(57)【要約】【課題】イメージセンサを用いるプリント基板について、スルーホールの状態をより適切に判定できる検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】検査装置５０は密着型イメージセンサ２０を備える。密着型イメージセンサ２０において、複数のロッドレンズ２２（集光手段）が所定の配列方向に配列されている。密着型イメージセンサ２０は、プリント基板１０に対して、ロッドレンズ２２の光軸が傾斜するよう配置される。密着型イメージセンサ２０がスルーホールを含む領域の画像を取得し、制御手段４０がこの画像に基づいてスルーホールの状態を判定する。【選択図】図１
2014169954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密着型イメージセンサを用いる、プリント基板のスルーホール検査方法であって、
前記密着型イメージセンサは、複数の集光手段が所定の配列方向に配列されたものであり、
前記密着型イメージセンサは、前記プリント基板がなす平面に対して、前記集光手段の光軸が傾斜するよう配置される
方法において、
前記密着型イメージセンサが、前記プリント基板において少なくとも１つのスルーホールを含む領域の画像を取得する、撮像ステップと、
制御手段が前記画像に基づいて前記スルーホールの状態を判定する、判定ステップと
を備える方法。
【請求項２】
第１および第２の密着型イメージセンサを用いる、プリント基板のスルーホール検査方法であって、
前記第１および第２の密着型イメージセンサは、複数の集光手段が所定の配列方向に配列されたものであり、
前記第１および第２の密着型イメージセンサは、いずれも前記プリント基板がなす平面に関して同じ側に配置され、かつ、前記集光手段の光軸が互いに逆向きに傾斜するよう配置される
方法において、
第１の密着型イメージセンサが、前記プリント基板において少なくとも１つのスルーホールを含む領域の第１の画像を取得する、第１の撮像ステップと、
第２の密着型イメージセンサが、前記プリント基板において前記スルーホールを含む領域の第２の画像を取得する、第２の撮像ステップと、
制御手段が前記第１および第２の画像に基づいて前記スルーホールの状態を判定する、判定ステップと
を備える方法。
【請求項３】
制御手段と、少なくとも１つの密着型イメージセンサとを備え、請求項１または２に記載の方法を実行する機能を有する、プリント基板のスルーホール検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリント基板のスルーホール検査方法および検査装置に関し、とくにイメージセンサを用いるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板のスルーホール（層間導通穴。「スルホール」とも言う）の状態を検査するための構成として、イメージセンサを用いたものが公知である。たとえば特許文献１には、ライン状撮像手段を用いてプリント基板を撮像し、得た画像に基づいてスルーホールの状態を判定する技術が記載されている。
【０００３】
プリント基板において検査すべきスルーホールの状態の一つとして、両端が適切に導通しているか否かという点がある。図９を用いてこれを説明する。図９では、メッキが施されている部分１０１と、メッキが施されていない部分１０２とが示されている。図９（ａ）に示すようにスルーホールの内周全面に渡ってメッキが施されていれば、スルーホールの両端が導通していると考えられるので、良品であると判定してよい。一方、図９（ｂ）に示すようにスルーホールの内周の一部においてメッキが施されておらず、スルーホールの両端が導通していない可能性がある場合には、不良品であると判定すべきである。
【０００４】
スルーホールの内周において、メッキが適切に施されているか否かは、スルーホールを撮像した画像に基づいて判定することが可能である。たとえば図９（ｂ）のスルーホールにおいて、メッキが施されている部分１０１は、メッキが施されていない部分１０２よりも明るいので、このスルーホールを撮像した場合に、画像においてメッキが施されている部分１０１に対応する画素の輝度（またはその総和）は、メッキが施されていない部分１０２に対応する画素の輝度（またはその総和）よりも大きくなる。したがって、スルーホールに対応する画素の輝度が所定の閾値以上であれば、メッキが適切に施されていると判定することができる。
【０００５】
図１０は、プリント基板を撮像するためのイメージセンサとして、特許文献１に記載されるようなライン状撮像手段を用いる場合の構成の例を示す。イメージセンサ２２０がプリント基板１０のスルーホールを撮像する。プリント基板１０は、イメージセンサ２２０のライン状の撮像範囲２３０を通過するよう搬送され、イメージセンサ２２０はプリント基板１０を撮像範囲２３０に渡って撮像する。ここで、プリント基板１０はＹ方向にある程度の寸法を持っているので、プリント基板の全体を視野に納めるためには、イメージセンサ２２０をプリント基板１０からある程度離して配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２７４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１に示すように、イメージセンサ２２０に対する各スルーホールの画角は、各スルーホールの位置によって異なる。そして、イメージセンサ２２０に対する画角が異なると、イメージセンサ２２０が撮像した画像において各スルーホールの内周面が占める面積（画素数）も異なる。図１２はこれを表したものであり、Ｙ方向中央付近のスルーホール１１ｂの内周面Ｓｂと、Ｙ方向中央から離れた位置にあるスルーホール１１ａの内周面Ｓａとでは面積（画素数）が異なっている。
【０００８】
画素数が異なると、各画素の輝度が等しくても（すなわちメッキの状態が等しくても）画素の輝度の総和が異なるので、画角が異なるスルーホールに対して共通の判定基準を用いると、状態判定の精度が悪化するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、イメージセンサを用いるプリント基板のスルーホール検査方法および検査装置として、スルーホールの状態をより適切に判定できるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の問題を解決するため、この発明に係る検査方法は、密着型イメージセンサを用いる、プリント基板のスルーホール検査方法であって、前記密着型イメージセンサは、複数の集光手段が所定の配列方向に配列されたものであり、前記密着型イメージセンサは、前記プリント基板がなす平面に対して、前記集光手段の光軸が傾斜するよう配置される、方法において、前記密着型イメージセンサが、前記プリント基板において少なくとも１つのスルーホールを含む領域の画像を取得する、撮像ステップと、制御手段が前記画像に基づいて前記スルーホールの状態を判定する、判定ステップとを備える。
【００１１】
また、この発明に係る検査方法は、第１および第２の密着型イメージセンサを用いる、プリント基板のスルーホール検査方法であって、前記第１および第２の密着型イメージセンサは、複数の集光手段が所定の配列方向に配列されたものであり、前記第１および第２の密着型イメージセンサは、いずれも前記プリント基板がなす平面に関して同じ側に配置され、かつ、前記集光手段の光軸が互いに逆向きに傾斜するよう配置される、方法において、第１の密着型イメージセンサが、前記プリント基板において少なくとも１つのスルーホールを含む領域の第１の画像を取得する、第１の撮像ステップと、第２の密着型イメージセンサが、前記プリント基板において前記スルーホールを含む領域の第２の画像を取得する、第２の撮像ステップと、制御手段が前記第１および第２の画像に基づいて前記スルーホールの状態を判定する、判定ステップとを備える。
【００１２】
また、この発明に係る検査装置は、制御手段と、少なくとも１つの密着型イメージセンサとを備え、上述の方法を実行する機能を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る、プリント基板のスルーホール検査方法および検査装置によれば、密着型イメージセンサを用いるので、複数のスルーホールを同じ画角で撮像でき、検査結果を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る検査装置を含む構成を示す図である。
【図２】密着型イメージセンサの構成の例を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるプリント基板および密着型イメージセンサの位置関係を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるプリント基板および密着型イメージセンサの位置関係を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるスルーホールの画像の例である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る検査装置を含む構成を示す図である。
【図７】実施の形態２におけるプリント基板および密着型イメージセンサの位置関係を示す図である。
【図８】実施の形態２における第２の画像の例である。
【図９】スルーホールの欠陥の例を説明する図である。
【図１０】従来の検査装置を含む構成の例を示す図である。
【図１１】従来の検査装置における各スルーホールの画角の違いを示す図である。
【図１２】従来の検査装置によるスルーホールの画像の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、一部の図面には、方向を明確にするため、３次元直交座標系を構成するＸＹＺ各軸の向きを示してある。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係る検査装置５０を含む構成を示す。検査装置５０はプリント基板のスルーホール検査装置であり、本明細書に記載される検査方法を実行することによりプリント基板のスルーホールを検査する機能を有する。
【００１６】
検査装置５０は、たとえばプリント基板１０に形成されたスルーホール１１ａ〜１１ｃについて欠陥の有無を判定する。スルーホールの欠陥とは、たとえば内周面に施されたメッキの状態が不適切であることをいう。メッキの状態が適切であり、たとえば図９（ａ）に示すようにスルーホールの内周全面に渡ってメッキが施されていれば、スルーホールの両端が導通していると考えられるので、そのスルーホールには欠陥がない（良品である）と判定してよい。一方、図９（ｂ）に示すようにスルーホールの内周の一部においてメッキが施されておらず、スルーホールの両端が導通していないと考えられる場合には、そのスルーホールには欠陥がある（不良品である）と判定すべきである。なお、一般的に、スルーホールの欠陥にはメッキの状態に関連しないものも含まれるが、それらは本明細書ではとくに考慮しない。
【００１７】
検査装置５０は密着型イメージセンサ２０を備える。密着型イメージセンサ２０は、プリント基板１０のスルーホールを光学的に撮像する撮像手段である。
密着型イメージセンサ２０はたとえば固定されており、プリント基板１０は矢印Ａの向き（すなわちＸ軸負方向）に搬送される。これによって、密着型イメージセンサ２０の全体（または、少なくとも検査対象となるスルーホールを含む領域）は、密着型イメージセンサ２０の撮像範囲３０を、矢印Ａの向きに通過する。図１は通過途中の状態を示している。本実施例では、密着型イメージセンサ２０はプリント基板１０に対して上側（Ｚ軸正方向）に配置されているが、下側に配置されてもよい。
【００１８】
検査装置５０は制御手段４０を備える。制御手段４０はたとえば公知の構成を有するマイクロコンピュータであり、演算手段および記憶手段を備える。演算手段はたとえばマイクロプロセッサであり、記憶手段はたとえば半導体メモリ等の情報記憶媒体である。
【００１９】
制御手段４０は、密着型イメージセンサ２０と通信可能に接続されており、密着型イメージセンサ２０の動作を制御する機能と、密着型イメージセンサ２０から画像を表す信号を受信して記憶する機能とを有する。また、この画像に基づいて演算を行い、スルーホールを検査する機能を有する。記憶手段にはプログラムが記憶されており、演算手段がこのプログラムを実行することにより、マイクロコンピュータが制御手段４０として本明細書に記載される機能を発揮し、これによって検査装置５０はスルーホールを検査する。
【００２０】
図２に、密着型イメージセンサ２０の構成の例を模式的に示す。密着型イメージセンサ２０は、コンタクトイメージセンサとも呼ばれるものであり、受光素子および集光手段を備える。受光素子としてたとえばＣＭＯＳセンサ２１を備える。ＣＭＯＳセンサ２１は、所定の方向（たとえばＹ方向）に配列される複数のＣＭＯＳ型トランジスタを含む。この配列方向は、たとえば密着型イメージセンサ２０の長手方向と一致する。また、密着型イメージセンサ２０は、集光手段としてたとえば複数のロッドレンズ２２を備え、ロッドレンズ２２も密着型イメージセンサ２０の長手方向に配列されている。本実施形態では、ロッドレンズ２２は２列に配列されており、これらの列が密着型イメージセンサ２０の長手方向に互いにずれることにより、結果的にロッドレンズ２２がジグザグ状に配置されている。ロッドレンズ２２の光軸はそれぞれ互いに平行であり、Ｙ軸と直交している。
なお、密着型イメージセンサ２０は図２に示すものに限らず、任意の公知の構成のものを用いることができる。
【００２１】
図３に、Ｙ軸方向正の向きに見たプリント基板１０および密着型イメージセンサ２０の位置関係を示す。プリント基板１０についてはスルーホール１１ｂを通る平面による断面図を示している。密着型イメージセンサ２０の光軸（すなわちロッドレンズ２２の光軸）は、ＸＺ平面内に配置され、かつ、プリント基板１０がなす平面（この例ではＸＹ平面）に対して傾斜するよう配置される。図３の例では、Ｘ軸に対して所定の傾斜角α（ただし０＜α＜９０度）をなすように傾斜している。傾斜の向きは、図３の例では、光軸の入射側が出射側に対してＸ軸正方向に位置する向きである。
【００２２】
このような配置により、密着型イメージセンサ２０は、プリント基板１０が撮像範囲３０を通過するに伴い、スルーホール１１ｂの内周面の後部１２ｂを撮像することができる。密着型イメージセンサ２０が撮像できる後部１２ｂの範囲は傾斜角αに応じて変化するが、傾斜角αの適切な値は当業者が適宜決定可能である。たとえば、スルーホールを通してプリント基板１０の反対側を見通せる範囲で最小となるαの値を選択してもよい。
【００２３】
図４に、Ｘ軸方向正の向きに見たプリント基板１０および密着型イメージセンサ２０の位置関係を示す。プリント基板１０についてはスルーホール１１ａおよび１１ｂを通る平面による断面図を示している。スルーホール１１ｂはプリント基板１０のＹ方向中央に位置し、スルーホール１１ａはＹ方向中央から隔たった位置（図では左寄り）にある。ロッドレンズ２２がＹ方向に配列されているので、ロッドレンズ２２のうちあるものはスルーホール１１ａの撮像に関与し、別のあるものはスルーホール１１ｂの撮像に関与する。
【００２４】
図５に、密着型イメージセンサ２０によって撮像されるスルーホール１１ａおよびスルーホール１１ｂの画像の例を示す。各スルーホールの内周面の後部１２ａおよび１２ｂが現れている。各スルーホールが、それぞれに対応する位置に配置されたロッドレンズ２２を介して撮像されるので、いずれのスルーホールも、同一の画角（傾斜角αに対応する画角）で撮像される。
【００２５】
したがって、図１１に示す従来例とは異なり、各スルーホールの状態（寸法、メッキの状態、等）が同一であれば、画像における各スルーホールの見え方（たとえば内周面が占める面積や、内周面の画素数）は実質的に同一となる。すなわち、Ｙ方向中央に位置するスルーホール１１ｂの内周面Ｓｂが画像において占める面積と、Ｙ方向中央から隔たった位置にあるスルーホール１１ａの内周面Ｓｂが画像において占める面積とは等しい。このため、これらのスルーホールの状態を、共通の基準を用いてより適切に評価することが可能である。
【００２６】
以上のように構成される検査装置５０の動作を、以下に説明する。
まず、図示しない搬送手段が、図１に示すようにプリント基板１０を矢印Ａの向きに搬送し、プリント基板１０の表面全体（または少なくとも、プリント基板１０の表面において、検査対象となるスルーホールが配置されている各位置を含む領域の全体）が密着型イメージセンサ２０の撮像範囲３０を通過するように移動させる。
【００２７】
これに応じて密着型イメージセンサ２０は撮像範囲３０を撮像し、プリント基板１０において検査対象となるスルーホール（少なくとも１つ）を含む領域の画像を取得する（撮像ステップ）。密着型イメージセンサ２０は取得した画像を表す信号を制御手段４０に送信し、制御手段４０はこれを受信して記憶する。
【００２８】
次に、制御手段４０は受信した画像に基づいてスルーホールの状態を判定する（判定ステップ）。この判定は、たとえば各画素の輝度に基づいて行われる。輝度に基づく判定は、たとえば各スルーホールに対応する範囲を占める画素の輝度の総和が所定の閾値以上となるか否かに基づいて行われる。
【００２９】
輝度の総和が閾値以上となる場合には、検査結果としてそのスルーホールに欠陥が検出されなかったと判定する。これは、たとえば図９（ａ）のようにスルーホールの内周全面に渡ってメッキが施されている場合に対応する。
一方、輝度の総和が閾値未満となる場合には、検査結果としてそのスルーホールに欠陥が検出されたと判定する。これは、たとえば図９（ｂ）のようにスルーホールの内周面の一部においてメッキが施されておらず、スルーホールの両端が導通していない場合に対応する。
【００３０】
なお、画像において各スルーホールに対応する範囲を決定する方法は、当業者が適宜設計可能である。たとえば、検査対象となるスルーホールのそれぞれについて、画像中でそのスルーホールに対応する領域を表す座標を予め制御手段４０に記憶させておけば、制御手段４０はこの座標に基づいて範囲を決定することができる。
また、輝度の判定に用いる閾値も、当業者が適宜決定可能である。たとえば、欠陥のないスルーホールを同様に撮像して輝度の総和を求め、学習を行ってもよい。
【００３１】
以上説明するように、本発明の実施の形態１に係る検査装置５０によって実行される検査方法によれば、密着型イメージセンサ２０を用いてすべてのスルーホールを等しい画角で撮像するので、共通の基準を用いて高い精度でスルーホールの状態を判定することができる。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１の密着型イメージセンサを複数設け、複数の角度からスルーホールを撮像して判定を行うものである。
図６に、本発明の実施の形態２に係る検査装置１５０を含む構成を示す。検査装置１５０はプリント基板のスルーホール検査装置であり、本明細書に記載される検査方法を実行することによりプリント基板のスルーホールを検査する機能を有する。
【００３３】
検査装置１５０は、実施の形態１の密着型イメージセンサ２０（第１の密着型イメージセンサ）に加えて、第２の密着型イメージセンサ１２０を備える。第２の密着型イメージセンサ１２０の構成は、たとえば第１の密着型イメージセンサ２０と同一である。
【００３４】
検査装置１５０は制御手段１４０を備える。制御手段１４０は、実施の形態１の制御手段４０と同様の構成を有するマイクロコンピュータであり、各密着型イメージセンサと通信可能に接続される。制御手段１４０は、各密着型イメージセンサと通信可能に接続されており、各密着型イメージセンサの動作を制御する機能と、各密着型イメージセンサから画像を表す信号を受信して記憶する機能とを有する。
【００３５】
図７に、Ｙ軸方向正の向きに見たプリント基板１０と、各密着型イメージセンサとの位置関係を示す。プリント基板１０についてはスルーホール１１ｂを通る平面による断面図を示している。本実施例では、第１および第２の密着型イメージセンサ２０および１２０は、双方がプリント基板１０に対して上側（Ｚ軸正方向）に配置されているが、双方が同じ側に配置されていれば下側に配置されてもよい。
【００３６】
第１の密着型イメージセンサ２０の配置は、たとえば実施の形態１と同様であり、Ｘ軸に対して所定の傾斜角αをなすように傾斜している。
第２の密着型イメージセンサ１２０の光軸（すなわちロッドレンズの光軸）は、ＸＺ平面内に配置され、かつ、プリント基板１０がなす平面（この例ではＸＹ平面）に対して傾斜するよう配置される。図７の例では、Ｘ軸に対して所定の傾斜角β（ただし０＜β＜９０度）をなすように傾斜している。傾斜の向きは、第１の密着型イメージセンサ２０とは逆となる向きであり、図７の例では、光軸の入射側が出射側に対してＸ軸負方向に位置する向きである。α＝βであってもよく、α≠βであってもよい。とくにα＝βの場合には、Ｚ軸に平行な適切な回転軸を中心として第１の密着型イメージセンサ２０を１８０度回転させると、第２の密着型イメージセンサ１２０に重なるような配置としてもよい。
【００３７】
第１の密着型イメージセンサ２０は、プリント基板１０が撮像範囲３０を通過するに伴い、スルーホール１１ｂの内周面の後部１２ｂを撮像することができる。また、第２の密着型イメージセンサ１２０は、プリント基板１０が撮像範囲１３０を通過するに伴い、スルーホール１１ｂの内周面の前部１３ｂを撮像することができる。このように、実施の形態２では、実施の形態１よりも、スルーホールごとの撮像される領域を大きくすることができる。
【００３８】
第１の密着型イメージセンサ２０によって撮像される第１の画像は、図５に示すものと同様であり、スルーホール１１ａおよび１１ｂの内周面の後部１２ａおよび１２ｂが現れている。
図８に、第２の密着型イメージセンサ１２０によって撮像されるスルーホール１１ａおよびスルーホール１１ｂの画像の例を示す。スルーホール１１ａおよび１１ｂの前部１３ａおよび１３ｂが現れている。
【００３９】
以上のように構成される検査装置１５０の動作を、以下に説明する。
まず搬送手段が図６に示すようにプリント基板１０を矢印Ａの向きに搬送し、プリント基板１０の表面が、第１および第２の密着型イメージセンサ２０および１２０の撮像範囲３０および１３０を通過するように移動させる。
【００４０】
これに応じて第１の密着型イメージセンサ２０は撮像範囲３０を撮像し、プリント基板１０において検査対象となるスルーホール（少なくとも１つ）を含む領域の画像（第１の画像）を取得する（第１の撮像ステップ）。同様に、第２の密着型イメージセンサ１２０は撮像範囲１３０を撮像し、検査対象となるスルーホールを含む領域の画像（第２の画像）を取得する（第２の撮像ステップ）。なおこれらの撮像ステップは時間的に一部重複して実行されてもよい。
【００４１】
各密着型イメージセンサは、取得した画像を表す信号をそれぞれ制御手段１４０に送信し、制御手段１４０はこれらを受信して記憶する。
次に、制御手段１４０は受信した各画像に基づいてスルーホールの状態を判定する（判定ステップ）。この判定は、画像ごとに実施の形態１と同様に実行される。ここで、第１の画像（図５）に基づく判定では、各スルーホール１１ａ，１１ｂの内周面の後部１２ａ，１２ｂが検査され、第２の画像（図８）に基づく判定では、各スルーホール１１ａ，１１ｂの内周面の前部１３ａ，１３ｂが検査される。したがって、複数の角度から各スルーホールを検査することができ、より的確な検査が実現できる。
【００４２】
上述の実施の形態１および２において、次のような変形を施すことができる。
密着型イメージセンサにおけるロッドレンズの配列は、図２のような２列のものに限らず、１列であってもよく、３列以上に配列されていてもよい。また、１つの密着型イメージセンサで撮像可能な長さよりも大きいＹ方向寸法を有するプリント基板に対しては、複数の密着型イメージセンサをＹ方向に連続して配置してもよい。
【００４３】
実施の形態１および２では密着型イメージセンサを固定してプリント基板を搬送したが、プリント基板を固定して密着型イメージセンサを移動させてもよい。
【００４４】
実施の形態２では、第１の密着型イメージセンサ２０と第２の密着型イメージセンサ１２０とが平行かつ互いに正面から向かい合う位置関係であった。原理的には、正面でなくある程度ずれた角度から向かい合う位置関係であっても、スルーホールを異なる角度から撮像できるので、ある程度の効果を得ることができる。さらに、互いに向かい合わない位置関係であっても、互いに平行でなければ、スルーホールをある程度異なる角度から撮像できるので、ある程度の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  プリント基板、１１ａ，１１ｂ  スルーホール、２０，１２０  密着型イメージセンサ、２２  ロッドレンズ（集光手段）、４０，１４０  制御手段、５０，１５０  検査装置（プリント基板のスルーホール検査装置）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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