JPH0794971B2 - 断面形状検知方法 - Google Patents

断面形状検知方法

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JPH0794971B2
JPH0794971B2 JP62062410A JP6241087A JPH0794971B2 JP H0794971 B2 JPH0794971 B2 JP H0794971B2 JP 62062410 A JP62062410 A JP 62062410A JP 6241087 A JP6241087 A JP 6241087A JP H0794971 B2 JPH0794971 B2 JP H0794971B2
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浩司 岡
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は、光切断法による断面形状検知手段と二次元パ
ターン検知手段を用いて、被検知対象の基板部の高さを
複数個のデータの平均値として求め、その基板部の高さ
の平均値を基準として被検知対象の導体パターンの高さ
の計測を行う断面形状検査方法である。
〔産業上の利用分野〕 本発明は例えばプリント基板等の断面形状を自動的に計
測する方法に関し、特に光切断法による断面形状検知手
段とTVカメラのような二次元パターン検知手段を用いて
得られた情報を処理して被検知対象の計測値を得る断面
形状検知方法に関する。
〔従来の技術〕
従来型の光切断法を用いた断面形状検知装置の概略の構
成図が第9図に示される。まず、被検知対象パターン16
に対して、レーザ光源からのレーザ光1がシリンドリカ
ルレンズ2を介してスリット状ビーム3として照射され
る。被検知対象16上にその断面形状に応じた光切断線6
が形成される。この光切断線6を照明方向とは別の角度
から光切断線結像用レンズ9により結像し、その結像面
上に二次元センサ(一般的にはTV(テレビジョン)カメ
ラ)90を配置することにより、光切断画像を得る。
被検知対象が有機基板(エポキシ、ポリイミド等)また
はセラミック基板上に形成された導体パターン(銅箔、
導体ペースト)である場合、これ等の基板は光拡散性を
有するために、基板上の光切断線は細線とならずに拡散
してしまう。従って、この拡散した光切断画像から光切
断線を抽出しなければならない。具体的には、多値化
(例えば8ビット階調)により光切断画像を取込み、第
10図に示すように、画像のy方向の各ラインについて輝
度の最高点を求め、この点を光切断線の中心とみなし
て、光切断線93の抽出を行う。その後、得られた光切断
線をx方向に投影し、ヒストグラムを作成する(第11図
参照)。ヒストグラムの最高ピーク点95のy方向の位置
が基板の高さに対応している。この基板の高さを基準と
して、導体パターンの高さおよび断面形状を求める。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のような従来方法においては、光切断線抽出画像を
x方向に写像したヒストグラムにおけるピーク位置を用
いて基板の高さを求めているために、第12図に示すよう
な光切断画像の場合、正確な基板高さを求めることが困
難であり、断面形状の精度が悪くなるという問題点があ
る。
すなわち、第12図の(a)に例示するような被検知対象
において、導体パターン密度が高い場合には、図の右側
に示されるようにピーク点が基板の高さを示さないで、
導体パターンの上面の高さを示すことになる。第12図の
(b)に例示する導体パターンの断面形状が緩やかに変
化する場合には、ピーク点の位置が明瞭でない。第12図
の(c)に例示する基板領域の光切断線が存在しない場
合はピーク点は導体パターンの上面の高さを示す。また
第12図の(d)に例示する凸パターンと凹パターンが混
在する場合にもピーク点は基板の高さを表さない。
本発明の目的は、上述の例のような場合においても誤っ
て基板高さを検知することなく、精度よく正しい基板の
高さを検知して断面形状の計測精度を向上することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、第1図の工程図と第2図の構成図に
例示されるように、光切断法によって被検知対象16の断
面形状を検知する断面形状検知手段および被検知対象16
の平面パターンを検知する二次元パターン検知手段を用
いて、 被検知対象16の平面パターンを取込む工程S1、 平面パターンより被検知対象16の基板部7を抽出する工
程S2、 断面形状検知手段を用いて光切断画像を取込む工程S3、 光切断画像の抽出された基板部7に対応する光切断線を
抽出する工程S4、 抽出された光切断線の高さデータの平均値から基板部7
の高さを求める工程S5、および 基板部の高さを基準にして導体パターンの高さの計測を
行う工程S6、 の各工程を行う断面形状検知方法が提供される。
本発明の1つの実施形態として、前述の抽出された光切
断線の高さデータの数が或るあらかじめ定めたサンプル
数に達しない時は、そのサンプル数に達するまで繰り返
し光切断画像の取込みを行うようにした方法が提供され
る。
〔作 用〕
前述の方法によれば、二次元パターン検知手段により確
実に基板部7の高さデータを得ることができ、それを基
に基板部7の高さを複数個のデータを平均することによ
って求められ、精度良く基板部7の高さを得ることがで
きる。さらに、この基板部7の高さを基準にして導体パ
ターン部8の高さおよび断面形状が得られる。
〔実施例〕
本発明の第1の実施例としての断面形状検知を行う装置
の構成図が第2図に、第2図の装置に用いられるフィル
タの特性が第3図に、それぞれ示される。この装置はレ
ーザ光源(図示せず)、シリンドリカルレンズ2、光源
4、フィルタ(B)5、光切断線結像レンズ9、ビーム
スプリッタ10、フィルタ(A)11、TVカメラ(1)12、
フィルタ(B)13、TVカメラ(2)14、およびマイクロ
コンピュータシステム15を具備する。
レーザ光源からのレーザ光1は波長が例えば632.8nm(H
e−Neレーザ)のものを用いる。レーザ光1はシリンド
リカルレンズ2により線状に集光され、線状レーザ光3
として被検知対象であるプリント配線板16を照射する。
さらに線状レーザ光3の照射部分を、レーザ波長を含ま
ない光、例えば600nm以上の波長の光の透過率をが極め
て小さいフィルタ(B)5を通過させた光で照射する
(第3図参照)。検知系としては、2台のTVカメラ
(1)および(2)を用い、各TVカメラは二次元センサ
を具備している。この2つのTVカメラはレーザ光照射部
分を同時に検知する。ただし、TVカメラ(1)12の前に
は、レーザ波長のみ透過させるフィルタ(A)11を配置
し、TVカメラ(2)14の前にはフィルタ(B)13を配置
する。これによりTVカメラ(1)には線状レーザ光3に
よる光切断線6のみが検知され、TVカメラ(2)には被
検査対象の二次元パターンのみが検知される。
上述の2つの検知手段により、光切断画像および二次元
パターンの2種類の画像が得られるので(第4図参
照)、二次元パターン(第4図画像1)より基板領域を
抽出し、光切断画像(第4図画像2)の基板領域に相当
する部分の高さを求める。この基板領域の高さは複数個
得られるからこれ等を平均すれば精度の高い基板高さを
求めることができる。基板領域の高さは或る仮定された
基準点からの高さである(例えば第4図中段に「高さ」
と表示)。第4図下段の波形は前述の平均基板高さで基
板領域の高さを表し、これを基準として導体パターン部
を計測したものである。
プリント配線板16の基板部7についてのみ高さの平均を
求める方法の根拠について説明する。第5図に基板高さ
の実測値と測定値の関係を示す。平均処理を施していな
い場合、基板部分の光拡散およびレーザスペックルの影
響により、その測定精度は極めて悪い(縦線にて表
示)。しかしながら、基板部分の平均(丸印で表示)を
求めることにより、平均処理を施さない場合と比較し
て、1桁程度精度を向上させることができる。
画像の取込み、光切断線の抽出、高さの平均化等の処理
は、マイクロコンピュータシステム15におけるマイクロ
プロセッサを用いて行っているが、もちろん、専用のハ
ードウェア回路を用いて行ってもよい。
検知手段には、2台のTVカメラを用いているが、ガラー
カメラを用い、その赤(R)、緑(G)、青(B)の3
出力のうち、RとBをそれぞれ光切断画像、二次元パタ
ーンの検知に用いることも可能である。
本発明の第2の実施例が第6図、第7図、および第8図
を用いて説明される。第1の実施例を用いた場合、画像
中の基板領域が十分に広い場合には精度よく基板部の高
さを求めることができ、正確な断面形状を得ることがで
きる。しかしながら、第6図に示すように、基板領域の
広さが十分でない場合には、基板の高さの計測精度が低
減する恐れがある。この実施例はこのような場合を救済
しようとするものである。
一般に、平均処理の際のサンプル数nが多ければ多い
程、算出された基板の高さと、真の基板高さの差Dは小
さくなる。この関係が第7図に示される。このサンプル
数nと誤差Dとの関係を、 D=f(n) と表すことにする。この曲線の方程式をあらかじめ測定
により求めておけば、ある目的の精度D1を満足するよう
なサンプル数n1は容易に推定できる。従って、一画面中
の基板領域が少なく、平均化に用いるサンプル数nがn1
より小さければ、同一場所の画像を再度取込み(m
回)、サンプル数がmn≧n1となるまで、同一の操作を繰
り返すようにすれば、目的の精度D1を得ることができ
る。
このような方法を採ることにより、一画面中の基板領域
の広さが十分である場合には、1回の画像取込みで基板
の高さが求まるので、検知速度が速く、かつ基板領域の
広さが十分でない場合にも、基板領域の広さが十分な場
合と同等の基板高さ計測精度を確保することができるた
めに、検知速度と検知精度を両立させることが可能とな
る。
その他の構成、すなわち光切断画像および二次元パター
ンの検知光学系等は第1の実施例とほぼ同様である。
本実施例の処理アルゴリズムが工程図として第8図に示
される。まず工程S81およびS82において、高さデータの
合計sum hおよびサンプル値合計sum nを0に設定する。
次いで工程S83でTVカメラ(2)からの二次元パターン
をマイクロコンピュータシステム15へ取込む。工程S84
で二次元パターンより基板部分を抽出し、工程S85でTV
カメラ(1)からの光切断画像の取込みが行われる。工
程S86で光切断画像と二次元パターンより基板部に対応
する光切断線の抽出を行う。工程S87では、今回抽出さ
れた高さデータの和(h1+h2+…+hn)を前回迄の高さ
データの和sun hに加え、あらためてsun hとする。次い
で工程S88で今回抽出されたデータのサンプル数nを前
回迄のサンプル数の和sum nに加え、あらためてsum nと
する。工程S89ではsum n≧n1であれば次の工程S90へ進
み、sum n<n1であれば、工程S85へ戻って以降の工程を
繰り返す。工程90では基板部の平均の高さをsum h/su
m nとして求める。工程S91では上記平均の高さを基準
にして導体パターンの断面形状の計測がマイクロコンピ
ュータシステムにおいて行われる。
本アルゴリズムの特徴は、二次元パターンにおける基板
部分に相当する領域の高さデータのサンプル数nが、目
的の精度を満たすためのサンプル数n1よりも少ない場合
にはsum n≧n1となるまで画像の取込みを繰り返すこと
にある。
本アルゴリズムの実現は、汎用マイクロコンピュータシ
ステムによって行っているが、専用のハードウェア回路
を構成してより高速な検知を行うこともできる。
本発明の実施例によれば、被検知対象における基板領域
の広さが十分でない場合にも、基板高さ計測精度を許容
値内に保持することができ、基板領域の広さが十分な場
合は、一回の画像取込みで基板の高さを決定し、検知精
度と検知速度の両立が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、光切断画像と二次元パターンから基板
部分のみの高さ情報を抽出し平均して基板部の高さを決
定しているから、基板高さの計測精度が向上し、これを
基準とする断面形状の測定精度が増加する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の工程を説明する流れ図、 第2図は本発明の第1の実施例の装置の構成図、 第3図は第2図の装置に用いるフィルタの特性図、 第4図は本発明の方法を説明する図、 第5図は基板高さの計測精度を示す図、 第6図は基板領域の広さが十分でない被検知対象を説明
する図、 第7図はサンプル数と精度の関係を示す図、 第8図は本発明の第2の実施例の工程流れ図、 第9図は従来型の装置の構成図、 第10図および第11図は従来の方法を説明する図、および 第12図は従来の方法の問題点を説明する図である。 図において、 1……レーザ光、 2……シリンドリカルレンズ、 3……線状レーザ光、4……光源、 5……フィルタ(B)、6……光切断線、 7……基板部、8……導体パターン、 9……光切断線結像レンズ、 10……ビームスプリッタ、 11……フィルタ(A)、 12……TVカメラ(1)、 13……フィルタ(B)、 14……TVカメラ(2)、 15……マイクロコンピュータシステム。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光切断法によって被検知対象(16)の断面
    形状を検知する断面形状検知手段および前記被検知対象
    (16)の平面パターンを検知する二次元パターン検知手
    段を用いて、前記被検知対象(16)の断面形状を検知す
    る方法であって、 前記二次元パターン検知手段を用いて前記被検知対象
    (16)の平面パターンを取込み(S1)、 前記平面パターンより被検知対象(16)における導体パ
    ターン(8)以外の基板部(7)を抽出し(S2)、 前記断面形状検知手段を用いて、光切断画像を取込み
    (S3)、 前記光切断画像の前記抽出された基板部(7)に対応す
    る光切断線を抽出し(S4)、 前記抽出された光切断線の高さデータの平均値から基板
    部(7)の高さを求め(S5)、 前記基板部の高さを基準にして導体パターンの高さの計
    測を行う(S6)断面形状検知方法。
  2. 【請求項2】前記抽出された基板部の光切断線の高さデ
    ータの数が或るあらかじめ定めたサンプル数に達するま
    で繰り返し光切断画像の取込みを行うようにした特許請
    求の範囲第1項記載の方法。
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