JPS63124944A

JPS63124944A - スル−ホ−ル充填状態検査方法

Info

Publication number: JPS63124944A
Application number: JP26961586A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Koshishiba; 洋哉越柴; Mineo Nomoto; 峰生野本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-05-28
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPH0652244B2

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、基材の面に設けられたスルーホールに充填さ
れた充填材の充填状態を検査する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、グリーンシートのスルーホール充填状態の検査は
、検査員が立体顕微＠ｉｌ”１．よりて充填材の表面形
状を検査する目視検査に頼っている。目視検査は官能検
査であるため、足置性に乏しく、個人差があり、見落と
しが発生する等の欠点がある。

この検査は、充填材表面の凹凸とにじみを検出する必要
があり、自動化が難しく、いまだに実現していない。

この検査の自動化を考えた場合、表面形状を検出できる
方法として、光切断法の適用が考えられる。光切断法に
ついては、１精密機械Ｉ誌、５１／４／１９８５、第７
０３頁から第７０５頁において論じられている。しかし
、光切断法は検出速度が遅く、この検査の方法としては
実用的でない。

また、特開昭６０−２２８９４３号公報には、鋼板のヒ
ゲ状疵を検出する方法が記載されている。

しかし、この方法は、ヒゲ状疵からの散乱光を検出して
いるため、グリーンシートのスルーホール充填状態の検
査には、下記の理由から適用できない、すなわち、グリ
ーンシートは金属粒からなっており、散乱光はグリーン
シート全面から発しているため、欠陥からの散乱光のみ
を受光することは困難であり、また、散乱光の情報から
だけでは充填材の凹凸はわからないからである。

また、−電子材料１誌、８５年１０月号第１２７頁から
第１３０頁には、多層プリント配線板スルーホール検査
装置が記載されている。しかし、この装置は、スルーホ
ール内壁のはんだ切れを検出する装置で、基板裏面から
の照明の漏れを検出しているため、スルーホールに充填
材を充填した状態では全く役に立たない。

一方、グリーンシートのスルーホール充填状態での充填
欠陥としては、第７図に示すように、凹み、突起、充填
不足、にじみ、飛散などがある。

このうち、凹み、突起、充填不足を検出するためには、
立体形状を検出する必要がある。立体形状を検出する手
段としては、光切断法の適用が考えられるが、前述のよ
うに検出速度が遅く、グリーンシート全面を検査すると
時間がかかりすぎ、実用的ではない。また、光切断法に
おいて充填材の箇所のみを検査して検査時間の短縮を図
るにも、スルーホールの位置精度が悪いため、スリット
光（あるいは光ビーム）を充填材に照射することが難し
い、なお、にじみ、飛散の充填欠陥については、立体形
状を知る必要はなく、基材と充填材の濃淡画像から検出
できるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、グリーンシートのスルーホールの充填
状態には種々な充填欠陥がある点について配慮がされて
おらず、また検査時間がかかるという問題があった。

本発明の目的は、グリーンシートのスルーホール（二お
ける充填材の表面形状と基材上の充填材の分布とを同時
にかつ高速に検出して、スルーホールの各種充填状態欠
陥のすべてをもれなく検出できる方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、被検査面に対して大きな入射角で照明用光
線を照射し、充填材の表面形状に応じて生じる陰陽を被
検査面に対して傾斜して設置された撮像装置で受光し、
得た画像を画像処理回路で基材、充填材および影の領域
に分離して、それぞれの領域の面積、形状、位置などの
情報から表面形状を認識することにより、達成される。

〔作用〕

上記技術的手段の作用を第１図ないし第３図により説明
する。第１図は本発明で用いる検査装置の概要を示す図
、第２図は充填材で充填したスルーホールの断面の例を
示す図、第５図は第２図の各側の画像を示す図である。

第１図において、照明装置２を用いてグリーンシートの
被検査面に対して大きな入射角で照明用光線６を照射す
ると、充填材５の表面形状に応じて、第２図に示す影７
が生じる。例えば、充填材５に凹みのある場合（第２図
（ａ））は、凹みの内側が影７となり、充填材５が突出
している場合（同図（ｂ））では、突起により基材４上
に影７が落ち、充填材５が不足している場合（同図（０
））は、スルーホールの内周に沿って影７ができる。被
検査面に対して傾斜して設置された撮像装置１で得た画
像は、第５図に示すように、正常な充填状態（第２図（
ｆ））に対し、充填材５に凹みがある場合（第２図（ａ
））は、充填材領域５ａの内に影の領域７ａが存在しく
第３図（ａ）　）。

充填材５が突出している場合（第２図（ｂ））は、基材
領域４ａ上に影の領域７ａが存在し、充填材５が不足し
ている場合（第２図（０））は、スルーホールの壁が見
えるため充填材領域５ａの幅が狭くなる。また、充填材
５かにじんでいる場合（第２図（ｄ））は、充填材領域
５ａが広くなる。充填材飛散がある場合（第２図（ｅ）
）は、孤立充填材領域５ｂが存在する。このようなこと
から、得られた画像を画像処理回路３で基材領域と充填
材領域と影の領域に分離して、それぞれの領域の面積、
形状、位置などの情報から、容易に充填状態を認識でき
る。

以下に映像信号から充填状態を認識する過程を説明する
。まず、後記する手法により分離された３つの領域のう
ち、影の領域を抽出する。影の領域が存在すれば、充填
材状態は凹み、あるいは突起である。そして、影の領域
が充填材領域の内にあり、かつ充填材領域の形状、面積
が正常な充填状態における充填材領域のそれに等しい場
合、充填材状態は凹みであると考えられ、その影の領域
の面積の大小によって充填欠陥判定を行う。また、影の
領域と充填領域との和の面積が正常な充填状態における
充填材領域より広い場合、充填状態は突起であると考え
られ、その影の領域の面積の大小によって充填欠陥判定
を行う。一方、影の領域が存在しないときの充填材領域
１；ついては、その面積が正常な充填状態の充填材領域
の面積より広い場合には、充填材のにじみ、等しい場合
には正常、狭い場合には充填材不足と考えられ、充填材
領域の面積の広さで充填欠陥判定を行う。また、あらか
じめデータとして入力しておいたスルーホール位置以外
に充填材領域が存在すれば、充填材状態は飛散であり、
その面積の広さで充填欠陥判定な行う。

ここで、基材、充填材、影の各領域を分離する手法につ
いて説明する。グリーンシートにおいては、一般に、基
材はアルミナあるいはムライトであり、充填材はタング
ステンあるいはモリブデンであるので、各領域の明るさ
は順に基材、充填材、影の領域ということになる。そし
て、検出された画像信号は第８図に示すようになるので
、２つの相異なるしきい値を用いて分けることができる
。

これは、以下に示す手順で行う。ヒストグラムは、第９
図Ｃ：示すように、基材と充填材の山を有するので、そ
の谷をしきい値１とすればよい（２モード法）。一方、
影の領域は、充填状態によっである場合とない場合とが
あり、２モード法Ｉ：よってしきい値２を決定すること
はできない。しかし、基材の頻度が最大となる信号レベ
ルおよび充填材の頻度が最大となる信号レベルと影の頻
度が最大となる信号レベルとは、光学系が固定されると
照明の変動があっても比例関係にあるので、前もって実
験によりそれぞれの頻度が最大となる信号レベルの比を
求めておき、基材または充填材の頻度が最大となる信号
レベルにある比率を掛けてしきい値２を求めるとよい。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第４図は該実施例に用いる装置の概要を示した図で、光
源１５と集光レンズ１４による照明光１６でテーブル１
１上に置かれたグリーンシート１ａｙｌｔ照ＨＡし、該
グリーンシート１０のスルーホール充填部を結像レンズ
１２とイメージセンサ１３により検出し、その映像信号
を画像処理回路３において欠陥判定を行う。明確な影を
得るために、照明光１６はほぼ平行光であることが望ま
しく、十分大きな影を得るために、入射角０は４０°〜
７０程度が望ましい。光源１５としては、キセノン灯、
ハロゲン灯、水銀灯などが利用できる。また、照明系は
ライトガイドを利用する構成も考えられる。

結像検出系の傾き角ψは、充填材が不足している場合に
スルーホールの壁が見えるように、２０°以上とするこ
とが望ましい。イメージセンｆ１３にリニアイメージセ
ンナを使用し、傾き角ψの方向と垂直に設置して、テー
ブル送りによってグリーンシートを検査す葛ようにすれ
ば、結像検出系をψだけ傾けたことによる合焦点範囲の
減少の影響はない。テーブル１１はモータ（図示せず）
により水平方向に自動送りが可能となっている。

イメージセンサ１３で検出した映像信号は、前述した手
法（二より基材、充填材および影の各領域に分離し、こ
うして得た５領域画偉から、第１０図に示すフローチャ
ートの手順で充填状態欠陥を検出する。まず、充填材領
域と影の領域との和の領域（以下和領域と記す）と、あ
らかじめ設計データとして記憶されているスルーホール
位置とを比較して、スルーホール位置にない相領域を充
填材飛散として抽出する。次に、相領域の面積と、設計
データとして記憶されている正常な充填状態における充
填材領域面積（スルーホールの面積に等しい）とを比較
する。相領域が狭い場合は、充填不足として抽出する。

等しい場合は、さらに料額域内の影の領域の有無を調べ
、影の領域のない場合は正常な充填状態であり、ある場
合は充填材凹みであるから、そのとき影の領域の面積が
許容値を越える場合は、充填材凹みとして抽出する。

また、相領域が広い場合は、充填材のにじみか充填材の
突起であるから、相領域の面積が許容値を越える場合は
、充填欠陥として抽出する。このとき、影の領域がある
と充填材突起であるが、実際の欠陥モードは充填材が突
出しているときは、にじみを伴っている場合が大部分で
あるので、この２つの欠陥モードを区別することは難し
く、またその必要もない。

また、次のような欠陥判定アルゴリズムもある。

すなわち、２つのしきい値によって、基材領域と基材以
外の領域、および影の領域と影以外の領域にそれぞれ２
値化する。まず、基材以外の領域を抽出し、その位置を
、設計データとして記憶しているスルーホール位置と比
較し、不一致部を充填材飛散として、その面積から良否
判定を行う。−致部においては、その面積を、設計デー
タとして記憶している正常な充填状態と許容できる充填
材領域面積帯と比較し、面積帯性となるものを充填欠陥
と判定する。（充填材のにじみ、突起、不足が含まれる
。）次（；、影の領域を抽出し、その許容できないほど
広いものを充填欠陥と判定する。

（充填材の凹み、突起が含まれる。）このアルゴリズム
は、欠陥の種類を特定できないが、簡便であるという特
長がある。

次に、本発明の別の実施例を説明する。第５図は該実施
例に用いる装置の概略を示した図で、テーブル１１上に
置かれたグリーンシート１０の面に垂直な軸に対して対
称に配置された１対の結像検出系は、それぞれ結像レン
ズ１２とイメージセン−９−１７，１８とからなってい
る。一方の結像検出系には、光源１５と八−フミラー１
９とからなる照明装置を付加する。前の実施例と同様、
イメージセンｆ１７，１８をリニアイメージセンサとし
て、テーブル１１をモータによる自動送りとすると便利
である。このイメージセンｆ１７．１８で得られる映像
を第６図に示す。第６１Ｊ（ａ）〜（ｆ）それぞれ１；
おいて、上段はグリーンシートの断面、中段はイメージ
センサ１７で得られる映像、下段はイメージセンサ１８
で得られる映像を表わしている。充填材の凹み（、）お
よび充填材の突起（ｂ）はイメージセンサ１８で検出可
能であり、充填材不足（Ｑ）はイメージセンナ１７で検
出可能であり、充填材のにじみ（ｄ）および飛散（、）
はイメージセンサ１７゜１８両方で検出できる。

以下、本実施例での欠陥検出方法を第１１図に従って説
明する。まず、イメージセンナ１７からの画像信号を基
板領域と充填材領域に２値化により分離する。２値化の
方法は、前の実施例で説明した２モード法によればよい
。次に、充填材領域の位置を、設計データとして記憶し
ているスルーホール位置と比較して、スルーホール位置
にない充填材領域を充填材飛散として抽出する。また、
充填材領域の面積を、設計データとして記憶している正
常な充填材領域面積（スルーホールの面積に等しい）と
比較して、狭い場合は充填材不足として抽出、広い場合
は充填材にじみとして抽出する。一方、イメージセンナ
１８からの画像信号を影の領域と影以外の領域に２値化
により分離する。

この２値化は、前に作用の説明で述べた方法と同様に、
基材および充填材の頻度が最大となる信号レベルに、実
験で求めておいたある比率をかけてしきい値とすればよ
い。そして、影の領域の面積（あるいは幅）が許容値よ
り広いものを、充填材の凹みあるいは突起として抽出す
る。

なお、以上の各実施例において、照明の入射角および結
像検出系の光軸と被検査面とのなす角を調節することに
よって、充填欠陥判定基準（例えば突起の高さ）の変更
に対し柔軟に対応できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被検査面上のスルーホールの充填材充
填状態を、基材領域、充填材領域および影の領域の面積
、形状、位置などの情報から認識できるため、充填欠陥
を高速かつ容易に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる検査装置の概要を示す説明図、
第２図および第３図は本発明での検出原理を示す説明図
、第４図および第５図はそれぞれ本発明の実施例で用い
る検査装置の概要を示す説明図、第６図は第５図による
実施例の検出原理を示す説明図、第７図は一般の充填材
充填状態を示す断面図、第８図は本発明での検出された
画像信号の波形を示す図、第９図は第８図に示す信号の
ヒストグラム、第１０図および第１１図はそれぞれ第４
図および第５図による実施例での欠陥検出手順を示すフ
ローチャートである。符号の説明１・・・撮像装置、２・・・照明装置、５・・・画像処
理回路、４・・・基材、５・・・充填材、７・・・影、
１０・・・グリーンシート、１１・・・テーブル、１２
・・・結像レンズ、１３・・・イメージセンサ、１４・
・・集光レンズ、１５・・・光源、１７．１８・・・イ
メージセンサ、１９・・・ハーフミラ−０昆　１　図系２図第　３Ｉ２］第４図第　５０１０　　り゛リーレシート　　　　　　　　　　１７　
　イメージ゛°七〉ブ１１　　　チー７゛Ｉし　　　　
　　　　１Ｂ　イメージ七〉す１ｚ　糸舌イ象し′−人
゛１９　　ハーフミラ−第　６図４へ１将５５〜兇川Ａ、７−影第７図第　８図第　９１￥］イ冨−５［べ′ル第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】１、スルーホールを有する被検査面に該被検査面に対し
て斜め方向から照明光を照射し、反射光を該被検査面に
対して斜め方向から検出して、得られた被検査面の光学
像を電気信号に変換し、光学像の明暗分布からスルーホ
ール充填材の表面形状を認識する認識手段を設け、その
結果に基づいてスルーホールの充填欠陥の判定を行うこ
とを特徴とするスルーホール充填状態検査方法。２、特許請求の範囲第１項に記載のスルーホール充填状
態検査方法において、認識手段は、光学像の信号を、充
填材の表面形状に応じて生じる影、充填材、基材の３領
域の信号に分離する手段と、各領域の信号から充填材の
表面形状を類推する手段とからなることを特徴とするス
ルーホール充填状態検査方法。３、特許請求の範囲第１項に記載のスルーホール充填状
態検査方法において、認識手段は、光学像の信号を、充
填材の表面形状に応じて生じる影の領域と影でない領域
の信号に分離する手段、および充填材と基材の領域の信
号に分離する手段と、上記２つのそれぞれ２領域の信号
に分離された信号から充填材の表面形状を類推する手段
とからなることを特徴とするスルーホール充填状態検査
方法。