JPS61230016A - プリント基板パタ−ン検査方法 - Google Patents

プリント基板パタ−ン検査方法

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JPS61230016A
JPS61230016A JP7178685A JP7178685A JPS61230016A JP S61230016 A JPS61230016 A JP S61230016A JP 7178685 A JP7178685 A JP 7178685A JP 7178685 A JP7178685 A JP 7178685A JP S61230016 A JPS61230016 A JP S61230016A
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JP
Japan
Prior art keywords
printed circuit
pattern
circuit board
defect
inspection
Prior art date
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Pending
Application number
JP7178685A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshikatsu Satomi
里見 義勝
Akira Sase
佐瀬 昭
Takeo Osada
長田 太計男
Masao Fukunaga
福永 正雄
Yutaka Sakurai
桜居 裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61230016A publication Critical patent/JPS61230016A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、複数の二次元パターンを撮像比較し、パター
ンの外観的欠陥を検量する方法に係シ、特に微細なパタ
ーンを有するプリント基板パターンを正確に検査するに
好適なプリント基板パターン検査方法に関する。
〔発明の背景〕
近年、電子計算機等の電子機器に使用されるプリント基
板は、高密度実装化、高速度化が急激に進んでおシ、そ
れに伴ない基板の大形化、多層化、そしてパターンの微
細化へと進んで来ている。
従来のプリント基板においては、導体パターン巾として
高゛々、0.3〜0.2ff程度であったが、最近では
、O,lnm〜数十μmのものが実用化されはじめた。
パターン巾が広い基板は、導体間の縁面距離も広く、従
ってパターンマスクの精度やその管理も含め、焼付作業
工程、基板のエツチング工程における寸法!111度、
残鋼、鋼箔面のキズや黒化班点等の夷便用上問題扱いさ
れない外観的欠陥は、表面−目視検査において不良品と
認めない結果になっていた。
しかし、大形化、多層化用でかつ、パターン巾が0.1
 sm以下の基板では、パターン間の縁面距離はパター
ン巾よシも小さい値となシ、上述の外観的欠陥は直ちに
製品不良の原因となる。
さらにその欠陥の大きさは、loμm〜数十μmのオー
ダであシ、直接的目視検査では検出不可能、     
 域7あシ・顕微鏡的手段を用“でも一部分的検査は可
能なれど、大形基板の全面検査、多数枚数検査作業には
非人間的であシ、機械化によるパターン自動検量装置の
必要性が生じる。
従来から、プリント基板パターン等の二次元パターンの
検査装置として、テレビカメラによる撮像−面をビデオ
信号として取出し、2値化デジタル信号に変換した後、
マイクロコンピュータ等ニよシ演算処理を施こしてパタ
ーンの良否判定を行なっている。
前述のパターン巾と欠陥の大きさから、2値化されるデ
ジタル信号の1ビット当りのデータ精度は、はぼ10μ
m程度の分解能を必要とすることがわかる。
2枚の同一パターンのプリント基板を、別々のカメラで
撮像し、ビデオ信号を同期させながらパターンの一致、
あるいは不一致を比較して判定するパターン比較方式の
検査装置では、撮像する2枚のパターンの位置を正確に
合わせる機能が重要であるが、この位置合せ手段に関し
てはすでに公知になったものがある。
さらに欠陥認識の方式として、単純比較方式の他に特徴
抽出方式がある。特徴抽出方式は、撮像画面t−数ビッ
トX数ビットの小さな窓“ウィンド″単位で観察し、こ
のウィンドを画儂走食と共に試料の全面を単位画素ステ
ップで移動させるものである。そしてあらかじめ特徴抽
出用パターンをプログラミングしておき、パターンマツ
チング法を用いてウィンド内の画像からパターンのfl
k細な特徴を抽出し、得られた特徴について相互比較を
行なうものでるる。従って、単純比較方式に対し、圧右
のパターンの位置合せ精度に許容差を設けることができ
る。実用的には上記の局部的特徴抽出法と2枚相互比較
法を併用したものが一般的である。
特徴抽出方式においても欠陥検出精度は低下せず、単位
画素の分解能が得られる。このことは、基板上のゴミや
、ビデオ信号自身の電気的ノイズ、鋼箔面のキズやよご
れ等が欠陥として検出され、いわゆる虚報が発生する結
果となシ検査装置としての信頼性を低下させている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、前述の原因にもとづく本来の欠陥でな
いものを装置の判定ロジック上、欠陥として検出された
場合に、検査の再試行、検査位置へのアクセス方向を変
えることによるビデオ信号の再現性試行を行なうことく
よシ、虚報の発生率を下げ、欠陥検出分解能を高精度に
推持したまま検査信頼性を大巾に同上させたプリント基
板パターン検査方法を提供するにある。
〔発明の概要〕
虚報として検出される欠陥モードを大別すると、基板上
のゴミや異物自体を検出する物質的虚報、二番目として
カメラ残像、鋼箔表面状態や照明状態による画像歪、機
械的振動や基板水平変歪による撮像焦点のボケ等の光学
的ノイズ虚報、さらにビデオ信号に重畳する電気的ノズ
ル虚報の三つに区別できる。
一番目の物質的虚報は、原因となる基板上のゴミや異物
が基板の生産プロセスで永久固着したものは別として、
そのほとんどは、空中からの落下物、衣服等からのせん
雑物、装置自体で発生する金属や塗料の微粉物などが一
時的に付着したものである。これらのゴミや異物は、検
査面に対してクリーンエアの噴射による除去手段で簡単
に除去できる場合、一度では除去できなくても2回目で
除去できる場合、エアジェツトの方向を変えて除去でき
る場合、エアジェツトの圧力を変えて除去できる場合、
完全に除去できなくてもその付着状態が変化する場合等
、さまざまな形で検査面の状態が変化し得る。従って、
一度虚報検出しても基板を別な位置に移動した後、再度
、同一カ所を検査再試行した場合は、同一ゴミによる虚
報発生の確率は非常に小さくなることがわかる。
二番目の光学的ノイズ虚報は、撮像画面の画質の低下に
もとづくもので、撮像時間延長による同一カ所での再走
査により、虚報発生の確率が非常に小さくなる。
又、三番目の電気的ノイズ虚報に対しても、同一カ所で
の再サンプリングが大変有効であることがわかる。
このようなことから、検査装置としての欠陥検出分解能
を高くすれば、虚報発生率も大きくなるが、その虚報原
因がいずれも非定常的であり、検量の再試行する方法に
より、大巾に虚′J&率を低下させることができ、検査
装置としての信頼性が格段に向上する効果がある。又検
査の再試行は、欠陥が検出された場合のみ実施するもの
ゆえ、基板全面積の検査所要時間に対し、ロス時間は僅
少であシ検査装置のスループットに対してあまシ影響を
及ぼさない。又、検査の処理構造自体は不変であシ、検
査位置制御シーケンスのみに係シ、実施に当っても容易
である。
〔発明の実適例〕
以下に本発明の一実施例について説明する。第1図は本
発明を適用する比較方式のプリント基板パターン検査方
法に用いられる装置の概念図である。二次元パターンを
有する婢査対象基ql l。
12は、XY方向に移動可能なXYテーブル21上に設
けられたa調剤ΔX、ΔYテーブル31゜32に固定さ
れる。この時の位置決めは、ガイドビン方式や基板端部
基準による機械的方法であり、0.1〜0.2 w程度
の精度で位置決めすることが可能で6る。
撮像装置41.42はプリント基板上の各々同一位置を
撮像する位置に固定されている。撮像装置1(λsk、
B、k)の出力信号は、各々2値化回路51.52を経
てマトリックス状に配置されたデータ記憶装置61.6
2に2IlI化ビデオ信号として記憶され、欠陥判定回
路7に送られてパターン内のfr#・ショート・凹凸・
ピンホール等の欠陥が抽出される。これらの欠陥パター
ン図を第3図に示す。
しかし、前述のような機械的方法による位置決め精度の
ままでは撮像位置がずれたままノ(ターン比較すること
になり、誤判定要因となり正確な検査ができない。そこ
で比較判定を実施する前に、人、B、−の撮像位置ずれ
量を検出し、正確に位置合せをし九上で検査を開始する
必要がある。
第2図は、検査対象プリント基板の版画レイアウトの一
例を示す。検査範囲は、プリントパターンエリア102
であり、必要に応じ基板仕上り外形縁101内も検量す
る。基板外周部の4隅に位置するコーナパターンP1〜
P4は、いずれも基材部にと鋼箔部Cとの直角を成す境
界線が得られ、その直角境界線は、テーブル移動軸のX
Y方向と一致することから、その1カ所又は、複数個所
を用いて正確な位置合せ及び基板相互の寸法差、ずれ量
等の検出に用いる。
上述のグロき構成された装置を用いて、第3図に。
示す欠陥パターンを、人、Bahの撮像画の比較方式に
て検出しようとするものである。
画像比較においては通常、数ビツトX数ビットの微小面
積“ウィンド°単位で1mlし、このウィンド内のパタ
ーンの特徴を抽出して、その特徴の一致あるいは不一致
を判定する1木刀式においては、左右の基板上の同一カ
所に同じ欠陥が有った場合は、比較判定の結果が一致す
ることになシ、欠陥の見逃しとなるが、ネガ(ホトマス
ク)の時点で完全な検査が行なわれていることを前提と
する。
撮1画面は、プリントパターンの銅箔部面の光反射光を
とらえて画像とする場合と、基材部から励起される螢光
をとらえてIIIj像とする場合がある。
前者の手段で第3図のパターンをテレビII!1rjr
Jで見ると、鋼箔部Cが白く、基材部Kが黒く見えるこ
とになる。
鋼箔面にゴミが付着していた場合、その部分の反射光が
得られず、撮像−面上ではパターンの断線・ピンホール
又は欠は欠陥として判定される。
又、基材部に金、−片等の光沢異物が付着していた場合
、撮儂−面上では、残鋼、ショート又は突起欠陥として
判定される。
これらのゴミや異物は、通常、撮像部をエアーノズルか
らのエアージェット装置で吹き飛ばして誤検出しない方
法がとられるが、ゴミの付着状態や、エアージェットの
方向、圧力によっては正常に4Lシ除かれない場合がめ
シ、このケースでは誤検出、即ち虚報データとなってし
まう。
従って装置が一度、欠陥を検出し九場合に直ちに正規の
パターン欠陥としてしまうのは誤まシでおり、基板位置
を一ステップ後退した上、再度検査位置に移しもう一度
同じ個所で再検査することにより誤判定を防止すること
が有効な手段となる。
この場合下記手段を採るるとさらに有効でめる。
1)検f:装置へのアクセス方向を最初の方向と逆にす
る。
2)検査位置へのアクセス方向を最初の方向と直角の方
向とする。
3)2回目にアクセスする時のみ、エアジェツトの圧力
を大きくする。
4)2回目の判定結果が、1回目と異なり九場合には、
再々度試行し、3回の結果の多数決方法にて判定する。
上記手段を用いることにより大巾rj虚報を防止できる
第4図は、第3図のパターンがX軸方向にfIL振動し
た時の撮像lI!Ii面の1質の低下を説明する為にモ
デル化した2重像である。同様に第5図は、Y方向にf
It振動した時の2重像を示している。撮像管によるパ
ターン撮像においては、ある一定時間、撮像画が静止し
た後、ビデオ信号を取込まねばならない。
反面、これらの装置では、モータ駆動によるXYテーブ
ルの位置制御が行なわれておシ、機械的振動は必然的に
発生する。JIIKIIJ系の十分な安定時間を持てば
良いが、装置としての検査時間短縮目的とは相反する結
果となシ、相方の折合い点を見つけて設定されるもので
ある。従って、定常時ではなくとも、少なからず、lI
!i面の振動による画質低下を招き、パターン巾が実際
寸法よp広かつ九9狭かったプするmsとなる。この場
合は、同じ位置で、ビデオ信号を再サンプリングしたシ
、前述と同様、再アクセスの上回検査することが有効な
手段となる。又、第4図におけるピンホールと各   
   突起欠陥は、鮮明な画像が得られないが、第5図
の方向からアクセスすることにより、微振動が有っても
、鮮明に欠陥をとらえられることがわかる。
又、第5図における断線、ショート欠陥は、鮮明vIi
像にならないが、第4図では、鮮明画像が得られること
がわかる。
さらに誤判定要素として、高速ビデオサンプリング回路
を有している為に、ビデオ信号に電気的ノイズが混入す
るケースが有る。このケースにおいても、やはシビデオ
信号の再サンプリングが有効とな〕、前出のゴミによる
虚報防止、光学系の画質低下による虚報防止と共に、再
検査手段はすべての面に本装置の検査信頼度を大巾に向
上する効果が有る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、Wkdlなパター
ンを含む大形プリント基板のパターンを比較検量する方
法において、特別な装置を付加するととなく、検査装置
の検出信頼性を大巾に向上できる効果がある。
又、再検量は、一度、欠陥を検出した時のみ、試行する
ゆえ、全体としての検量時間ロスは僅少で済み、かつ、
検査の処理構造自体は不変であり、検査位置制御シーケ
ンスのみに係シ、実4に当つても容易である。
本発明の実施結果の一例として、虚報件数が−
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるプリント基板パターン検査方法
の一実施例に用いる装置tを説明する傳成図、第2図は
前記族ft−用いて本発明によるプリント基板パターン
検査方法の実施例を示す説明図、第3図は、検査すべく
プリント基板の説明図、第4図および第5図は、本発明
によるプリント基板パターン検査方法の一実施例を示す
説明図である。 11.12・・・検量対象プリント基板、21・・・X
Yテーブル、22,23・・・XYテーブル駆動モータ
、31.32・・・微調用ΔX、ΔYテーブル、33゜
34・・・ΔX、ΔYテーブル駆動モータ、41゜42
・・・撮像装置、51,52・・・信号2値化回路、6
1.62・・・記憶装置、7・・・欠陥判定回路、8・
・・位置ずれ検出回路、9・・・制御回路、101・・
・プリント基板仕上シ外形M、102・・・プリントパ
ターンエリア、PI〜P4・・・位置合せコーナ、C・
・・鋼箔部、K・・・基材部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、XYテーブル上に微調用位置決めの為の2組の補助
    テーブルを具備し、該補助テーブルのそれぞれの上に同
    一パターンのプリント基板を粗く位置決めせしめて乗せ
    、該各プリント基板にそれぞれ対向せる一対の撮像装置
    によって該プリント基板のパターンを撮像し、両者のパ
    ターンを正確に位置合せした後、前記各撮像装置を前記
    プリント基板面を走査しながら両者のパターンを比較す
    ることによってプリント基板の良否を判定するプリント
    基板パターン検査装置において、両者のパターンの不一
    致を検出した場合に、前記XYテーブルを不一致の位置
    に戻し前記パターンを前記各撮像装置により認識し、そ
    れぞれのパターンの不一致を検出した場合のみ、そのパ
    ターンに欠陥が有ると判定するプリント基板パターン検
    査方法。 2、前記手段で1回目と2回目で異なった結果が検出さ
    れた場合に、さらにもう一度試行した後3度の結果を多
    数決にて判定する特許請求の範囲第1項記載のプリント
    基板パターン検査方法。 3、2回目は1回目と反対方向からXYテーブルを移動
    して同一位置を検査する特許請求の範囲第1項記載のプ
    リント基板パターン検査方法。 4、2回目は1回目と反対方向からXYテーブルを移動
    し、3回目は直角方向からXYテーブルを移動して同一
    位置を検査し、3度の結果を多数決にて判定する特許請
    求の範囲第1項記載のプリント基板パターン検査方法。
JP7178685A 1985-04-04 1985-04-04 プリント基板パタ−ン検査方法 Pending JPS61230016A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009180579A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Nippon Avionics Co Ltd オフラインベリファイ装置
CN104655641A (zh) * 2015-01-31 2015-05-27 华南理工大学 一种高精密全自动fpc缺陷检测装置及检测工艺
CN109506598A (zh) * 2018-11-19 2019-03-22 信利光电股份有限公司 一种板材平整度测试方法及装置
JP2019158344A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 エムケー精工株式会社 車形検出装置及び同装置を備えた洗車機

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