JPH01129108A - 断面形状検知装置 - 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】 〔概　要〕 プリント配線板導体パターン等における断面形状を検知
するための装置に係り、特に導体パターン上にくぼみ状
の欠陥を有する場合にこれを検知する断面形状検知装置
に関し、 光切断法と短冊型ラインセンサとを使用した断面検知装
置において、基材部分が光拡散性を有するプリント配線
板の場合でも、精度よく高速な断面形状検知を行うこと
ができるようにすることを目的とし、 線状光束を照射して対象物上に光切断線を形成しこれを
斜め方向から撮像して該光切断線像の高さから断面形状
を検知する断面形状検知装置において、前記光切断線像
における所定高さ以上の部分を検知する短冊型の第１の
ラインセンサと、前記光切断線像における基底レベル部
分を検出する第２のラインセンサと、前記第１のライン
センサの出力を第２のラインセンサの出力によってマス
クした出力を発生する信号処理回路とを具えて構成され
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明はプリント配線板導体パターン等における断面形
状を検知するための方法に係り、特に導体パターン上に
くぼみ状の欠陥を有する場合等にこれを検知する断面形
状検知装置に関するものである。

プリント配線板は製作時、検査を行って基材上に作られ
た導体パターンが正しく形成されているか否かをチエツ
クされる。この場合、導体パターンに第６図に示すよう
なくぼみ状の欠陥を有する場合には、二次元パターンの
検知のみではこれを検出することができない、第６図に
おいて（ａ）はデイツシュダウンがある場合を示し、偽
）はネックダウンがある場合を示している。また（Ｃ）
は基材部分まで達しない中央部のくぼみを有する場合を
示したものである。

このようなプリント配線板の検査は、通常光切断法を用
いて導体部の断面形状を検知することによって行われる
が、この際基材部からの拡散光に妨げられることなく、
導体パターンの断面形状を精度よく、かつ高速に検知で
きることが要望される。

〔従来の技術〕

第７図は従来のプリント配線板を対象とした断面形状検
知方法を示したものであって、光切断法と二次元光セン
サとを用いた例を示している。同図において垂直方向か
ら照射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１１を
経て線状に集光されて、プリント配線板１２上に照射さ
れる。これによって導体パターン１３の断面形状に応じ
た光切断線１４が得られるので、レーザ光の照射方向と
異なる斜め方向からレンズ１５を経て結像させ、結像面
に配置されたテレビカメラ等の二次元センサ１６によっ
て検出を行って断面形状を検知する。

第８図は光切断法とテレビカメラとを使用した場合にお
ける光切断画像の処理過程を説明するものである。

第８図において（ａ）はプリント配線板１２上の導体パ
ターンに基づく二次元センサ１６上の原画像であって、
レーザ光の照射によって光切断線を生じることが示され
ている。原画像からの光切断線の抽出は、一般的に原画
像のｙ方向の輝度ピーク点を、照射されたレーザ光の中
心と仮定することによって行われる。第８図において（
ｂ）はこのようにして抽出さ、れた光切断線の像を示し
たものである。この光切断線像に対し、基材部に対応す
る高さからある一定の高さｈにスライスレベルを設定し
て２値化を行うことによって、（Ｃ）に示すような２値
化された出力信号を得る。このような操作をプリント配
線板の全面に対して行って、２値化信号に応じて画像表
示することによって（ｄ）に示すよう断面形状検知パタ
ーンが得られる。

プリント配線板の導体パターン上にデイツシュダウン等
によって、光切断線がスライスレベルｈより低くなる部
分が存在すれば、第８図（ｄ）において円で囲んで示す
ようにその部分はパターンとし検知されないので、これ
によって導体パターンにおけるくぼみ状の欠陥を検出す
ることが可能となる。

第７図および第８図に示された断面形状検知方法は、断
面形状の検知精度が比較的高いという利点を有している
が、反面、テレビカメラ等の二次元センサを用いるため
、検査速度が極めて遅いという欠点がある。

これに対して二次元光センサに代えて、高速動作が可能
な一次元光センサ（ラインセンサ）を用いることが考え
られる。第９図は光切断法と短冊型ラインセンサとを使
用した断面形状検知方法を示したものである。同図にお
いて垂直方向から照射されたレーザ光は、シリンドリカ
ルレンズ１１を経て線状に集光されて、プリン、ト配線
板１２上に照射される。これによって導体パターン１３
の断面形状に応じた光切断線１４が得られるので、レー
ザ光の照射方向と異なる斜め方向からレンズ１５を経て
結像させ、結像面１７に配置された短冊型ラインセンサ
１８によって検出を行って断面形状を検知する。

第９図の場合ラインセンサ１８は、光切断線が基材部か
らある一定の高さｈ以上に存在する場合のみこれを検知
するように構成されている。

第１０図は第９図の構成における、光切断線像と短冊型
ラインセンサとの位置関係を説明するものであって、幅
Ｐ、高さＷ（Ｐ＜Ｗ）からなる短冊型の画素を多数配列
してなる短冊型ラインセンサ１８に対し、光切断線の像
１９が基材部における位置とラインセンサ１８の下端と
の高さがｈになるように配置することが示されている。

これによって導体部２０に対応する光切断線像が短冊型
ラインセンサ１８上に生じ、その出力によって検知され
る。

この場合、短冊型ラインセンサ１８の位置は、基材部の
像に対する高さｈが常に一定になるように保たれる必要
があるが、これはプリント配線板１２の基材の高さを基
材レベル検知用近接センサ１８Ａ等の他の手段によって
求め、これをラインセンサ１８の位置を調節する図示さ
れないラインセンサ移動機構にフィードバラ、りして制
御することによって、常に所定の位置関係が保たれるよ
うに構成されている。

第１１図は光切断法と短冊型ラインセンサとを使用した
場合における、光切断画像の処理過程を説明したもので
ある。

第１１図において（ａ）はレーザ光の照射によって生じ
た、プリント配線板１２上の導体パターンに基づく、結
像面１７上の原画像を示したものである。短冊型ライン
センサ１８は、前述のように基材部からの高さｈ以上に
対応する光切断線像によって偽）に示す出力信号を発生
する。この出力信号に対し、さらに基材部に対応する出
力レベルに対しであるスライスレベルｔｈを設けて２値
化を行うことによって、（Ｃ）に示す２値化信号を得る
。このような操作をプリント配線板の全面に対して行っ
て２値化信号に応じて画像表示することによって、（ｄ
ｌに示すよう断面形状検知パターンが得られる。プリン
ト配線板の導体パターン上にデイツシュダウン等によっ
て、光切断線がスライスレベルｈより低くなる部分が存
在すれば、第１１図（ｄ）において円で囲んで示すよう
にその部分はパターンとし検知されないので、これによ
って導体パターンにおけるくぼみ状の欠陥を検出するこ
とが可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第９図ないし第１１図に示された断面形状検知方法では
、断面形状の高速検知が可能になるという利点を有して
いるが、反面、基材部の光拡散によって導体パターンの
検出が困難になるという問題がある。

第１２図は、光切断線が基材部にかかった場合の結像光
の拡散を説明したものである。同図において、導体部２
０に対応する光切断線＠！１９Ａは拡散を生じないこと
が示されている。一方、基材は樹脂板等からなり通常半
透明であって、光拡散性を有している。そのため基材部
に対応する光切断線像１９Ｂは広い範囲に拡散され、そ
の一部はラインセンサ１８によって検出されて雑音出力
を生じる。このためプリント配線板１２上における導体
パターンの検知が困難になる。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものであって、光切断法と短冊型ラインセンサとを使
用した断面検知装置において、基材部分が光拡散性を有
するプリント配線板等の場合でも、精度よく高速な断面
形状検知を行うことができるようにすることを目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理的構成を示すものであって、線状
光束を照射して対象物上に光切断線を形成しこれを斜め
方向から撮像して該光切断線像の高さから断面形状を検
知する断面形状検知装置において、第１および第２のラ
インセンサ（１，２）と、信号処理回路（３）とを設け
たものである。

第１のラインセンサ１は、は短冊状をなし、光切断線像
における所定高さ以上の部分を検知するものである。

第２のラインセンサ２は、光切断線像における基底レベ
ル部分を検出するものである。

信号処理回路３は、第１のラインセンサの出力を第２の
ラインセンサの出力によってマスクした出力を発生する
ものである。

〔作　用〕

第２図は本発明の詳細な説明する図である。レーザ光の
照射によって生じた、プリント配線板１２からの反射光
に基づく、結像面１７上の二次元パターンのうち、導体
部２０に対応して生じた拡散しない光切断線像１９Ａに
対しては、前述のように基材部に対応する高さからｈの
位置に短冊型ラインセンサ１８を設けてこれを検出する
。一方、基材部に対応して拡散した光切断線像１９Ｂを
生じるが、これに対して別のラインセンサ２１を短冊型
ラインセンサ１８の下部における基材部に相当する位置
に設けて、これを検出する。すなわちラインセンサ２１
は、結像面１７上の二次元パターンのうちの基材部の光
拡散による光出力のみを奢検出し、導体部２０に対応す
る拡散しない光出力を検出しない。

従ってラインセンサ２１の出力を利用して、短冊型ライ
ンセンサ１８の出力のうち導体パターン領域に相当する
部分のみを有効にすることによって、基材部の光拡散に
基づく雑音に妨げられることなく、導体パターンの検出
を行うことができる。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例の構成を示したものである。

同図において３０はヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）Ｌ／
−ザであって、波長６３２．８ｎｍのレーザビームを発
生する。レーザ３０の発生光はミラー３１で反射し、ビ
ームエクスパンダ３２を経て拡大された平行ビームを生
じる。このビームはシリンドリカルレンズ３３を経て線
状に゛集光されて、透明な載置台３４上に置かれたプリ
ント配線板３５上に照射され、これによって導体パター
ンの断面形状に応じた光切断線が形成される。光切断線
からの反射光はフィルタ３６を透過し、レンズ３７によ
って結像される。この際フィルタ３６は、レーザ波長の
光のみを通過させる。レンズ３７からの光はビームスプ
リンタ３８を経て分割され、一方は結像面に配置された
短冊型ラインセンサ３９に入射される。短冊型ラインセ
ン゛す３９は、第２図において説明したラインセンサ１
８に対応し、基材部に対応する像から高さｈの位置にあ
って、導体パターンからの拡散しない光切断線像を検出
し、その信号を処理回路４１に入力する。

ビームスプリンタ３８を経て分割された他方の光は、テ
レビカメラ４２に導かれる。テレビカメラ４２は二次元
光センサを形成し、光切断線像の全体を検知する。テレ
ビカメラ４２の信号はマイクロプロセッサ４３に入力さ
れ、マイクロプロセッサ４３はこれから基材部の高さを
算出する。算出された基材部の高さの情報は、モータド
ライバ４４にフィードバックされる。モータドライバ４
４は移動機構４０を駆動し、これによって移動機構４０
はその上に搭載された短冊型ラインセンサ３９の位置を
変化させ、従って短冊型ラインセンサ３９が常に基材部
に対応する像から一定の高さｈに保たれるように制御が
行われる。

一方、白色光源６の白色光はフィルタ６を経てレーザ波
長の光をカットされ、光ファイバからなるライトガイド
４７を経て載置台３４の裏面に照射されて、プリント配
線板部を裏面から照明する。これによって生じた光切断
線位置の導体パターンの像は、フィルタ４８を経てレン
ズ４９によって結像される。この際フィルタ４Ｂはレー
ザ波長の光をカントする。ラインセンサ５０はレンズ４
９の結像面に配置されていて、基材部の像を検出する。

信号処理回路４１は短冊型ラインセンサ３９からの信号
とラインセンサ５０からの信号とによって、導体パター
ン領域に相当する部分の光切断線像の信号を分離・抽出
する。なお基材部の像を検出するための光源として、レ
ーザ３０の発生光を用いてもよいことは言うまでもない
。

第３Ａ図は第３図に示された実施例における各フィルタ
の特性例を示したものであって、（ａｌはフィルタ４８
の特性を示し、Ｈｅ−Ｎｅレーザ波長６３２．８　ｎｍ
を中心とする狭帯域の光を遮断するバンドカットフィル
タの特性を有することが示されている。また伽）はフィ
ルタ３６の特性を示し、Ｈｅ−Ｎｅレーザ波長６３２．
８　ｎｍを中心とする狭帯域の光を通過させるバンドパ
スフィルタの特性を有することが示されている。

第４図は信号処理回路における、光信号の分離・抽出の
処理を説明するものである。同図において５１は２値化
回路であって、ラインセンサ５０からの信号を２値化す
る。５２はアナログ・スイッチ等からなるゲートであっ
て、２値化回路５１からの信号に基づいて短冊型ライン
センサ３９からの信号をオン・オフして出力する。詔は
２値化回路であって、ゲート５２の出力を２値化して出
力信号を発生する。

２値化回路５１はラインセンサ５０から出力が発生した
とき、ゲート５２をオフにして短冊型ラインセンサ３９
からの信号を遮断し、ラインセンサ５ｏから出力が発生
しないときのみゲート５２をオンにして短冊型ラインセ
ンサおからの信号を通過させる。

２値化回路５３はこの出力信号を２値化して出力を発生
するので、第２図について説明したように導体パターン
からの拡散しない光切断線像のみを、基材部からの拡散
光に基づく雑音に妨げられることなく検出することがで
きる。

第５図は第３図に示された実施例における、光切断画像
の処理過程を説明するものである。

第５図において（ａｌはレーザ光の照射によって生じた
、プリント配線板３５上の導体パターンに基づく、結像
面上の原画像を示したものであって、導体部を斜線を施
して示している。（ｂ）はラインセンサ５０によって検
出された、基材部における拡散した光切断線像に基づく
出力信号を示し、導体部においては出力レベルが低下す
る。（Ｃ）はラインセンサ父の出力信号を２値化回路５
１において、一定のレベルによってスライスして２値化
した出力信号を示している。（ｄｌは短冊型ラインセン
サ３９がらの出力信号を示し、導体部からの拡散しない
光切断線に基づく出力信号以外に、基材部からの拡散し
た光切断線像に基づく出力信号が存在することが示され
ている。（８１は２値化回路５１からの出力信号に応じ
てゲート５２を制御して得られた出力信号を示し、短冊
型ラインセンサ３９からの出力信号における、基材部か
らの拡散した光切断線像に基づく出力信号の部分がマス
クされていることが示されている。（ｆ）はゲート５２
の出力信号を２値化した、２値化回路５３の出力信号を
示し、導体部のみに対応して出力が発生することが示さ
れている。この場合、導体部におけるくぼみ等の検出は
、短冊型ラインセンサ３９に対する高さｈの選定を適当
に行うことによって、任意に行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、導体部分の光切断
線像を検出する短冊型ラインセンサの出力を、基材部に
おける光切断線像を検出する別のラインセンサ出力によ
ってマスクして所要の検知出力信号を得るようにしたの
で、基材部分が光拡散性を有するプリント配線板等の場
合でも、精度よく高速な断面形状検知を行うことができ
、さらに導体上のくぼみ状の欠陥等の検出を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の詳細な説明する図、 第３図は本発明の一実施例の構成を示す図、第３Ａ図は
第３図の実施例における各フィルタの特性例を示す図、 第４図は信号処理回路における光信号の分離・抽出の処
理を説明する図、 第５図は第３図の実施例における光切断画像の処理過程
を説明する図、 第６図は導体パターンの欠陥を例示する図、第７図は従
来のプリント配線板における断面形状検知方法を示す図
、 第８図は光切断法とテレビカメラとを使用する光切断画
像の処理過程を説明する図、 第９図は光切断法と短冊型ラインセンサとを使用する断
面形状検知方法を示す図、 第１０図は第９図の構成比おける光切断線像と短冊型ラ
インセンサとの位置関係を説明する図、第１１図は光切
断法と短冊型ラインセンサとを使用する光切断画像の処
理過程を説明する図、第１２図は光切゛断線の拡散を説
明する図である。 ３０・・・ヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザ３１・
・・ミラー ｎ・・・ビームエクスパンダ ３３・・・シリンドリカルレンズ ３４・・・載置台 あ・・・プリント配線板 ３６、４６．４８−・・フィルタ 訂、４９・・・レンズ 羽・・・ビームスプリンタ ３９・・・短冊型ラインセンサ、 ４０・・・ラインセンサ移動機構 ４１・・・信号処理回路 ４２・・・テレビカメラ 招・・・マイクロプロセッサ ４４・・・モータドライバ ４５・・・白色光源 ４７・・・ライトガイド ５０・・・ラインセンサ ５１．５３・・・２値化回路 ５２・・・ゲート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 線状光束を照射して対象物上に光切断線を形成しこれを
   斜め方向から撮像して該光切断線像の高さから断面形状
   を検知する断面形状検知装置において、 前記光切断線像における所定高さ以上の部分を検知する
   短冊型の第１のラインセンサ（１）と、前記光切断線像
   における基底レベル部分を検出する第２のラインセンサ
   （２）と、 前記第１のラインセンサの出力を第２のラインセンサの
   出力によってマスクした出力を発生する信号処理回路（
   ３）と を具えてなることを特徴とする断面形状検知装置。