JPS61132843A - プリント板検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプリント板の検査方法、特にスルーホールが正
しく形成されているか否かを検査する方法に関するもの
である。

従来技術とその問題点 半導体集積回路の著しい発達によって種々の産業分野で
電子回路が利用され、半導体の集積度の増大とともにそ
れを実装するためのプリント板にも高度な技術が要求さ
れるようになってきた。

プリント板の持つ面積を有効に利用するため、プリント
板の上面と下面とをスルーホールによって電気的に導通
させるのが一般的である。スルーホールはプリント板の
貫通穴の内側面に銅メッキし、この銅メッキの上に半田
メッキをしてプリント板の上下面の電気的導通を図るも
のである。

スルーホールを製作する工程では、上記のように銅メッ
キされた貫通穴の内側面の上に半田がメッキされるが、
第１図に斜線部で示すように半田がスルーホール１の一
部もしくは全部を閉塞したり、スルーホール２のように
中央部に橋渡し状に付着するといった欠陥品が発生する
ことがある。

このような欠陥があると、半導体あるいはその他の電子
部品をプリント板上に実装できなくなり、重大な問題と
なる。そのため、現状ではスルーホールが形成されたプ
リント板を人間が目視により検査する方法が採られてい
るが、この場合には検査に要する時間が、例えば４００
　ｍＸ５００　ｔｍの大きさを有するプリント板では１
〜２分必要になるといわれており、また疲労による検査
ミスを生じる危険性がある。

検査時間の短縮および人間の疲労解消ということを考え
ると、当然ながら自動検査装置が必要となり、従来技術
として、プリント板を移動させ、プリント板に穿設され
たスルーホールの穴の数をカウントし、正規の数と一致
するかどうかで欠陥の有無を判断する方法が提案されて
いる。

この従来方法では、穴が半田で完全に閉塞されている場
合には欠陥を判別できるが、第１図のスルーホール１の
ように半田が穴の一部を閉塞している場合には、穴が存
在するとしてカウントしてしまうため、欠陥を判別でき
ず、またスルーホール２の場合には、穴が２個存在する
と誤って判断してしまう欠点がある。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、プリント板のスルーホール製作後にそのス
ルーホールが完全に形成されているかを精度良く判断で
き、かつ検査時間を短縮できる新規なプリント板検査方
法を提供することにある。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、プリント板の検
査面の全域を基盤状に区分した小さな領域に分け、これ
ら各領域を独立した画素とし、良品であるマスタープリ
ント板の片面側から光を照射し、他面側に透過する各画
素の光情報を２値信号化して記憶した後、検査すべきプ
リント板に同様に光を照射して各画素の光情報を２値信
号化し、該画素信号と上記マスタープリント板の対応す
る画素信号とを比較することによって、検査すべきプリ
ント板の良否を判定するものである。

すなわち、プリント板の検査面をスルーホールの直径よ
り小さな画素に分割し、各画素の光の透過量をデジタル
信号化し、正規のスルーホールが形成されたマスタープ
リント板から得られた画素信号と検査すべきプリント板
から得られた画素信号とを各画素ごとに逐一比較するこ
とによって、スルーホールの欠陥を判別するようにした
ものである。

その結果、スルーホールの穴の一部が閉塞されたり、穴
が橋渡し状に閉塞されたような欠陥があっても、高精度
に判別できる。

ここで、本発明の基本原理を第２図にしたがって説明す
る。図面はプリント板３の一部を拡大したもので、所定
位置にはスルーホール４．５が設けられている。プリン
ト板３を２次元面としてとらえ、図に示すようにＹ軸、
Ｙ軸をとり、プリント板３の検査すべき面の全域を基盤
状に小さく区分された画＝ｉ６．７．８などに分ける。

プリント板３の裏面側より光を照射すれば、スルーホー
ル４．５の部分のみ光が透過し、他の部分は光が遮断さ
れるため、光が透過される部分を“１”、遮断される部
分をＯ′と表示すれば、プリント板３上の各画素が第２
図のように識別されることになる。

そこで、プリント板３上の全てのスルーホールが完全に
形成されたものをマスタープリント板とし、検査すべき
プリント板を検査プリント板と称すれば、マスタープリ
ント板の各画素の光情報を第２図に示すように２値信号
化して記憶し、その後検査プリント板の各画素の光情報
を同様に２値信号化して記憶し、それぞれ対応する画素
信号を逐次比較すれば、検査プリント板の良否が高精度
に判別できる。

すなわち、検査プリント板のスルーホールが第１図のス
ルーホール１．２のような欠陥を有している場合には、
斜線部分に相当する画素では光が遮断されるため、この
画素信号が“Ｏ”となり、この画素信号とマスタープリ
ント板の対応する画素信号（“１”）と比較したとき両
信号が異なるため、容易に欠陥を判別できる。

なお、第２図では各画素を“１”、′０”で判断、すな
わち明暗で識別したが、各画素で受ける光の量に階調を
与えてそれぞれを比較すれば、さらに精密な検査を行う
ことも可能である。

実施例の説明 第３図は本発明の方法を利用した検査装置の一実施例を
示す。図面において、多数のスルーホール１０を有する
プリント板９は、その四隅部に設けた位置決め穴９ａを
位置決めピン１１に嵌合させることによって、開口部１
３を有するフレーム１２上に設置され、このフレーム１
２はスライダー１４上を滑らかに摺動するスライプイン
ク−ユニット１５に機械的に固定されている。

フレーム１２はボルト１６などの機械的な手段により金
具１７を介してパルスモータ１８に連結され、該パルス
モータ１８は外部電気信号によって矢印方向にスケール
１９上を移動する。

いま、プリント板９がパルスモータ１８によって図示の
位置から右方向へ駆動され、プリント板９の検査すべき
初端が光源２０の直下に到達すると、その位置を近接セ
ンサー２１が検出し、その瞬間もしくは一定時間後、カ
メラ２２が光源２０よりプリント板９を経て透過する光
の量を検出する。

まず、カメラ２２によってプリント板９上に参考のため
に記したＹ方向の光情報が得られ、その光情報が全て得
られると、パルスモータ１８が右方向へ１コマ分移動し
、この新しいＸ位置でのＹ方向の光情報が集められ、以
後この動作を繰り返すことによって、最終的に第２図に
示したようなプリント板９の小さく区分された全ての画
素の光情報が得られることになる。

上記の一連の動作をマスタープリント板で行った後、検
査プリント板で同様の動作を実施すれば、既に述べたよ
うに検査プリント板の良否を判別できる。

第４図は第３図に示す検査装置の横断面図である。プリ
ント板９の代表的なスルーホールを２５とすると、光源
２０より照射された光はスルー水−ル２５を透過してカ
メラ２２のレンズ２３で集光され、受光素子２４に結像
される。受光素子２４として、本実施例ではＣＯＤ素子
を使用するが、ＭＯ３型素子あるいは他の光信号を電気
信号に変換しうる受光素子であれば、どのような形式で
もよい。

第５図には、受光素子２４として例えばＹ方向に２０４
８個の素子（慕子間のピッチは約１３μ、すなわち素子
全長は約２７ｆｉとなる）を有するＣＯＤ素子を使用し
た場合の動作例を示す。受光素子２４で受けた光量はＣ
ＯＤ素子によって電気信号に変換され、２０４８個の電
気信号が第５図に示すように時間分割されたパルス列１
〜２０４８としてカメラ２２の外部へ送り出される。光
量はパルスの高さにより判別され、例えば基準電圧レベ
ルｖｌを設定し、各パルスの高さ、すなわち電圧レベル
がｖｌよりも高いときに“１”、低いときに“０″と判
断すると、パルス１，４．５゜６、　７．　８．　９・
・・が“ｌ”となり、パルス２、　３．　１０．　２０
４６．　２０４７．　２０４８　　・　・・が“０”と
なって、第２図に示すようなＹ方向の全ての画素の光情
報が２値信号として判別される。

第６図は本発明の他の実施例を示す検査装置の横断面図
である。第４図に示した例では、プリント板９とカメラ
２２との距離が長く、プリント板９のＹ方向端部近傍に
位置するスルーホール２５を透過する光がカメラ２２で
十分に検出できる場合を示した。しかしながら、実際上
の問題として、カメラ２２とプリント板９との距離が十
分に取れない場合や、プリント板９のＹ方向の長さが大
きい場合があり、そのときにはプリント板９のＹ方向端
部に位置するスルーホールからの透過光がカメラ２２で
検出し得ない恐れがある。

このような場合に、第６図に示すようにプリント板９の
上面よりプリント板９の面に対して直角な光軸を有する
平行光線２６を与えるとともに、プリント板９の下方に
つや消し面３０を有するすリガラス２８を設置すれば、
上記の問題を解決で、きる、すなわち、光線２６がスル
ーホール２７を透過してすりガラス２８のつや消し面３
０に到達すると、このつや消し面３０で乱反射し、スル
ー、ホール２７の大きさに比例する明部３１が生じるこ
とになる。当該明部３１はすりガラス２８の透明部２９
を経てカメラ２２で検知され、レンズ２３で集光され受
光素子２４に結像される。

なお、すりガラス２８の代わりに、上記の平行光線２６
が乱反射する厚みの薄いフィルムなどを使用してもよい
。

さて、本発明においてさらに実際的な問題が存在する。

すなわち、本発明の実施上の重要な点は、マスタープリ
ント板と検査プリント板とを理論的には全く同じ位置に
設置して各画素の情報を正確に比較するところにあり、
これを実施するために、第３図に示したようにフレーム
１２上に位置決めピン１１を設け、このピン１１にプリ
ント板９の位置決め穴９ａを嵌合せしめることによって
、プリント板９の位置再現性を確保している。

しかしながら、実際問題として、プリント板９に設けら
れた位置決め穴９ａの径寸法あるいは位置には誤差があ
り、その誤差が画像の変化として第７図のように現れる
。すなわち、マスタープリント板で得られたスルーホー
ル３２の情報と検査プリント板で得られたスルーホール
３３の情報とが第７図のようにずれた場合、−例として
画素３４に着目すれば、マスタープリント板のスルーホ
ール３２より得られる光量は斜線で示した部分から得ら
れ、一方検査プリン、ト板のスルーホール３３から得ら
れる光量は点々で示した領域に比例した分だけ増加した
状態で得られることになる。もし、第５図に示した基準
電圧レベルｖ、を画素３４のスルーホール３２と３３か
ら得られる光量の中間に相当するレベルに設定されたと
すると、マスタープリント板の画素３４の信号はＯ″、
検査プリント板の画素３４の信号は“１”となり、単な
る位置ずれがプリント板自体の欠陥として判断される恐
れが生じることになる。

本発明では、上記欠点を解消するために、例えは第８図
に示すような電子回路を設けて情報の論理判断を行うこ
とが可能である。すなわち、画素から得られる光量を２
値信号化するための基準光量あるいはそれに比例する基
準電圧のレベル近辺に検査プリント板の画素信号があっ
た場合、その画素信号は無条件でマスタープリント板の
対応する画素信号と同じと判断する論理を加えて、検査
プリント板の良否を判定するものである。

これを具体的に説明すると、カメラ２２で得られた情報
は第５図のようなパルス列として外部に送り出され、そ
のパルス列に同期しながらマスタープリント板の各画素
の情報をコンパレータ３５で基準電圧Ｖ、と比較し、各
画素の明暗を判別し、それを“１”、“Ｏ”の２値信号
としてメモリー３６に記憶させる。つぎに、検査プリン
ト板を装着し、マスタープリント板と同様にして各画素
の情報を得てメモリー３６に記憶されている情報と比較
するのであるが、カメラ２２から送り出されて（る検査
プリント板の情報をコンパレータ３７．３８でまず選択
する。

コンパレータ３７はカメラ２２から送られて（る情報が
設定電圧ｖ２よりも低いとき“ｌ”を出力し、高いとき
に“０″を出力する。一方、コンパレータ３８は情報が
設定電圧ｖ３よりも高いとき“ｌ”を出力し、低いとき
にＯ”を出力する。この状態を図示すれば第９図のよう
になる。コンパレータ３７．３８の出力をＮＡＮＤゲー
ト３９に入力すれば、コンパレータ３７と３８の出力が
両方とも１″のときのみＮＡＮＤゲート３９の出力が“
０”となり、他の場合はＮＡＮＤゲート３９は“１”を
出力する。

ＮＡＮＤゲート３９の出力を例えばアップダウンカウン
ター４０の入力Ｃに接続し、入力Ｃが“Ｏ”であればカ
ウンター４０を他の入力Ａ、Ｂにかかわらず動作させず
、入力Ｃが“ｌ”のときのみカウンター４０を入力Ａ、
Ｂの状態に応じて動作させる。

コンパレータ４１はコンパレータ３５と同じ動作をする
もので、場合によってはコンパレータ４１と３５を同一
のもので共用してもよい。コンパレータ４１の出力はＥ
ｘｃｌｕｓｉｖｅ　ＯＲゲート（排他的論理和）４２と
ＡＮＤゲート４３とに入力され、一方マスタープリント
板の情報が収納されているメモリー３６のデータはＥｘ
ｃｌｕｓｉｖｅ　ＯＲゲート４２とＡＮＤゲート４４と
に入力される。このような接続によって、次に示すよう
な３つの動作が得られる。

（１１検査プリント板の画素がマスタープリント板より
も明るい場合（マスタープリント板の情報が“Ｏｏで検
査プリント板の情報が“１”の場合）、ＡＮＤゲート４
３の出力がｌ”となってアップダウンカウンター４０の
入力Ａをアンプカウント入力とすれば、カウンター４０
に“１”が２ＫＩ算される。

（２）検査プリント板の画素がマスタープリント板より
も暗い場合（マスタープリント板の情報が“１”で検査
プリント板の情報が“Ｏ”の場合）、ＡＮＤゲート４４
の出力が１″となってアップダウンカウンター４０の入
力Ｂをダウンカウント入力とすれば、カウンター４０に
“ｌ”が減算される。

（３）検査プリント板とマスタープリント板の画素情報
が同じく“０”どおして一致、“ｌ”どおしで一致する
場合のいずれであっても）であれば、ＡＮＤ４３．４４
のいずれも出力が＠Ｏ”となり、カウンター４０は動作
しない。

このように、マスタープリント板と検査プリント板の各
画素の情報の差異がカウンター４０の出力りに得られ、
たとえマスタープリント板と検査プリント板との取付誤
差があっても、検査プリント板の良否を正確に判別でき
る。

既に述べたことから明らかなように、例えばカウンター
４０の出力りに負（減算結果）が現れた場合は検査プリ
ント板のスルーホールに閉塞が存在することを示し、ま
た出力りに正（加算結果）が現れた場合は（理論的には
不可能な現象であるが）例えば光源に異常が発生したこ
となどを判別しうる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば従来技術
では判定できなかった一部閉塞されたり橋渡し状に閉塞
されたスルーホールの欠陥を確実に判別でき、極めて高
い検査精度を実現できるとともに、検査時間を大幅に短
縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はプリント板の欠陥を有するスルーホールの説明
図、第２図は本発明の原理を示す説明図、第３図は本発
明方法を用いた検査装置の全体斜視図、第４図はこの検
査装置の横断面図、第５図は受光素子から出力されるパ
ルス列を示す図、第６図は検査装置の他の実施例の一部
断面図、第７図はプリント板が位置ずれした場合の説明
図、第８図は本発明の一実施例の回路図、第９図は第８
図の回路における動作説明図である。 ３．９・・・プリント板、４．５．　１０．２５．２７
，３２．３３・・・スルーホール、２０・・・光源、２
２・・・カメラ、２４・・・受光素子。 出　願　人　　三京貿易株式会社 代　理　人　　弁理士　両弁　秀隆 第４図 第６図 第７図　　　　　　　　　　第９図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント板の検査面の全域を基盤状に区分した小
   さな領域に分け、これら各領域を独立した画素とし、良
   品であるマスタープリント板の片面側から光を照射し、
   他面側に透過する各画素の光情報を２値信号化して記憶
   した後、検査すべきプリント板に同様に光を照射して各
   画素の光情報を２値信号化し、該画素信号と上記マスタ
   ープリント板の対応する画素信号とを比較することによ
   って、検査すべきプリント板の良否を判定することを特
   徴とするプリント板検査方法。
2. （２）検査すべきプリント板の画素信号が、各画素から
   得られる光情報を２値信号化するための基準光量あるい
   はこれに比例する基準電圧のレベル近辺にあった場合、
   その画素信号は無条件にマスタープリント板の対応する
   画素信号と同一と判断することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のプリント板検査方法。