JPH0429041A

JPH0429041A - 配線パターン検査装置

Info

Publication number: JPH0429041A
Application number: JP13592590A
Authority: JP
Inventors: Atsuharu Yamamoto; 淳晴山本; Yuji Maruyama; 祐二丸山; Hidemi Takahashi; 秀美高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-01-31
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: JP2745778B2

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、プリント基板における配線パターンの不良を
検査するための配線パターン検査装置に関するものであ
る。

従来の技術プリント基板への電子部品実装の高密度化に伴い、配線
パターンの細密化が進んでいる。従来、プリント基板等
の不良検査は人間による目視検査が行われてきたが、配
線パターンの細密化により検査精度を維持しつつ長時間
検査作業を続けることが困難になってきており、検査の
自動化が要望されている。

配線パターンの欠陥検査方式としては、ジエー・エル・
シー・サンツやニー・ケー・ジェイン（Ｊ−Ｌ・Ｃ，５
ａｎｚ　　ａｎｄ　　Ａ、に、Ｊａｉｎ、　　Ｍａｃｈ
ｉｎｅ　　ｖｉｓｉｏｎＪｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　　ｆｏｒ　　１ｎｓｐｅｃｔｔ
ｏｎ　　ｏｆ　　ｐｒｉｎｔｅｄ　　ｗｉｒ　−ｉｎｇ
　　ｂｏａｒｄｓ　　ａｎｄ　　ｔｈｉｃｋ−ｆｉｌｍ
　　ｃｉｒｃｕｉｔｓ、　　Ｊ。

Ｏｐｔ　、Ｓｏｃ　、Ａｍｅｒ、　、　ｖｏｌ　、３．
　ｎｏ、９．　ｐｐ、１４６６１４８２　、　５ｅｐｔ
　、１９８６　）らにより多くの方式が紹介されており
、特にデザインルール法あるいは比較法に分類される方
式が数多く提案されている。

これらの方式は長短があるが、中でも将ヲ・ζ有望な興
味深い方式として、ジュー。アール、マンデビル（Ｊ、
Ｒ，Ｍａｎｄｅｖｉｌｌｅ、Ｎｏｖｅｌ　　ｍｅｔｈｏ
ｄ　　ｆｏｒ　　ａｎａＩｙｓｉｓ　　ｏｆ　　ｐｒｉ
ｎｔｅｄ　　ｃｉｒｃｕｉｔ　　ｉｍａｇｅｓ、　　Ｉ
ＢＭ　Ｊ。

Ｒｅｓ、Ｄｅｖｅｌｏｐ、、　　ｖｏｌ、２９．　　ｎ
ｏ、１．　　ｐｐ、３４９３７６　、　　Ｊａｎ　、　
１．９７９　）の方式があり、２値画像データを収縮あ
るいは膨張させた後細線化し、配線パターンの欠陥を検
出する方式で、以下に従来例として説明する。第９図に
、欠陥検出処理の手順を示す。同図（ａ）〜（ｄ）は欠
落性欠陥の検出手順、同図（ｅ）〜（ｈ）は突出性欠陥
の検出手順を示している。

先ず欠落性欠陥の検出方法について図を参照しながら説
明する。（ａ）は欠陥画像を示しており、ｂ点及び０点
は線幅不足及び断線で致命的欠陥として検出し、ａ点は
欠゛陥として検出しないものとする。第１の手順として
（ｂ）では、画像を所定サイズ収縮（侵食）することに
よりｂ点の連結を遮断する。第２の手順として（ｃ）で
は１画素幅までパターンを細線化する。第３の手順とし
て（ｄ）では３×３局所領域（図中口で示される位置）
において細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及び０点を
断線として検出する。なお前記３×３局所領域の連結判
定により端子部と配線パターンの接合部（図中○で示さ
れる位置）も特徴点として検出できることを示して（・
る。

次に突出性欠陥の検出方法について図を参照しながら説
明する。（ｅ）は欠陥画像を示しており、ｂ点及び０点
を線幅異常及びショートで致命的欠陥として検出し、ａ
点は欠陥として検出しないものとする。第１の手順とし
て（ｆ）では、画像を所定サイズ膨張することによりｂ
点に新たな連結を発生させる。第２の手順として（ｇｌ
では１画素幅までパターンを細線化する。第３の手順と
して（ｈｌでは３×３局所領域（図中口で示される位置
）において細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及び０点
を分岐点すなわちショートとして検出する。以上の手順
によって線幅太り、断線及びショートが検出できる。

発明が解決しようとする課題２値画像を収縮及び膨張することにより、欠陥の特徴を
助長した後細線化し、３×３局所領域における連結判定
により欠陥を検出する方式について説明した。この方式
は配線パターンの設計ルールを巧妙に利用し、確実に欠
陥を検出できるもので有望な方式といえよう。

しかしスルーホールを有する基板を検査する場合、導体
部とランド部ではパターン幅の基準が異なるため、同一
サイズで収縮するとランド部のパターンが途切れてしま
（・、ランド位置で誤って線幅不足として検出されろ可
能性があった。

本発明は上記課題に鑑み、プリント基板にスルーホール
が存在しても誤報のない検査を行なうとともに、線幅違
反、断線、ショート等の欠陥が導体部とランド部のいず
れで発生したかを認識することができ、多様な欠陥検査
ができる配線パターン検査装置を提供するものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するため本発明の技術的解決手段は、プ
リント基板を所定の波長域の照明光で照明し、基板上に
形成された配線パターンの反射光を光電変換する第１の
画像入力手段と、前記プリント基板の裏側から前記照明
光と分離した波長域の照明光で照明し、スルーホールを
通過する光を光電変換する第２の画像入力手段と、前記
第１の画像入力手段からの濃淡画像を２値画像に変換す
る第１の２値化手段と、前記第２の画像入力手段からの
濃淡画像を２値画像に変換する第２の２値化手段と、前
記第２の２値化手段からの２値画信号からスルーホール
の所定サイズ外側の閉領域を検出するスルーホール領域
検出手段と、前記第１の２値化手段及び前記スルーホー
ル領域検出手段からの２値画信号からランドと導体を区
別し、欠陥の特徴を検出する欠陥検出手段とから構成し
たものである。

作用本発明は、プリント基板のスルーホールを通過する光を
光電変換して得られる濃淡画像を２値化し、スルーホー
ルの２値画像からホールの所定サイズ外側の閉領域を検
出することにより導体部とランド部を区別し、導体部と
ランド部のノ（ターン幅の基準を切り替えて検査するた
め、ランド部で線幅違反が検出されることはな℃・。ま
た断線やショート等の他の欠陥もランド部で発生したか
あるいは導体部で発生したかを区別するため、より多様
な欠陥検査が可能となる。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本発明の一実施例における配線）；ターン検
査装置のブロック構成図である。第１図において、１０
１はプリント基板、１０２はプリント基板１０１の反射
光を検出する第１の画像入力手段、１ｏ３はプリント基
板１０１のスルーホールを通過する光を検出する第２の
画像入力手段、１０４は前記第１の画像入力手段からの
濃淡画像を２値画像に変換する第１の２値化手段、１０
５は前記第２の画像入力手段からの濃淡画像を２値画像
に変換する第２の２値化手段、１ｏ６は前記第２の２値
化手段からの２値画像を用いてスルーホールの所定サイ
ズ外側の領域を検出するスルーホール領域検出手段、１
０７は前記第１の２値化手段とスルーホール領域検出手
段からの２値画像を用℃・て、導体部及びランド部の線
幅違反、断線、ショート等の欠陥を各々検出する欠陥検
出手段、１１４は基板の表面を照明する反射照明光、１
１２は第１の波長フづルタ、１１０は反射照明光を導く
リング状のライトガイドなどの拡散照明装置、１１６は
基板の裏側から照明する照明光、１１３は前記第１の波
長フィルタと異なる波長域を有する第２の波長フィルタ
、１１１は照明光１１５を導くライトガイド、１０９は
結像レンズ、１０８は前記第１及び第２の波長フィルタ
を通過した２種類の波長域の光を２方向に分離する２色
性ミラーを示す。

上記構成におし・て、以下その動作について説明する。

プリント基板１０１上に形成された配線パターンに対し
、第１の波長フィルタ１１２を通過した第１の波長域の
光を用いてリング状ライトガイド等の拡散照明装置１１
０で照明する。また同時にプリント基板１０１の裏側か
ら第２の波長フィルタ１１３を用いて前記拡散照明と異
なる第２の波長域の光で照明する。第１の波長域の照明
光による反射光とスルーホールを通過する第２の波長域
の照明光は結像レンズ１０９と２色性ミラー１０８によ
って、第１の画像入力手段１０２と第２画像入力手段１
ｏ３に各々結像する。第１の画像入力手段１０２はＣＣ
Ｄカメラ（１次元または２次元）のような撮像装置で、
前記第１の波長域の光によるプリント基板の反射光を検
知する。第２画像入力手段１０３は同様にＣＣＤカメラ
のような撮像装置で構成するが、前記第１の画像入力手
段１０２における受光波長感度と異なり、前記第２の波
長域の光を検知する。第１の２値化手段１０４は前記第
１の画像入力手段１０２からの濃淡画像を一定しきい値
で２値化し、導体パターンを１、基材及びスルーホール
部を００２値画像に変換する。

第２の２値化手段１０５は第２の画像入力手段１０３か
らの濃淡画像を一定しきい値で２値化し、スルーホール
部を１、基材及び導体パターンを０の２値画像に変換す
る。スルーホール領域検出手段１０６は前記第２の２値
化手段１０５からの２値画像についてスルーホールの所
定サイズ外側の閉領域を検出し、欠陥検出手段１０７に
対し検査基準を切り替える位置を指示する。欠陥検出手
段１０了は第１の２値化手段１０４からの２値パターン
にデザインルールを適用し、線幅の違反、断線、ショー
ト等の欠陥の特徴を検出するが、スルーホール領域検出
手段からスルーホール領域の画信号を受けて、違反とす
る基準線幅を導体部とランド部で切り替えながら欠陥の
特徴検出を行なう。

次にスルーホール領域検出手段の実施例について、第２
図及び第３図を参照しながら説明する。

第２図（ａ）は第２の２値化手段１０５かも得られるス
ルーホールの２値画像を走査窓で走査する手順を示し、
同図（ｂ）は処理画像を示すものである。第３図は前記
走査窓の画素間の演算を行なう際の参照画素位置を示す
図である。以下スルーホール領域検出の処理手順を説明
する。第２図においてスルーホールの２値画像２０１上
でＭｘＭ走査窓２０２を主走査方向に１画素ずつシフト
させ、後述する論理演算によって膨張処理を行ない、処
理結果を出力画像２０３の注目位置２０４に出力する。

主走査が終了すると副走査方向に１画素移動し次の主走
査線の処理を行なう。前記窓走査処理は一般な技術であ
るため、その具体的構成の説明は省略する。以下走査窓
２０２における演算内容について説明する。第３図に示
すように、注目画素を中心として膨張させる画素数ｎを
半径とする円状に参照画素を配置し、出力値りを注目画
素ｄｏを含む前記参照画素の値ｄｉ（ｉ、：１〜Ｎ）か
ら次式によって決める。＋は論理和を示す。

ｎ＝ｄｏ　＋ｄｌ＋ｄ２＋−ｄＮ第３図はｎ＝６の例を示しているが、ｎは欠陥検出手段
１０７での配線パターンの細線化パターンが入る程度の
サイズとする。この結果入力のスルーホール画像２０６
は、サイズｎ膨張された画像２０６となり、欠陥検出手
段１０７に対しスルーホール領域である事を通知する信
号が生成される。

次に欠陥検出手段の実施例について第４図を参照しなが
ら説明する。第４図は欠陥検出手段１０７の具体的構成
例である。第４図において４０１はスルーホール検出手
段からのスルーホール画像の入力端子、４０２は第１の
２値化手段１０４からのプリント基板の２値画像の入力
端子である。端子４０２からのプリント基板の２値画像
は細線化手段４０３において１画素幅に細線化され、細
線化画像４０７を出力する。端子４０２からの画信号は
、遅延メモリ４０６で細線化に必要とした主走査線数遅
延された後、プリント基板の原画像４０Ｂとして、細線
化画像４０７とともに測長手段４０９に入力される。測
長手段４０９は、細線化画像４０７より注目位置が細線
化パターン上にあるとき、プリント基板の原画像４０８
の線幅を測長し、測長値を出力する。前記測長値は比較
器４１２において設定値Ａ４１０または設定値Ｂ４１１
と比較され、測長値が設定値Ａまたは設定値Ｂを下回る
とき線幅違反として検出され、端子４１４より線幅違反
信号が出力される。前記設定値Ａにはスルーホール領域
以外の配線パターンの最小線幅が、前記設定値Ｂにはラ
ンドの最小残り幅が各々設定されているものとする。設
定値Ａ及びＢは遅延メモリ４０４でタイミングを合わせ
たスルーホール領域信号によってセレクタ４１２を制御
し、スルーホール領域であるときは設定値Ｂを、そうで
ない場合は設定値Ａを比較器４１３へ入力する。すなわ
ち、スルーホール領域検出手段１０６かものスルーホー
ル領域検出信号によって検査の基準を切り替えるもので
ある。また分岐・終端検出手段４１６において、細線化
画像４０７を用−・て配線パターンのショート及び断線
の特徴である分岐及び終端を検出するが、前記スルーホ
ール領域検出信号からスルーホール部と通常の導体の境
界領域で発生する分岐をマスクし、誤報を抑制する構成
をとり、真のショート及び断線の検出信号を端子４１７
より出力する。

以下第４図における細線化手段４０３、測長手段４０９
及び分岐・終端検出手段４１６の具体的処理例を第６図
、第６図及び第７図を用いて説明するＯ第５図（ａ）〜（ｆ）は細線化手段４０３の具体的処理
を説明する図である。細線化処理は配線ノくターンを外
側から１画素消去する処理をｎ回繰り返すことにより配
線パターンの芯線を得るものであり、以下に細線化処理
の一般的手法を第５図（ａ）〜（ｅ）を用℃・て説明す
る。２値画像を第６図（ａ）に示すような３×３走査窓
で走査し、注目画素（窓の中央画素）が１のとき、近傍
８画素ｄ　Ｉ−ｄ　ｓの画素の状態に対応して注目画素
を０に変換するかとうか（消去するかどうか）をルツク
ア・ツブチーフル（以下ＬＵＴと略記する）を用いて判
定する。注目画素の消去判定は第６図（ｂ）〜（ｅ）に
示すように４回にわけて処理する。これは偶数画素幅の
７％ターンの消失を防ぐためであり、ＬＵＴ（Ａ）〜Ｌ
ＵＴ（Ｄ）には上下左右から削るパターンをそれぞれ登
録しておく。登録するパターンの例を第６図（ｂ）〜（
ｅ）に示す。細線化処理の動作を第６図（ｆ）を用℃・
て説明する。第１の２値化手段１０４からの入力画像５
０１を１ラインの遅延メモリ５０２と３×３走査窒６０
３に入力し、図示しない画信号同期クロックでタイミン
グをとりながらデータを転送して（・＜。３×３走査窓
６０３の出力をＬ　Ｕ　Ｔ　（Ａ）　５０４に入力し、
注目画素を消去するかどうかの判定を行なう。同様の処
理をカスケード接続し、４回の判定処理によって１画素
の細線化を行なう。この１回の細線化処理ブロックを０
段接続することにより、配線パターンを１画素幅の細線
化画像を生成するものである。

次に第６図を用いて測長手段４０９の具体的処理例につ
見・て説明する。第６図（ａ）は測長手段４０６に入力
されるプリント基板の原画像４０８と、その細線化画像
４０７から配線パターンの幅を測るための参照画素位置
を示す。注目画素６０９が細線化画像の芯線位置にある
とき、原画像における配線パターンの境界までの画素数
を、方向１（６０１）〜方向５（ｅｏｓ）の８方向につ
℃・て測り、方向１〜８の測長結果のうち最も小さい値
をその注目位置での測長値と判定するものである。第６
図（ｂ）は方向２（６０２）を例にとった測長の演算方
法を示す図である。注目画素６１０を原点としたＸＹ座
標系において配線パターンの境界点６１１，６１２の座
標をもとに画素数Ｗを以下の式で決める。

上記演算の具体的な回路構成は省略するが、（Ｘ１Ｘ２
）及び（ｙ＋　　Ｙ２）を参照アドレスとするＬＵＴに
測長画素数Ｗの演算結果を予め用意しておく事で容易に
実現できる。そして注目位置の測長結果は各方向の測長
画素数の最小値を選択することで、細線化画像の芯線に
ほぼ垂直な方向の配線パターンの幅（画素数）が計測さ
れる。

次に分岐・終端検出手段４１６の具体的処理を第７図を
用（・て説明する。第７図（、Ｉ）は分岐の判定パター
ンを、第７図（ｂ）は終端の判定パターンを示す。すな
わち、分岐・終端検出手段４１６に入力される細線化画
像を３×３窓で走査し、注目画素（中央位置）が芯線位
置にあるとき、近傍８画素の状態で細線化の芯線の形状
を判定するものである。第７図（ａ）は近傍８画素の領
域に黒の孤立領域が３つ以上ある場合、第７図（ｂ）は
近傍８画素の領域に黒の孤立領域が１つである場合を示
し、パターン判定の結果ショートの特徴である分岐と断
線の特徴である終端が各々検出される。

第８図は第４図の欠陥検出手段によって検出される欠陥
の例を示す。第８図にお（・て８０１は配線パターンの
細線化画像を示し、８０２及び８０３はスルーホール領
域検出手段１０６によって得られるスルーホール領域を
示す。いま通常の導体部の基準線幅をＡ、ランド部の基
準線幅Ｂとし、第８図ａ、ｂがＡ　＞　　ａ　　＞　Ｂ　＞　ｂなる関係にある場合、８０４の位置は基準線幅Ａと比較
されるため線幅違反と検出され、８０５の位置はスルー
ホール領域に含まれており、基準線幅Ｂと比較されるた
め線幅違反として検出された（・。また８０６の位置は
スルーホール領域に含まれており、基準線幅Ｂと比較さ
れて線幅違反として検出される。第８図にお（・て８０
９及び８１０は細線化画像の分岐を示しており、スルー
ホール領域８０２及び８０３で発生する分岐８０７及び
８０８は通知されない事を示す。８１１．８１２．８１
３及び８１４は断線による細線化画像の終端を示してお
り、全て違反として検出される。

発明の効果以上、本発明の効果は、プリント基板のスルーホールの
透過光の像を２値化し、その２値画像を所定サイズ膨張
させた閉領域をスルーホール領域として検出するため、
スルーホール領域と通常の導体部の基準線幅を切り替え
ながら検査でき、正確な線幅検査が行なえる。また配線
パターンの芯線の分岐や終端を検査する場合もスルーホ
ール領域で発生したかどうかによって、検出するかしな
し・かを制御でき多様な欠陥検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における配線パターン検査装
置のブロック結線図、第２図は同スルーホール領域検出
手段の処理動作を説明する図、第３図はスルーホール領
域検出手段の走査窓における参照画素位置を示す図、第
４図は欠陥検出手段のブロック結線図、第５図は同細線
化手段の細線化処理手順を説明する図、第６図は同測長
手段の処理を説明する図、第７図は同分岐・終端検出手
段の判定パターンを示す図、第８図は同検出される欠陥
を示す図、第９図は従来の配線パターン検査装置におけ
る欠陥検出手順を説明する図である。１０Ｂ・・・２色性ミラー、１０９・・・結像レンズ、
１１０・・・リング状ライトガイド、１１１・・・ライ
トガイド、１１２・・・第１の波長フィルタ、１１３・
・・第２の波長フィルタ、１１４・・・反射照明光、１
１５・・・透過照明光、２０１・・・第２の２値化手段
の出力画像、２０２・・・ＭＸＭ走査窓、２０３・・・
スルーホール領域検出手段の出力画像、２０５・・・ス
ルーホール画像、２０６・・・膨張されたスルーホール
画像、４０１・・・Ｗ２の２値化手段からの入力端子、
４０２・・・第１の２値化手段からの入力端子、４０７
・・・配線パターンの細線化画像、４０８・・・配線パ
ターンの原画像、４１４・・・線幅違反検出信号の出力
端子、４１７・・・分岐・終端検出信号の出力端子。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１図＝１１＋ｉＬ！ｌ柑第乙図第図（ａ）（ｂ）（Ｃ）（ｄ）＜ｅ）ＬＵＴ（Ａ＋ＬＵＴｆＢ＋ＬＵＴ（Ｃ＋ＬＵＴ（Ｄ＋第図（［５１４１回の細線化処ｊψ 第６図（ａ）第６図第９図（ａ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スルーホールを有するプリント基板を所定の波長
帯の照明光で照明し、基板上に形成された配線パターン
の反射光を光電変換する第１の画像入力手段と、前記プ
リント基板の裏側から前記照明光と分離した波長域の照
明光で照射し、スルーホールを通過する光を光電変換す
る第２の画像入力手段と、前記第１の画像入力手段から
の濃淡画像を２値画像に変換する第１の２値化手段と、
前記第２の画像入力手段からの濃淡画像を２値画像に変
換する第２の２値化手段と、前記第２の２値化手段から
の２値画信号からスルーホールの所定サイズ外側の閉領
域を検出するスルーホール領域検出手段と、前記第１の
２値化手段及び前記スルーホール領域検出手段からの２
値画信号からランドと導体を区別し、検査基準を切り替
えながら欠陥の特徴を検出する欠陥検出手段とを具備し
た配線パターン検査装置。
（２）欠陥検出手段は、入力画像を細線化する細線化手
段と、前記細線化によつて得られる配線パターンの芯線
上で配線パターンの幅を測長する測長手段を有し、請求
項１のスルーホール領域検出手段からのスルーホール領
域検出信号により、測長手段による測長値と比較する検
査基準値を通常の導体の最小線幅とランドの最小残り幅
とで切り替えながら検査することを特徴とする請求項１
記載の配線パターン検査装置。
（３）欠陥検出手段は、請求項２の細線化手段によつて
得られる配線パターンの芯線の分岐及び終端を検出する
分岐・終端検出手段を有し、請求項１のスルーホール領
域検出手段からのスルーホール領域検出信号により、ラ
ンド部と導体部の境界領域で発生する前記芯線の分岐を
欠陥として検出しないことを特徴とする請求項１、もし
くは請求項２いずれかに記載の配線パターン検査装置。