JPH03252544A - 配線パターン検査装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、プリント基板やホトマスク等における配線パ
ターンの不良を検査するだめの配線パターン検査装置に
関するものである。

従来の技術 プリント基板への電子部品実装の高密度化に伴い、配線
パターンの細密化が進んでいる。従来、プリント基板等
の不良検査は人間による目視検査が行われてきたが、配
線パターンの細密化により検査精度を維持しつつ長時間
検査作業を続けることが困難になってきておシ、検査の
自動化が要望されている。

配線パターンの欠陥検査方式としては、ジェーエル、シ
ー、サンツヤニー、ケー、ジエイン（Ｊ。

Ｌ、Ｃ，５ａｎｚ　ａｎｄ　Ａ、に、Ｊａｉｎ、　”Ｍ
ａｃｈｉｎｅ　ｖｉｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆ
ｏｒ　１ｎ−ｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｉｎｔｅｄ
ｗｉｒｉｎｇ　ｂｏａｒｄｓ　ａｎｄ　ｔｈｉｃｋ−ｆ
ｉｌｍ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ。

”Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、　Ａｍｅｒ、　、　ｖｏｌ
３．　ｎｏｏｇ、　ｐｐ４４６５−１４８２．５ｅｐｔ
、　１９８６　）　ラＫ　！　Ｄ多くの方式カ紹介され
ており、特にデザインルール法あるいは比較法に分類さ
れる方式が数多く提案されている。これらの方式は長短
があるが、中でも将来有望な興味深い方式として、ジュ
ー。アール、マンデビル（Ｊ　、　Ｒ，Ｍａｎｄｅｖｉ
　ｌｉｅ、”Ｎｏｖｅｌ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒａｎａ
ｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｒｉｎｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　
ｉｍａｇｅｓ、　”　ＩＢＭＪ、Ｒｅｓ、Ｄｅｖｅｌｏ
ｐ、、ｖｏｌ、２ｇ、ｎｏ、１．ｐｐ、３４ｇ−３７６
゜Ｊａｎ、　１９７９　）の方式があり、２値画像デー
タを収縮あるいは膨張させた後細線化し、配線パターン
の欠陥を検出するもので、以下に従来例として説明する
。第８図に、欠陥検出処理の手順を示す。

同図（ａ）〜（ｄ）は欠落性欠陥の検出手順、同図（ｅ
ｌ〜（ｈ）は突出性欠陥の検出手順を示している。

先ず欠落性欠陥の検出方法について図を参照しながら説
明する。（ａ）は欠陥画像を示しており、ｂ点及びＣ点
は線幅不足及び断線で致命的欠陥として検出し、ａＡは
欠陥として検出しないものとする。第１の手順として（
ｂ）では、画像を所定サイズ収縮（侵食）することによ
りｂ点の連結を遮断する。第２の手順として（Ｃ）では
１画素幅までパターンを細線化する。第３の手順として
（ｄ）では３×３局所領域（図中口で示される位置）に
おいて細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及びＣ点を断
線として検出する。なお前記３×３局所領域の連結判定
により端子部と配線パターンの接合部（図中○で示され
る位置）も特徴点として検出できることを示している。

次に突出性欠陥の検出方法について図を参照しながら説
明する。（ｅ）は欠陥画像を示しており、ｂ点及びＣ点
を線幅異常及びショートで致命的欠陥として検出し、ａ
点は欠陥として検出しないものとする。第１の手順とし
て（ｆ）では、画像を所定サイズ膨張することによりｂ
点に新たな連結を発生させる。第２の手順として（ｇ）
でＦｉ１画素幅までパターンを細線化する。第３の手順
として（ｈ）で／ｒｉ３Ｘ３局所領域（図中口で示され
る位置）において細線化画像の連結性を判定し、ｂ点及
びＣ点を分岐点すなわちショートとして検出する。以上
の手順によって線幅太シ、断線及びショートが検出でき
る。

本発明は上記従来の課題に鑑み、同一プリント基板に複
数種の線幅の配線パターンが存在しても誤報のない検査
が行え、かつ線幅検査だけでなく断線、ショート等の欠
陥を認識することができ多様な欠陥検査が可能となる配
線パターン検査装置を提供するものである。

発明が解決しようとする課題 ２値画像を収縮及び膨張することにより、欠陥の特徴を
助長した後細線化し、３Ｘ３局所領域における連結判定
によシ欠陥を検出する方式について説明した。この方式
は配線パターンの設計ルールを巧妙に利用し、確実に欠
陥を検出できるもので有望な方式といえよう。

しかし、収縮や膨張処理で欠陥の特徴を助長するために
、線幅不足と断線あるいは線幅太りとショートの分類が
できない。また、違反線幅の設定が複数の場合画像の収
縮、膨張及び細線化処理プロセスを複数必要となり、装
置化する際ハードウェアの負担が大きくなるなどの課題
がある。

本発明は上記課題に鑑み、同一プリント基板に複数種の
線幅の配線パターンが存在しても誤報のない検査を行な
うとともに、線幅検査だけでなく断線、ショート等の欠
陥を認識することができ多様な欠陥検査ができる配線パ
ターン検査装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本発明の技術的解決手段は、第
１にプリント基板上に形成された配線パターンを光学的
に検知し光電変換する画像入力手段と、前記画像入力手
段からの濃淡画像信号を２値画像信号に変換する２値化
手段と、配線パターンの各画素を背景からの距離値を示
す距離画像に変換する距離両縁変換手段と、前記距離画
像の尾根点を検出し尾根点の距離値と任意の設定しきい
値とを比較し配線パターン幅の欠陥を検出する欠陥検出
手段とから構成したものである。

第２に、上述した各手段に加え、欠陥検出手段において
、尾根点の距離値と複数の任意しきい値とを比較し、複
数の配線パターン幅の欠陥を検出することのようにした
ものである。

また、第３に、欠陥検出手段において、尾根点画像の分
岐や終端等の特徴を抽出し、配線パターンのショートや
断線等の欠陥を検出するようにしたものである。

作　　　　用 本発明は、第１にプリント基板上に形成された配線パタ
ーンを光電変換して得られる濃淡画像を２値化し、２値
画像とする。この２値画像を用いて、配置パターンの背
景からの距離を示す距離画像に変換し、距離画像におけ
る尾根点の距離値と任意の設定しきい値とを比較し配線
パターン幅の欠陥を検出するもので、距離画像に変換す
ることによシ直接距離値すなわち配線パターン幅が認識
できるため簡便に検査できる。

第２に尾根点の距離値と複数の任意設定値とを比較する
ことにより複数の線幅の配線パターンの検査を可能とし
ている。

第３に、尾根点画像の分岐や終端等の特徴を抽出し、配
線パターンの線幅異常と断線やシ田−トを識別するため
多様な検査が可能となる。

実施例 以下、第１図を参照しながら本発明の実施例について説
明する。

第１図は、本発明の一実施例における配線パターン検査
装置のブロック構成図である。第１図において、１０１
はプリント基板、１０２はリング状のライトガイドなど
の拡散照明装置１０４とＣＣＤカメラのような撮像装置
１０３を備えた画像入力手段、１０５は濃淡画像を２値
画像に変換する２値化手段、１０６は２値画像上におけ
る配線パターンの各画素を背景からの最短距離値に変換
する距離画像変換手段、１０７は前記距離画像を用いて
尾根点での距離値とある任意の設定しきい値とを比較し
配線パターン幅の欠陥を検出する欠陥検出手段を示す。

上記構成において、以下その動作について説明する。第
２図は画像入力手段１０２及び２値化手段１０５の具体
的構成例である。第２図において、１０１はプリント基
板、１２１はｘｙテーブル、１２２はハロゲンランプ等
の白色光源、１２３は拡散照明を行うリング状ライトガ
イド、１２４は結像用の光学レンズ、１２５はプリント
基板１０１の反射光を光電変換するＣＣＤラインセンサ
、１２６は濃淡画像信号、１２７はアナログ比較器、１
２８はアナログ比較器１２７に比較基準電位を供給する
端子、１２９は２値画隊信号の出力端子である。プリン
ト基板１０１を搭載したｘｙテーブル１２１は、基板１
０１の撮像開始位置よｌ）Ｘ方向（副走査方向）へ所定
ピッチで移動し、走査が終了するとＸ方向（主走査方向
）へＬ移動する。Ｘ方向への移動後、再びＸ方向へ前回
の走査と逆向きに走査し、プリント基板１０１の全面を
走査する。前記りは次式により決める。

Ｌ、、＝ｋ・δ・（ｍ−ｍｏ） （ここにｋＦｉレンズの結像倍率、δはＣＣＤラインセ
ンサの素子サイズ、ｍはＣＣＤラインセンサの素子数、
ｆｐＱはオーバラップ走査の画素数を示す。）ハロゲン
ランプ１２２からの白色光はリング状ライトガイド１２
３を通じプリント基板に拡散照射され、反射光がレンズ
１２４によｐ　ＣＣＤラインセンナ１２５に決陳される
。得られる濃淡画像信号１２６はアナログ比較器１２７
へ入力され端子１２８よシ供給される所定のしきい値レ
ベルで２値化される。

次に距離画像変換手段１０６における画信号処理につい
て第３図を参照しながら説明する。同図（ａ）は距離画
像への変換を行う論理マスクの走査手順を示す。２値化
手段１０５からの２値画＠１３１に対し、注目側素人を
中心とするＭｘＮ走査窓１３２を構成し、窓内画素の論
理演算を行いながら主走査方向へ１画素ずつ走査する。

この手順を副走査終了まで繰り返し、入力２値画像と同
サイズの距離画像を得る。走査窓を用いた画信号処理の
具体的構成は一般的な技術であり説明は省略する。以下
、距離画像への変換手順を説明する。同図（ｂ）はＭ×
Ｎ走査窓１３２において、Ｍ、Ｎ＝　１５とした場合の
論理マスクの構成図である。中央の注目側素人を中心と
して、円環状に順に画素番号１〜７を付与する。前記画
素番号は注目側素人からの距離を示している。注目画素
Ａの距離は同図（Ｃ）に示すフローにより求まる。まず
１３３において注目画素人が１かＯかを判定し、０の場
合は１３８において距離値として０を出力する。注目画
素人が１の場合は１３４〜１３７の手順によって距離値
を決定する。１３４において画素番号ｎを１とし、１３
５において画素番号がｎの画素同士の論理積をとる。論
理積が１の場合は１３６において画素番号ｎを１増加し
、再び１３５の判定を行なう。１３５において論理積が
０の場合は１３７において距離値としてｎを出力する。

以上の演算によっての注目画素位置から配線パターンの
境界までの最短距離を得ることができる。

次に欠陥検出手段１０７の第１の実施例について第４図
を参照しながら説明する。同図（ａ）は距離面縁変換手
段１０６によって変換された距離画像である。′００”
の値をもつ画素はプリント基板の基材部であ、Ｑ、”０
１″　０２”０３″は各画素のパターン境界からの距離
値を示す。同図（ｂ）は線幅違反検出マスクの構成図で
ある。以下線幅違反の検出手順について説明する。（ａ
）に示す距離両縁を（ｂ）の５×５論理マスクで走査し
注目画素人が”ＯＯ”でない時、次式によって注目位置
が距離画像の尾根位置かどうかを判定する。

（Ｄｉ−Ａ、Ｄｓ−Ａ）＝（負の値、負の値）または （Ｄ２−Ａ　、　Ｄ６−Ａ）　＝　（負の値、負の値）
または （Ｄａ−Ａ、Ｄ７−Ａ）＝（負の値、負の値）または （Ｄ４−Ａ、Ｄｓ−Ａ）＝（負の値、負の値）上記条件
を満足する場合、注目画素人は尾根位置であると判定し
、次に示す線幅の判定を行う。馴幅がＷ画素未満のとき
に欠陥として検出する場合、上記尾根点の距離値をＡと
すると次式を満足するとき欠陥と判定する。

Ａ≦Ｗ／２ 例えば線幅Ｗ＝４画素未満を欠陥とする場合、（ａ）の
Ｏ印の位置が欠陥として検出される。

以上のように本実施例によれば、規定の線幅と距離画像
の尾根点での距離値を直接比較することによシ、欠陥の
存在する位置及びその近傍位置に連続して欠陥が検出さ
れ、簡便な演算で線幅の欠陥を検出できる。なお本実施
例では線幅不足の例を説明したが、細太シ欠陥の場合も
同様の比較演算で容易に検出できる。規定憑幅Ｗ画素を
こえる線幅を線太り欠陥として検出する場合は、次の条
件式を満足する場合に細太シ欠陥と判定する。

Ａ＞Ｗ／２ 次に欠陥検出手段１０７の第２の実施例について第５図
及び第６図を参照しながら説明する。第５図は距離画像
に対し第４図で示した尾根検出を行った結果を示すもの
である。同図において１５３（図中○印）は細い配線パ
ターン１５１の尾根点、１５４（図中○印）は太い配線
パターン１５２の尾根点であ、！７．１５５及び１５６
の矩形領域は第６図（ａ）で説明する５×５論理マスク
を示す。本実施例において第１の実施例と異なる点は、
尾根点の距離値と規定の線幅とを比較する前に、複数の
規定線幅から注目画素の距離値と比較する基準値を選択
判定する手段を設けた点である。以下第６図を参照しな
がら比較基準値の選択判定について説明する。同図（ａ
）　Ｈ比較基準値の選択判定のための論理マスクの構成
を示す。同図（ｂ）は比較基準値の選択判定手順を示す
フロー図である。まず１６１において注目位置Ａが尾根
点であるかどうかを判定し、尾根点でない場合は１６２
で次の走査位置での判定に移る。注目位置Ａが尾根点で
ある場合には１６３において（ａ）に示す論理マスクの
ｄ１〜ｄ１６を参照し、最大の距離値ｄｍａｘを求める
。次に１６４において、予め外部より装置に与えられた
２￥ｉＬ類の線幅を識別するしきい値Ｗｔｈと前記ｄｍ
ａｘを比較し、比較基準値が太い場合１６５と比較基準
値が細い場合１６６に分類する。１６５及び１６６にお
ける線幅違反判定の手順は′ｆ４１の実施例において示
したので説明は省略する。例えば第５図において、前記
２種類の線幅を識別するしきい値Ｗｔｈ＝６画素とし、
太い配馴パターンの線幅が６画素未満のとき線幅不足と
する場合、注目位置が同じ距離値であっても１５５の走
査位置は欠陥として検出せず、１５６の走査位置を線幅
不足の欠陥として検出することができる。なお本実施例
では、２褌類の線幅が存在する場合の線幅判定について
説明したが、前記線幅を識別するしきい値ｗｔｈを複数
設定すれば２種類以上の線幅の検査も可能である。以上
のように本実施例によれば、同一プリント基板に複数の
線幅の配線パターンが存在する場合でも、比較基準値を
選択判定する手順を設けることにより、誤報のない検査
が可能となる。

次に欠陥検出手段１０７の第３の実施例について第７図
を参照しながら説明する。第１及び第２の実施例と異な
る点は第４図（ａ）に示した論理マスクで検出した尾根
点画像に対し、第７図（ａ）に示す５×５論理マスクを
走査し尾根線の終端・分岐を検出する手段を設けた点で
ある。５×５走査窓内に注目画素１７１を中心とする環
状画素領域１７２を配置し、ａｏ−ａ１５のビットパタ
ーンによって尾根線の終端・分岐の判定を行なう。同図
（ｂ）及び（Ｃ）は各々、終端及び分岐の検出例である
。同図（ｂ）において注目画素１７１が尾根線１７４上
にある時、５×５論理マスク１７３の環状領域に尾根点
領域が１箇所以下である場合に終端であると判定する。

また同図（Ｃ）において注目画素１７１が尾根線１７５
上にある時、５×５論理マスク１７３の環状領域に尾根
点領域が３箇所以上ある場合に分岐であると判定する。

（ａ）のビットパターンａＯ〜ａ１５の判定は、ａＯ〜
ａ１５をアドレスとするルックアップテーブルの参照で
容易に実現できる。すなわち終端あるいは分岐のビット
パターンをアドレスとするメモリセルに、終端又は分岐
を示す判定コードを予め記憶させておき、ａＯ〜ａ１５
のビットパターンを用いてメモリを参照することで終端
・分岐を検出できる。以上のように本実施例によれば、
尾根点画像を環状マスクで走査し環状領域のビットパタ
ーンを判定する手段を設けることによシ、断線及びショ
ートの図形的特徴である終端及び分岐を検出できる。

発明の効果 本発明の効果としては、プリント基板の２値画隊データ
を距離画像に変換するため、欠陥検出手段において距離
画像の尾根点の距離値と任意の一幅しきい値とを直接比
較でき、容易に線幅検査が行える。また欠陥検出手段に
おいて、尾根点の距離値と比較する線幅しきい値を複数
段は走査位置によってしきい値を選択することによシ、
同一プリント基板に複数種の線幅の配線パターンが存在
しても誤報のない検査が行える。さらに欠陥検出手段に
おいて尾根線の終端・分岐判定を行うため、線幅検査だ
けでなく断線、ショート等の欠陥を認識することができ
多様な欠陥検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における配線パターン検査装
置のブロック結線図、第２図は同装置における画像入力
手段及び２値化手段の詳細ブロック結線図、第３図は同
装置における距離画１象変換手段の信号処理手順を示す
図、第４図は同欠陥検出手段における第１の実施例の欠
陥検出手順を示す図、第５図は同欠陥検出手段における
第２の実施例を示す距離画像の概念図、第６図は欠陥検
出手段における第２の実施例の欠陥検出手順を示す図、
第７図は欠陥検出手段における第３の実施例の欠陥検出
手順を示す図、第８図は従来の配線パターン検査装置に
おける欠陥検出手順を示す図である。 １０３・・・撮像装置、１０４・・・拡散照明装置、１
２１・・・ｘｙテーブル、１２２・・・光源、１２３・
・・リング状ライトガイド、１２４・・・光学レンズ、
１２６・・・濃淡画信号、１２７・・・アナログ比較器
、１３１・・入力２値画像、１３２・・・ＭｘＮ走査窓
、１４１・・・配線パターン、１５１・・・細い配線パ
ターン、１５２・・・太い配線パターン、１５３．１５
４・・・尾根点、１５５．１５６・・・５×５走査窓、
１７４．１７５・・・尾根点、１７３・・・５×５走査
窓。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント基板上に形成された配線パターンを光学
   的に検知し、光電変換する画像入力手段と、前記画像入
   力手段からの濃淡画像を２値画像に変換する２値化手段
   と、配線パターンの各画素を背景からの距離値を示す距
   離画像に変換する距離画像変換手段と、前記距離画像の
   尾根点を検出し尾根点の距離値と任意の設定しきい値と
   を比較し配線パターン幅の欠陥を検出する欠陥検出手段
   とを具備した配線パターン検査装置。
2. （２）欠陥検出手段は、尾根点の距離値と複数の任意し
   きい値とを比較し、複数の配線パターン幅の欠陥を検出
   することを特徴とする請求項１記載の配線パターン検査
   装置。
3. （３）欠陥検出手段は、尾根点画像の分岐や終端等の特
   徴を抽出し、配線パターンのショートや断線等の欠陥を
   検出することを特徴とする請求項１、請求項２いずれか
   に記載の配線パターン検査装置。