DE3626061A1

DE3626061A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung eines musters auf einer gedruckten schaltungsplatte

Info

Publication number: DE3626061A1
Application number: DE19863626061
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Hara; Keiya Saito; Koichi Karasaki; Akira Sase
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1987-05-27
Also published as: JPH0762868B2; KR870004389A; US4700225A; KR900002578B1; JPS6278687A; DE3626061C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Prüfung des Verdrahtungsmusters einer gedruck ten Schaltungsplatte mit Hilfe eines durch eine Fernseh kamera erhaltenen Negativmusters, in den das Bild eines schwachen, von einem Substrat (glasverstärktes Epoxyharz, glasverstärktes Polyimid usw.) der gedruckten Schaltungs platte emittierten Fluoreszenzlichts aufgenommen wird;

Es sind schon, beispielsweise aus der US-Patentanmeldung, Serial-Nr; 6 19 918, der DE-OS 34 22 395 und den im "General Meeting of Electronic Communication Society", 1985, über reichten Schriftstücken Nr. 1682 und 1683 Geräte zur Prüfung von Fehlern des Musters auf einer gedruckten Schaltungs platte mittels einer Fernsehkamera bekannt. Die Fernseh kamera dient dabei als Musterdetektor, der von einem Sub strat der gedruckten Schaltungsplatte emittiertes Fluores zenzlicht erfaßt und ein Negativmuster der Verdrahtungs muster aufnimmt.

Bei diesen bekannten, ein zweidimensionales Bild mittels einer Fernsehkamera erzeugenden Geräten ist jedoch die Aufnahme, während die gedruckte Schaltungsplatte unter kontinuierlicher Belichtung in Bewegung ist, nicht möglich. Deshalb wird in einem Fall, wo eine X-Y-Stufe, die die ge druckte Schaltungsplatte haltert, wiederholt in einer Schrittfolgebetriebsart um eine vorgegebene Distanz versetzt wird, ein Stehbild von der Fernsehkamera bei stillstehender X-Y-Stufe erfaßt.

Bei einer solchen Mustererfassung bräuchte die X-Y-Stufe, falls eine stroboskopische Belichtung verwendet würde, nicht angehalten werden. Da jedoch in diesem Fall die Lichtstärke verhältnismäßig gering ist, kann man ein Stroboskop nicht als Lichtquelle verwenden. Man könnte, um die obige Aufgabe zu lösen, eine besonders hoch empfindliche Fernsehkamera mit einer SIT-(silicon intensifer target)-Bildröhre als Muster detektor verwenden. Dabei gibt es jedoch die Schwierigkeit, daß ein nachleuchtendes Bild beim nächsten Abtastvorgang bei der SIT-Bildröhre bestehen bleibt (30% Nachleuchten bleibt beim nächsten Abtastschritt).

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vor richtung zu ermöglichen, die eine schnelle Prüfung des Ver drahtungsmusters einer gedruckten Schaltungsplatte bei stroboskopischer Belichtung ohne die Notwendigkeit, die X-Y-Stufe, wo die gedruckte Schaltungsplatte gehaltert ist, anzuhalten, durch den Einsatz einer sehr hoch empfindlichen Fernsehkamera erlauben, die das Bild eines Negativmusters des Verdrahtungsmusters durch die Erfassung des vom Substrat der Platte emittierten Fluoreszenzlicht ohne schädlichen Einfluß des nachleuchtenden Bildes erfaßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung auf:

ein Stroboskop, das intermittierend und synchron mit der Vorschubgeschwindigkeit der gedruckten Schaltungsplatte Licht aussendet;

eine Kondensorlinse, die das vom Stroboskop ausgesendete intermittierende Licht sammelt und das Licht auf die ge druckte Schaltungsplatte richtet;

ein Filter, das das Stroboskoplicht in Anregungslicht umsetzt;

einen halbdurchlässigen Spiegel, der das von dem Filter umgesetzte Anregungslicht reflektiert und dann auf die gedruckte Platte senkrecht dazu projiziert sowie das auf dem Substrat der gedruckten Platte angeregte Fluoreszenzlicht durchläßt;

eine Abbildungslinse, die ein Bild des vom halbdurchlässigen Spiegel durchgelassenen Fluoreszenzlichts erzeugt;

ein Filter, das anderes als das vom halbdurchlässigen Spie gel durchgelassene Fluoreszenzlicht eliminiert;

eine Fernsehkamera, die das von der Abbildungslinse erzeugte Bild des Fluoreszenzlichts aufnimmt;

einen Speicher, der das vom vorangehenden Rahmen stammende Mustervideosignal, das um einen dem Nachleuchtbild entspre chenden Betrag gedämpft ist, beim Einschalten des Strobo skops speichert;

eine Einrichtung, die das gespeicherte, gedämpfte Muster videosignal von dem durch die Fernsehkamera bei eingeschal tetem Stroboskop erfaßten Mustervideosignals des gegenwärti gen Rahmens subtrahiert;

eine Einrichtung, die ein vom Ausgangssignal der Subtrahier einrichtung erhaltenes Negativmuster des Verdrahtungsmusters mit einem von einer Bezugsmustererzeugungseinrichtung er zeugten Bezugsmuster vergleicht, wobei das Bild der gedruck ten Schaltungsplatte, die auf dem Tisch gehaltert ist, von der Fernsehkamera während der kontinuierlichen Versetzung des Tischs aufgenommen und das gedruckte Verdrahtungsmuster der Schaltungsplatte unbeeinflußt durch das nachleuchtende Bild geprüft werden kann, ob es Fehler aufweist oder normal ist.

Die Erfindung wird im folgenden in Ausführungsbeispielen an hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Blockdiagramm des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Musterdetektors;

Fig. 2 graphisch wie ein Mustererfassungssignal in der vorliegenden Erfindung verarbeitet wird, und

die Fig. 3(a), (b) und 4 graphisch den theoretischen Hintergrund der Er findung.

In Fig. 1 zeigt 1 eine gedruckte Schaltungsplatte, die aus einem Substrat 1 a und einem Verdrahtungsmuster 1 b besteht. Das Substrat 1 a besteht aus glasverstärktem Epoxyharz, glas verstärktem Polyimid oder ein vergleichbares Material und emittiert bei geeigneter Belichtung Fluoreszenzlicht. Ein X-Y-Tisch 2 ist in X- und Y-Richtung beweglich und haltert die gedruckte Schaltungsplatte 1. Ein Stroboskop 3 erzeugt Lichtblitze synchron zur Bewegung des X-Y-Tisches 2 und wird durch ein Signal von einer Steuereinrichtung 15 aktiviert, die die Bewegung des X-Y- Tisches 2 steuert. Ein halbdurchlässiger Spiegel 4 besteht bevorzugt aus einem dichroitischen Spiegel, der das von dem Stroboskop 3 ausgesendete Anregungslicht reflektiert und das im Substrat 1 a der gedruckten Schaltungsplatte 1 angeregte Fluoreszenzlicht durchläßt.

Allgemein hat der dichroitische Spiegel 4 die Eigenschaft, daß er bei unter einem Winkel von 45° einfallendem Licht bei jeder Wellenlänge unter 460 nm eine Durchlässigkeit von 0% hat und damit im wesentlichen total reflektiert und bei irgendeiner Wellenlänge über 510 nm eine Durchlässigkeit von über 90% besitzt und damit das Licht teilweise reflektiert. So gesehen ist der dichroitische Spiegel dem halbdurchlässi gen Spiegel sowohl bezüglich des Reflektionsvermögens für Anregungslicht als auch bezüglich der Durchlässigkeit für Fluoreszenzlicht überlegen.

Eine Kondensorlinse 6 sammelt das vom Stroboskop 3 emittier te Licht und setzt es in einen parallelen Lichtstrahl um. Ein Blaufilter 13, das zwischen dem Stroboskop 3 und dem di chroitischen Spiegel 4 bevorzugt zwischen Stroboskop 3 und der Kondensorlinse 6 angeordnet ist, läßt Licht durch, des sen Wellenlängen von 300 bis 460 nm reichen. Eine Abbil dungslinse 5 erzeugt ein Bild des Fluoreszenzlichtmusters, das vom Substrat 1 a der gedruckten Schaltungsplatte 1 ausge sendet und durch den dichroitischen Spiegel 4 gegangen ist. Eine sehr hoch empfindliche Fernsehkamera 7 mit SIT-Bild röhre nimmt das von der Abbildungslinse 5 erzeugte Fluores zenzlichtmusterbild auf. Schließlich läßt ein zwischen der Fernsehkamera 7 und dem dichroitischen Spiegel 4 bevorzugt zwischen Abbildungslinse 5 und Fernsehkamera 7 angeordnetes Gelbfilter 14 Fluoreszenzlicht durch, dessen Wellenlängen über 500 nm liegen und reflektiert Licht bei Wellenlängen unter 500 nm.

In Fig. 3a ist dargestellt, wie eine gedruckte Schaltungs platte mit einem Verdrahtungsmuster von der X-Y-Stufe 2 gescannt wird, während das Blitzlicht vom Stroboskop 3 durch die Kondensorlinse 6, nachdem es durch das Blaufilter 13 gegangen ist, in einen parallelen Lichtstrahl umgesetzt wird, der schließlich das Anregungslicht mit einer Wellen länge unter 460 nm bildet und auf die gedruckte Schaltungs platte 1 vom dichroitischen Spiegel 4 gerichtet wird. Das durch das Substrat 1 a der gedruckten Schaltungsplatte 1 angeregte Fluoreszenzlicht geht durch den dichroitischen Spiegel 4, die Abbildungslinse 5 und das Gelbfilter 14. Das von der Abbildungslinse 5 erzeugte Negativbild des Verdrah tungsmusters wird von der Fernsehkamera 7 aufgenommen. Das durch den Scannvorgang in einem Bildrahmen erzeugte Muster erfassungssignal S _N ist in Fig. 3(b) dargestellt. Der durch angedeutete Musterpositionszustand des vorangehenden Abtastrahmens ändert sich in einen durch Schraffur dargestellten Musterpositionszustand des gegenwärtigen Abtastrahmens bei Versetzung der gedruckten Schaltungsplatte 1. Dadurch wird das Signal in der Hauptabtastlinie L bei dem momentanen Abtastrahmen, nämlich das Mustererfas sungssignal erzeugt. In Fig. 3(b) gibt V _N ein Erfassungs signal an, das im wesentlichen im momentanen Abtastrahmen erfaßt werden soll und V _N-1 ein im vorangehenden Abtastrah men erfaßtes Signal, das als Nachleuchtbildkomponente im Mustererfassungssignal S _N enthalten ist.

Auf diese Weise enthält das Mustererfassungssignal die Nach leuchtbildkomponente des vorangehenden Abtastrahmens. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 4 für eine allgemeine Erläuterung graphisch dargestellt. In dem längs einer bestimmten Abtast zeile während der Abtastung eines bestimmten Rahmens erfaß ten Mustererfassungssignal S _N sind, wie Fig. 4 zeigt, Mustererfassungssignale V _N-1, und V _N-2 enthalten, die den Nachleuchtbildkomponenten entsprechen, die von den voran gehenden Abtastrahmen stammen. Auch das beim folgenden Ab tastrahmen erzeugte Musterfassungssignal S _N+1 enthält das Mustererfassungssignal V _N, das der Nachleuchtbildkomponente vom vorangehenden Abtastrahmen entspricht.

Die Mustererfassungssignale S _N und S _N+1 können bei einer Nachleuchtbilddämpfung mit dem Faktor k (0 k 1) wie folgt angegeben werden:

S _N = V _N + LV _N-1 + k²V _N-2 . . . (1)
S _N+1 = V _N+1 + kV _N + k²V _N-1 + . . . (2)

Gleichung 2 läßt sich wie folgt umwandeln:

S _N+1 = V _N+1 + k (VN + KV _N-1 + . . . )
= V _N+1 + kS _N (3)

Somit ist deutlich, daß sich das Signal V _N+1 aus der nachfolgenden Gleichung (4) ausrechnen läßt:

V _N+1 = S _N+1 - kS _N (4)

Das echte Mustererfassungssignal läßt sich somit bei der Abtastung eines bestimmten Rahmens durch die Substraktion eines Signalpegels, der sich durch Multiplikation des Mustererfassungssignals im vorangehenden Abtastrahmen mit dem Dämpfungsfaktor k ergibt, von den im vorliegenden Ab tastrahmen tatsächlich erfaßten Signal berechnen.

Zur genaueren Erläuterung der Erfindung stellt Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiels dar, das den erfindungsgemäßen Nachleucht bildlösch-Musterdetektor enthält.

Der bis zur Erzeugung eines Mustererfassungssignals von der Fernsehkamera 7 ausgeführte Betrieb ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel derselbe wie er anhand der Fig. 3(a) beschrieben wurde. Danach wird das Mustererfas sungssignal in folgender Weise verarbeitet.

Das beim N + l ten Abtastvorgang von der Fernsehkamera 7 erzeugte Mustererfassungssignal S _N+1 wird von einem Analog/ Digitalwandler 8 in ein mehrwertiges Digitalsignal umgesetzt und dann mit dem Nachleuchtbilddämpfungsfaktor k (das zuvor in ein Register 9 gesetzt wurde) durch einen Multiplizierer 10 multipliziert. Danach wird das Digitalsignal über ein Register 11 aufeinanderfolgend in einer durch die Adressen vorgegebenen Reihenfolge in einen mehrstufigen Videopuffer speicher 12 abgespeichert. Inzwischen ist bereits ein Wert kS _N, der als Ergebnis des Multipliziervorgangs mit dem Dämpfungsfaktor k beim N-ten Abtastvorgang durch die Fern sehkamera 7 erzeugt wurde, im Pufferspeicher 12 abgespei chert. Deshalb wird das echte Mustererfassungssignal V _N+1 (gemäß Gleichung 4:S _N+1-kS _N) beim N + l ten Abtastvorgang unbeeinflußt vom Nachleuchten durch Auslesen des Wertes kS _N aus dem Pufferspeicher 12 synchron mit dem Mustererfassungs signal S _{N + 1} vor dessen Abspeichern und daraufhin durch Be rechnen von deren Differenz in einem Differenzglied 16 erzeugt.

Fig. 2 zeigt graphisch die obengenannten Verarbeitungs schritte, die somit nicht mehr erläutert werden müssen.

Das echte Mustererfassungssignal V _{N + 1} wird weiterhin durch eine Binärschaltung 17 in ein Binärsignal umgesetzt und dann nacheinander einer Gruppe von Schieberegistern 18 ein gegeben, die jeweils das Signal einer Abtastzeile speichern. Die Ausgänge dieser Schieberegister sind beispielsweise in Form von 5 x 5 Bildpunkten (pixels) angeordnet und werden in einer aus Schieberegistern bestehenden Feldschaltung 19 ge speichert.

Außerdem ist ein weiterer genau gleicher Aufbau aus den Gliedern 1 bis 19 separat dazu vorgesehen, der einen Bezugs mustergenerator darstellt.

Damit wird mittels einer auf dem X-Y-Tisch befestigten ge druckten Referenzschaltungsplatte ein Bezugsmuster von der Feldschaltung des separaten Aufbaus erzeugt. Die von der Schaltung 19 ausgehend von der zu prüfenden gedruckten Platte erzeugten Bildpunkte (pixels) werden von einem Ver gleicher 20 mit den von der Feldschaltung des separaten Auf baus erzeugten Bildpunkten entsprechend dem Bezugsmuster verglichen. Damit läßt sich dann die gewünschte Prüfung durchführen, die jede nicht übereinstimmende Stelle unter Einbeziehung von deren Positionsabweichung erfaßt. Falls man die zu prüfende gedruckte Schaltungsplatte und die Referenz platte nebeneinander unter genauer anfänglicher Ausrichtung auf demselben X-Y-Tisch 2 anordnet, können die Bilder der jeweils korrespondierenden Bereiche von den einzelnen Fern sehkameras so aufgenommen werden, daß der Vergleicher 20 die gegenseitig korrespondierenden Bildpunkte (innerhalb tole rierbarer Positionsabweichungen) vergleichen kann. Die Be schreibung einer solchen Anordnung und eines solchen Ver gleichs ist hier weggelassen, da sie insbesondere durch die US-PS 41 48 065 beschrieben werden.

Die vorliegende Erfindung leistet eine Eliminierung schäd licher Einflüsse von Nachleuchtbildern bei solchen Muster erfassungs- und -Prüfeinrichtungen, die eine hoch empfind liche Fernsehkamera mit Nachleuchtbildeffekt verwenden. Ins besondere eignet sich somit die vorliegende Erfindung für eine schnelle Verdrahtungsmustererfassung. Das von der Fern sehkamera erfaßte Abtasterfassungssignal kann zu jeder Zeit für die Mustererfassung verwendet werden, da der Nachleucht bildeinfluß bei der vorliegenden Erfindung vermieden ist.

Wenn Fluoreszenzlicht oder eine Stroboskopbelichtung zur Mustererfassung, wie oben geschildert, eingesetzt werden, muß unbedingt eine hoch empfindliche Fernsehkamera zur Er fassung des schwachen Fluoreszenzlichts verwendet werden. Eine solche Fernsehkamera konnte bislang im Stand der Tech nik wegen der nachteiligen Einflüsse des Nachleuchtbildes nicht verwendet werden. Erfindungsgemäß ist jedoch das Fern sehabtastsignal, das durch die Kombination der hochempfind lichen Fernsehkamera mit der Stroboskoplichtquelle entsteht, in jedem Zeitpunkt verwendbar. Dadurch wird eine schnelle Mustererfassung und ein schneller Test der gedruckten Schal tungsplatte erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Prüfung eines Musters auf einer gedruckten Schaltungsplatte, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Ausstrahlen eines intermittierenden Lichtstrahls von einem Stroboskop synchron mit der Vorschubgeschwindig keit der gedruckten Schaltungsplatte;
- Sammeln des intermittierenden Lichts mittels einer Kondensorlinse;
- Umsetzen des Lichts in Anregungslicht mittels eines Filters;
- Reflektieren des Anregungslichts an einem halbdurch lässigen Spiegel, und Projizieren des Anregungslichts auf die gedruckte Schaltungsplatte senkrecht zu dieser, wonach das vom Substrat der gedruckten Schal tungsplatte ausgesendete Fluoreszenzlicht durch den halbdurchlässigen Spiegel geht;
- Abbilden des durch den halbdurchlässigen Spiegel ge gangenen Fluoreszenzlichts mittels einer Abbildungs linse, und dann Durchlassen nur des Fluoreszenzlichts durch ein weiteres Filter, das jedes andere Licht eliminiert;
- Aufnehmen des Fluoreszenzbildes durch eine Fernseh kamera;
- Dämpfen eines innerhalb des vorangehenden Muster videosignalrahmens erzeugtes Mustervideosignal von der Fernsehkamera bei eingeschaltetem Stroboskop um einen der Nachleuchtbildkomponente entsprechenden Betrag, und Speichern des gedämpften Mustervideosignals in einem Speicher;
- Substrahieren des gedämpften, abgespeicherten Muster videosignals von dem gegenwärtigen Mustervideosignal von der Fernsehkamera bei eingeschaltetem Stroboskop, wodurch ein negatives Musterbild des Verdrahtungs musters erzeugt wird;
und
- Vergleichen des Negativmusters mit einem Bezugsmuster, um zu prüfen, ob das Verdrahtungsmuster der gedruckten Schaltungsplatte normal ist oder nicht.

2. Vorrichtung zur Prüfung des Verdrahtungsmusters einer gedruckten Schaltungsplatte, gekennzeichnet durch

- ein Stroboskop (3) zum Ausstrahlen intermittierenden Lichts synchron mit der Vorschubgeschwindigkeit der gedruckten Schaltungsplatte (1);
- eine Kondensorlinse (6), die das von dem Stroboskop (3) ausgesendete intermittierende Licht sammelt und das gesammelte Licht auf die gedruckte Schaltungs platte (1) strahlt;
- ein Filter (13), das das Stroboskoplicht in Anregungs licht umsetzt;
- einen halbdurchlässigen Spiegel (4), der das vom Kon densor (6) gesammelte und vom Filter umgeformte Anre gungslicht reflektiert und das reflektiert Licht auf die gedruckte Schaltungsplatte senkrecht dazu proji ziert und das von dem Substrat der gedruckten Schal tungsplatte angeregte Fluoreszenzlicht durchläßt;
- eine Abbildungslinse (5), die ein Bild des durch den halbdurchlässigen Spiegel (4) gegangenen Fluoreszenz lichts erzeugt;
- ein weiteres Filter (14), das alles Licht außer dem Fluoreszenzlicht, das durch den halbdurchlässigen Spiegel gegangen ist, eliminiert;
- eine Fernsehkamera (7), die das von der Abbildungs linse (5) erzeugte Fluoreszenzbild aufnimmt;
- eine Speichervorrichtung (12) zum Speichern des vor angehenden Mustervideosignalrahmens, das die Fernseh kamera bei eingeschaltetem Stroboskop erzeugt und das um einen der Nachleuchtbildkomponente entsprechenden Betrag gedämpft ist;
- eine Substrahiereinrichtung (16) zum Subtrahieren des gedämpften, gespeicherten Mustervideosignals von dem momentan vorhandenen Mustervideosignal, das von der Fernsehkamera bei eingeschaltetem Stroboskop erzeugt wird;
- eine Referenzmustererzeugungseinrichtung;
und
- eine Einrichtung (17, 18, 19 und 20), die aus dem Ausgangssignal der Subtrahiereinrichtung (16) ein Negativmuster erzeugt und das Negativmuster mit dem Referenzmuster vergleicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der halbdurchlässige Spiegel (4) aus einem dichroi tischen Spiegel besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch einen Analog/Digital-Wandler (8), der das Ausgangssignal der Fernsehkamera in ein digitales Videosignal umsetzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein Multiplizierer (10) das digitale Videosignal vom Analog/Digital-Umsetzer mit einem Dämpfungsfaktor multi pliziert, wonach das Ausgangssignal des Multiplizierers (10) in die Speichereinrichtung (12) eingespeichert wird.