(57)【要約】プリント基板の導体パターン欠陥の検査方法および検査装置に関し、従来は検出不可能であった基板表面でのレジスト印刷およびシルク印刷に覆われた導体パターンを画像検出し、その導体パターンの欠陥を検出する。基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査方法であって、前記レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光で導体パターンを画像検出する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査方法であって、前記レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光で導体パターンを画像検出することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項２】
基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査方法であって、前記プリント基板に赤外光が照射され、この赤外光のうち前記レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光が導体パターンで反射される反射光で導体パターンを画像検出することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項３】
基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査方法であって、前記プリント基板にあらかじめ所定の加熱をすることで前記基材と導体パターンに放射エネルギーの差を設け、該基材および該導体パターンから熱放射される赤外光のうち、レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光で導体パターンを画像検出することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項４】
基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査装置であって、前記プリント基板に赤外光を照射するための赤外光源部と、集光レンズおよびフィルターからなる光学系と、プリント基板の導体パターンで反射される赤外反射光を検出するためのフィルターおよび結像レンズからなる光学系と、赤外画像検出部と、該画像検出部から送出される画像である検査導体パターン画像と基準導体パターン画像とを比較して検査導体パターンの欠陥を検出する画像処理部とから構成され、少なくとも該光学系および該赤外画像検出部は、前記レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光を検出することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項５】
検出する赤外光の波長帯域が２．８〜３．４μｍまたは３．５〜４．６μｍである請求の範囲第４項記載のパターン検査装置。
【請求項６】
基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査装置であって、前記基材と導体パターンに放射エネルギーの差を設けるために該プリント基板をあらかじめ所定の温度に加熱する手段と、前記基材および導体パターンから熱放射される赤外光を検出するためのフィルターおよび結像レンズからなる光学系と、赤外画像検出部と、該画像検出部から送出される画像である検査導体パターン画像と基準導体パターン画像とを比較して検査導体パターンの欠陥を検出する画像処理部とから構成され、該光学系および該赤外画像検出部は、前記レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光を検出することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項７】
検出する赤外光の波長帯域が２．８〜３．４μｍまたは３．５〜４．６μｍである請求の範囲第６項記載のパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、回路パターン層、印刷導体パターン層が形成されているプリント基板における、該導体パターンの欠陥を検査する方法および装置に関するものである。
【背景技術】  これまでにも、プリント基板のパターン欠陥検査またはパターン良否検査は、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線などを基板に照射し、その反射光、透過光などからパターンの画像検出を行ない、これと基準のパターンとの比較によって欠陥検査または良否検査をする方法が行なわれてきた。
たとえば特開平５−３２２７８９号公報には多層プリント基板にＸ線を照射し、得られた透過画像と基準パターン画像との比較により基板の欠陥を検出することが記載されている。また、たとえば特開平９−２３６４１５号公報には、各種パターンが形成される基板に、蛍光照明、近赤外偏光照明、斜方赤色照明によりパターン画像を検出し、これらの画像から各種パターン画像を相互に分離可能とすることが記載されている。
プリント基板の製造において、その最終工程である外観検査では導体パターンの欠陥や、レジスト部不良、シルク印刷不良、異物付着、キズ、欠けなどの欠陥または不良を検出する。とくに導体パターンの欠陥はプリント基板に部品を実装した際の回路機能に著しい障害をおよぼす可能性があるため、導体パターンの検査は重要視される。
しかしながら、従来の検査方法、検査装置では、一般的にプリント基板の表面では、レジスト印刷およびシルク印刷が導体パターン上に積層されているため、これらの印刷で覆われている部位の導体パターン自身の外観を検査することが不可能であった。
したがって、これらレジスト印刷およびシルク印刷に覆い隠されている導体パターンの欠陥を検出することができず、プリント基板としての不良品を次工程に流してしまうことに起因する損害を発生させるという問題があった。すなわち、電子部品を実装したのちのプリント実装基板の回路機能としての信頼性の低下、電子部品を実装したのちのプリント実装基板の不良率の増加によるコストの増加、また、生産性の低下などの問題があった。
したがって、本発明の目的は、プリント基板の表面において導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がなされている場合でも導体パターンの欠陥を検出し得る検査方法とその検査装置を提供することである。
【発明の開示】
本発明の第１の態様は、基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査方法であって、前記レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光で導体パターンを画像検出することを特徴とするパターン検査方法である。
本発明の第２の態様は、基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査方法であって、前記プリント基板に赤外光が照射され、この赤外光のうち該レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光が導体パターンで反射される反射光で導体パターンを画像検出することを特徴とするパターン検査方法である。
本発明の第３の態様は、基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査方法であって、前記プリント基板にあらかじめ所定の加熱をすることで前記基材と導体パターンに放射熱エネルギーの差を設け、該基材および該導体パターンから熱放射される赤外光のうち、該レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光で導体パターンを画像検出することを特徴とするパターン検査方法である。
本発明の第４の態様は、基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査装置であって、前記プリント基板に赤外光を照射するための赤外光源部と、集光レンズおよびフィルターからなる光学系と、プリント基板の導体パターンで反射される赤外反射光を検出するためのフィルターおよび結像レンズからなる光学系と、赤外画像検出部と、該画像検出部から送出される画像である検査導体パターン画像と基準導体パターン画像とを比較して検査導体パターンの欠陥を検出する画像処理部とから構成され、少なくとも該光学系および該赤外画像検出部は、前記レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光を検出することを特徴とするパターン検査装置である。
また、前記パターン検査装置において、検出する赤外光の波長帯域が２．８〜３．４μｍまたは３．５〜４．６μｍであることが好ましい。
また、本発明の第５の態様は、基材に導体パターンが形成され、該導体パターン上にレジスト印刷およびシルク印刷がこの順に積層されてなるプリント基板における前記導体パターンの欠陥を検査するパターン検査装置であって、前記基材と導体パターンに放射エネルギーの差を設けるために該プリント基板をあらかじめ所定の温度に加熱する手段と、前記基材および該導体パターンから熱放射される赤外光を検出するためのフィルターおよび結像レンズからなる光学系および赤外画像検出部と、該画像検出部から送出される画像である検査導体パターン画像と基準導体パターン画像とを比較し検査導体パターンの欠陥を検出する画像処理部とから構成され、該光学系および該赤外画像検出部は、該レジスト印刷およびシルク印刷のいずれも共に透過する波長帯域のみの赤外光を検出することを特徴とするパターン検査装置である。
また、前記パターン検査装置において、検出する赤外光の波長帯域が２．８〜３．４μｍまたは３．５〜４．６μｍであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】  図１は、プリント基板の模式図である。
図２は、本発明にかかわる一実施例の構成図である。
図３は、本発明におけるレジスト印刷の赤外分光特性である。
図４は、本発明におけるシルク印刷の赤外分光特性である。
図５は、本発明にかかわる他の実施例の構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１は、検査対象となる最終検査工程のプリント基板を模式的に示している。図１の（ａ）はその平面図、（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
プリント基板の基材１上には導体パターン２が形成され、一部（ランド部３）を除いた導体パターン２と基材露出部上にレジスト印刷４が形成され、さらにレジスト印刷４上にシルク印刷５が形成されている。
レジスト印刷４およびシルク印刷５はそれぞれ個別のエポキシ系樹脂などの樹脂からなり、可視光線で観測すればレジスト印刷４は半透明緑色、シルク印刷５は白色（黄色）である。このため、可視光でのプリント基板の最終外観検査においては、とくにシルク印刷５された部分の導体パターン２を検出することができない。しかしながら、レジスト印刷、シルク印刷の赤外分光特性を調べると、それぞれの材質に特有の赤外透過特性を有し、レジスト印刷およびシルク印刷に共通する赤外光の透過波長帯域が存在することがわかった。このような波長帯域の赤外光によりつぎのような導体パターン検出法が見出された。
まずひとつは、赤外光をプリント基板に照射したのち、レジスト印刷およびシルク印刷をともに透過して、その下層に位置する導体部分で反射する反射光を検出することにより導体パターンを画像検出する導体パターン検出法である。
また２つめは、導体および基材のもつ放射率と温度による熱放射からレジスト印刷およびシルク印刷をともに透過する赤外光を検出することで導体パターンを画像検出する導体パターン検出法である。
このように、いずれの場合の導体パターン検出法もレジスト印刷およびシルク印刷の両方を透過する共通の波長帯域をもつ赤外光を利用したものであり、導体パターンを精度よく検出できることから導体パターンの断線や接触などの欠陥、金属などの異物の付着を検出できる。
【実施例１】  本発明の実施例を図２〜５により詳細に説明する。図２は本発明にかかわる一実施例の構成を示す図である。プリント基板には単層、多層の基板があるが、ここでは模式的に単層のプリント基板表面層の断面を示す。絶縁材からなるプリント基板の基材１に導体パターン２が配設され、さらにレジスト印刷４およびシルク印刷５がこの順で導体パターン２上に積層して配設されている。ハロゲンランプなどの光源６から発生した赤外線７は集光レンズ８、赤外フィルター９を透過しハーフミラー１０で光路を変更されたのちプリント基板に照射される。
ここでレジスト印刷４およびシルク印刷５の光透過特性をＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）で調べると図３、図４のようになることがわかった。なお、用いたレジスト印刷の材料はＤＳＲ−２２００  ＩＤＸ−６ＬＶ（（株）タムラ製作所製）、シルク印刷の材料はＳ−１００Ｗ（太陽インキ製造（株）製）である。図３はレジスト印刷４の光透過特性であり、横軸が波長、縦軸が透過率を示す。ここで透過率７０％以上の透過光が画像認識を可能とする透過光とすると、波長２〜２．７μｍ、３．１〜３．２μｍ、３．６〜４．６μｍの波長帯域の赤外光７はレジスト印刷４を透過することになる。図４はシルク印刷５の光透過特性であり、３．１〜３．２μｍ、３．６〜４．６μｍの波長帯域の赤外光７はシルク印刷５を透過し、３．１μｍ以下の波長帯域の赤外光７は透過しないことがわかる。したがって、レジスト印刷４およびシルク印刷５に共通する透過波長帯域、たとえば３．１〜３．２μｍの波長帯域を含む赤外光７によって、レジスト印刷４およびシルク印刷５を透過し導体パターン２で反射する反射光１１は、導体パターン画像情報を有していることになる。そして、この反射光１１はハーフミラー１０を通過し、赤外帯域通過フィルター１２で３．１〜３．２μｍの波長帯域に選択され、結像レンズ１３を通過して、同波長帯域を感度特性に含む赤外カメラなどの画像検出部１４で導体パターン画像として検出される。ここでは赤外光の波長帯域として３．１〜３．２μｍを選択したが、３．６〜４．６μｍを選択することもできる。
なお、ここにあげた赤外光の透過波長帯域は、本実施例のレジスト印刷４およびシルク印刷５に用いた特定のエポキシ系樹脂、および仮定した透過率（７０％）に基づくものであり、使用する樹脂の種類および透過率の条件により変化するものである。したがって、実施例では、パターン検査に使用する赤外光の波長範囲は、これらの要因を考慮すると２．８〜３．４μｍおよび３．５〜４．６μｍの範囲から選択することが好適である。
レジスト印刷４およびシルク印刷５に用いられる樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルおよびその共重合体などのアクリレート系高分子、エポキシ化ポリブタジエン、ポリメタクリル酸グリシジルおよびその共重合体などのエポキシ系高分子、ポリビニルシロキサンなどのシリコーン系高分子、ポリブタジエンなどの不飽和高分子、ポリ（ブテン−１−スルホン）などのオレフィン−スルホン系高分子、ポリスチレンやその誘導体、ポリメタクリルアミドなど、その他の多くの高分子があげられる。レジスト印刷４およびシルク印刷５に用いる樹脂は、同種のものを使用してもよく、異種のものを使用してもよい。
この導体パターン画像の信号は画像処理部１５に送られ、画像処理部１５においてあらかじめ記憶されている欠陥のないプリント基板の標準導体パターン画像と検査対象であるプリント基板の導体パターン画像とが比較されることにより検査対象の導体パターンの欠陥の有無が検出される。
ここで、赤外帯域通過フィルター１２の波長選択性は、レジスト印刷とシルク印刷に共通の透過波長帯域の赤外光を透過すると同時に、共通の透過波長帯域外の赤外光に対しては急峻な遮断特性をもつことが望ましい。共通の透過波長帯域外の赤外光を充分に遮断できない場合、この帯域外の赤外光がレジスト印刷やシルク印刷で反射されると、導体パターンの検出を妨害することになるからである。すなわち、導体パターンの検出には、レジスト印刷とシルク印刷を共に透過する波長域のみの赤外光を使用することが望ましい。また、フィルター１２の配設位置は、赤外光７または反射光１１の経路上のいずれの位置にあってもよく、最終的に画像検出部１４に入射する赤外光の波長帯域を選択できるものであればよい。また赤外帯域通過フィルター９および１２は、波長選択性に関して互いにその機能を補完するものであってもよい。
なお、この実施例では照射する赤外光７をハーフミラー１０により光路変更しているが、これに限らず、プリント基板に赤外光を斜方向照射してもよい。
【実施例２】  つぎに、図５に本発明にかかわる他の実施例の構成図を示す。図５において、プリント基板を形成する基材１、導体パターン２、レジスト印刷４、シルク印刷５と赤外帯域通過フィルター１２、結像レンズ１３、画像検出部１４、画像処理部１５は前の実施例で説明したものと同様のものであるため同一番号を付している。また、レジスト印刷４およびシルク印刷５の赤外光の透過特性についても前の実施例での説明と同様である。さて、プリント基板の基材１および導体パターン２は室温で保持した場合、その温度における熱放射が存在する。したがって、レジスト印刷４およびシルク印刷５に共通する透過波長帯域、たとえば３．１〜３．２μｍの帯域を含む赤外の熱放射１９を赤外帯域通過フィルター１２、結像レンズ１３、画像検出部１４を介して検出すれば、導体パターン画像を得ることができる。なお、一般にエポキシ樹脂やポリイミドからなる基材は、銅や半田からなる導体パターンよりは熱伝導率が低く、熱容量が大きい。このため検査対象となるプリント基板に光源１７などにより照射光１８を与えて加熱を施すことにより、基材１と導体パターン２の放射エネルギーの差を設定でき、熱放射１９で基材１に対する導体パターン２の画像の鮮明度を向上させることができる。導体パターン２の放射エネルギーが基材１の放射エネルギーより低くなる状態で画像検出することが鮮明度から見てより好ましい。
さらに、前記実施例のいずれの場合でも、導体パターン２の２次元画像を得るのに、プリント基板をＸ方向またはＸ，Ｙ方向に移動する駆動装置を設けたり、複数の光学系と画像検出部を設け画像合成処理するなどにより、短時間で効率的にプリント基材の導体パターン画像を検出することができる。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明によれば、レジスト印刷およびシルク印刷をともに透過する赤外光で導体パターンの画像を検出することにより、導体パターンの欠陥を確実に検査できる。したがって、プリント実装基板の信頼性を高められるなど実用上の効果は非常に大きい。
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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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【国際調査報告】
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