JPH011940A - 多層プリント基板におけるスルーホールボイド検査方法とその装置 - Google Patents

多層プリント基板におけるスルーホールボイド検査方法とその装置

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JPH011940A
JPH011940A JP62-156555A JP15655587A JPH011940A JP H011940 A JPH011940 A JP H011940A JP 15655587 A JP15655587 A JP 15655587A JP H011940 A JPH011940 A JP H011940A
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靖彦 原
遠藤 健三
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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、多層プリント基板におけるスルーホールボイ
ドを自動的に検査する方法に係り、とくニ高い信頼性の
もとてスルーホールボイドヲ検査、するのに好適な多層
プリイト基板におけるスルー・° ホールボイド検査方
法に関する。
〔従来の技術〕
多層プリント基板においては、層間の電気的接続を行な
うため、スルーホールの内壁に無電解メツキ法によシ鋼
などの層を形成し、この層の上にさらに無電解メツキ法
によシ半田層を積層している。
しかるに多層プリント基板上に塔載される部品の密度が
高く、かつ多層になるのに伴なっ、て上記スルーホール
の径が微細化するとともに、深さが深くなっていくので
、スルーホールの内径にメツキ層を形成することが困難
となって導通不良を発生する原因になる。
このような不良は当初発見することが困難であり、かつ
、もしこの不良を発見しなかった場合には実稼動中にお
いて装置の障害として現われるために、極めて重大な結
果につながる場合が少なくない。
そのため、あらかじめスルーホールの内面にメツキされ
た銅が正常に付着していない欠陥(これをスルーホール
ボイドという)を探知して排除することが重要である。
従来の上記スルーホールボイド検査方法は、たとえば特
開昭60−85596に記載されているように、あらか
じめ基板の一方の面に感光性の板もしくはフィルムを少
なくとも検査を対象としているすべてのスルーホールを
覆うように貼υ付け、上記基板の一方の面から検査を対
象としているすべてのスルーホールを通過するように光
を照射したのち、上記感光性の板もしくはフィルムを遮
光マスクとしてスルーホール検査を行なうものが提案さ
れている。
またたとえばプロシーディングテクニカルプログラムナ
ツトエル、エレクトロンパツケエジングプロダクション
コンファレンス(ProceedingTechnic
al Program Natl、E、gectron
 Pa−ckaging Production Co
nferenc’e)VoL。
1974  PP56−62(1974)に記載されて
いるように、基材に蛍光物質を混入し、紫外線を照射し
てスルーホールボイドから発生する蛍光を観察する方法
が発表されている。この方法は、プリント基材に35 
Chnxの励起光によF)472朋の蛍光を発生する蛍
光色素を混入しておく、また下方に紫外線ランプをおき
、その上に350mmの光を通過するフィルタを載置す
る。つぎに上記プリント基材を水平状態にして上記フィ
ルタの上に載置し、このプリント基材上に35onの紫
外線を吸収するフィルタを載置する。なお、これら下方
のフィルタと、プリント基材と、上方のフィルタとはそ
れぞれ適当な間隔を有している。
この状態で下方の紫外線ランプから下方のフィルタに向
って紫外線を照射すると、もしスルーホール内にスルー
ホールボイドがある場合には、紫外線がスルーホールボ
イド部に当ってプリント基材が露光した部分から蛍光が
発生する。これを上方から作業者がみると、スルーホー
ルボイドのあるスルーホール内が光って見えるので、こ
れによってスルーホールボイドを検査するものである。
而して上記の方法は、比較的大きなスルーホールボイド
の検査が可能と思われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記前者の従来技術においては、つぎの点について問題
がある。
すなわち、前者の従来技術においては、照明光がスルー
ホールの周辺のみを照射し、スルーホール内に入射して
はならないために、スルーホールの一方を完全に覆つ必
要がある。何故ならば、スルーホールの一方が不完全に
覆われている場合、実際にはスルーホールボイドがない
にも拘らず、スルーホールボイドがあるように誤認され
るからである。しかもスルーホールが多数有る場合には
、これら多数のスルーホールの一方を1個づつあるいは
複数個づつ開閉する必要があるので、その開閉操作が面
倒である。
また前者の従来技術においては、スルーホールの周辺を
照射した光が基板の内部およびスルーホールボイドを通
ってスルーホール内一方の感光性の板もしくはフィルム
に到達する必要がある。
しかるにプリント基板の種類によって層数が多いものか
あシかつ内層パターンの形状によっては照明光が途中で
遮断されかつプリント基板の最外面には既に回路パター
ンが形成されているので、この回路パターンで照明光が
遮断され、スルーホールボイドを通ってスルーホール内
一方の感光性の板もしくはフィルムに到達しないことが
あってスルーホールボイドの検査ができないことがある
さらに前者の従来技術においてはプリント基板の感光性
の板もしくはフィルムを取付けた反対側面に照明光を照
射する場合、スルーホール内に照明光が照射されないよ
うにすることが困難である。
つぎに上記後者の従来技術においては、10年以上も前
に発表されたにも拘らず、一般的な方法になっていない
。その理由はつぎによるものと思考する。
すなわち、第1の理由は、プリント基材に蛍光物質を混
入しなければならないので、混入を行なうための工程が
増大するとともに費用の増加およびプリント基材の信頼
性に悪影響を及ぼすものと予想される。
第2の理由は、スルーホールの穴径と深さとの比が工程
度のプリント基板についてなされたものであって、今日
のプリント基板のように穴径が0.5乃至0.3 m+
aに対してプリント基板の厚さが数朋のような場合には
、上記の方法でスルーホールボイドを検査することが困
難である。
すなわち、小さなスルーホールボイドを通過する蛍光は
非常に僅少であるため、上記の方法ではスルーホールボ
イドを検査することが困難である。
また上記の方法ではプリント基板の最外面に回路パター
ンが形成される以前の基板すなわち、最外面およびスル
ーホール内面に銅箔が被覆された状態の基板に適用する
場合には、銅箔によって蛍光が遮断される問題がある。
本発明の目的は、蛍光を用いてスルーホールボイドを検
査するものであるが、光学系などに種々の工夫をしてプ
リント基材に蛍光色素を混入することなく、小さなスル
ーホールボイド検査可能にし、かつ、スルーホール内の
光学的遮断、プリン ・ト基板内層パターンの形状に影
響されることなく、高精度でスルーホールボイド検査可
能とするスルーホールボイド検査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〕
上記の目的は、特定の波長帯域の光を対象物に照射した
とき、対象物から発生する上記光と異なる波長帯域の光
を検出する光検出光学系と、上記特定の波長帯域の光と
して該光がプリント基板のスルーホール内を照明し、ス
ルーホールボイド内を通ってプリント基板の基材部に当
ったとき、異なる波長帯域の光に変化するものを用い、
該光を上記光検出光学系から上記スルーホール内に照明
したとき、上記スルーホール内に発生する上記照明光と
異なる波長帯域の光を検出することによりスルーホール
ボイドを検出することによって達成さね、る。
〔作 用〕
本発明に使用される光検出光学系はたとえば超高圧水銀
ランプなどからなるランプから高い強度の励起光を放出
すると励起光がフレクタレンスにより集光され励起フィ
ルタにてプリント基板基材から蛍光を発生するのに最適
な波長帯域の光のみを通過させて顕微鏡用対物レンズに
達する。この顕微鏡用対物レンズは開口数が大きくスル
ーホールに照射するさいの光線の集光角が10°以上あ
るものを使用している。このような顕微鏡用対物レンズ
によって集光された励起光が光を反射する散乱面にノb
成されたスルーホール内に照射すると、励起光がスルー
ホール内面を反射し拡散しつつその全体を照明する。
面シてスルーホール内面にスルーホールボイドがある場
合には、プリント基板の基材部に励起光が入射して基材
から蛍光がスルーホール内面に放出される。この蛍光は
一般に励起光よシも波長帯h( 域曇奈等長いが、指向性がないので、周囲に−様な光量
をもって放出され、そのうちの光検出光学系側に向かっ
てスルーホール内面を反射する蛍光は、スルーホールの
入口に達して顕微鏡用対物レンズにて検出器上に結像さ
れるが、このとき顕微鏡用対物レンズと検出器との間に
設置されたダイクロイミックミラーにて励起光を反射し
、蛍光のみを透過させかつ吸収フィルタにて励起光の波
長帯の光を吸収し、蛍光のみを通過させるので、検出器
はスルーホールボイドがある場合には、スルーホールの
入口が明るく検出されるが、スルーホールボイドがない
場合には、スルーホールの入口が真暗になって光を検出
することができない。
したがってスルーホール内にスルーホールボイドがある
か否かを容易に検査することができる。
また、上記スルーホールボイドの大きさが小さい場合に
は、スルーホールボイドから蛍光の量は極小になシ、検
出器の面上でlo′−2乃至10−”ルックス程度にな
ることがある。そのため検出器は通常のTVカメラおよ
びリニアメージセンサを使用することができない。そこ
で、本発明においては、たとえばシリコンインテンシフ
ァイアターゲット(5ilicon Intensif
iar Targat) (以下SITという)TVカ
メラ、イメージインテンシファイア(Image  I
ntenslfier ) (以下IIという)TVカ
メラなどのように10−3あるいはそれ以下の微弱光を
検出できるTVカメラを使用している。またリニアイメ
ージセンサとしては、イメージインテンシファイア(I
mage  Intensi −fier)  管と、
通常のリニアイメージセンサとを組合せた市販されてい
る超高感度リニアイメージセンサを使用している。この
ように本発明においては、開口数の大きい顕微鏡用対物
レンズおよび超高感度検出器を有する光検出光学系と、
スルーホール内にスルーホールボイドがある場合、スル
ーホール内面に波長帯域の異なる蛍光を放出する励艷光
とを用い、スルーホール入口からの蛍光を検出すること
によってスルーホールボイドを検査するものであるから
、高信頼性のもとで、スルーホールボイドを容易に検査
することができ、これによって不良プリント基板の生産
を未然に防止することができるとともにコンピュータな
どの故障を防止することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を示す第1図および第2図によ
り詳細に説明する。
第1図に示すように、プリント基板1はその内部を多層
に形成されているともにスルーホール2および配線バタ
ー/lbを形成し、このスルーホール2の内面および該
プリント基板1の表裏両面を銅箔3a 、3bにて被覆
されている。なおスルーホール2の内面を被覆した銅箔
3aは後述の光検出光学系5からの励起光13を反射す
るように散乱面に形成されている。4はスルーホールボ
イドにして、スルーホール2の内面の銅箔3aの一部に
有する欠落した部分である。5は光検出光学系にして、
ランプ6とコレクタレンズ7と、励起フィルタ8と、ダ
イクロイックミラー9と、顕微鏡用対物レンズ10と、
吸収フィルタ11と、検出器12とから構成されている
。上記ランプ6は、たとえば超高圧水銀ランプのように
高い強い強度の励起光13を放出するように形成されて
いる。上記コレクタレンズ7は、ランプ6からの励起光
を集光する。上記励起フィルタ8は、上記プリント基板
1の基材部1aに当って蛍光14を発生するのに最適な
波長の励起光13を通過させるように選択されている。
たとえば、第2図(alに示すようにある波長帯域に制
限した波長の励起光13のみ通過させるように形成され
ている。上記ダイクロイックミラー9は、第2図(b)
に示すように励起光13を反射し、蛍光(励起光13の
波長より長い波長の光)14を通過するように形成され
ている。上記顕微鏡用対物レンズ10は開口数を大きく
すなわち第1図に示す励起光13および蛍光14の集光
角θが10’以上あるものを使用し、これによってスル
ーホール2から蛍光14を十分に集光しうるようにして
いる。上記吸収フィルタ11は第2図tc+に示すよう
に励起光13の波長帯の光を吸収し、蛍光14のみを通
過させるようにしている。上記検出器12は5ITTV
カメラII TVカメラなどのように10−2乃至10
−3ルツクスあるいはこれ以下の微弱光の蛍光を検出で
きる超高感度にて形成され、またリニアイメージセンサ
としてはII管と通常のリニアイメージセンサとを組合
せた市販の超高度リニアイメージセンサを使用している
。なお、基材部1aに当って発生する蛍光14は、特に
指向性がなくスルーホールボイド4からスルーホール2
内に−様な光量をもって放出される。
本発明によるスルーホールボイド検査装置は上記のよう
に構成されているから、つぎにスルーホールボイド検査
方法について説明する。
ランプ6からの励起光13はコレクタレンズ7で集光さ
れ、励起フィルタ8で第2図(a)に示すようにある波
長帯域に制限された波長の励起光13のみ通過させ、ダ
イクロイックミラー9を介して顕微鏡用対物レンズ10
によりスルーホール2内に集光されると、励起光13は
スルーホール2内を十分に拡散しつつ全面を照明する。
而して、スルーホール2内にスルーホールボイド4があ
る場合には、スルーホールボイド4内を通ってプリント
基板1の基材部1aに励起光13が入射するので、基材
部1aからスルーホールボイド4を通ってスルーホール
2内に蛍光14が放出される。この蛍光14のうち、上
方に向かう蛍光14は、スルーホール2の内面を反射し
つつ入口2aに達すると、顕微鏡用対物レンズ10によ
り検出器12上に結像される。このとき、ダイクロイッ
クミラー9にて第2図(b)に示すように励起光13を
反射し、蛍光14のみを透過する。また吸収フィルタ8
にて第2図(C)に示すように励起光13の波長帯の光
を吸収し、蛍光14のみを通過させるので、検出器12
はスルーホール2の内面にスルーホールボイド4がある
場合にはスルーホール2の入口2畠が明るく検出され、
スルーホールボイド4がない場合にはスルーホール2の
入口2&が真暗になって光を検出しない。さらに検出器
12は超高感度に形成され、かつリニアイメージセンサ
として超高感度に形成されているので10−8乃至10
″″3ルツクスあるいはそれ以下の微弱光の蛍光を検出
することができる。
つぎに、本発明による他のいくつかの実施例について説
明する。
まず、第3図は、プリント基板1のスルーホー曇 ル2に対してランプ6を検出112の反対側対向位置に
配置した場合を示す。本実施例においては、第1図に比
較してダイクロイックミラー9は当然のことながら不用
となるが、その代りに励起光13を集光するだめのコン
デンサレンズ15が必要である。このコンデンサレンズ
15はその開口数が顕微鏡用対物レンズ10′と同様に
大きなものを用いている。
ついで、第4図は、第1図における励起光13の代シに
レーザ光16を用いた場合を示す。
レーザ光16は単一の波長あるいは、複数の波長を放出
するので、励起光帯域の光のみが放出される場合には、
第1図に示す励起フィルタ8が不用となる。
ついで、第5図は、励起光の集光方法の他の一実施例で
あって、励起光がプリント基板上の広い面を照射する場
合を示す。
本実施例においては、ランプ6からの励起光13を楕円
面反射鏡17で下方に反射し、この楕円面反射鏡17の
対向位置に対称的に形成された楕円面反射鏡18と、そ
の内部の顕微鏡用対物レンズlOとによシブリント基板
1のスルーホール2内に斜方向から集光しているので、
スルーホール2内には斜下方向に強い励起光13が照射
される。そしてスルーホール2内にスルーホールボイド
(図示せず)があるため、スルーホール2内から蛍光1
4が発生したときには、この蛍光14は2個の反射鏡1
9a。
19 bを介して検出器12上に結像されるとともに励
起フィルタ11にて蛍光14のみ検出器12に通過され
る。なお、本実施例においては、第1図に示すダイクロ
イックミラーは不要である。
したがって、本実施例においては、強い励起光13が斜
方向からスルーホール2内2内に照明されるので、励起
光13がスルーホール2内をよシ有効に斜方向に反射し
て微小なスルーホールボイドに照明することができる。
ただ、本実施例のようにプリント基板1の広い面に励起
光13が照明した場合極くまれではあるが、第6図に示
すようにプリント基板1上に異物加が存在したとき、こ
の異物加によって蛍光14が発生して、あたかもスルー
ホール2内にスルーホールボイドがあるかのように誤認
する恐れがある。これを防止するには、励起光13がプ
リント基板1上を照明する範囲を絞ることによって解決
される。
たとえば、第7図(al (b)に示すように第1図に
示す光検出光学系5を用い、この光検出光学系5の励起
フィルタ8とダイクロイックミラー9との間に像をプリ
ント基板1の上面に結像するように照野絞シ21を設置
することによって解決される。
すなわち、第8図(al (b)は、顕微鏡用対物レン
ズ10の視野10 mに対して照野絞シ21が僅かに小
さい比較的大きな円形の照野絞シ21&を用いた場合で
、この場合には顕微鏡用対物レンズ10で見える視野の
全体を励起光13が照明する。また第9図(al (b
lは小さい円形の照野絞、921bを用いた場合で、こ
の場合には1個のスルーホール2のみを励起光13が照
明する。さらに第10図(al (blは照野絞シ21
 eに複数の小さな穴あき絞シを形成した場合で、この
場合には複数のスルーホール2を同時に照明する。
したがって、適宜の形状をした照野絞、!l) 21を
配置することによってたとえプリント基板1のスルーホ
ール2以外の面上に異物mが存在するため、蛍光14が
発生しても、これをスルーホールボイドと誤認するのを
防止することができる。
ナオ、前記第8図Tal (bl乃至第10図(al 
(b)は検出Bg12としてTVカメラを用いた場合を
念頭において述べたが、リニアイメージセンサ−を用い
る場合には、第11図(a) (b)に示すように照野
絞fi21dを長方形に形成してリニアセンサーで検出
する部分のみを照明する方法があシかつスルーホール2
のみに照明する場合には第12図ta+ (blに示す
ようにスルーホール2の位置に対応する位置に小さな穴
を複数あけた照野絞シ21 eを用いる。
また、上記第8図tal fb)乃至第12図(al 
(b) Ic J6 イ”Cは照野絞り21の形状を円
形および長方形に形成した場合を示しているが、これに
限定される5のでなく、たとえば四角形および長円形に
することも考えられる。
さらに上記第1図乃至第12図(a) (b)において
は、プリント基板1の最外層パターンが形成される前(
エツチング前〕を対象としたものである。エツチング前
の場合には、プリント基板1の全体に銅箔が被覆されて
いるので、プリント基板1にスルーホールボイド4がな
ければ検出器9によって蛍光14は検出されない。(異
物加によって蛍光14を発生するのは極めて少なく例外
である。ンもし、蛍光14が検出されればスルーホール
2内にスルーホールボイド4があると判定することがで
きる。
したがってエツチング前のプリント基板1を対象とする
ことによって、スルーホールボイド4を容易に検出する
ことができる。
しかしながら、実際問題として、対象のプリント基板1
として最外層パターン形成後(エツチング後)を用いる
場合がある。この場合には、第13図および第14図に
示すように、プリント基板1′のスルーホール2以外の
基材部1a’lc励起光13が当ると蛍光14を発生し
てスルーホール2内にスルーホールボイド4と誤認する
ことになる。そこで、本発明においては、第13図(a
lに示すように照野絞ν21と励起フィルタ8との間に
シャッターnが設置されている。このシャッタηは、プ
リント基板1′を第13図(alに対して左右水平方向
および上下方向に移動させる駆動機構(図示せず)と連
動し、顕微鏡用対物レンズ10による励起光13の集光
位置がプリント基板1′のスルーホール2内に達したと
きのみ、該シャッタ21が開き、それ以外のときには該
シャッタnが閉じるように形成されている。
而してこのシャッタ乙の開閉と、駆動機構との連動は、
たとえばプリント基板1′の全体の移動量に対するスル
ーホール2の位置をあらかじめ設定してわけば容易に行
なうことができる。
また、第13図および第14図におけるスルーホールボ
イド4の検出方法については、既に述べた実施例によっ
て容易に理解しうるものであるからその説明は省略する
〔発明の効果〕
本発明によれば高信頼性で容易にスルーホール内のスル
ーホールボイドを検査することができるので、不良のプ
リント基板の生産を未然に防止することができ、かつ、
フンピユータなどの故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すスルーホールボイド検
査装置の説明図、第2図(alは励起フィルタの透過率
曲線図、第2図fblはダイクロイックミラーの透過率
曲線図、第2図(clは吸収フィルタの透過率曲線図、
第3図は本発明の他の一実施例を示ススルーホールボイ
ド検査装置の説明図、第4図は本発明の他の一実施例を
示すスルーホールボイド検査装置の説明図、第5図は本
発明の他の一実施例を示すスルーホールボイド検査装置
の説明図、第6図はプリント基板上に異物がある場合を
示す説明図、第7図(a)は本発明の他の一実施例を示
すスルーホールボイド検査装置の説明図、第7図(bl
は第7図(alに示す照野絞シを示す図、第8図(al
 (bl乃至第12図(al (blは顕微鏡用対物レ
ンズの視野と、照野絞シとの関係を示す説明図、第13
図fatは本発明の他の一実施例を示すスルーホールボ
イド検査装置の説明図、第13図(blは第13図(a
lにプリント基板のスルーホール付近の拡大平面図であ
る。 1・・・プリント基板、2・・・スルーホール、4・・
・スルーホールボイド、5・・・光検出光学系。 代理人 弁理士  秋 本 正 実 第2図 ((1)  N)起フ1)レタ (b) ダイクロイックミラー (c)裟−又74ルタ 第31 第4図 1−−−グリント基、法、      10−・月1贅
、1!i1M対物レンス゛2−−−スルーホーtし  
    11−−・吸収フィルり7−−−コレグタレン
ス”      +2−&庄呑9−−−グイグロインク
ミフー 第5図 1−m−2)ルト11七え          II−
J71声島フイクレタ2−一一スルーホーレ     
 12−一一次肚呑6、−1及フ・         
    13−一一励ま口L8−一一屑力免:フイIレ
ダ           14−m−〜(力210−−
−M*1fLW’+R’rl) レンK  17〜18
−−−aFIaR’RIL第6図 1−一一プリント基4更       +3−J起尤2
−m−スルーホーd/14−−−賃光9−−一タΔクロ
イプクミフー    20−4?fi10−−制御有(
a月1z寸物ンンス゛第7図 (a)        (b) 1−−−アルド蒸上(9−−−ダイクロイー・クミラー
2−゛−スルーホー・し   10−−一蜀I毀a芹し
1切しンス゛6−−−ランフ゛       11−−
一励起フィ廖しタ7−−−フレクタレンス゛  12−
−−々り出番8−#I起27引げ  21−−一照野・
状ν第8図 第 9 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.特定の波長帯域の光を対象的に照射したとき、対象
    物から発生する上記光と異なる波長帯域の光を検出する
    光検出光学系と、上記特定の波長帯域の光として、該光
    がプリント基板のスルーホール内を照明し、スルーホー
    ルボイドを通つてプリント基板の基材部に当つたとき、
    異なる波長帯域の光に変化するものを用い、該光を上記
    光検出光学系から上記スルーホール内に照明したとき、
    上記スルーホール内に発生する上記照明光と異なる波長
    帯域の光を検出することによりスルーホール内のスルー
    ホールボイドを検査することを特徴とするスルーホール
    ボイド検査方法。
  2. 2.上記光検出光学系は開口数の大きい顕微鏡用対物レ
    ンズを設けていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のスルーホールボイド検査方法。
  3. 3.上記光検出光学系は超高感度の検出器を設けている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスルーホ
    ールボイド検査方法。
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