が電気信号に
変換されたもので高レベルである。

かような各種レベルを比較照合し易すくために、明レベ
ルと賭しベルの２種、即ち２値に変換する必要がある。
このため第４図ｂに示す如く、電気信号レベルがｌｓよ
り高いとき明レベル、それ以下を賭しベルとするように
例えば電圧比較器からなる２値化回路２８により変換を
行なうと、配線パターン５は期しベル（２進“１”）、
絶縁基材７、スルーホール６は隠しベル（２進“０”）
の２値信号に変換される。この様にして得られた２値信
号はイメージセンサ２５の受光面が線形であるため、綾
情報（第１図のパターンをＡ−Ａ′線で見たような線状
の情報）となっている。従って、印刷配線板を該配線面
に沿って平行移動し乍ら、前記２値信号をメモリ２９に
記憶して行くことにより、該メモリ２９に面情報が得ら
れる。しかる後談メモリ２９に記憶された面情報を、パ
ターン比較回路３０で比較照合し、一致しない部分を欠
陥として表示する。以上の様な検査装置によれば第４図
に示すごとく配線面２に対して入射光３１，３２のごと
く上方から光が照射されるので、該配線面が平坦な面で
ある限り反射光４１，４２は上方へ反射され、レンズ２
４にうまく集光されて光学像が結ばれ、該像の明暗はイ
メージセンサ２５の各受光素子によって電気信号２６に
変換される。ところが、第２図に示すごとく、スルーホ
ール肩部１５は配線パターン５からスルーホール６にか
かる領域で曲線を描いているため、スルーホール層部１
５の曲面に入射した光は、光の反射の法則により上方へ
反射せず、従ってレンズ２４に集光されないためパター
ン情報として獲得されず実際のスルーホール径よりも大
きい径で認識される。それ故に従来の検査装置のごとき
節縦裏面に対して上方から光を照射する構成に於いては
、スルーホール肩部のパターン情報は検査の対象となら
ないという問題があった。第５図にスルーホール肩部の
欠陥について示す。

第５図ａは配線面２から見た平面図であり第５図ｂはそ
のＢ−Ｂ′断面図である。第５図ａに示す如きスルーホ
ール肩部の欠陥１６は、ドライフィルムをエッチングレ
ジストとする印刷配線板の製造方法に於いて、スルーホ
ール保護の目的でスルーホール上に張ったドライフィル
ムテントがエッチング処理中に破損する場合に良く発生
する欠陥であり、該欠陥が存在すると印刷配線板への部
品取付け時の半田付けがうまくいか．なかったり、スル
ーホール肩部で破断が生じ易いとい「う問題がある。本
発明の目的は、上記欠点を除去し、スルーホール肩部の
欠陥を欠陥として検知できる様にスルーホール肩部のパ
ターン情報を獲得できる検査装置を提供することにある
。

上記目的を達成するために、本発明は、印刷配線板の配
線面に光を照射する手段として、配線面に対いまぼ垂直
方向から光を照射する第１の照射手段と、該配線面に対
し入射角の大きい角度から光を照射する第２の照射手段
とを設け、これら入射角度の違う両者の光から得られる
１つの反射映像に基づいて配線パターンの欠陥を判定す
るよう構成した印刷配線板のパターン検査装置を特徴と
する。

以下図に従い本発明の実施例を詳細に説明する。

第６図は本発明の一実施例を示すもので、第７図はその
一部詳細図、第８図は第６図の動作を説明するための図
である。第６図に於いて５１，５１′は２１，２１′と
は別の配線面２に対して低い角度で光を照射するための
光源であり、５２，５２′は前記光源５１，５１′から
出た光を配線面２の検査対象エリアに導くための光ファ
イバーである。ただし光源５１，５１′は光源２１，２
１′を兼ねても良いし、また配線面２に対して低い角度
で光を照射する目的を別の手段、例えばプリズムや鏡を
使用して達成可能ならば、光ファイバー５２，５２′の
使用を制限されるものではない。他の部分２１〜２６，
２１′〜２６′，２７，２８，２８′，２９，３０は第
３図の同一符号部分と同じものであるため、ここでの説
明は省略する。第７図に於いて光ファイバー５２から供
給される光は、入射角約７０度（一点鎖線で示す）を有
し、入射角６０度の入射光３５と入射角７５度の入射光
３４に包含された範囲の光東の光となって印刷配線板１
の配線面２に照射される。配線面２に対して低い角度で
照射される光は入射角９０度に近い方が、スルーホール
肩部のパターン情報の獲得領域が大きくなるのであるが
、印刷配線板１の固定拾具等の検査装置の他の構成部品
の配置上、配線面から適当な間隙を設ける必要があり、
第７図に於いては入射角約７０度の例を示した。次に第
８図を用いて動作を説明する。第８図は、第２図に於け
るスルーホール肩部１５の周辺を拡大した断面図であり
、ハッチングを施した領域は鋼等の導体金属であること
を示す。入射光３４，３５は第７図に示した入射光３４
，３５と同じものであり、スルーホール眉部１５の入射
点Ａ，Ｂに破線で示した垂線に対しそれぞれ７５度、６
０度の角度を有する。該入射光３４，３５はスルーホー
ル肩部１５で反射し、反射光４４，４５になってレンズ
２４に集光される。該反射光４４，４５が入射点Ａ，Ｂ
に破線で示した垂線に対し、１４度の角度を有している
のは、例えばレンズ２４として日本光学製リプロニツコ
−ル８５肋Ｆ／１．０を倍率×１で使用した場合の画角
が１４度であることを示す。従って、配線面の上方から
のみ光を照射していた従来の検査装鷹では配線パターン
５が平坦面である部分則ち、配線パターン５からスルー
ホール肩部１５の曲面にさしかかる手前の点Ｃまでのパ
ターン情報しか得られていなかったものが、本発明の配
線面に対する低い角度での光の照射によりスルーホール
肩部１５の中ほどの点Ａまでのパターン情報が得られる
ようになった。従って配線パターンを平面的にとらえた
場合、点Ｃを垂直に降ろして導体金属と絶系該基材７と
の境界線と交わる点Ｄと点Ａを垂直に降ろして前記境界
線の延長線と交わる点Ｅまでの距離Ｌ‘こあたるパター
ン情報が得られたことになり、これによってスルーホー
ル肩部の欠陥を欠陥として検知可能となった。第９図は
イメージセンサ２５面に形成された光学像に対応して現
われる電気信号をイメージセンサの全受光素子について
プロットした図であり、縦軸に電気信号レベルをとり、
機軸にイメージセンサの素子位置を示したものである。

第９図ａは、配線面の上方からのみ光を照射していた従
釆の検査装置のイメージセンサ２５に現われた電気信号
を示し、第９図ｂは、本発明の特徴である配線面に対す
る低い角度での光の照射によりイメージセンサ２５に現
われた電気信号を示し、第９図ｃは、配線面の上方から
の光の照射と配線面に対する低い角度での光の照射の両
者を併せた即ち、本発明の検査装置のイメージセンサ２
５に現われた電気信号を示す。従って第９図ｃに示され
た電気信号は、第９図ａに示された電気信号と第９図ｂ
に示された電気信号の和をとったものである。同図に於
いて１，，１，′，１，″は貫通孔位置の電気信号レベ
ルを示し、配線面からの反射光が殆どないため１，，１
，′，１，″とも同等の電気信号レベルである。従って
１，＝１，′＝１，″ １２，１２′，１，″は、絶縁基村７からの電気信号レ
ベルを示し、１２′と１２″は同等の電気信号レベルで
ある。

１２′＝１２〃 １２の電気信号レベルよりもＬ′，１２″の電気信号レ
ベルが高い原因は、絶黍菱基材７の表面凹凸が１０数ミ
クロンあるため、低い角度で入射した光の乱反射光がレ
ンズ２４に集光されイメージセンサ２５にとらえられる
ためである。

１３は、配線パターン位置からの電気信号レベルを示し
、１３′はスルーホール肩部からの電気信号レベルを示
す。

１３′の電気信号レベルが１３の電気信号レベルよりも
高い原因は、配線パターン表面の凹凸に比べ、スルーホ
ール肩部の表面凹凸が小さく乱反射が起こりにくいから
である。

第１０図は配線面を照射する光の入射角の違いによって
絶糸該基材の電気信号レベルがどの様に変化するかを示
した図であり、縦軸に絶縁基材の電気信号レベルを示し
、機軸に配線面を照射する光の入射角を示した。

配線面に対して上方から光を照射する瓢ち、光の入射角
が０度に近い場合には、絶縁基村の電気信号レベルは低
レベルにあるが、入射角が大きくなるにつれて高レベル
に推移し、入射角６０度を頂点にして入射角が更に大き
くなると逆に低レベルに推移する特性を示している。従
って配線面に対して低い角度で光を照射する即ち、光の
入射角が９０度に近い場合にも絶縁基材の電気信号レベ
ルは低レベルである。絶黍廉基村の電気信号レベルが高
レベルになると配線パターンの電気信号レベルとの差が
なくなるため、２値化回路による、配線パターンは明レ
ベル（２進“１”）、絶縁基材は脂レベル（２進“０”
）の２値化が不可能になる。従って絶縁基材の電気信号
レベルはできるかぎり低レベルに保つ必要があり、その
意味では配線面に対する低い角度での光の照射は都合が
良い。第１１図は配線面を照射する光の入射角の違いに
よって貫通孔の電気信号レベルから配線パターンの電気
信号レベルまでの電気信号の平均立ち上がり傾斜量がど
の様に変化するかを示した図であり、縦軸に単位長あた
りの電気信号数を示し、縦軸に配線面に照射する光の入
射角を示した。配線面に対して上方から光を照関する即
ち、光の入射角が０度に近い場合には単位長あたりの電
気信号数が多く、即ち電気信号の立上がり頃斜が緩やか
であることが分る。配線面に照射する光の入射角が大き
くなるにつれて単位長あたりの電気信号数が減少し、即
ち電気信号の立ち上がり傾斜が急激になることが分かる
。第９図ａに於ける、貫通孔位置の電気信号レベル１，
から配線パターン位置の電気信号レベル１３まで電気信
号レベルが上昇するのにイメージセンサの受光素子１ケ
ずつに対応してプロットされた電気信号数は平均５．４
ポイントであるが「第９図ｂに於いて、同機の、貫通孔
位置の電気信号レベル１，′から、スルーホール肩部か
らの電気信号レベルｂ′までの電気信号レベルが上昇す
るのに平均１．９ポイントである。従ってその差の３．
５ポイント分に相当する電気信号数、距離に換算して（
受光素子ピッチが２０〆であるから）２０×３．５＝７
０仏ｍが配線面に対して低い角度で光を照射することに
よってスルーホール肩部から得られたパターン情報にあ
たり、スルーホール径が従来例よりも７０Ａ小さくなり
実際の径に近ずし、て認識できることが分かる。以上述
べた如く、本発明によれば次の効果がある。

ｍ 配線面に対する低い角度での光の照射により、スル
ーホール肩部からのパターン情報が得られ、実際のスル
ーホール径に近い認識ができると共にスルーホール肩部
の欠陥を検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な印刷配線板の一部拡大平面図、第２図
はそのＡ−Ａ′断面図、第３図、第４図は従来の検査装
置を説明するための図、第５図はスルーホール肩部の欠
陥を説明するための図、第６図は本発明の一実施例であ
る検査装置を説明するための図、第７図はその一部詳細
図第８図は動作を説明するための図、第９図、第１０図
、第１１図は本発明の一実施例である検査装置で得られ
た電気信号を説明するための図である。 １，１′……印刷配線板、２，３……配線面、４，５・
…・・配線パターン、６・・・・・・スルーホール、７
・・・・・・絶縁基材、８〜１２・・・・・・欠陥部分
、１５・・・・・・スルーホール肩部、１６・・…・ス
ルーホール肩部の欠陥、２１，２１′・・・・・・光源
、２２，２２′・・・・・・レンズ、２３，２３′……
ハーフミラー、２４，２４′・・・・・・結像レンズ、
２５，２５′……イメージセンサ、２６，２６…・・・
電気信号出力、２７・．．・．・比較照合装置、２８，
２８′・…・・２値化回路、２９・・・・・・メモリ、
３０・・・・・・パターン比較回路、３１〜３５・・・
・・・入射光、４１，４２，４４，４５・・・・・・反
射光、５１，５１′…・・・光源、５２，５２′・・・
・・・光ファイバー。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 印刷配線板の配線面からの反射光を検出することに
   よつて該印刷配線板の配線パターンを検査する装置にお
   いて、前記印刷配線板の配線面に対しほぼ垂直方向から
   光を照射する第１の照射手段と、前記配線面に対し入射
   角の大きい角度から光を照射する第２の照射手段と、前
   記第１の照射手段および第２の照射手段によつて上記配
   線面から得られる反射光による１つの反射映像に基づい
   て前記配線面の配線パターンの欠陥を判定する手段とを
   有することを特徴とする印刷配線板のパターン検査装置
   。