JPH02278103A - 印刷回路基板の三次元検査方法及び装置 - 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、平坦な局部的評価窓を用いまた断面積を実際
に計算することにより微視的範囲の構造欠陥を認識する
ための、また予め設定された走査場内での設定値と実際
値との比較により巨視的範囲の構造欠陥を認識するため
の、検出された立体表面座標に苓づく印刷回路基板の三
次元検査法及びこの方法を実ｈｉ！ｉするだめの装置に
関する。

〔従来の技術〕

印刷回路基板上の構造の縮小化が進むにつれて、導体路
の幅は導体路の高さに近づく、４体路の電気的特性は主
にその断面積によって決定されることから、要求される
断面積を補償するためにはその幅と共に高さもまた検査
しなければならない。

最近の自動化方法は大部分が二次元の像、ｌｆ価によっ
て動作する光学式検査システムである。　１０−’ｍの
範囲内の構造を検査するためには、平面形状だけでなく
三次元形状でも高分解能が得られることが重要である１
表面構造を検出する１つの方法はレーザー三角側にによ
る表面の走査である。この場合１個のレーザーユニット
により作成された光学的走査ビームは１個の位置分解能
を持つ光受信器によって受信される。この種の先受（３
器は位置感応光検出器と呼ばれている。

現在市販されている検査システムには以下の欠陥が付随
する。すなわち高さ解像力が僅少で、例えば３つの高さ
段を有するにすぎない、また処理速度が今日の要請に比
して遅すぎるし、走査が複雑すぎる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、印刷回路基板の構造を微視的及び巨視的範囲
で自動的にかつ上記の欠点を有することなく検査するこ
とのできる方法を提供することを課題とする。更にこの
方法を実施するだめの２ｉ置を得ることも別の課題であ
る。

〔課題を解決するための手段） この課題は請求項１及び４に記載されている方法並びに
請求項６に相応する装置によっ“Ｃ解決される。

（作用効果］ 本発明は、印刷回路基板上の１！７彫り構造、すなわち
導体路の欠陥を検出するに当たって導体路の断面積の計
算値及び間隙幅の計算値並びに得られた値と予め与えら
れた阻界値との比較値が信頼できるモニタリングとして
利用し得るという認識に基づく、これらの措置は平坦な
局部的評価窓内で行われるが、そのｃａｒ価窓は走査点
の数及び位置によって予め与えられた走査部に応じてそ
の都度規定の走査点を中心にして形成され、また上記の
垂直に生じる断面積はこの点、すなわちｔ・１価窓の中
心点を含む、レーザー三角測量器によって印刷回路載板
の表面に作られた各光点が、印刷回路裁板の検査時にま
ず評価窓の中心点となる。この評価は確実にまた高度な
分解能によって行われる。

これは、そのに１つに工・ト価窓が接地されたいずれか
の選択点で、導体路が延びる方向での２つ又はそれ以上
の断面積を計算することによって検出されることを意味
し、すわなち断面積は導体路の移行部と同一視し得るこ
とを意味する。

高さゼロの水準を利用し°ζ同様に微視的範囲内でまた
上述の場合と同し方法で、規定の最小幅が２つの隣接す
る印刷回路店板間に保たれているか否かまた場合によっ
ては最終の高さが０よりも大きい、短絡形成可能のメク
ライジング部分が存在するか否かを検査することができ
る。

予め設定された走査場に沿って巨視的設定値と実際値と
を比較した場合には、同様に高い検査精度が特定の特性
値例えば容量又は表面積又はその重心を計算することに
よって処理可能である。

レーザー走査及び三角測量により高さ測定を可能とする
上記の方法を実施する装置は、導体路及び印刷回＆３基
板の構造が微小化していることから、高さの微分化に関
して特定の最小要件を満たす位置感応検出器を有する必
要がある。微分可能の高さ段の最小数は３０でなければ
ならないが、一般には位置感応検出器は少なくとも５０
の微分可能の高さ段を備えている。

微視的範囲の構造欠陥を認識するごとに関する本発明の
一実施態様は、評価処理のために少なくとも４つの断面
積を計算することよりなる。この措置により三次元検査
の十分な精度を確実に得ることができる。

本方法を筒略化するため、実際の評価窓の中心点を含む
垂直に生じる断面積を、これらが互いに同じ角度を生じ
るように配置する。

欠陥の巨視的解析に関する本発明の他の実施態様は、許
容可能のひずみ、すなわち例えば温度の影響による膨張
を補償するために、互いに僅かにずらされている連続す
る複数個の走査場を比較することよりなる。この場合評
価窓はほぼ長方形であり、またその側面は存利には導体
路に対して平行に延びていることから、走査場は対角線
上でずれているように選択することが好ましい。

本方法を実ｈｉ！！するための装置の一実ｈｈＢ様は、
少なくとも２個の位置感応検出器を使用することよりな
り、これにより実際に小さな***部のシェーディングも
回避することができる。この種のン二一ディングは、例
えば比較的大きな構造が小さな構造のそばに配置されて
いる場合また小さな構造の高さ測定に際して観測ビーム
が位置感応検出器の方向に障害なく案内され得ない場合
、誤測定をもたらすおそれがある。

本方法の速度を最適化するため、本装置の他の実施態様
では、高い分解佳と共に急、速な読み出し可能性をも保
証する位置感応検出器を使用する。

このため検出器の受信面は必要なオプトエレクトロニク
変換器から場所的に離されている。受信面は、−様な断
面積を有する光学式断面積変換器として構成されている
多数の光導体からなる。光導体の数はオプトエレクトロ
ニクｔｅ換器の数と一致する０片側でほぼ長方形の端部
を配列して束ねることによって二次元走査を構成する多
数の光導体、すなわち受信面は、はぼ円形の横断面を有
するその他端部でそれぞれ所属のオプトエレクトロニク
変換器に接続されている。オプトエレクトロニク変喚器
は電気的に評価装置と接続されている。従って受信面で
の結像、例えば光点を、検出器が関連する座標方向に沿
って、存在する微分可能の多数の高さ段に相応して正確
に検出し、更にこの検出に際して読み出し処理を遅滞さ
せないことが可能となる。この場合遅滞させないとは逐
次的読み出しが決して存在しないことを意味する。受信
面上の上方は並列的に読み出され、評価ユニットに並列
的に送られ、相応して迅速に処理される。

いわゆるシャイムプフルーク（Ｓｃｈｅｉ＊ｐｆｌｕｇ
）効果を補償するために、受信面の箇所での個々の光導
体をそれぞれ互いにずらして配置し、これにより階段状
に構成する。受信面のこの整列３Ａ整は三角ａ４ｉｔ法
の幾何学的形状によって予め与えられることから、光は
受信面に直角に当たらないにもかかわらず、個々の光導
体で入射光はほぼ直角に囲まれ、従って受信面内の光導
体の端部は入射光方向に対して１σ角でなく、はぼ平行
である。この事実は作用効率を高める。

レーザービームが絶縁材に当たった際に生じる蛍光を検
出する蛍光検出器の使用は、高さゼロの水準の正確な監
視を保証する。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は、導体路幅よりも大きくなければならないｘｉ
　＋ａｉ窓２０が位置付けられている導体路２の一部を
示す図である　、ｉ＋Ｆ価窓は平面座標方向Ｘ、Ｙによ
ってのみ確定される中心点２１を有する。

断面積１８．１９の部分的計算は微分表面積２２を合計
することにより行う、これらの微分表面積２２は表面の
走査に際して生じ、その際各表面積は２つの連続する走
査点とこれにより決定される各点を通る垂直線によって
限定される。評価窓２０はこの表面の各走査点を包囲す
る。評価処理数が少ない場合、例えば各第２走査点を囲
む評価窓２０が１個の場合、検査の確実性は不良となる
おそれがある。一般に４つの互いにずれ合う断面積１８
．１９を計算する。

第２図には、対角線上に互いに僅かにずらされている走
査場１６及び１７が描かれている。各走査場１６．１７
に関しては比較的簡単な幾何学的寸法例えばすべての導
体の全容量、絶縁領域の全面積又はこの寸法体の重心を
計算することができる。２つの互いにずらされている走
査場１Ｇ、１７を比較することにより、印刷回路基板内
での許容可能のひずみを補償することが可能である。

第３図は本発明による方法を実施するための装置を示す
ものである。導体＆３２を有する印刷回路基板１はレー
ザービーム１４、部分ミラー１２、ビーム偏向板１１及
び走査対物レンズ１０により走査される。走査ビームは
印１１［１基板の表面から相応して反射し、単数又は復
敗のＷ測ビームが対物レンズ３．４を介して位置感応光
検出３Ｂの受信面５に導かれる。評価！ｉ置９は光導体
７を介して高分解能の位１を感応検出器８と接続可能で
あり、受信面５から並列的に読み出すことにより生じた
信号を迅速に処理することができる。

第４ＩＡは、電気的に評価装置９と接続されている高分
解能の位置感応検出器８を示すものである。

受信面５は配列して束ねられた光導体７．１〜７．　ｎ
からなり、検出器に対する座標方向Ｚ′に沿って検出す
ることができる。オプトエレクトロニク変Ｊａ２Ｎ５．
１”１５．ｎは人力光信号を電気（Ｈ号ニアえる。この
ため一般に、迅速な信号処理を行うアバランシェ・ダイ
オードを使用する。光導体７は光を通ず材料からなる箔
か又は並列的に配置された多数のほぼ円形の光ファイバ
からなるパッケージである。

箔を使用する場合、受信面５に対しては平坦に構成され
また配列して束ねられていると共に、オプトエレクトロ
ニク変換器１５に接続するため巻き込まれている矩形の
テープを利用する。多数の並列的に存在する光ファイバ
は適当に処理することができる。光導体７の断面はずぺ
ての箇所で同じである。多数の位置感応検出器８を並列
接続することは検査の確実性を高めるのに有意義である
。

これによりシェーディングも囲まれる（第３図参照）、
この場合多数の位置感応検出ａ８の相応する光導体７は
、その全数が一定である各オプトエレクトロニク変換器
に並列的に接続される。

使用される位置感応検出器８は少なくとも３゜の微分可
能の高さ段を有する。しかし一般には５０〜１００の微
分可能の高さ段を使用する。微視的範囲の欠陥を認識す
る方法は実時間で行われる。

これに対し設定値と実際値とを比較することにより巨視
的欠陥を認識する方法は例えばマスク又はＣＲＤ像を用
いて実施する。一般に印刷回路基板は蛇行状にストライ
ブ状に走査される。

通常矩形状に構成される評価窓又は走査場は例えば１０
”　＝Ｉ　ＯＯ’　Ｐｉｘｅｌを含む。ＰｉｘＬＩｌ　
は画素（Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　）に対して
一般に使用されている略語である。本発明による方法及
び装置を用いることによって評価処理数を毎秒１０′　
（公知の技術水準の場合）から毎秒ｔｏ”１０’Ｐｉｘ
ｅｌ　に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｉｆ価窓２０を有１°る導体路２の一部を示す
透視図、第２図は２個の互いに僅かにずらされている走
査場１６．１７をその内部に存在する導体路２と共に示
す平面図、第３図は２個の位置１ε応検出器８を有する
本発明方法を実施するための装置の略示図、第４図は高
分解能の並列読み取り可能の位置感応光検出器の略示図
である。 ■・・・印刷回路基板 ２・・・導体路 ３．４・・・対物レンズ ５・・・受信面 ７、１〜？、ｎ・・・光導体 ８・・・位置感応光検出器 ９・・・評価装置 １０・・・走査対物レンズ １１・・・ビーム偏向板 １２・・・部分ミラー １４・・・レーザービーム １５・・・オプトエレクトロニクＭｅ　１１１１　ａＩ
６．１７・・・走査場 ２０川評価窓 ＦＦＧ　？ ｆＧ　３ ＦＦＧ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）平坦な局部的評価窓（２０）により微視的範囲の構
   造欠陥を認識するために、検出された立体表面座標（Ｘ
   、Ｙ、Ｚ）に基づき印刷回路基板を三次元的に検査する
   方法において、平面座標（Ｘ、Ｙ）を有する各走査点を
   まず平坦な局部的評価窓（２０）の中心点（２１）を通
   って延ばし、断面積（１８、１９）の位置を中心点（２
   １）により決定し、 断面積（１８、１９）を評価窓（２０）の 境界線及び導体路（２）の表面によって確定し、個々の
   断面積（１８、１９）を、表面座標の均一な平面走査に
   より予め与えられた微分表面積（２２）を合計すること
   により算出し、断面積（１８、１９）に関して得られた
   数値の評価を、導体路（２）の予め与えられた必要な幅
   及び高さと比較して行い、高さ値０を有する範囲の幅を
   決定することにより２個の隣接する導体路間の予め設定
   された最短距離を検査することを特徴とする印刷回路基
   板の三次元検査方法。 ２）評価処理のために少なくとも４つの断面積（１８、
   １９）を計算することを特徴とする請求項１記載の方法
   。 ３）断面積（１８、１９）を互いに同じ角度が生じるよ
   うに中心点（２１）内に配置することを特徴とする請求
   項１又は２記載の方法。 ４）検出された立体表面座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に基づき印
   刷回路基板（１）を三次元的に検査する方法において、
   構造の巨視的欠陥を予め定められた走査場（１６、１７
   ）内での設定値と実際値との比較により認識し、この設
   定値と実際値とを比較するために全ての導体路の全容量
   、全ての導体路の全容量の重心、絶縁領域の全面積、絶
   縁領域の全面積の重心を検出し、相応する基準値と比較
   することを特徴とする印刷回路基板の三次元検査方法。 ５）印刷回路基板内での許容可能のひずみを補償するた
   めに、互いに僅かにずらされている複数個の走査場を比
   較することを特徴とする請求項４記載の方法。 ６）三角測量による高さ測定用レーザースキャナと、少
   なくとも３０の微分可能の高さ段を有する少なくとも１
   個の位置感応検出器（８）と、評価装置（９）とからな
   ることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方
   法を実施するための装置。 ７）少なくとも２個の位置感応検出器（８）を備えてい
   ることを特徴とする請求項６記載の装置。 ８）位置感応検出器（８）が、光学式断面積変換器とし
   て形成された多数の光導体（７）と、これと同じ数で存
   在するオプトエレクトロニク変換器（１５）とを備え、
   その際受信面（（５）は光導体（７）の片側に配列して
   束ねられたほぼ矩形状の端部の端面によって形成され、
   光導体（７）のほぼ円形状の反対側端部はそれぞれ相応
   して配列されたオプトエレクトロニク変換器（１５）に
   接続され、このオプトエレクトロニク変換器（１５）の
   電気信号は同時に評価装置（９）に伝送されることを特
   徴とする請求項６又は７記載の装置。 ９）受信面（５）が階段状に形成され、光導体（７）を
   束ねる際にその各端面は隣接する端面に対して同一方向
   へそれぞれ均等にずらされることを特徴とする請求項８
   記載の装置。 １０）蛍光を吸収する付加的検出器（１３）を備え、そ
   の際印刷回路基板（１）上の絶縁範囲にレーザービーム
   （１４）により作り出された蛍光が高さ水準０を示すこ
   とを特徴とする請求項６ないし９の１つに記載の装置。