JP4434417B2

JP4434417B2 - プリント配線板の検査装置

Info

Publication number: JP4434417B2
Application number: JP2000081489A
Authority: JP
Inventors: 正人長崎; 智好恒川; 栄治岩松; 章小田切
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP2001266127A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、プリント配線板におけるスルーホール、配線パターン等を検査する検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント配線基板等の検査には、配線パターン検査とスルーホール孔検査の２種類が行なわれている。配線パターン検査はデザインルール法、パターンマッチング法などで合格基板やＣＡＤデータから合格データを取得し検査することが一般的に行なわれている。この場合、被検査基板（以下、単に基板とも言う）の表面配線パターンを検査するため、カメラと同じ側にライン・リング・スポット照明などを設置し、配線パターンを映し出す。一方、スルーホール検査の場合は、透過光をカメラと反対側から照射して、その透過光による画像を取り込むことでスルーホール内に存在する異物の有無を確認できる。この２種類を組み合わせれば、配線パターン検査とスルーホール検査を同時に行なうことができる。しかし、スルーホール検査を一方向のみから行っていたのでは、カメラの焦点深度とプリント配線基板の大きさの関係からスルーホールの奥深くに存在する異物の有無が判断し難い場合がある。このため検査スピード向上も兼ねて表裏両面同時に行おうとすると、裏側に設置するカメラの延長線上において透過光用の照明が干渉するため（裏側にカメラを設置した場合、被検査基板とカメラとの間に照明が位置するため）、片側のみにしかカメラを設置することができなかった。従って、片面のみ検査を行い、裏側の面は検査を行なわないか、もしくは裏返して再度裏側の検査を行なわざるを得なかった。そして、前者の場合には検査精度の低下を招き、後者の場合には検査時間が増大することになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の解決すべき課題は、基板配線パターン及びスルーホールの検査において、スルーホールの検査精度を向上し、かつ検査時間を短時間とするような検査装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
以上のような課題を解決するために、本発明のプリント配線板の検査装置は、
被検査基板両側において垂直方向に同軸に備えられた撮像装置と、
被検査基板両側に備えられてそれぞれ対応するハーフミラーを有し、被検査基板を挟んで反対側に備えられた前記撮像装置方向に落射照明する第１の光源と、
を備え、
前記撮像装置は、反対側からの前記落斜照明によるスルーホールの透過光を両側において同時に受光し、同一スルーホールの検査を表裏両側から行なう機構を有することを前提とする。
【０００５】
このように、被検査基板両側に撮像装置を設置し、各撮像装置に対応した第１の光源によってハーフミラーを介して落斜照明し、透過光によってスルーホール状態を鮮明にすることで受光に伴う実像との誤差を軽減することができる。なお、被検査基板両側に備えられた撮像装置によって同一スルーホールの光情報を両側において同時に取り込むことで、表裏両面の検査が同時にできるため検査精度の高い検査方法となる。また、片側ごとの検査と比較して検査時間が短縮され、迅速な検査を行なうことができる。なお、本検査装置では、カメラの焦点深度がスルーホールの深さ以上ある場合には、スルーホールの検査を片側のみから行ない、配線パターンの検査を両側同時に行うようにしてもよい。いずれにしてもスルーホール検査及び配線パターン検査を両側同時に行いうる機構を有していればよい。
【０００６】
そして、本発明のプリント配線板の検査装置は、
被検査基板両側において垂直方向に同軸に備えられた撮像装置と、
被検査基板両側に設けられてそれぞれ対応するハーフミラーを有し、被検査基板を挟んで反対側に位置する前記撮像装置方向に落射照明する第１の光源と、
前記被検査基板両側において前記撮像装置と同じ側に設けられ、前記撮像装置の撮像位置を斜方から照射する第２の光源と、
を備え、
前記撮像装置は、反対側からの前記落斜照明によるスルーホールの透過光と、同じ側における前記被検査基板表面からの前記第２の光源による反射光とを両側において同時に受光し、それぞれの撮像位置が前記被検査基板における表裏逆の同位置とされる機構を有することを特徴とする。
【０００７】
このように、被検査基板両側に備えられた各撮像装置に対応した第１の光源によってスルーホール状態を鮮明にするとともに、第２の光源によって被検査基板を照射することで、被検査基板の表面状態（配線パターン、樹脂面等）をも鮮明にでき受光に伴う実像との誤差を軽減することができる。また、撮像装置によって被検査基板の表裏逆の同位置における光情報を両側において同時に取り込むことで、例えば同一のスルーホールについて、その近傍のパターン、樹脂面等を両側から同時に検査できるため、検査精度の高い検査方法となる。また、片側ごとの検査と比較して検査時間が短縮され、迅速な検査を行なうことができる。なお、本検査装置では、カメラの焦点深度がスルーホールの深さ以上ある場合には、スルーホールの検査を片側のみから行ない、配線パターンの検査を両側同時に行うようにしてもよい。いずれにしてもスルーホール検査及び配線パターン検査を両側同時に行いうる機構を有していればよい。
【０００８】
前記第１の光源は、
１次元的に光を照射する第１のライン照明とされ、該第１のライン照明による前記落斜照明は、被検査基板上を略ライン状に照射し、その照射位置上のスルーホールにおいて前記透過光を反対側に放出し、
さらに、前記撮像装置は１次元的に光情報を受光するラインセンサを有し、そのライン方向は前記第１の光源のライン方向と同方向とされ、該ラインセンサによって反対側からの前記透過光を受光することもできる。
【０００９】
このように、第１の光源に１次元的な照射光を放出する第１のライン照明を使用し、その第１のライン照明による落斜照明がスルーホールの透過光となるようにすることで、透過光を集光度の高いものとでき、撮像装置に十分な照度を与えることができる。また、撮像装置に１次元的に光情報を受光するラインセンサを使用することで、集光された光情報が１次元的に受光されることとなり、ライン照明が放出する光エネルギーがセンシングされる割合（ラインセンサによって検知される割合）が高くなり、効率的なものとなる。
【００１０】
さらには、前記第１の光源は、
１次元的に光を照射する第１のライン照明とされ、該第１のライン照明による前記落斜照明は、被検査基板上を略ライン状に照射し、その照射位置上のスルーホールにおいて前記透過光を反対側に放出し、
前記第２の光源は、
１次元的に光を照射し、そのライン方向が第１のライン照明と同方向である第２のライン照明とされて同側に備えられた前記撮像装置による撮像位置を略ライン状に照射し、
さらに、前記撮像装置は１次元的に光情報を受光するラインセンサを有し、そのライン方向は前記第１の光源、及び前記第２の光源のライン方向と同方向とされ、前記ラインセンサによって、反対側からの前記透過光及び同側における前記反射光を受光するようにすることもできる。
【００１１】
このように、第２の光源においても１次元的に光を照射する第２のライン照明を使用することで、被検査基板に集光度の高い光を照射でき、反射光が照度の高いものとなる。さらに、反射光をラインセンサによって受光することで、受光効率を高くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照しつつ説明する。
図１に示されるように、撮像装置にはラインセンサを有する５０００画素の１次元ＣＣＤカメラ１０（以下、単にＣＣＤカメラ１０とも言う）を用い、被検査基板を挟んで上部に上部ＣＣＤカメラ１０ａ、下部に下部ＣＣＤカメラ１０ｂが同軸上に位置している。それら上部ＣＣＤカメラ１０ａ、下部ＣＣＤカメラ１０ｂはセンシング方向を対向させており、その撮像位置は設置台３２上に備えられた被検査基板１１（図３参照）において表裏逆の同位置となっている。その１次元ＣＣＤカメラ１０によって取り込んだ１次元画像を、コンピューター等の画像処理装置内部のＲＡＭ等の記憶装置に２次元データとして記憶し、画像処理を行なう。１次元ＣＣＤカメラ１０を使用することにより検査視野を大きくとることができ、さらに、スルーホール検査においてスルーホールを透過する透過光をカメラ側に効率良く入射することができる。また、１次元ＣＣＤカメラ１０を使用することにより、検出されるスルーホールの径が光の入射角度等の違いによってばらつくことがなく、検出誤差が少なくなる。
【００１３】
そして、１次元ＣＣＤカメラ１０にはテレセントリックレンズを使用することで、焦点を深くすることができるとともに、計測精度を高くできる。さらに、１次元ＣＣＤカメラ１０の分解能は被検査基板となるプリント配線板の寸法によって最適な設定とすることが望ましく、５μｍないし２０μｍ程度に設定する。なお、２０μｍを超えると、測定精度を十分に確保できなくなる場合が生じ、他方５μｍ未満となると視野が狭くなりすぎ、例えば単位基板が視野内に収まらなくなる等の不具合が生じる。１次元ＣＣＤカメラ１０はＸ方向における所定幅のラインデータを取り込むこととされ、分解能を８．５μｍとしている。なお、本実施例のＣＣＤカメラ１０においてはラインデータの検査幅は３４ｍｍとなっている。また、撮像装置についてはラインセンサを有する１次元ＣＣＤカメラ１０としているがこれに限定されるものではなく、２次元センサ（例えば２次元ＣＣＤセンサを有するもの）としてもよい。
【００１４】
以下、画像撮影等を行う撮影ユニットについて説明する。まず、図３及び図４を参照してその概要を説明すると、第２の光源としてとして斜方からハロゲン光のパターン検出用ライン照明９ａ、９ｂ（以下、単にライン照明９ａ，９ｂとも言う）を照射している。このライン照明９ａ，９ｂによって、被検査基板１１（プリント配線板等）表面部におけるＣＣＤカメラ１０による画像取り込み位置付近を、ライン状に両側から照射している。さらに、第１の光源となるスルーホール検出用ライン照明１７ａ，１７ｂ（以下、単にライン照明１７ａ，１７ｂとも言う）によって、それぞれハーフミラーを介して落斜照明し、それぞれ反対側のＣＣＤカメラに透過光を照射している。このように第２の光源によって被検査基板１１の基板部、配線パターンに、第１の光源によってスルーホールにそれぞれ安定した照度を与えている。
【００１５】
次に、上部に備えられた上部ＣＣＤカメラ１０ａ、及びそれに対応する光源等による被検査基板表側の画像の取り込みについて説明する。図４の説明図に示されるように、配線パターン検査用光源としてのパターン検出用ライン照明９ａによって、被検査基板１１（プリント配線板）表面部における上部ＣＣＤカメラ１０ａによる画像取り込み位置近傍を、Ｘ方向に延びるライン状に両側から照射し、被検査基板１１の基板部３６、配線パターン３７等に安定した照度を与え、それら要素からの反射光において十分な照度が確保されるようにしている。なお、パターン検出用ライン照明９ａの先端部には集光レンズ２６ａが備えられ、高い照度にて照射可能とされている。また、第１の光源としてはハロゲン光等によるスルーホール検出用ライン照明１７ｂが被検査基板１１の裏面側（被検査基板下側）に設置され、その照射光は、同じく裏面側に設置されたハーフミラー１２を照射している。なお、図３に示されるようにスルーホール検出用ライン照明１７ｂの先端部においても集光レンズ２６ｂを取り付け、集光することで高い照度とすることができる。さらに、上部ハーフミラー１２ａの上下には光透過性の高いガラス等のカバー２７が備えられ、ハーフミラーを防護するとともに光軸の通過を可能としている。また、スルーホール検出用ライン照明１７ｂは焦点調整手段となる調整ねじ２４ｂによって移動可能とされ、スルーホール検出用ライン照明１７ｂをハーフミラー１２ｂに接近あるいは離間させることで焦点位置を調整する。
【００１６】
このように、ライン照明を各所に使用することにより、照度を強くすることができ、検出画像の誤差を少なくすることができる。なお、本実施例においてパターン検出用としての第２の光源、及びスルーホール検出用としての第１の光源についてそれぞれライン照明を使用しているが、これに限定されるというものではない。例えば、１次元的光源（ライン照明等）とせずに２次元的光源を使用してもよく、また、照明の種類、本数等においても検査対象となる被検査基板等に合わせ種々のものとすることができる。例えば、半田等鏡面形状に近いものにはＬＥＤ照明が有効となるため、これを使用したり、上面からの光源としてはリング照明を用いることもできる。このように、選択する光源は被検査基板の材質、表面状態、使用環境等に合わせたものを使用することが望ましい。
【００１７】
図４の説明図に示されるように、下部ハーフミラー１２ｂは、第１の光源となるスルーホール検出用ライン照明１７ｂの照射方向に対し、所定角度傾斜した状態に設置され、その反射光が被検査基板１１に垂直に落射照明されるようにする。なお、本実施例においてはスルーホール検出用ライン照明１７ｂによって水平方向に照射され、下部ハーフミラー１２ｂは照射方向に対し４５度傾斜することで水平移動する被検査基板１１に垂直に反射光を照射している。さらに、被検査基板１１に形成されたスルーホール３５をその落射照明が透過し、その透過光は反対側に備えられた上部ハーフミラー１２ａを透過する。そして、その透過光による光情報は、延長線上に位置する上部ＣＣＤカメラ１０ａによって、スルーホール３５の形状を示す光情報として受光されることになる。このように、落射照明による透過光によってスルーホール３５は十分な照度を与えられ、その形状が基板上において明確になり、光情報取得の際の誤差が軽減される。また、上部ＣＣＤカメラ１０ａはスルーホール３５の透過光に加え、被検査基板表面からの反射光をも受光し、その反射光は被検査装置の表面状態を示す画像として認識されることとなる。反射光は樹脂面等を有する基板部３６、メッキ等が施された配線パターン３７等、個々の要素において固有の色情報（例えば、個々の要素において固有の濃度値範囲を有する濃淡階調情報）となり、さらに、前述したスルーホール３５を示す透過光も固有の色情報を有することとなるため、展開された２次元画像においてその固有の色情報によって各要素の形状を明確化し、該要素形状等が正常か否か判定することとなる。
【００１８】
また、被検査基板１１下部に備えられた下部ＣＣＤカメラ１０ｂによる被検査基板裏側の画像の取り込みについても同様の構成にて行なう。その際、被検査基板裏側表面を照射する第２の光源にはパターン検出用ライン照明９ｂを用い、さらに、第１の光源にはスルーホール検出用ライン照明１７ａを使用し、上部ハーフミラー１２ａを介して被検査基板１１に垂直に落射照明する。そして、その落射照明による被検査基板下方への透過光が下部ハーフミラー１２ｂを透過して下部ＣＣＤカメラ１０ｂに至り、その光情報を下部ＣＣＤカメラ１０ｂが取り込むことで画像情報とする。また、パターン検出用の光源はパターン検出用ライン照明９ｂだけでなく、下部ハーフミラー１２ｂによる落射照明を補助光として利用し、同様に、上部ハーフミラー１２ａによる落射照明は被検査基板表側におけるパターン検出用の補助光源として利用している。このように、ハーフミラーによる落射照明をスルーホール検出用照明としてのみ使用するだけでなく、パターン検出用照明として利用することで照明の利用が効率的なものとなり、画像抽出のための十分な照度を確保できる。
【００１９】
以上のように、上下に備えられたＣＣＤカメラ１０のそれぞれに対応した第１の光源、及び第２の光源が被検査基板に対し対称に備えられており、表裏の画像情報を同時に取り込めることとなる。また、ＣＣＤカメラ１０は同軸上に備えられ、その画像取得位置は被検査基板における表裏逆の同位置となっている。従って、同一スルーホールの状態を表裏同時に取り込めるため、スルーホール検査が精密に行なえ、片面づつの検査と比較するとその検査時間は半分以上に短縮される。なお、ここで半分以上としたのは、片面分の検査時間を短縮できるだけでなく、被検査基板を裏返して設置する手間をも省けるからである。
【００２０】
また、検査時間を更に短縮する為、このような照明・カメラ系を複数組配置することもできる。複数組の照明・カメラ系を備えた場合には、一度のセンシングで取得できる映像のデータ量が多くなり、広範囲の画像を一度に取り込むことができるため、検査時間を更に短縮することができる。本実施例においては図１に示されるように２組使用しており、検査範囲を広くし、高速化を可能としている。また、高速処理を行なうため、検査画像取込と、画像処理・測定を並列処理することとなる。
【００２１】
以下、検査装置におけるアクチュエーター等の構成及びその作動について説明する。図１に示されるように、検査装置は被検査基板１１（図３参照）と撮像装置（１次元ＣＣＤカメラ１０）との相対的位置調整を行う複数の位置調整手段を有する。１次元ＣＣＤカメラ１０は、Ｚ方向ステッピングモータ１５（位置調整手段）に取り付けられたＺテーブル２０に固定されてＺ方向に移動可能とされ、更に、Ｚ方向ステッピングモータ１５はＸ方向ステッピングモータ１３（位置調整手段）に取り付けられたＸテーブル１６に固定されてＸ方向に移動可能とされている。即ち、ＣＣＤカメラ１０は位置調整手段となるＸＺ両ステッピングモータによってＸＺの正負両方向に移動され、被検査基板との相対的位置を調整可能とされている。従って、ＣＣＤカメラ１０をＺ正負方向に移動することで焦点調整が可能となり、Ｘ正負方向に移動することによってＸ方向における検査位置を順次変えることができる。
【００２２】
また、図２に示されるように、本体フレーム上にはＹ方向ステッピングモータ１４（位置調整手段）によってＹ正負方向に移動可能とされる台座３４が備えられている。そして、その台座３４上には、被検査基板１１（図３参照）を設置可能とする設置台３２が設けられ、被検査基板１１が設置された設置台３２はエアシリンダー等の駆動手段によって台座３４上をＹ方向に移動された後、エアシリンダー等の駆動手段によってＺ方向に移動可能とされたカバー３０によって押さえられる。従って、設置台３２はカバー３０の下部にて台座３４上に固定され、Ｙ方向ステッピングモータ１４による駆動によって台座３４と一体化してＹ正負方向に移動し、それによって被検査基板１１と撮像装置（ＣＣＤカメラ１０）のＹ方向における相対的位置関係が調整される。なお、カバー３０、設置台３２、台座３４は被検査基板１１の設置部を開口して形成され、被検査基板１１は表面を露出した状態で外縁近傍を固定されている。
【００２３】
図５に検査装置における主制御部の電気的構成を示す。主制御部１００はＩ／Ｏポート１０１とこれに接続されたＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３、及びＲＡＭ１０４等からなるマイクロプロセッサを備え、ＲＯＭ１０３には主制御プログラム１０３ａが格納されている。このように構成されたマイクロプロセッサは、ワーク取付機構４１（シリンダ等の駆動手段による設置台３２の移動及びカバー３０による固定等の機構）によってワークを取り付けた後、ＣＰＵ１０２が主制御プログラム１０３ａを呼び出し、制御を開始する。そしてＣＰＵ１０２はそのプログラムを受けてＩ／Ｏポート１０１に接続されたＸ方向ステッピングモータ１３及びＹ方向ステッピングモータ１４を駆動させてＣＣＤカメラ１０を検査開始位置に相対的に移動させる。そして、Ｘ位置を停止した状態において、被検査基板１１がＹ方向ステッピングモータ１４によって移動され、順次Ｙ方向の相対的位置を変えてゆくこととなる。そして、ＣＣＤカメラ１０は変更位置の画像を順次取り込み、ＸＹ両方向の位置情報を含んだ２次元画像データを生成する。なお、本検査装置において、ＣＣＤカメラ１０によって取り込めるラインデータの幅（Ｘ方向幅）は３４ｍｍである。そして、一般的には被検査基板１１は複数の単位基板によって構成されており、その単位基板の一辺が３４ｍｍ以内であれば、一回のＹ方向へのセンシングで単位基板全体を網羅できる。また、その一辺が３４ｍｍを超えるものであれば、検査幅が広いＣＣＤカメラを使用するか、またはＸ方向に位置をずらすことで２度に分けてセンシングし、後に画像を合成するようにしてもよい。なお、検査装置においてはアクチュエーター等の駆動処理と、撮影・解析ユニット４０による画像取り込み、又はその解析を並列処理で行うことができる。
【００２４】
次に、１次元ＣＣＤカメラによって取り込まれた画像の処理方法について説明する。その概要は、１次元ＣＣＤカメラによって所定のタイミングで取り込まれるＸ方向のラインデータは、被検査基板がＹ方向に所定の速度で移動するため、取り込み時のＹ位置に対応した情報として取り込まれ、１次元のラインデータから２次元データに変換処理されて被検査基板１１の表面状態を示す画像情報とされる。その２次元データは、スルーホール、配線パターン、基板部、異物等のそれぞれの位置情報、色情報等を有する画素データを有するため、各画素データを演算処理することで被検査基板１１の良否判定を行う。
【００２５】
画像撮影及び解析を行う撮影・解析ユニット４０について図６に示される電気的構成を示すブロック図を参照して説明する。その制御部（以下画像解析部ともいう）１１０が、Ｉ／Ｏポート１１１とこれに接続されたＣＰＵ１１２、ＲＯＭ１１３及びＲＡＭ１１４を有するマイクロプロセッサを備え、ＲＯＭ１１３には画像解析プログラム１１３ａが格納されている。また、Ｉ／Ｏポート１１１には撮像装置としての前述のＣＣＤカメラ１０（１次元ＣＣＤセンサ１１５とそのセンサ出力を１次元デジタル画像入力信号に変換するためのセンサコントローラ１１６とを含む）が接続されている。また、ＲＡＭ１１４には、ＣＰＵ１１２のワークエリア１１４ａ、ＣＣＤカメラ１０による被検査基板１１（図４等参照）の撮影画像データを記憶するためのメモリ１１４ｂが形成されている。なお、ＣＰＵ１１２は、画像解析プログラム１１３ａを受けて解析処理を行い、被検査基板１１が正常か否かを判定可能としている。
【００２６】
なお、ラインデータを構成する各画素ごとの色情報として、例えばその画素検出位置の被検査基板１１に対応した濃淡情報が与え、その濃淡情報を量子化して各画素ごとの濃度値を求めることができる。例えば、濃度値を２５６段階とされた濃淡階調情報とし、最小値となる０を濃、最大値となる２５５を淡とすると、孔の部分は濃度値２５０以上、配線パターン部分は濃度値１２０前後、樹脂部分は濃度値４０以下等、各要素によって示される濃度値が異なるため、濃度値によって明確に区別できることとなる。本実施例においては、スルーホール３５の境界となる閾値を濃度値２００とし、その濃度値２００を超える画素をスルーホール画素とし、２次元画像情報においてスルーホール３５が存在する位置と認識し、その形状を明確化する。
【００２７】
次に、被検査基板の良否判定を行う画像解析プログラムにおいて、その測定方法例を説明する。予めＣＡＤデータ又は良品データから取得して設定されるスルーホールの孔中心データを、パターンマッチング等の手法により二次元的に展開された濃淡画像（１次元ＣＣＤカメラ１０によるラインデータを２次元的に展開した画像）上に重ね合わせる。さらに、その孔中心からＸＹの各正負方向（計４方向）に実際の画像メモリ上を走査させ、スルーホール３５から被検査基板１１又は配線パターンに変化する点（即ち、スルーホール３５周部となる点）を求める。その際に、スルーホール３５の端部の閾値（本実施例では、濃度値２００）以下に変化する変化点を探すようにしてもよいし、被検査基板１１を示す画素、又は配線パターンを示す画素が出現する点を探すようにしてもよい。いずれにしろ、Ｘの正負両方向においてスルーホール３５周部と交差する２点の中点のＸ座標、及び、Ｙの正負両方向においてスルーホール３５周部と交差する２点の中点のＹ座標、が検出されたスルーホール３５の基点の座標となる。なお、孔中心データによる位置を基点５０の座標とすることもできる。
【００２８】
また、基点５０から放射状に走査する方向については、図７では基点５０に対して角度４５度ごとに８方向（矢印ＡないしＨの方向）を走査することとしている。なお、検査方向となる走査線数は任意に設定できるが、多方向とすると検査を高精度に行なうことができる反面、取得データ量が多くなり検査時間が長時間となる。また、方向数を減らすと検査時間は短時間となるが精度が低下する。よって、検査時間、精度等を考慮し、検査方向を決めることとなる。なお、８方向ないし１６方向程度に方向数を設定すると、検査の精度を保ちつつ、検査時間を短時間とすることができる。
【００２９】
そして、図８に示されるように、前述した方法等で算出された基点５０に対し外周部に向って放射線状にスルーホールを外れる位置までの距離を測定する。なお、形成されたスルーホールの中心点がＣＡＤデータ又は良品データから取得して設定される孔中心データと一致し、スルーホール内に異物の存在しない正常なものであるならば、測定される各方向の距離は、すべてスルーホール半径と等しくなる。従って、本検査方法においては、各検査方向ごとスルーホール半径が許容範囲であるか否かを判定することになる。なお、検査方向が中心について対称な２方向により求められるスルーホールの直径を用いても、同様に検査判定することができる。
【００３０】
次に、画像情報における距離の測定方法等について説明する。基点５０から濃度値が２００を超える画素を画素単位でカウントし、濃度値が２００以下に変化する点、即ちスルーホールを外れる点までにカウントされる画素数を被検査基板サイズに対応させて距離に変換し、スルーホール半径を算出する。例えば、図８における矢印Ｃ方向のように走査線上に異物等が存在せず、スルーホール３５の周部の形状も正常である場合には、変換された距離が予め登録されている正規半径と等しくなるため正常であると判定される。しかしながら、矢印Ｅ方向のように走査線上に異物５１が存在するような場合、基点５０から異物５１端部の変化点５５までの距離をカウントした画素数を基に算出し、測定したスルーホール半径が許容範囲内にあるか否かを判定することとなる。このような場合には、その測定したスルーホール半径が正規半径よりも短くなるため被検査基板は不良と判定される。なお、この検査方法の適用については本実施例のような円形のスルーホールに限定されない。例えば、多角形、楕円、その他の形状等においても、所定の位置（例えば重心）を基点として放射状に距離を測定し、それぞれ許容される距離範囲内にあるか否かを判定すればよい。この場合、各方向ごとに予め許容範囲を設定し、各方向ごとに基準を満たすか否かを判定することになる。
【００３１】
また、濃淡画像のまま走査せず、２値化した後に同様の走査をしてもよい。２値化画像において走査する場合の例としては、濃度値２００という閾値を１と０のデータに分割する値とし、そのデータが１（画像上では白）の場合には、スルーホール画素としてスルーホール３５と認識され、データが０（画像上では黒）の場合には基板部又は配線パターンと認識する。従って、データ値が１から０に変化する部分（画素において１と０が並んだ部分）がスルーホール外周部、異物との境界部等のスルーホール３５を外れる部分となる。そして、基点からスルーホール画素を各方向ごとカウントし、その画素数を被検査基板表面に対応した長さに変換する。なお、走査線上に０データが出現した地点で基板部、配線パターン又は異物等のスルーホール３５を外れた部分に達したものとしてカウントを中止し、基点からその地点までの距離が許容範囲内にあるか否かを判定する。
【００３２】
また、図９には細長の形状の異物５１がスルーホール３５内部に付着した例を示している。このような細長の異物５１の場合には、従来における方法では不良の判定が困難であった。しかしながら、本実施例のような検査方法を用いた場合、図９に示されるように走査線が異物５１と交差して変化点５５を検知し、基点５０から変化点５５までの距離が、許容範囲外であることを判定するため、不良と判定される。
【００３３】
なお、基点５０からスルーホール３５を外れた位置までのスルーホール画素数をカウントすることによって距離を測定することとしていたが、検査方向において基点５０から所定距離内（所定画素数内）に存在するスルーホール画素をカウントすることによってスルーホール３５の良否を判定するようにすることもできる。このようにすると、例えば図１０のように、スルーホール３５の周部に接しない異物５１が存在する場合、走査線は変化点５５で異物５１を検知した後、再度スルーホール画素を検知することになる。そしてスルーホール画素の総計によって、異物５１の走査線における長さを算出することができる。このようにすると、例えば、走査線における少数画素（例えば１００画素中の１画素）がノイズとなって混入し、スルーホール画素ではないと判定されても、誤差の範囲であると認識でき、正常なものが誤って不良と判定されることを防止できる。なお、その場合において走査線が走査する検査距離は任意に設定できるが、少なくともスルーホール半径以上は必要であり、必要以上に長く設定すると不必要なデータが多くなって画像データ量が増大するため、基板状態、検査時間等を考慮し設定する必要がある。
【００３４】
図１１に示されるように、スルーホール３５が正円の孔であっても、配線パターン１７の大きさ、形が正確でない場合には、走査時にその情報を検出し、異常の判定を下さなければならないため、半径、配線パターン幅の両方を検査することが最も望ましい。スルーホール半径については前述したように走査線ごとに半径を測定するが、配線パターン幅についても同様に走査線ごと測定を行なう。図１１のように、中心部から放射状に検査する走査線は、スルーホール外周部に達した後に、次いで配線パターン幅の測定も行なうこととなる。なお、この画像情報においてはスルーホール（濃度値２５０前後）と配線パターン（濃度値１２０前後）を区別するための閾値１（濃度値２００）、配線パターンと基板部の樹脂面（濃度値４０以下）を区別するための閾値２（濃度値８０）と、２つの閾値を持つことになる。従って、濃度値２００以上の画素をスルーホール画素、濃度値８０以上２００未満の画素を配線パターン画素、濃度値８０未満の画素を基板部画素として各要素に対応した画素をカウントすることになる。
【００３５】
そして基点から放射状に延びる走査線によって、配線パターン内周から外周までの配線パターン幅を配線パターン画素の画素数をカウントすることで測定する。図１１において、矢印Ｇ方向に走査する走査線を例にとると、基点５０から変化点５２ａまでの距離をスルーホール半径として許容範囲を満たすか否かを判定し、変化点５２ａから変化点５２ｂまでの距離を配線パターン幅として許容範囲を満たすか否かを判定する。なお、許容範囲は全ての方向において一律に設定してもよいし、各方向ごとに設定してもよい。なお、このように配線パターン検査を行なう場合においても、各検査方向ごと所定距離内に存在する画素をカウントすることによって良否を判定してもよい。例えば、基点５０より一定距離内に存在するスルーホール画素、配線パターン画素をカウントし、それぞれの画素数を距離に変換した後、その距離がそれぞれ許容範囲外であるならば不良と判定されることとなる。また、配線パターン幅又はスルーホール半径のいずれか一方のうち、一方向でも許容範囲を外れている場合にはその被検査基板は不良と判定されることとなる。
【００３６】
なお、本実施形態では、基点２０とスルーホールの中心点が一致する場合について説明したが、一致しない場合には、基点２０から複数方向確認した距離を基に中心点を算出して、その算出した中心点を基にスルーホール以外の情報を示す位置までの距離を算出することで、同様の検査を行うことができる。
【００３７】
なお、被検査基板１１のスルーホール及び配線パターンの形成工程として以下に示す２種類がある。第１の形成工程は、両面に銅を張った樹脂製基板に、ドリルによってスルーホールを形成した後、スルーホール内も含めてメッキを行う。そして、スルーホール及び必要な配線部分にマスキングを行って、エッチング等によって配線パターンを形成し、その後マスキングをはがしてスルーホールを埋める。
【００３８】
また、第２の形成工程は、両面に銅を張った樹脂製基板に、ドリルによってスルーホールを形成した後、スルーホール内も含めてメッキを行う。そして、スルーホールを埋めた後に必要な配線部分にマスキングを行って、エッチング等によって配線パターンを形成し、その後マスキングをはがす。
【００３９】
本発明の実施の形態に示す検査対象は、第１の形成工程による被検査基板１１である場合には、配線パターンを形成し、マスキングをはがした後スルーホール埋めを行う前、即ち、スルーホール内にメッキが付いており、さらに配線パターンも形成されている状態の基板であることが望ましい。この場合には、スルーホールの検査と配線パターンの検査を同時に行うことができる。
【００４０】
また、第２の形成工程による被検査基板１１である場合には、スルーホールも含めてメッキした後スルーホールを埋める前、即ち、スルーホール内にメッキが付いており、配線パターンは形成されていない状態であることが望ましい。この場合には、スルーホールの検査と配線パターンの検査は個別に行うことになる。いずれにしてもスルーホール内にメッキが付いている状態で行うことが望ましい。この理由は、被検査基板にドリルで開けられたスルーホール壁面に付着していた削り屑等が、メッキ時のメッキ液がスルーホール内を通過する際に壁面からわずかにはがれてスルーホール内を横断するような形で異物として存在する可能性が高くなるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における検査装置の一例を示す正面図。
【図２】図１の側面図。
【図３】図２の要部を示す拡大図。
【図４】図３を概念的に説明する斜視図。
【図５】検査装置における主制御部の電気的構成を示すブロック図。
【図６】撮影・解析ユニットの電気的構成を示すブロック図。
【図７】スルーホールの画像上における検査方向例を示す説明図。
【図８】スルーホール状態の一例及びその解析方法例の説明図。
【図９】図８のスルーホール状態の例２を示す説明図。
【図１０】図８のスルーホール状態の例３を示す説明図。
【図１１】図８のスルーホール状態の例３を示す説明図。
【符号の説明】
９ａ，９ｂパターン検出用ライン照明（第２の光源）
１０１次元ＣＣＤカメラ（撮像装置）
１０ａ上部ＣＣＤカメラ
１０ｂ下部ＣＣＤカメラ
１１被検査基板
１２ａ，１２ｂハーフミラー
１３Ｘ方向ステッピングモータ
１４Ｙ方向ステッピングモータ
１５Ｚ方向ステッピングモータ
１７ａ，１７ｂスルーホール検出用ライン照明（第１の光源）
３５スルーホール
３６基板部
３７配線パターン

Claims

被検査基板両側において垂直方向に同軸に備えられた撮像装置と、
被検査基板両側に設けられてそれぞれ対応するハーフミラーを有し、被検査基板を挟んで反対側に位置する前記撮像装置方向に落射照明する第１の光源と、
前記被検査基板両側において前記撮像装置と同じ側に設けられ、前記撮像装置の撮像位置を斜方から照射する第２の光源と、
を備え、
前記撮像装置は、反対側からの前記落斜照明によるスルーホールの透過光と、同じ側における前記被検査基板表面からの前記第２の光源による反射光とを両側において同時に受光し、それぞれの撮像位置が前記被検査基板における表裏逆の同位置とされる機構を有することを特徴とするプリント配線基板の検査装置。
前記第１の光源は、
１次元的に光を照射する第１のライン照明とされ、該第１のライン照明による前記落斜照明は、被検査基板上を略ライン状に照射し、その照射位置上のスルーホールにおいて前記透過光を反対側に放出し、
さらに、前記撮像装置は１次元的に光情報を受光するラインセンサを有し、そのライン方向は前記第１の光源のライン方向と同方向とされ、該ラインセンサによって反対側からの前記透過光を受光することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の検査装置。
前記第１の光源は、
１次元的に光を照射する第１のライン照明とされ、該第１のライン照明による前記落斜照明は、被検査基板上を略ライン状に照射し、その照射位置上のスルーホールにおいて前記透過光を反対側に放出し、
前記第２の光源は、
１次元的に光を照射し、そのライン方向が第１のライン照明と同方向である第２のライン照明とされて同じ側に備えられた前記撮像装置による撮像位置を略ライン状に照射し、
さらに、前記撮像装置は１次元的に光情報を受光するラインセンサを有し、そのライン方向は前記第１の光源、及び前記第２の光源のライン方向と同方向とされ、前記ラインセンサによって、反対側からの前記透過光及び同側における前記反射光を受光することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の検査装置。