JPH01272946A - プリント基板上の配線パターン検出装置 - Google Patents

プリント基板上の配線パターン検出装置

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JPH01272946A
JPH01272946A JP1056412A JP5641289A JPH01272946A JP H01272946 A JPH01272946 A JP H01272946A JP 1056412 A JP1056412 A JP 1056412A JP 5641289 A JP5641289 A JP 5641289A JP H01272946 A JPH01272946 A JP H01272946A
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wiring
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Yasuhiko Hara
靖彦 原
Koichi Tsukazaki
柄崎 晃一
Noriaki Ujiie
氏家 典明
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N2021/95638Inspecting patterns on the surface of objects for PCB's

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

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〕 本発明は配線パターンの欠陥の有無を検出する装Nしこ
係り、特にプリント基板の光沢のある半田パターンやレ
ジスI−パターンの配線パターンの欠陥を検出するため
の検査装置の検出部として好適な配線パターン検出装置
に関するものである。
〔従来の技術〕
例えばプリン1〜基板などの表面に形成された配線パタ
ーンの欠陥の有無を検出するには、従来−・般に第1図
に示すような検出装置が用いられている。
本従来例の配線パターン検出装置は、プリン1へ基板(
若しくはセラミック基板)1の配線面2に光31を照射
するための高輝度光源11と、コンデンサレンズ21と
、ハーフミラ−23および、前記配線面2からの反射光
45を検出するための検出器13および、該検出器]3
に配線パターン像を結像させるための結像レンズ25か
ら構成され、プリンI・基板1の配線面2の配線パター
ン3からの反射光45に比し、暴利4の表面からの反射
光が暗レベルに近いため、これを利用して、2値化を行
ない、配線パターンを検出する。
〔発明が解決しようとする課題〕
第2図は検出対象物であるプリン1〜基板の一例を示す
。基材4の配線面2に配線パターン3が形成されている
本例のプリン1一基板1は、配線パターン3の−14に
傷5.変色部7を生しており、また配線パターンに誇っ
て残@1i16が存在している5、−1−記の傷5を通
るA−A断面を第3図(a)に、残銅6を通るB−B断
面を第3図(b)に、変色部7を通るC−C断面を第3
図(c)に、それぞれ示す。
第1図に示した従来の配線パターン検出器によって第2
図のような欠陥を有するプリン1一基板1を検査した場
合、傷5や変色部7には配線パターンが存在していて機
能的には正常であるにも拘らずこれを断線と誤検出する
。また、残銅6はパターン間をショー1−せしめている
欠陥であるにも拘らず、この残銅の表面か暗く見えるの
で欠陥として検出できないという不具合か有る。
」二に述へた従来装置(第1図)による誤検出の状態を
、第4図について次に説明する。本図の横軸は位置を示
し、縦軸は検出器13て光電変換された電圧を示す。電
圧■。はスルーホール8のレヘル即ち暗レベルを示し、
電圧■□は基材4のレベルを示し、電圧v2 は配線パ
ターン3のレベルを示し、電圧■、は検出器13の飽和
レベルを示し、電圧VTはシュレソショルドレヘルを示
す。傷5については第4図(31)に示すことく、傷5
からの異常に強い正反射光が検出器13に入り、検出器
13は飽和′1′ヒ圧■1 に達し、フルーミンク現象
を起こしてA′の位置はシュレッショルトレベルVTに
対して−F下を往復する電圧と成り、異常として検出さ
れる。変色部7については第4図(c)に示すごとく、
該変色部7の光の反射率が低いため、本来の配線パター
ン3に相当した電圧V2 に比し、シュレッシールドレ
ヘルVT りも低い電圧V、しか得られずC′の位置は
あたかも配線パターン3が存在しないものと、即ち断線
していると誤検出される。残銅6については第3図(b
)に示すごとく、肉厚が通常の配線パターン3に比へ薄
く、かつ表面反射率が低いため本来の配線パターン3に
相当した電圧v2に比して低く、シュレッショルドレベ
ルVTよりも低い電圧V4 Lが得られずB′の位置は
あたかも残銅6が存在しないごとく検出される。
また、配線パターン3の表面が、光Jく半1rlめっき
でてきているいわゆる半田パターンにおいては光沢のた
めピカット光る異常に強い正反射光が検出器13に入る
ため、配線パターン3上に傷5が存在する場合と同様の
現象が発生し、プリンl−jli板]としては正常であ
るにもかかわらず、異11(゛として検出されるため第
1図に示すごとき従来のパターン検出装置では正確にパ
ターンを検出できないという問題があった。
本発明はト述の事情に鑑みて為され、その目的とすると
ころは、配線パターン上の傷や変色を異常として検出す
ることなく、かつプリンl−基板として欠陥となる残銅
等は見逃すことなく検出し、更に半田パターンやレンズ
I・パターンの様な表面が光沢のある配線面を有する配
線パターンであっても正確に欠陥の有無を検知すること
のできるパターン検出装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、配線パターン上の傷や変色あるいは光沢
に影響されず、かつ表面反射率の小さい残銅等の検出も
可能な配線パターンの影を得る方法を研究した結果、プ
リント基板やレジストパターンあるいはセラミック基板
の配線面に紫系の強い光を照射すると、基材やレンズ1
〜から螢光が発生することが判り、これを検出すること
により、検出対象である配線パターンのネガチブ像が得
られることを発見した。
この原理に基づいて配線パターンの欠陥の有無を正確に
検出するため、本発明のパターン検出装置は、レーザ光
源と、該レーザ光源から発した光の中から螢光励起能力
の大きい波長の光を選別して被検物表面にほぼ垂直に照
射する選別・照射手段と、該選別・照射手段により選別
照射された蛍光励起光を被検物と相対的に走査する走査
手段と、被検物表面からの反射光を含めて被検物から発
生した蛍光を導くための複数の光ファイバと、該複数の
光ファイバによって導かれた光像から上記反射光を除去
して蛍光の像を分離する分離手段と、該分離手段により
分離された螢光の像を検出して信号に変換する検出器と
を備え、該検出器から被検物表面の配線パターン以外の
部分から発生する螢光の像の信号を検出して配線パター
ンのネガチッパターンを検知し得べくなしたることを特
徴とする配線パターン検出装置である。
〔作用] JZ記構成により、被検物表面の配線パターン以外の部
分から発生する微弱な螢光の像の信号を検出して配線パ
ターンのネガチッパターンを検知し、配線パターン上の
反射率の状態に影響することなく、正確に欠陥を検出す
ることができる。
〔実施例〕
以下、本発明に係わる一実施例を第5図乃至第7図につ
いて詳細に説明する。
第5図において、プリント基板1.高輝度光源11、コ
ンデンサレンズ21.ハーフミラ−z3.結像レンズ2
5.検出器]3の構成は第1図に示した従来のパターン
検出装置と同しであるが、新たにフィルタ22およびフ
ィルタ24を設けである。第5図において、高輝度光源
11から発した光31はコンデンサレンズ21を通りフ
ィルタ22へ入る。フィルタZ2はプリン1〜基板1や
レジストパターンあるいはセラミック基板の基材あるい
はレジストから螢光が発生しやすいように、高輝度光′
g11から発した光31の波長を限定するためのフィル
タで、例えば第6図に示すごとき一般にブルーフィルタ
B570 と呼称されているもので透過率の最大か波長
370 n mにあり、波長300nmから460nm
までの波長の光のみを透過させるものである。限定され
た波長の光はハーフミラ−23て光路を90度変更され
てプリンI〜基板1の配線面2を照射し、基材あるいは
レジストから螢光を発生させるための励起光として働く
基材あるいはレジス1〜から発生した螢光と配線面2で
の反射光の合わさった光4■は、再度ハーフミラ−23
を通過してフィルタ24に入る。フィルタ24はプリン
ト基板1の配線面2の表面で反射した反射光と螢光とを
分離するため前記励起光32の限定された波長域以外の
螢光42のみを透過させるもので、例えば第7図しこ示
すごとき一般し3イエローフイルタY50と呼称されて
いるもので、波長500 n nt以下の光を反射し、
波長500 n m以上の光を透過させるものである。
フィルタ24で配線面2からの反射光と分離された螢光
42は、結像レンズ25で検出器13の光電変換面に結
像されるため、プリンI・基板1の配線パターンのネガ
チブなパターン像が得られる。第5図に示した本発明の
一実施例ではプリント基板やレジストパターンあるいは
セラミック基板の基材やレジス1〜から発生する螢光を
検出するパターン検出装置として作用するので、第2図
に示した配線パターン3上に存在する傷5や変色部7の
影響はなく、また、配線パターンに光沢があっても問題
なく配線パターンのネガチッパターンの検出が可能であ
る。更に、第2図に示した様な基材4の表面上に反射率
の小さい残銅6が存在すると基材4から発する螢光が遮
断されるため、その部分の螢光は検出されず、従って欠
陥ありとして検出される。これらの状態を、検出結果を
示す第8図を用いて次に説明する。第8図は第4図と同
様、横軸は位置を示し、縦軸は検出器13で光電変換さ
れた電圧を示す。電圧■。はスルーホール8のレベル即
ち暗レベルを示し、電圧VIi は配線パターン3のレ
ベルを示し、電圧■7は基材4のレベルを示し、電圧V
Tはシュレノショルトレベルを示す。また第8図(il
)、 (b)、 (C)の各図は第4図(a)、(b)
、(c)と同様、それぞれ第2図および第3図に示した
傷5.残銅6.変色部7の各部を検出器13がとらえた
検出結果を示すものである。錫5については、第8図(
a)に示すごとく、螢光が検出されないのでA′の位置
は電圧v6 のレベルとなり、シュレッショルトレベル
VTよりも低くなって配線パターンとして正常に検出さ
れる。また変色部7については、第8図(c)に示すご
とく、螢光が検出されないのでC′の位置は電圧v6の
レベルとなり、シュレノショルトレベルVTよりも低く
なって配線パターンとして正常と検出される。更に残銅
6については、第8図(b)に示すごとく、螢光が検出
されないのでB′の位置は電圧V、のレベルとなり、シ
ュレソショル1へレベルVTよりも低くなった異常とし
て検出され、残銅6の存在が認識されることになる。
また、配線パターン3の表面が、光沢半田めっきででき
ているいオ〕ゆる半1月パターンにおいても第2図にお
ける基材4の部分の螢光を検出ずろことについては詳細
に説明した前記例と変わることがないため、正確に配線
パターンを検出することができる。
第5図の実施例においては、+i’li ji11度光
源11として超高圧水銀灯、又はクセノンランプ或いは
レーザーを用いると、これらの光源が螢光励起能力の大
きい波長の光を含んでいるので好適である。また、本例
における検出器13として高感度リニヤセンサを用いる
と欠配のようにして静止画像を得るのに好都合である。
この場合プリン1〜基板1は高感度リニアセンサの光電
素子の並ぶ方向と直角な方向に連続送りを行ない、かつ
平行な方向にステップ送りする手段を設けて平行方向に
ステップ送りすると、配線パターンのネカチブパターン
の静止画像を検出できる。
第9図は」1記と異なる実施例である。第9図において
、プリンI・基板1.高輝度光rA11.コンデンサレ
ンズ21.フィルタ22.ハーフミラ−23,フィルタ
24.及び結像レンズ25の構成は第5図に示した実施
例と同じであるが、検出器として高感度テレビカメラ1
4を用いた点のみが異なり、プリン1〜基板]の走査を
除きその動作は第5図の実施例と同しであるため説明を
省略する。高感度テレビカメラ14は面として配線パタ
ーン情報を得るため、プリン1〜基板1を縦横方向にス
テップ送りすることによって、配線パターン3のネガパ
ターン像検出できる。
第10図は更に異なる実施例を示す。本図において、プ
リント基板1.高輝度光源11.コンデンサレンズ21
.結像レンズ25.リニアランサ13の構成は第5図に
示した実施例と同じであるが、第5図におけるフィルタ
22.ハーフミラ−23,フィルタ24がダイクロイン
クミラー26に代わっている点が異なる。従って、第1
図に示した従来の配線パターン検出器と比較して見ると
、主たる相異点は第1図のハーフミラ−23をダイクロ
イックミラー26に変えたことである。第10図におい
て、高輝度光g11から発した光31はコンデンサレン
ズ2】を通り、ダイクロイックミラー26へ入る。ダイ
クロインクミラー26は、45度方向からの入射光に対
して、前糸の光を反射し、赤系の光を透過する性質を有
し、例えば、第11図に示すごとく、45度方向の入射
光に対して、波長460n+n以下の光の透過率は0%
て、波長510 n m以」二の光の透過率は90%以
上である。
従ってダイクロイックミラ−26に/15度方向から入
射した光31は波長460nm以下の光に限定されて光
路を90度変更され、プリント基板Jの配線面2を照射
し、第5図の実施例におけるフィルタ22と、ハーフミ
ラ−23とを兼ね備えた機能を果たし、照射光は基材あ
るいはレンズ1〜からの螢光を発生させるための励起光
33として働く。基材あるいはレジストから発生した螢
光と配線面2での反射光の合わさった光41は再度ダイ
クロインクミラー26に入るが、今度は赤系の光が透過
するため、ダイクロインクミラー26を透過した光43
はプリント基板1の配線面2での反射光がカットされた
螢光のみとなる。従ってダイクロイックミラー26は第
5図におけるフィルタ24の機能も併せ兼ね備えた機能
を持つ。螢光43は結像レンズ25でリニアセンサ13
の光電変換面に結像されるため、第5図と同様プリント
基板1の配線パターンのネガパターン像が得られる。な
おダイクロイックミラー26を使用することによって、
フィルタ22.ハーフミラ−23゜フィルタ24を用い
た実施例に比して光の透過率の減少を大巾に改善できる
ため、光量の小さい螢光の検出にとっては有利なパター
ン検出装置を構成できる利点がある。
第12図は本発明の他の実施例を示す。第12図におい
て、プリン1一基板1.高輝度光源11.コンデンサレ
ンズ21.フィルタ22.フィルタ24.結像レンズ2
5.及びリニアセンサ13の構成は第5図に示した実施
例と同じであるが、第5図におけるハーフミラ−23の
代わりに凹面fi27を設けた点で異なる。」二記の凹
面鏡27の代りに平面鏡(図示せず)を用いることもで
きる。本例の作用は第5図の実施例と同しであるため説
明を省略する。なお凹面鏡(あるいは平面鏡)27を使
用した場合、第5図に示すハーフミラ−23を使用する
場合に比べ、ハーフミラ−23で反射あるいは透過する
ことによる光量の損失がなくなり、光量の小さい螢光の
検出にとっては有利なパターン検出装置を構成できる利
点がある。
第13図に、本発明の他の一実施例を示す。第13図に
おいて、プリント基板1.コンデンサレンズ21、フィ
ルタ22.ハーフミラ−23,フィルタ24゜結、像レ
ンズ25.及び高感度テレビカメラ14の構成は第9図
に示した実施例と同しであるが、第9図における高輝度
光源11の代わりにストロボスコープ12を設置した点
が異なり、プリント基板1の走査を除きその動作は第9
図と同しである。
プリント基板1の縦方向、あるいは横方向のどちらか一
方は連続送りし、ストロボスコープ12をプリンI・基
板1の送り速度と同期をとって発光させることによって
、配線パターンの面としての情報を静止画像としてとら
え、配線パターン3のネガパターンを検出できる。本実
施例によれば、プリント基板1を連続送りしながら、配
線パターンの静止画像を検出できるため、高輝度光源1
1を使用する場合のようにプリント基板1をステップ送
りする必要かないため、配線パターンの検出に要する時
間を大+1]に縮減できる利点がある。
第14図は更に異なる実施例を示す。本図において、プ
リント基板1.高輝度光源11.コンデンサレンス21
.フィルタ22.ハーフミラ−23,フィルタ24.結
像レンズ25.及び高感度テレビカメラ14の構成は第
9図に示した実施例と同しであるが、=15− シャッタ28を新たに設けである点が異なり、プリン1
〜基板]の走査を除きその動作は第9図と同しであるた
め説明は省略する。第14図における動作は第13図に
おけるストロボスコープ12の発光のタイミングをシャ
ッタ28の開閉動作によって行なうもので、配線パター
ン3のネガチブパターンの静止画像の検出については第
13図と同じであるので説明は省略する。
第15図は更に異なる実施例を示す。本実施例において
は、プリン1〜基板]やセラミック基板の配線面2に光
34を照射するレーザー16と、レーザー光ビームを拡
大するビーム拡大器17と、配線面2にレーザービーム
を走査するための回転ミラー18と、レーザー光をスポ
ッI−光に絞るためのスキャニングレンズ19と、プリ
ント基板1やレジストパターンあるいはセラミック基板
の基材4あるいはレジス1〜から発生する螢光を効率良
く集光し、かつ検出器に導く光ファイバー20と、配線
面2から発生する反射光をカッ1〜し、前記の螢光のみ
を透過するフィルタ24と、前記の螢光を検出するため
のフォトマルチプライヤ15を設置しである。前記の螢
光が発生しやすいように波長が限定されたレーザー16
から発したビーム光34をビーム拡大器17で拡大し、
回転ミラー18によってプリン1〜基板1の配線面2の
所定の位置を走査しながらスキャンニングレンズ19で
スポット光にして配線面2を照射する。基材4あるいは
レジスI・に照射された場合には螢光が発生し、配線パ
ターン3に照射された場合には螢光は発生しない。螢光
は光ファイバー20で集光し、レーザー光の波長域の光
の透過率を0%にして螢光のみ透過するようにしたフィ
ルタ24を通してフォトマルチプライヤ15で検出する
従って、本発明の他の実施例と同様、プリント基板1の
配線パターンのネカチブパターン像が得られる。
第16図乃至第18図は、前述した各実施例の装置を用
いてレジストパターンを検出する方法の説明図である。
これらの図について次に述へる検出方法は、既述の第5
図の実施例装置をはじめ、第9図、第10図、第12図
、第14図、第15図にそれぞれ示した各実施例装置に
よって行なうことができる。
第16図はレジストパターン9が形成された状態のプリ
ント基板半製品1′の配線面2′を示すものでレジスト
配線パターン9以外は銅箔10であり、第16図のD−
D断面図を第17図に示す。このプリント基板1′は銅
箔10の」二にレジストパターン9が形成されている。
第18図は第16図のD−D線上を前記の本発明の実施
例のパターン検出装置で走査して欠陥を検出した結果を
示すもので、横軸は位置を示し、縦軸は検出器で光電変
換された電圧を示す。電圧V9は銅箔IOのレベルを示
し、電圧V、はレンズ1〜配線パターン9のレベルを示
し、電圧VTはシュレッショルドレベルを示す。この第
18図から明らかなようにレジスト配線パターン9の検
出が可能である。
次に、本発明の他の実施例を第19図を用いて詳細に説
明する。第19図において、プリント基板1゜フィルタ
24.結像レンズ25.検出器13の構成は第5図に示
した実施例と同じであるが、高輝度光源11、コンデン
サレンズ21を、プリント基板1の配線面2の裏面に相
当する配線面2″側に配設し、高輝度光源11から発し
た光が配線面2“を斜め下方から照射するように構成し
である。即ち、第5図の実施例に比べて見ると、第5図
におけるハーフミラ−23に代わって1対のミラー29
と1対の凹面鏡(あるいは平面鏡)30とを新たに追加
した構成となっている。従って、配線面2″を照射する
光32はプリント基板1の基材4を透過し、あるいはス
ルーホールを通過して、配線面2から上方へ出ていく。
その後の作用は第5図の実施例とほぼ同様であるが、次
記の長所が有る。
第5図の実施例においては、フィルタ22の光特性が不
完全て波長500nm以−1−の光が若干漏れた場合、
この漏洩光が検出器13に入射してノイズを発生させる
という不具合を生じる。しかし、第19図に示した実施
例においては、配線パターン3の表面(図において上面
)で反射光が発生しないので、フィルタ22赤−特性が
完全でなくとも、漏洩した光が反射光として検出器13
に達してノイズ源となる虞れが無い。なお、本例におい
て発生面2“に対して斜め方向から光を照射する目的は
配線面2“の配線パターンによって基材4に入射する光
の影ができることを防止するためである。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の配線パターン検出装置に
よれば、特にレーザ光源と被検物表面からの反射光を含
めて被検物から発生した蛍光を導くための複数の光ファ
イバと備えて、配線パターン上の傷や変色を異常として
検出することなく。
正確に残銅などの欠陥を検出することができ、更に、半
[[1パターンやレジストパターンのような表面に光沢
のある配線面を有する配線パターンであっても正確に欠
陥の有無を検知することができるという優れた実用的効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の配線パターン検出装置の側面図、第2図
はプリント基板の平面図、第3図は(a)は第2図のA
−A断面図、第3図(b)は第2図のB−B断面図、第
3図(c)は第2図のC−C断面図、−20= 第4図(a)、(b)、(c)はそれぞれ従来の配線パ
ターン検出装置における検出結果を示す図表である。第
5図は本発明の配線パターン検出装置の1実施例の側面
図、第6図及び第7図はそれぞれ上記実施例に用いたフ
ィルタの特性を示す図表、第8図(a)、(b)、(c
)はそれぞれ」二記の実施例装置における検出結果を示
す図表である。第9図及び第10図はそれぞれ上記と異
なる実施例の側面図、第11図は第10図の実施例に用
いたダイクロイックミラーの特性を示す図表である。第
12図、第13図。 第14図、第】5図はそれぞれ更に異なる実施例の側面
図である。第16図はレジスト配線パターンを備えたプ
リント基板半製品の平面図、第17図は第16図のD−
D断面図、第18図は第16図のプリン1〜基板手製品
の検出結果を示す図表である。第19図は前記と更に異
なる実施例の側面図である。 1 プリント基板、1′ プリン1〜基板手製品。 2.2’ 、2“ ・配線面、3・配線パターン、4・
・基材、5 傷、6・・残銅、7・・変色部、8 スル
ーホール、9 レンズ1〜配線パターン、 +0  銅
箔、11−・高輝度光源、 12・ス1−口ボスコープ
、13・リニアセンサ、14・高感度カメラ、15・フ
第1〜マルチプライヤ、16  レーザー、 17− 
ビーム拡大器、18  回転ミラー、19  スキャン
ニングレンズ。 20  光ファイバー、2]  コンデンサレンズ、2
2フイルタ、23  ハーフミラ−924・・フィルタ
、25結像レンズ、26  ダイクロインクミラー、2
7凹面鏡、28  シャッター、29・ミラー、 30
・凹面鏡、31・光源の光、32・・励起光、33  
励起光、34・レーザー光、 41.44  反射光と
螢光の合わさった光、 42.43  励起光の波長域
をカットされた螢光、45  反射光。 =23− 拓4目(b) 莞770 捲/B圀

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.レーザ光源と、該レーザ光源から発した光の中から
    螢光励起能力の大きい波長の光を選別して被検物表面に
    ほぼ垂直に照射する選別・照射手段と、該選別・照射手
    段により選別照射された蛍光励起光を被検物と相対的に
    走査する走査手段と、被検物表面からの反射光を含めて
    被検物から発生した蛍光を導くための複数の光ファイバ
    と、該複数の光ファイバによって導かれた光像から上記
    反射光を除去して蛍光の像を分離する分離手段と、該分
    離手段により分離された螢光の像を検出して信号に変換
    する検出器とを備え、該検出器から被検物表面の配線パ
    ターン以外の部分から発生する螢光の像の信号を検出し
    て配線パターンのネガチブパターンを検知し得べくなし
    たることを特徴とする配線パターン検出装置。
  2. 2.上記検出器をフォトマルチプライヤで形成したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項の配線パターン検出
    装置。
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JPH03209152A (ja) * 1990-01-11 1991-09-12 Matsushita Electron Corp 電子部品の検査装置

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