JPH02307049A - スルーホール検査装置 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　（第５〜１０図）発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の原理説明　　　（第１図） 本発明の一実施例　　　（第２〜４図）発明の効果 〔（既望〕 スルーホール検査装置に関し、 どのような表面パターンを持ったプリント基板に対して
も、光源からの直接光がスルーホール内部に入射しない
ように、光を遮断することができ、検査精度を向上させ
ることのできるスルーホール検査装置を提供することを
目的とし、 メッキされたメッキ層からなるスルーホール２２を有す
るプリント基板２１と、前記プリント基板２１の一方の
側に設けられ、前記スルーホールの近傍のプリント基板
に照明光を照射する照明手段２９．３０と、前記スルー
ホール２２に接近および離隔し、該スルーホールに接近
して密着したとき該スルーホールを塞ぎ、該スルーホー
ルの内部に入る照明光を遮蔽することができる針状マス
ク２３と、前記プリント基ｖｉ２１の他方の側に設けら
れ、前記照明光の照明により前記スルーホール２２内に
漏れる漏光を検出する漏光検出手段２７と、前記スルー
ホール２２の位置を検出する位置検出手段２８と、漏光
検出手段２７の出力および位置検出手段２８の出力に基
づいてスルーホール２２の欠陥の有無を判別する判別手
段５２と、を備えて構成する。

Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、スルーホール検査装置に係り、詳しくは、多
層プリント配線板のスルーホールを光学的手法を用いて
自動的に検査するスルーホール検査装置に関し、特にス
ルーホール検査におけるスルーホール孔のマスク方法の
改良に［スる。

ＬＳＩの高集積化に伴い、電子部品を搭載する多層プリ
ント配線板の高宙度化が進んでいる。それに伴い配線板
の層数の増加、パターンの微細化が行われると同時に接
続用メツキスルーホールの小径化がなされている。ここ
で、メツキスルーホールとは、プリント配線板を貫通し
た穴の内部をメンキし、表面層や内Ｎ板間の配線との間
を電気的に結合するものである。

スルーホールのメッキ部には、第５図に示すような切れ
かかりや、断線といった欠陥が発生することがある。特
に問題なのは、わずかな部分でつながっている切れかか
り欠陥である。この欠陥は、一般に導通試験では見つけ
難しく、部品実装などが完成して、熱処理等が加えられ
ると、そのメッキ結合部が切断して、欠陥が現れること
がある。

この場合には実装前にくらべ補修に多大の労力を要する
。そこで、それらの欠陥は、部品の実装前に検出し、修
正してお（必要がある。計算機用プリント配線板には、
一枚当たり約４万個のスルーホールがあけられている。

これらのスルーホールに一つでも欠陥があると、システ
ム全体の信頼性が低下する。そこで、プリント配線板の
信頼性を保証するためスルーホールの一つ一つについて
メッキが完全であることを検査する必要がある。

〔従来の技術〕

従来この種のスルーホール内部の欠陥を検査するための
スルーホール漏光検査方法としては、例えば第６図に示
すようなものがある。この原理を第６図を用いて説明す
ると、まず、検査したいスルーホール１．２にＭ（マス
ク）３．４をした試料基板５を下方から照射光６より照
射し、スルーホール１．２内部を上方より観察する。光
は試料基板５の基材内を散乱しながら伝播する。もしス
ルーホールメッキ部に欠陥、例えば孔７等があると、そ
の欠陥孔７を通ってスルーホール１内部に光が漏れ込む
。一方、正常なスルーホール２では内部に光が漏れ込ま
ない。これを他方から覗くと、欠陥のあるスルーホール
１には、漏光８が検出でき、明るく見える。ところが、
正常なスルーホール２では、スルーホール２内に光が漏
れ込まないので、真暗となる。したがって、スルーホー
ル内部の光量を検知することにより欠陥の有無を弁別す
ることができるできる。この方法を用いて検出した欠陥
の例を第７図に示す。図中左側の三つの明るいスルーホ
ールには欠陥があることを示し、右の暗い二つのスルー
ホールは正常である場合を示す。

この場合、検査対象スルーホールに照明光が直接入らぬ
よう完全に遮光する必要がある。プリント配線板の光透
過率は小さいため、３０万ｌｘの強度で配線板を照明し
ても、スルーホールの欠陥部を通して出てくる漏光は、
０．２　ｌｘと約百万分の−の強度となる。照明側の蓋
から光が漏れると、それと欠陥からの漏光との見分けが
つかず欠陥の検知性能を劣化させる。漏光信号のＳ／Ｎ
は、実用上３以上とする必要があるので、蓋（マスク）
による遮光効率は、３ＸＩＯ−’以下とする必要がある
。

また、一般に、基板にはそり（±ｌｔｍ）があるが、そ
の影響を受けず遮光しなければならない。

また、照明光は、基板表面からも透過し、その透過光強
度は、最小欠陥から漏れ出る漏光強度の１０倍に達する
。そこで、基板面からの透過光と欠陥漏光とを弁別する
ことが必要となる。これを行うには、互いに位置的に弁
別をすることが有効である。この場合、スルーホールの
位置の情報をＣＡＤデータなどから引き出すことなく行
うことが望ましい。

これら課題に対処可熊なものとして、例えば第８図に示
すようなスルーホール検査装置がある。

この装置は遮光マスクとして、ローラーマスク方式を用
い、漏光検知方式としてラインＣＣＤを用いた検知方式
を採用するとともに、欠陥からの漏光と基板面透過光と
の区別をつけるために漏光検知用ＣＣＤからなる漏光検
知系とは別の光検知系で孔位置を検出し、そこで得られ
た欠陥検知信号のＳ／Ｎを上げるセルフストローブ法を
併用するようにしている。すなわち、第８図において、
１１はローラマスクであり、ローラマスク１１はゴムロ
ーラー１１ａをプリント基板Ｆｉ１２に図示しないバネ
で押しつけ、密着させたものである。ゴムローラーｌｌ
ａがプリント配ＮｉＡ＋、！ｉ　１２と密着している遮
光部分をラインＣＣＤセンサ１３で観測し漏光の検知を
行う。プリント配線板１２を移動するとゴムローラーｌ
ｌａが回転し、遮光部分を移動させながらプリント配線
板１２の全面が観測できる。そして、欠陥からの漏光を
プリント配線板１２からの透過光との区別をつけるため
にラインＣＣＤセンサ１３とは別にＣＣＤセンサ１４を
設け、ＣＣＤセンサ１４によりローラーマスク１１から
はずれたスルーホールからの直接透過光を検知し、スル
ーホールの位置を検出する。ラインＣＣＤセンサ１４に
より検出されたスルーホール位置信号は、第８図中の被
検査スルーホールをａ点からｂ点まで移動する時間だけ
遅延回路１５により遅らされてＡＮＤゲー目６に入射さ
れる。被検査スルーホールがローラーマスク１１で蓋を
されたｂ点に到着すると、ラインＣＣＤセンサ１３は、
スルーホール内に漏れ出てくる欠陥からの漏光を検知し
てスルーホール漏光信号としてＡＮＤゲート１６に出力
する。次いで、ＡＮＤゲー目６で穴の有無と位置を示す
スルーホール位置信号と漏光信号との論理積を求め、ス
ルーホール領域を表す信号が存在“１′し、漏光信号も
存在する“１”のとき論理積が“１”となり、欠陥があ
ることを判別する（第８図中一点鎖線部参照）。

゛　この装置は電気導通試験では検査できない欠けや欠
陥の検出ができることに加え、スルーホールの有無と位
置とをプリント配線板自体で検出しストロービングをか
けることができるので、どんな位置にスルーホールがあ
けられていても設計データからスルーホールの位置情報
を引き出さなくとも５、自動検査が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のスルーホール検査装置にあっては
第９図に示すように照明１７により試料基Ｆｉ１８を照
明する際、ローラマスク１１が接する試料基板１８面上
にパターン１９が均一に存在している場合には問題はな
いものの、第１０図に示すようにパターン１９が不均一
であるとローラマスク１１が傾き、ローラマスク１１と
試料基板１８との間に隙間ができて光が漏れる現象が起
こる。したがって、このスルーホール検査装置において
は、対象のパターンによっては十分な遮光ができず、過
剰検出によって検出感度が悪化してしまうという問題点
が生じていた。

そこで本発明は、どのような表面パターンを持ったプリ
ント基板に対しても、光源からの直接光がスルーホール
内部に入射しないように、光を遮断することができ、検
査精度を向上させることのできるスルーホール検査装置
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるスルーホール検査装置は上記目的達成のた
め、メンキされたノブキ層からなるスルーホール２２を
有するプリント基Ｆｉ２１と、前記ブリ”）Ｗ＋＆２１
の一方の側に設けられ、前記スルーボールの近傍のプリ
ント基板に照明光を照射する照明手段２９．３０と、前
記スルーホール２２に接近および離隔し、該スルーホー
ルに接近して密着したと！　３３　ス／Ｌ／−ホールを
塞ぎ、該スルーホール２内部に入る照明光を遮蔽するこ
とができる針状マスク２３と、前記プリント基板２１の
他方の側に設けられ、前記照明光の照明により前記スル
ーホール２２内に漏れる漏光を検出する漏光検出手段２
７と、前記スルーホール２２の位置を検出する位置検出
手段２８と、漏光検出手段２７の出力および位置検出手
段２８の出力に基づいてスルーホール２２の欠陥の有無
を判別する判別手段５２と、を備えている。

〔作用〕

本発明では、検査対象となるスルーホールが針状マスク
により密着して塞がれ、照明手段により照明光が該スル
ーホール周辺部に照射され、該スルーホール内に漏れる
漏光が検出される。この場合、スルーホールは針状のマ
スクにより個別にマスクされる。

したがって、プリント基板の表面形状がいかなるパター
ンであっても確実にマスクされ、隙間が生じることはな
い。その結果、過剰検出が防止され、スルーホール検出
精度が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

胤理説所 第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の詳細な説明するための
図である。第１図（ａ）〜（ｄ）において、２１はスル
ーホール２２が形成された被検査プリント板（プリント
基板）であり、被検査プリント板２１は第８図に示した
検査装置と同様に図示しない移動機構により一定方向に
移動している。２３はスルーホール２２をマスクするた
めの針状マスク部２３ａを有する針状マスク、２４は針
状マスク２３を被検査プリント板２１と平行に移動させ
るためのスプリング２５を有するステージ、２６はステ
ージ２４を上下に移動させるモータ、２７はスルーホー
ル２２内を（ｔｉ　ｉｌｌするテレビカメラ（漏光検出
手段）、２８はスルーホール２２の位置と形状を検出す
るＣＣＤセンサ（位置検出手段）、２９．３０は被検査
プリント板２１を下方から照明する照明（照明手段）で
あり、前述の問題点を解決するためにローラマスク１１
に代えて針状マスク２３を用いている。

この構成において、以下（１）〜（ＴＶ）に示す処理に
よりスプリング２２の欠陥の有無を判別する。

（ｆ）まず、第１図（ａ）に示すように目的のスルーホ
ール２２がＣＣＤセンサ２８上に来ると、ＣＣＤセンサ
２８によりスルーホール２２から直接透過光を検知しス
ルーホール２２の位置と形状を検出する。この信号は、
第８図に示した場合と同様に第１図中の被検査スルーホ
ールがＣＣＤセンサ２８観測点ａからテレビカメラ２７
観測点すまで移動する時間だけ遅延回路により遅らされ
る。

（■）次に、第１図（ｂ）に示すように被検査スルーホ
ール２２が針状マスク２３の頭上まで到着すると、針状
マスク２３はモータ２６により上昇してスルーホール孔
に蓋をし、上方からテレビカメラ２７により観測する。

（ＩＩＩ）そして、針状マスク２３は被検査プリント板
２１の移動に伴ってステージ２４上を移動し、このとき
テレビカメラ２７も同様に移動しながらスルーホール２
２を観測する（第１図（ｃ）参照）。テレビカメラ２７
により検知した漏光画像とＣＣＤセンサ２８により検知
した位胃画像の論理積を求め、欠陥の有無を判断する。

（ｒＶ）一定時間を過ぎると、第１図（ｄ）に示すよう
に針状マスク２３はスプリング２５によりステージ移動
して所定位置に戻りスルーホールの観測を終える。

以下同様に、全てのスルーホールの観測を終了するまで
（１）〜（ＩＶ）を繰り返す。

次に、上記基本原理に基づいて実施例を説明する。第２
〜４図は本発明に係るスルーホール検査装置の一実施例
を示す図であり、プリント基板のスルーホール検査装置
に適用した例である。第１図に示す原理説明と同一構成
部分には同一番号を付している。

まず、構成を説明する。第２図において、３Ｉはスルー
ホール検査装置であり、スルーホール検査装置３１は以
下に述べる各部材により構成される。

すなわち、３２は針状マスクであり、針状マスク３２は
その断面図を第３図に示すように、スプリング３３によ
り上下移動可能な針状マスク部３２ａを有し、針状マス
ク部３２ａの先端部にはスルーホール孔に蓋をするため
のゴム状物質からなるキャップ３２ｂが取り付けられて
いる。ゴム状物質からなるキャンプ３２ｂを取り付ける
ことによって接触による金属の磨滅を防ぐとともに、被
検査プリント板２１への密着度を増大させる。第４図は
第２図の円で囲んだ部分の拡大図を示す図であり、この
図に示すように、針状マスク３２は３行３列に９個並べ
られ、これらの針状マスク３２は一体としてステージ３
４のレール３４ａ上に往復動可能に載置される。ステー
ジ３４は一体となった針状マスク３２をレール３４ａ上
で被検査プリント板２１と平行移動させるためのもので
あり、針状マスク３２と被検査プリント板２１に向かっ
て突出したステージ３４の端部３４ｂとの間には観測終
了後に針状マスク３２を所定位置まで復帰させるための
スプリング３５．３６が装着される。端部３４ｂの側面
にはランク３４ｃが刻まれ、ランク３４Ｃにはピニオン
３７が噛み合わされ、モータ３８からの回転力を直線運
動に変えてステージ３４を上下に移動させる。ステージ
３４の歯形３４ｃ、ビニオン３７およびモータ３８はス
テージ移動手段３９を構成する。

被検査プリント板２１はステージ４Ｉに載置され、ステ
ージ４１はモータ４２．４３により前後および左右に移
動可能である。また、４４はスルーホールの漏光を結像
させるための結像レンズ、４５はスルーホールの位置信
号を得るための光を結像させる結像レンズ、４６はテレ
ビカメラ２７を移動させるためのモータである。テレビ
カメラ２７により検出されたスルーホール内の漏光画像
は画像入力回路５０に入力され、ＣＣＤセンサ２８によ
り検出されたスルーホールの位置、形状画像は画像入力
回路５１に入力される０画像入力回路５１の出力は欠陥
判別回路（判別手段）５２に入力され、画像入力回路５
０の出力は欠陥判別回路５２に入力される。欠陥判別回
路５２は入力されたスルーホール漏光信号および位置信
号に基づいて欠陥の有無を判別し、その結果は判別結果
出力回路５３により外部に出力される。一方、５４はＣ
ＣＤセンサ２８で受信した信号を遅延させる遅延回路、
５５はモータを駆動するパルスを発生するパルス回路、
５６はモータ４２．４３を制御するステージ制御回路、
５７はパルス回路５５およびステージ制御回路５６を制
御する制御回路であり、上記モータ４２．４３．４６は
同期回路５８からの同期信号に基づいて同期して制御さ
れる。

次に、作用を説明する。

まず、モータ４２およびモータ４３によりステージ４１
を移動させる。具体的は検査手順として、まずモータ４
３により横方向にステージ４１上の被検査プリント板２
１を動かす、モータ４３により目的のスルーホールがＣ
ＣＤセンサ２８上に来るとパルス回路５５はパルスを発
生する。パルスを受は取ったＣＣＤセンサ２８はスルー
ホールから直接透過光を検知し、その時のスルーホール
画像は画像入力回路５１によって画像入力され、記憶さ
れる。このパルスはテレビカメラ２７がスルーホールの
真上に移動する時間だけ遅延回路５４によって遅延され
、モータ３８、モータ４６に送られる。被検査スルーホ
ールがテレビカメラ２７の真下にまで到着し、モータ４
６がパルスを受は取るとモータ４６は一定時間、モータ
４３と同期回路５９からの同期信号を受けて同期しなが
ら、同方向に同速度でテレビカメラ２７を移動させる。

また、モータ３８がパルスを受は取ると同じく一定時間
、針状マスク３２を上昇させ、針状マスク３２のキャン
プ３２ｂによりスルーホール孔に蓋をする。針状マスク
３２はプリント基板２１の移動に伴いプリント基板２１
に密着しながらステージ３４のレール３４ａ上を移動す
る。

この時、画像入力回路５０は、上方からテレビカメラ２
７よりスルーホール内に漏れ出てくる漏光画像を画像入
力する。この入力した漏光画像とＣＣＤセンサ２８から
入力した位置画像の論理積を求め、欠陥判別回路５２に
より欠陥の有無を判断する０判別された検査結果は判別
結果出力回路５３により外部に出力される。

一定時間が過ぎると、ステージ３４はモータ３８の回転
によって降下し、針状マスク３２はスプリング３５．３
６によりステージ３４のレール３４ａを沿って移動し、
所定位置に戻る。同様に、一定時間が過ぎるとカメラ２
７もモータ４６により所定位置に戻され、スルーホール
の観測を終える。

以下、上記処理を繰り返し、１列が終了した後、モータ
４２により次の列にテーブルを移動させて、同一の処理
を繰り返すことにより基板全体のスルーホールを検査す
ることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、針状マスク３
２により個々のスルーホールを個別的に塞ぐようにして
いるので、プリント基板の表面形状に関係なく、どのよ
うな表面パターンを持ったプリント基板に対しても、光
源からの直接光を遮断することができる。このため、ス
ルーホール検査における過剰検出を減少させることがで
きるとともに、強い光を左右から照射できることから、
検出感度を向上させることができる。その結果、スルー
ホールの検査精度を大幅に向上させることが可能になる
。

なお、本実施例では、針状マスク３２を３行３列に並べ
た例を示したが、勿論これには限定されず、このマスク
の行のおよび列を増加あるいは減少してもよいことはい
うまでもない。

〔発明の効果〕 本発明によれば、どのような表面パターンを持ったプリ
ント基板に対しても光源からの直接光がスルーホール内
部に入射しないように光を遮断することができ、過剰検
出を防止して検出感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の原理説明図、第２〜４
図は本発明に係るスルーホール検査装置の一実施例を示
す図であり、 第２図はその全体構成図、 第３図はその針状マスクの断面図、 第４図はその要部拡大図、 第５〜１０図は従来のスルーホール検査装置を示す図で
あり、 第５図はそのスルーホールの１ｔｆｆｌ［ｆｆｌ、第６
図はそのスルーホール漏光検知法の原理を説明するため
の図、 第７図はその検査した欠陥の例を示す図、第８図はその
全体構成図、 第９．１０図はその過剰検出を説明するための図である
。 ２１・・・・・・被検査プリント板（プリント基板）、
２２・・・・・・スルーホール、 ２３．３２・・・・・・針状マスク、 ２３ａ、３２ａ・・・・・・針状マスク部、２４．３４
・・・・・・ステージ、 ２５．３５．３６・・・・・・スプリング、２６．３８
・・・・・・モータ、 ２７・・・・・・テレビカメラ（漏光検出手段）、２８
・・・・・・ＣＣＤセンサ（位置検出手段）、２９．３
０・・・・・・照明（照明手段）、３１・・・・・・ス
ルーホール検査装置、３２ｂ・・・・・・キャップ、 ３３・−・・・・スプリング、 ３４ａ・・・・・・レール、 ３９・−・・・・ステージ移動手段、 ４１・・・・・・ステージ、 ４２．４３・・・・・・モータ、 ４４．４５・・・・・・結像レンズ、 ４６・・・・・・モータ、 ５１・・・−・・画像入力回路、 ５２・・・・・・欠陥判別回路（判別手段）、５３・・
・・・・判別結果出力回路、 ５４・・・・・・遅延回路、 ５５・・・・・・パルス回路、 ５６・・・・・・ステージ制御回路、 ５７・・・・・・制御回路、 ５８・・・・・・同期回路。 ３２ｂ：キャップ ３３ニスプリング 一実施例の針状マスクの断面図 第３図 本発明の原理説１ 第　１　し ２２＝スルーホール ２３二針状マスク ２３ａ二針状マスク部 ２４＝ステージ ２５ニスプリング ２６：モータ 方図 本発明 の詳細説明図 １図 あ、３６：スプリング ３４ａ：レール ３９：ステージ移動手段 一実施例の要部拡大図 第４図 従来例のスルーホールの断面図 第　５　図 欠陥スルーホール　　正常スルーホール従来例のスルー
ホール漏光検知法 の原理を説明するための図 第６図 １面の浄書 従来例の検査した欠陥の例を示す図 第７図 従来例の過剰検出を説明するための図 第９図 従来例の過剰積出を説明するための図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 メッキされたメッキ層からなるスルーホール（２２）を
   有するプリント基板（２１）と、 前記プリント基板（２１）の一方の側に設けられ、前記
   スルーホールの近傍のプリント基板に照明光を照射する
   照明手段（２９、３０）と、 前記スルーホール（２２）に接近および離隔し、該スル
   ーホールに接近して密着したとき該スルーホールを塞ぎ
   、該スルーホールの内部に入る照明光を遮蔽することが
   できる針状マスク（２３）と、前記プリント基板（２１
   ）の他方の側に設けられ、前記照明光の照明により前記
   スルーホール（２２）内に漏れる漏光を検出する漏光検
   出手段（２７）と、前記スルーホール（２２）の位置を
   検出する位置検出手段（２８）と、 漏光検出手段（２７）の出力および位置検出手段（２８
   ）の出力に基づいてスルーホール（２２）の欠陥の有無
   を判別する判別手段（５２）と、 を備えたことを特徴とするスルーホール検査装置。