JPS6214010A - 位置測定装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、多層基板、特に多層プリント基板の内層に
設けられている基準マーク等の被測定部分の位置を測定
する位置測定装置に関する。

［発明の技術的背景およびその問題点１多層プリント基
板においては、内層に形成されているプリントパターン
に対して基板の表面に形成されるプリントパターンを正
確に合わせて形成することが必要であるため、内層の所
定の位置に基準マークが形成されている。この基準マー
クは、基板の内層に形成されているため、外部からその
位置を正確に検出することができないが、基板の表面に
パターンを形成する時には、この基準マークの位δを正
確に検出し、この基準マークをｍｌとして表面パターン
を形成することが必要である。

このため、従来は、この多層基板の内層に形成されてい
る基準マークの位置を正確に検出するために、ｍｌマー
クが形成されていると定められている概略の位置をさぐ
り、すなわらその概略の位置の当りに基板の一方の表面
から穴を開けて基準マークを検出していた。しかしなが
ら、このような従来の方法では、おおよその見当を付け
て基準マークの概略の位置を探した後、基準マークを削
り過ぎないように穴を開けるための工数が意外に面倒で
工数もかかつていた上、場合によっては正確に基準マー
クを検出できなかったり、または基準マークを削ってし
まって基板を不良にしてしまう等の問題があった。

［発明の目的］ この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、多ＩＩ板の内層に形成されている基準マ
ーク等の被測定部分の位置を正確に検出する位１ｆｆｉ
ｉｌｌｌ定装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するため、多層基板の内層に設けられて
いる被測定部分の位置を測定する位置測定装置において
、この発明は、第１図に示す如く、前記多層基板にＸ線
を照射して多層基板のＸ線透視画像を形成するＸ線透視
画像形成手段１と、前記ｘｌ！！透視画像形成手段１で
形成された多層基板のＸ線透視画像を所定の基準レベル
で２値化して被測定部分と背Ｆ１部とに分割された２値
化画像を形成する画像２値化手段３と、前記画像２値化
手段３で形成された２１ｉｎ化画像を連結された１つ以
上のａ域に分割する画像領域弁υ１手段５と、前記画Ｍ
１領域分割手段５で分割された各領域の位置を求め、こ
の各領域の位置から被測定部分の位置を算出する位置算
出手段７とを有することを要旨とする。

［発明の実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す位置測定装置のブロ
ック図である。同図に示す位置測定装置は、全体の動作
が制御コンピュータ２１により制御されている。この制
御コンピュータ２１にはダイレクトメモリアクセスバス
２３を介して主記憶部２５および補助記憶部２７が接続
されている。

主記憶部２５および補助記憶部２７は一時的または長時
間にわたり位置測定装置の動作を制御するために制御コ
ンピュータ２１に必要なプログラムやオペレーティング
システム等を記憶するものであり、＄１７　ＩＩＩコン
ピュータ２１はこの主記憶部２５および補助記憶部２７
に記憶されたプログラムやオペレーティングシステムに
従って以下に説明する各部を制御して後述する基準マー
クの中心位置を算出する処理を実行する。

また、制御コンピュータ２１には入出力バス２９を介し
てＸ線発生装置３１および基板穴明は装Ｍ３３が接続さ
れている。ｘｍ発生装Ｍ３１は制御コンピュータ２１の
制御のもとに起動されてＸ線３１ａを発生する。このＸ
線３１ａは多層基板３７を透過し、この透過したＸ線は
Ｘ線テレビカメラ３５で検出されＸＩ！Ｉｔ画像が形成
される。

このＸ線透視画像はＸ線テレビカメラ３５からＸ線透視
画像収集装置４つを介して画像メモリ４５に記憶される
。

多ｓｍ板３７は、図に示す例においては表裏面と内層の
３層構造であり、−例としてその内層の中心に基準マー
ク３７ａが示されている。多ＷＪ藻板３７に照射された
Ｘ線３１ａは多Ｗ４塁板３７に形成されている各層のパ
ターンに応じて透過率が異なり、形成されているパター
ンに従った濃淡のＸ線透過画像がＸ線テレビカメラ３５
で検出される。

更に、制御コンピュータ２１にはダイレクトメモリアク
セスバス２３および入出力バス２９を介して画像処理制
御部３９が接続され、この画像処理制御部３つにはマル
チパス５１を介して画像領域弁は部４１．２値化処理部
４３、画像メモリ４５が接続されている。これらの部分
４１，４３゜４５は更に画像データバス５３に接続され
るとともに、この画像データバス５３には画像平均加算
部４７およびＸＩ！透視画像収集装ｆｉ４９が接続され
ている。画像処理制御部３９は、制御コンピュータ２１
からのＩｔ、１ＪｔｌＯのもとにマルチパス５１および
画像データバス５３に接続されている各部を制御する。

Ｘ線透視画像収集装置４９は上述したようにＸ線テレビ
カメラ３５からのｘｉ透視画像情報を５１２Ｘ５１２の
画素の２５６の階調にディジタル化して画像メモリ４５
に記憶する。２値化処理部４３は画像メモリ４５に記憶
された濃淡像のＸ線透視画像情報を所定の基準レベルの
しきい値により弁別し、該しきい値以下または以上によ
り「１」または「０」の２値画像情報に変換する。

両像領域弁は部４１はこのように変換された２値画像を
連結した領Ｌ５毎に番号付けを行なう。画像平均加算部
４７はＸ線透視画像収集装置４９からの０枚の画像Ｇ１
．Ｇ２．　　・・・、Ｇｎより平均加締された画像Ｇａ
ｖｅ情報を次式で求めるものである。

ｎ　に１ また、基板穴明は装置３３は制御コンピュータ２１の制
御のもとに画像処理料回部３９で検出された多層基板３
７の基準マーク３７ａの位置に穴を形成するものであり
、この穴は多層基板３７の表裏面にパターンをエツチン
グして形成する時のフィルムの位置決めの基準とするｂ
のである。

次に、第３図に示すフローチャートに従って多層基板３
７のｉＪｔ￥マーク３７ａの位置を検出する処理を説明
する。

まず、制御コンピュータ２１は入出力バス２９を介して
Ｘ線発生装置３１を起動してＸ線発生装置３１からＸ線
３１ａを発生する。このＸ線３１ａは多層基板３７を照
射し、Ｘ線テレビカメラ３５で多層基板３７のＸ線透視
画像を得る。この得られたＸ線透視画像情報はビデオ信
号の形でＸ線透視画像収集装置４９に入力され、５１２
Ｘ５１２画素の２５６階調にディジタル化して画像メモ
リ４５に記憶される（ステップ１１０）。

以上のようにして画像メモリ４５に記憶されたＸ＄１透
視画像情報は１Ｘ３０秒毎に時系列で連続的に８枚のＸ
線透視画像情報Ｇｌ、Ｇ２．　　・・・。

Ｇ８を画像平均加算部４７に入力し、この入力された８
枚のＸ線透視画像情報の平均加算像情報Ｇａｖｅを上述
したと同じ次式により求める（ステップ１２０）。これ
はＸ線母子ノイズを低減するために行なわれるものであ
る。

次に、平均加０像情報Ｑ　ａｙｅの画像濃度ヒストグラ
ムＨｉｓｔ　　（ｘ　）を求める。なお、Ｘは濃度値で
ある。第４図はこのヒストグラムを示す図であるが、多
層基板３７の背景部と基準マーク部との間にパターンが
ないことによる谷部が現われている。この谷部の濃度Ｘ
＝ａを次式により求める。

ｄ　Ｈｉｓｔ　　（ａ　）　／ｄ　ｘ　＝Ｏｄ　２　Ｈ
ｉｓｔ　　（ａ　）　／ｄｘ２　＞０十式から求めた濃
度ａのしぎい値として前記画像情報を２値化処理部４３
によって２値化する（ステップ１３０）。すなわち、濃
度ａを基準としてこの濃度ａより濃い画像部分は「１」
または「０」とし、薄い画像部分はｒＯＪまたは「１」
として２値化する。なお、谷部が存在しない場合には予
め定めたしきい値濃度で２値化する。

このように２値化した画像情報を画像領域分は部４１で
いくつかの連結した領域に分割する（ステップ１４０）
。第５図は２ｆＩ化処理部４３で２値化した画像情報を
画像領域弁は部４１で領域分けした図を示すもので、ド
ープツ形の領域１の内部に十字状の基準マーク３７ａで
示す領域２が示されている。

第５図にはＸ軸およびＹ軸が示されているが、次のステ
ップ１５０においては各ｆＡｔｉｉ！１．２の最大、最
小のＸ、Ｙ座標、すなわちｇＡ域ｉに対してはＸＩ　ｆ
ｌｉｎ　、　ＸＩ　ＩａＸ　、　Ｙｌ　１ｎ　、　Ｙｌ
　ｍａＸおよび領域２に対してはＸ２１ｎ　、　Ｘ２　
ｎ１ａＸ　、　Ｙ２　ｍｉｎ、Ｙ２ｍａｘを求める。

次に今求めた各座標から基準マーク３７ａの中心座標（
Ｘｃ　、　Ｙｃ　）を次式から算出する（ステップ１６
０）。

ＸＣ＝ｋ　　（ＸＩ　ｌ１ａＸ　＋ＸＩ　１ｌｌｌｎ　
）　／　２＋（１−ｋ　）　・（Ｘ２　ｗａｘ　＋Ｘ２
　ｍｉｎ　）　／２Ｙｃ　−ｔｔ　　（Ｙｌ　１ａＸ　
＋Ｙ１　ｍｉｎ　）　／　２十（１−ｋ　）　・（Ｙ２
　ｍａｘ　＋Ｙ２　ｍｉｎ　＞／２ここにおいて、ｋは
重みの比率で０≦に≦１の範囲の値であり、本実施例に
おいてはｋ　＝０．５である。なお、求める中心位置が
２つの領域の真中にない場合、例えば第６図に示すよう
な場合にはに−０，７となり、下式に示すように中心座
標が算出される。

Ｘｃ　”　０．７Ｘ　（ＸＩ　ＩａＸ　＋Ｘ＋　ｌｆｎ
　）　／　２＋０．３Ｘ　（Ｘ２１１ａＸ　＋　Ｘ２１
１ｉｎ　＞　／　２Ｙｃ　”　０．７ｘ　（Ｙｌ　ｌａ
Ｘ　＋Ｙ１１１１ｉｎ　）　／　２＋０．３ｘ　（Ｘ２
　ｗａｘ　＋　Ｘ２　ｗｉｎ　）　／　２　十以上のよ
うにして基準マーク３７ａの中心座標（Ｘｃ　、　Ｙｃ
　）が求まると、制御コンピュータ２１は基板穴明は装
置３３のドリルの真下に基板３７の基準マーク３７ａの
中心座標（Ｘｃ　、　Ｙｃ　）が来るように基板３７を
移動させ、該中心位置に基準穴を開ける（ステップ１７
０）。

なお、上記実施例においては、基準マークの位置を求め
ることについて説明しているが、基準マークに限定され
るものでなく、例えば多［ｉ板のランドの位置の測定ま
たは設計時の理想位置と実際のパターンとのずれの測定
等に使用することもできる。また、２つの領域をもとに
中心位置を求めているが、これに限定されず、１つのｗ
４Ｖｔまたは３つ以上の領域の場合に対しても線形結合
より中心位置を求めることができる。

第２図に示す位置測定装置においては、多層基板３７は
Ｘ線発生装置３１からの点光源で照射されているが、こ
のように点光源で照射されると、Ｘ線テレビカメラ３５
で検出された各画像の位置は誤差を含むことになる。

第７図はこの誤差の発生の原因を説明している図である
。この図に示すように、多層基板３７の内部に内層とし
て設けられているランド３７ｂの実際の位置および長さ
は、Ｘ線テレビカメラ３５の搬像管面３５ａで見た場合
、実際には撮像管面３５ａをＸ軸方向として座標Ｘａ＋
　　−とＸａ２−で定められる位置に対応するものであ
るが、点光源と考えられるＸ線発生装置３１からランド
３７ｂを照射すると、撮像管面３５ａ上の座標Ｘａ＋と
Ｘａ２で定められることになり、実際のランド３７ｂの
位置および大きさを正確に検出せず、誤差を含んでいる
ことになる。

なお、第７図においてランド３７ｂは基板３７の厚さの
中心線から距離ｄａずれた位置にあり、上記中心線から
撮像管面３５ａまでの距離をｄ、撮像管面３５ａからＸ
線発生装置３１の点光源までの距離をり、Ｘ線発生ｇｉ
躍３１からの点光源により撮像管面３５ａに照射された
ランド３７ｂの座標をＸ８１、Ｘａ２、またＸ線発生装
ｆｆ３１の点光源の座標をＸｏとすると、図から座標Ｘ
ａ＋−とＸａ２−は次式のようになる。

Ｘａ　１−−Ｘａ　１　＋　（ｄ　＋ｄａ）　　（Ｘｏ
　−Ｘａ　＋　）／Ｄ Ｘａ　２−−Ｘａ　２　＋　（ｄ　＋ｄａ）　　（Ｘｏ
　　Ｘａ　２　）／Ｄ また、ランド３７ｂの中心位置の座標ＸＣは次式のよう
になる。

ＸＣ＝　（Ｘａ　Ｉ　　−＋Ｘａ２−）／２−　　（（
Ｘａ　　言　＋　Ｘａ　　２　）＋（ｄ　＋ｄａ）　　
（２Ｘｏ　−Ｘａ　＋　−Ｘａ　２　）／Ｄ）このよう
にＸａ発生装ｗ１３１により照射されて撮像管面３５ａ
で検出された誤差のある座ｆｉＸａ＋およびＸａ２から
実際のランド３７ｂの座標を求めることができる。

第８図はこのようにＸ線発生装Ｍ３１で照射されてＩｌ
ｉ像管血管面出された誤差のある座標を補正して実際の
誤差のない真のランド３７ｂの座標位置を求めるための
ブロック図である。

第８図に示すように、多層基板３７はＸ線発生装置３１
からのＸ線で照射され、上記ランド３７ｂの画像を含ん
だ基板３７のＸ透過像はＸ線ｌｌ！！像管５９で検出さ
れ、濃淡画像の電気信号に変換され、更にＡ／Ｄ変換さ
れて画像メモリ６１に記憶される。この記憶された画像
情報は画像２１ｉｆｌ化回路６３により前述した２１１
化処理部４３におけるように所定のしきい値レベルで２
値化される。２値化されたランド画像情報はランド位置
測定部６５によってランドに対する外接矩形が求められ
る。

第９図はランド３７ｂに対する外接矩形６９を示してい
る図であるが、ランド位置測定部によりこの外接矩形６
９の座標Ｘａ＋　、Ｘａ２　、Ｙａ＋　。

”ｙ’ａ２が求められる。次に、このようにして求めた
ｌ！！標情報をランド位置補正部６７に供給し、ランド
位置補正部６７は次式に従って上述したようにランド３
７ｂの中心位置の座標（Ｘｃ　、　ＹＣ）を求める。

Ｘｃ　＝　（（Ｘａ　＋　十Ｘａ２　）＋（ｄ　＋ｄａ
）（２Ｘｏ−Ｘａ＋　−Ｘａ２　）／Ｄ）ＹＣ＝　（（
Ｙａ　＋　＋Ｙａ　２　）　＋（ｄ　＋ｄａ）　　（２
Ｙｏ　−Ｙａ　＋　−Ｙａ　２　）／Ｄ）ここにおいて
、ＹｏはＸ線発生装置３１の点光源のに像管面に対する
Ｙ軸の座標である。

このようにランド３７ｂの中心位置の座標を求めること
により誤差を除いた実際のランド３７ｂの位置を求める
ことができるのである。

また、このようにして実際のランド３７ｂの位置を求め
ることにより、例えば第１０図に示すように同じ位置に
上下して設けられている２つのランドは従来異なる位置
にずれて検出されていたちのであるが、上述したように
測定することにより２つのランドは同じ位置に上下して
設けられでいることが正確に解るとともに、２つのラン
ド間の距離も測定することができるのである。

［発明の効宋］ 以上説明したように、この発明によれば、Ｘ線透視画像
形成手段によって多層基板の透視画像を形成し、この透
視画像を２値化し被測定部分と背景部とに分割して形成
された２Ｉａ化画像を更に連結された領域に分割し、こ
の分割された各領域の中心位置を求め、この各領域の中
心位置から基準マークの中心位置を算出しているので、
従来のように基準マーク等の被測定部分の概略の位置を
定めて多層基板に穴をあける必要もなく、従って作業者
によるばらつきもなく、また小さな基準マーク等を検出
するために作業者の目を疲労させることもなく、基準マ
ーク等の被測定部分の位置を正確にかつ効率的で迅速に
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例を示す位置測定装置のブロック図、第３図は
第２図の作用を示すフローチャート、第４図は基板をＸ
線で透過して得られた画像情報のヒストグラム、第５図
は基板をＸ線で透過して得られた画像情報を２値化し更
に領域分けした図、第６図は領域分けした画像情報の他
の例を示す図、第７図は基板内のランドの位置を測定す
る場合における誤差を説明するための図、第８図は基板
内のランドの位置測定誤差を補正するようにした本発明
の他の実施例を示す位置測定装置のブロック図、第９図
は第８図の位置測定装置におけるランド位置測定を示す
図、第１０図は基板内の同じ位置に上下して設けられた
２つのランドを示す図である。 １・・・Ｘ線透視画像形成手段、３・・・画像２値化手
段、５・・・画＆領域分割手段、７・・・位置輝出手段
。 第１図 笈　９　Ｍ ＩＬ＆ １！ｒ１ｍ）　　ｕｌ−り郡 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多層基板の内層に設けられている被測定部分の位
   置を測定する位置測定装置において、前記多層基板にＸ
   線を照射して多層基板のＸ線透視画像を形成するＸ線透
   視画像形成手段と、前記Ｘ線透視画像形成手段で形成さ
   れた多層基板のＸ線透視画像を所定の基準レベルで２値
   化して被測定部分と背景部とに分割された２値化画像を
   形成する画像２値化手段と、前記画像２値化手段で形成
   された２値化画像を連結された１つ以上の領域に分割す
   る画像領域分割手段と、前記画像領域分割手段で分割さ
   れた各領域の位置を求め、この各領域の位置から被測定
   部分の位置を算出する位置算出手段とを有することを特
   徴とする位置測定装置。
2. （２）前記位置算出手段は、被測定部分がＸ線で斜めに
   照射されることによる被測定部分の位置の測定誤差を補
   正する補正手段を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の位置測定装置。