JPS62276443A - 自動穴ミス検査機 - 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】

３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、プリント配置板などの穴明は工程及びこれと
関連した工程における穴明はミス、穴づまり、穴細り等
の欠陥を検査する自動穴ミス検査機に関する。 従来の技術 近年、電子機器の急速な発展に伴い、電子機器に用いら
れるプリント配線板の生産量も増大し、さらに半導体集
積回路ＬＳＩ　、超ＬＳＩを高密度に実装可能なプリン
ト配線板が大量に製造されている高密度実装化に適した
プリント配線板では基板上のパターンを細くしてピン間
に２本〜３本のパターンを布線しつるようなファインパ
ターン化が進んでおり、このために、プリント配線板の
両面の導通穴（バイヤホール）も０．３〜０．４ｍｍ程
度の小さな直径のものにする必要があり、これによって
例えば穴明は工程時にドリルの刃の欠損によって穴明は
ミスが生じたり、切削した屑によって穴づまりが生じた
り、あるいは穴明は忘れ、余剰穴、穴細り等の欠陥が生
じる場合が増大している。 このようなプリント配線板に形成された小さな穴の有無
を検査し、プリント配線板の良否を判断するのは目視に
よっては非常に困難であり、穴明はミス、穴づまり、穴
細り等の欠陥を自動的に検査する自動穴ミス検査機が開
発された。 従来の自動穴ミス検査機は電荷結合素子（ＣＣＤ）利用
のカメラによりプリント配線板を撮像し、カメラにより
撮像された画像をマイクロプロセッサを用いて処理し、
処理された検査データ、すなわちプリント配線板上の穴
数の計数値が所定の個数であるか否かによってプリント
配線板の良否を判定するものであり、この程の従来の自
動穴ミス検査機の具体例を第４図に示す。第４図におい
て、従来の自動穴ミス検査機の光学系部３ｏは、プリン
ト配線板３に対して光ＬＴを照射するための例えば蛍光
灯からなる光源２と、プリント配線板３を通過する光Ｌ
τが入射し、プリント配線板３のイメージを撮像するカ
メラ３１とから構成される。検査されるべきプリント配
線板３には例えば第６図に示すように穴明は工程等によ
り所定の個数の穴２５が形成されている。光源２には、
例えば１００　Ｖの電源６からインバータ７を介して所
定の電圧が印加されるようになっている。第５図に詳細
に示すようにカメラ３１には凸レンズ３２が使用されて
おり、レンズ３２はプリント配線板３上の視野Ｗの範囲
の光学面４θからの光ＬＴを受光素子としての電荷結合
素子（ＣＯＤ）　ＩＪニヤセンサ３３上へ像面４■に縮
小して投影する。このように凸レンズ３２を使用する場
合には、光学面４０とレンズ３２との間の距離ｈｌは像
面４１とレンズ３２との間の距ｍｈ２に対して非常に大
きくなっている。ＣＯＤリニヤセンサ３３上に投影され
た光ＬＴはセンサ３３によって光電変換されて出力され
る。なおりメラ３１はプリント配線板の長さが十分長い
場合にも対処しうるように複数台設けられている。 このように光学系部３０のカメラ３１によって撮像され
たプリント配線板３のイメージすなわちアナログデータ
は、図示しないがＡＤ変換器により２値化データにデジ
タルに変換されイメージインタフェース８を介して穴カ
ウント回路９、穴細り検出回路ＩＯに加わる。穴カウン
ト回路９は２値化データからプリント配線板３に形成さ
れた穴２５の個数を計数する回路であり、穴細り検出回
路ＩＯは、穴細りの欠陥があるか否かを検出する回路で
ある。 マイクロプロセッサ１１は、図示しないがＲＯＭ内に格
納されている所定のプログラムに従って制御されるよう
になっている。穴カウント回路９で計数された穴の個数
および穴細り検出回路

【Ｏにおける検出結果はデータバ
ス（図示せず）を介してマイクロプロセッサ１１に送ら
れプロセッサＩＩはこれらの結果をキーボード／ディス
プレイ１４に表示するようになっている。オペレータは
キーボード／ディスプレイ１４に表示された画面から、
計数された穴の個数が所定の個数であるか否かを確認し
たりあるいは検査されたプリント配線板に穴細り欠陥が
あるか否かを確かめることができる。もしプリント配線
板３に穴づまりがある場合には、計数された穴の個数は
所定の個数よりも少なくなっているはずである。 マイクロプロセッサ＋１はまた、検査されるべきプリン
ト配線板３を光学系部３Ｇに対して所定の速度で搬送す
めためのモータ１２を駆動し制御する。５モータ１２は
モータコントローラ１３を介してプロセッサ１１からの
制御信号を受ける様になっている。 発明が解決しようとする問題点 ところで従来の検査機の光学系部３０は、レンズ３２を
使用しレンズ３２と光学面４０との距離ｈ！をレンズ３
２と像面４１との距離ｈ２に対して十分大きくしており
、レンズ３２に入射するプリント配線板３のイメージを
縮小してＣＯＤ　リニヤセンサ３３上に結像するように
なっているために、第５図および第６図（ａＬ（ｂ）に
示すように、視野Ｗの中央部ａからセンサ３３に入射す
る光ＬＴの光量と視野Ｗの端部Ｂからセンサ３３に入射
する光ＬＴＩの光量とが異なるという問題が生ずる。な
お第６図（ａ）は第５図に示す中央部Ａからの受光状態
を拡大して示したものであり、第６図（ｂ）は第５図に
示す端部Ｂからの受光状態を拡大して示したものである
。 第６図（ａ）に示すように視野Ｗの中央部Ａから入射す
る光ＬＴは、プリント配線板３の面とほぼ垂直に入射し
、プリント配線板３の穴２５から受光素子としてのセン
サ３３に対してほぼ垂直に入射するために、センサ３３
は穴２５の大きさすなわち穴２５の直径Ｘに相当する光
量を受光することが可能である一方、第６図（ｂ）に示
すように視野Ｗの端部Ｂから入射する光ＬＴＩは、プリ
ント配線板３の面に対して入射角度θで斜めに入射し、
プリント配線板３の穴２５を斜めに通過してセンサ３３
に入射するので、センサ３３は穴２５の一部の大きさＸ
Ｉに相当する光量だけしか受光することができず、この
場合には第６図（ａ）に示す場合に比べて受光量が著し
く低下する。 これは、プリント配線板３の厚さｔが薄くかつ穴２５の
直径Ｘが大きいときには問題とはならないが、プリント
配線板３の厚さ℃が大きいかあるいは半導体集積回路等
を実装する高密度集積化に適したプリント配線板のよう
に穴２５の大きさすなわち直径Ｘが小さいときには間圧
となる。すなわち中央部Ａからの光量はプリント配線板
３の厚さでにかかわらずほぼ一定であるのに対し端ｇＢ
がらの光量は厚さｔが大きくなるに従い少なくなりこの
ために端部Ｂに形成された穴２５が正常な貫通穴である
にもかかわらず、この穴が穴づまりを生じていると検出
される事態が生ずる。このような事態は、同じ厚さのプ
リント配線板３であっても穴の大きさすなわち直径Ｘが
小さくなると生ずる。 このような事態を回避するためにＣＯＤ　リニヤセンサ
３３の視野Ｗ以上のコンデンサレンズを使用することも
可能であるが、高コストになることあるいは調整又は補
正が難しく精度を向上させるには限度があるという問題
点があった。 本発明は、検査されるべきプリント配線板からセンサに
入射する光に光量むらを生じさせずプリント配線板の非
常に小さな直径の穴までも正確にすなわち精度良くおよ
び効率良く検査することの可能な自動穴ミス検査機を提
供することを目的としている。 問題点を解決するための手段 本発明は、対象物の穴を検出するために対象物からの光
を受光し光電変換する光学系部とこの光学系部からの光
電変換された電気信号を処理する電気処理部とから構成
される自動穴ミス検査機において、光学系部が、対象物
に光を照射する光源と、対象物の穴からの光線群が垂直
に入射するように位置決めされたロッドレンズと、ロッ
ドレンズに密着して位置決めされロッドレンズを介して
対象物からの光を受光する密着型イメージでンサとから
なっていることにより、上記従来技術の問題点を解決す
るものである。 実施例 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する第１図は
、本発明の自動穴ミス検査機のシステム構成図である。 第１図において第４図と同様の箇所には同じ符号を付し
て説明を省略する。 第１図を参照すると、光学系部１は、プリント配線板３
に対して光量を照射する。例えば、蛍光灯からなる光源
２と、プリント配線板３を通過する光ＬＴが入射するロ
ッドレンズ４と、ロッドレンズ４にほぼ密着して設けら
れロッドレンズ４を通過する光ＬＴを受光する密着型イ
メージセンサ５とから構成されている。 ロッドレンズ４は第２図に示すように直径りでかつ厚さ
Ｚの複数の屈折率分布型レンズ２６を多数配列し、これ
ら複数のレンズ２Ｂ全体で１つの連続する像を形成する
様になっている光学系であり、特にスキャニングシステ
ム用の光学系に最も適している。第２図かられかるよう
に、ロッドレンズ４は、ロッドレンズ４下端と光学面２
０と距離【！がロッドレンズ４上端と像面２１との距離
℃２に等しくなるような特性を有しており、光学面２０
での直径ｒのイメージは像面２１で半径ｒ′の像に結像
し、従って光学面２０での画像ｒＡＪは像面２１に同じ
大きさの画像ｒＡＪを結像するようになっている。 第３図に示すようにロッドレンズ４の光学面２゜にはプ
リント配線板３の上面が位置決めされ、ロッドレンズ４
の像面２】には密着型イメージてンサ５の下面が位置決
めされる。なお第３図ではロッドレンズ４の下端とプリ
ント配線板３の上面との距離ｔ１がロッドレンズ４の上
端とイメージセンサ５の下面の距離ｔ２よりも大きいと
して示されているが、実際には距離ｔｌ　と℃２と、お
なしである。距ｆｆ１ｔ２は非常に小さいので、距ｊ！
ｔ＋を非常に小さくすることができて、プリントｉ！ｉ
ｌ！線板３の上面とイメージセンサ５のＴ面との距離ｔ
。 はほぼロッドレンズ４の厚さＺに等しく、これによっテ
プリント配線板３とイメージセンサ５との間を従来のカ
メラ３１を利用した検査機に比べて著しく小さくするこ
とがでる。 密着型イメージセンサ５は、検査に必要な長さ１１すな
わちプリント配線板３上の穴を読取るのに必要な長さに
わたって十分な分解能をもつｎ個の受光素子ｉ　Ｌ　ｉ
　２．、、、．１　ｍｌ、−、Ｉ　ｎを一列に並置した
ものである。従って密着型イメージセンサ５に対して必
要となるロッドレンズ４の葺効長さも長さｌとなる。 以上のような構成の自動穴ミス検査機の動作を説明する
。 電源６によってインバータ７を介して駆動される光源２
からの光２を検査されるべきプリント配線板３に対して
垂直に入射させる。プリント配線板３に入射する光ＬＴ
、より詳しくはプリント配線板３に穴明は工程等で形成
された穴２５に入射する光ＬＴは、プリント配線板３の
面に垂直に通過するのでプリント配線板３の厚さあるい
は穴２５の大きさに関係なく、穴２５の大きさに相当す
る光量分穴２５を通過してロッドレンズ４に入射する。 ロッドレンズ４の長さ１にわたってロッドレンズ４の面
に対し垂直に入射する光線群はロッドレンズの複数の屈
折率分布型レンズ１６を通過して密着型イメージセンサ
５の長さｌにわたって結像する。 密着型イメージセンサ５ではこれに結像したプリント配
線板イメージを光電変換しアナログデータに変換して、
さらにアナログデータをＡＤ変換器（図示せず）により
デジタル変換し２値化する。 この２値化データはイメージセンサインタフェース８を
介して穴カウント回路９および穴細り検出回路１０に加
わる。穴カウント回路９では２値化データに基づいてプ
リント配線板３の穴２５の個数を計数し、穴細り検出回
路１０では穴細りの有無を検出する。次いで穴カウント
回路９で計数された穴の個数および穴細り検出回路１ｏ
で検出された穴細りの有無の結果はプロセッサＨに送ら
れ、プロセッサＩＩはこれらの結果からプリント配線板
３に欠陥があるか否かを判断し、その結果をキーボード
／ディスプレイ＋４に表示しオペレータは結果を容易に
確認することができる。 発明の効果 以上のように本発明によれば、対象物すなわちプリント
配線板の長さｌにわたって対象物の穴から通過した光線
群がロッドレンズに垂直に入射するような構成をしてい
るので、対象物の厚さおよび対象物の穴の大きさに関係
なく、穴の大きさに見合った分の光量をロッドレンズに
入射させることが可能となり、これによって対象物を通
過する光に光量むらを生じさせず、非常に小さな大きさ
の穴についてもイメージセンサに正確にかつ精度良く結
像させることができて、穴の欠陥等を正確に検出するこ
とが可能となる。 また、対象物の長さｌが長くなる場合には、従来のレン
ズを使用した検査機では、１つのレンズの視野Ｗに限界
があるので複数のカメラを設置しなければならず個々の
カメラのレンズ調整およびカメラ相互間の位置調整に非
常に労力を要したが本発明では単に、必要長さだけイメ
ージセンナの受光素子の個数を増加するたけで良いので
長さ変更を非常に簡単にかつ低コストで行うことができ
て検査機自体の融通性を高めている。 さらに本発明ではロッドレンズを使用しているので、従
来のレンズを使用した検査機に比べてプリント配線板と
密着型イメージセンサとの間隔を著しく小さくすること
ができて、検査機の光学系部を小型にすなわち検査機自
体の高さを非常に低（することが可能になるという効果
を得ることができる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動穴ミス検査機のシステム構成図、
第２図はロッドレンズの原理図、第３図は本発明の自動
穴ミス検査機の光学系部の概略図第４図は従来の自動穴
ミス検査機のシステム構成図、第５図は従来の光学系部
の概略図、第６図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の光学
系部の動作を説明する説明図である。 １００．光学系部、２１９．光源、３０１．プリント配
線ｆ、４．、、ロッドレンズ、５．、。 密着型イメージセンサ、２５．　、　、穴特許出願人　
　１栄産業株式会社 代　理　人　　弁理士熊谷雄太部 手続補正書 昭和６１年８月１２日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１１９５Ｅ３０号　　［団２、発明
の名称 自動穴ミス検査機 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　東京都渋谷区松濤二丁目２０番４号名　称　協
栄産業株式会社 代表者　取締役社長　水　谷　隆　司 ４、代理人 住　所　神奈川県用崎市多摩区宿河原！６３２番地ダイ
アパレス登戸第２４０７号 ５、補正の対象 明細言の発明の詳細な説明の欄 を「光ＬＴＪと訂正する。 ■、同第１２頁第７行に「密着型イルレージセンサ５」
と多るを「密着型イメージセンサ５」と訂正する。 ■、同第１４頁第６行に「イメージセンサ」とあるを「
イメージセンサ」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　対象物の穴を検出するために対象物からの光を受光し
   光電変換する光学系部とこの光学系部からの光電変換さ
   れた電気信号を処理する電気処理部とから構成される自
   動穴ミス検査機において、前記光学系部は、対象物に光
   を照射する光源と、対象物の穴からの光が垂直に入射す
   るように位置決めされたロッドレンズと、ロッドレンズ
   に密着して位置決めされロッドレンズを介して対象物か
   らの光を受光する密着型イメージセンサとからなること
   を特徴とする自動穴ミス検査機。