(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板における分光スペクトルを検出する分光スペクトルカメラと、
該カメラで検出された分光スペクトルに基づく画像解析を行う計算機とを備え、
前記分光スペクトルカメラは、集光用レンズおよび該レンズによって集光された光を分光するイメージ分光器並びに該分光器で分光された光を画像として記録するＣＣＤカメラを有する本体部と、
該本体部をプリント基板に対して所定角度回動させる回動部とを具備し、
前記計算機は、前記分光スペクトルカメラが検出した分光スペクトル画像を取り込む画像取り込み部と、
該取り込み部で取り込まれた分光スペクトル画像を解析する解析部と、
該解析部で解析した分光スペクトル画像のうち、見本のプリント基板の画像と検査対象のプリント基板の画像とを比較する中央演算処理部と、
該処理部における比較に基づいて検査結果を出力する出力部と、を有し、
プリント基板における画像信号を取得するラインセンサカメラと、
該カメラが取得した画像信号を取り込む画像信号取り込み部とを更に有し、
解析部は前記画像信号取り込み部が取り込んだ画像信号をも解析し、
中央演算処理部は前記解析部で解析した画像信号に基づく画像のうち、見本のプリント基板における画像と検査対象のプリント基板における画像の比較をも行うことを特徴とす
るプリント基板検査装置。
【請求項２】
中央演算処理部に入力を行う入力部と、
プリント基板を移動させるパルスモータと、
パルスモータを制御する制御部と
を更に有する請求項１に記載のプリント基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の検査方法およびこれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板における回路パターンの瑕疵、レジスト印刷の不良および傷等の有無を検査する場合、目視による他、ラインセンサカメラを用いて、単色またはＲＧＢの二次元ＣＣＤや一次元ＣＣＤの掃引により得た画像を見本となるリファレンス画像と比較していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ラインセンサカメラによる検査の場合、単純にコントラスト値、或いはＲＧＢ値を比較しているだけであって、プリント基板の物理的な特性を直接的に比較しているわけではない。そのため、プリント基板における微細な引っかき傷やプリント基板面におけるレジスト層の不均一（塗りむら）等を検出できない場合があるという欠点があった。
【０００４】
また、近年、携帯電話やゲーム機器等の電子機器の著しい技術開発に伴い、これらに使用されるプリント基板の小型化・高密度化等が進んでいることから、前記ラインセンサカメラを用いた従来の検査方法では、検出および画像解析できる範囲に限界があった。また、前記ラインセンサカメラによる検査は、プリント基板上に種々の処理をする場合において、その処理工程ごとに行うものであったため、検査に時間と手間を要するという不都合もあった。
【０００５】
本発明の目的は、従来のモノクログレースケール値や色の３原色ＲＧＢ値をもつカラー画像ではなく、分光スペクトルを画素値として持つ分光スペクトル画像を用いた検査方法およびこれに用いる装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分光スペクトル拡散を応用した検査方法およびこれに用いる装置である。
【０００７】
具体的には、本発明の検査方法は、見本となるプリント基板における分光スペクトルを予め検出しておき、検査対象であるプリント基板における分光スペクトルと前記見本の分光スペクトルとを比較するものである。
【０００８】
また、前記検査方法において、プリント基板への照明の照射は、プリント基板の基板面に対して斜め方向から行い、特にプリント基板の基板面に対して、少なくとも互いに異なる二方向から照射するのが好適である。
【０００９】
本発明の検査装置は、プリント基板における分光スペクトルを検出する分光スペクトルカメラと、該カメラで検出された分光スペクトルに基づく画像解析を行う計算機とを備え、前記分光スペクトルカメラは、集光用レンズおよび該レンズによって集光された光を分光するイメージ分光器並びに該分光器で分光された光を画像として記録するＣＣＤカメラを有する本体部と、該本体部をプリント基板に対して所定角度回動させる回動部とを具備し、前記計算機は、前記分光スペクトルカメラが検出した分光スペクトル画像を取り込む画像取り込み部と、該取り込み部で取り込まれた分光スペクトル画像を解析する解析部と、該解析部で解析した分光スペクトル画像のうち、見本のプリント基板の画像と検査対象のプリント基板の画像とを比較する中央演算処理部と、該処理部における比較に基づいて検査結果を出力する出力部とを有する。
【００１０】
また、前記本発明の検査装置は、必要に応じて、プリント基板における画像信号を取得するラインセンサカメラと、該カメラが取得した画像信号を取り込む画像信号取り込み部とを更に有し、解析部は前記画像信号取り込み部が取り込んだ画像信号をも解析し、中央演算処理部は前記解析部で解析した画像信号に基づく画像のうち、見本のプリント基板における画像と検査対象のプリント基板における画像の比較をも行う。
【００１１】
更に、本発明の検査装置は、中央演算処理部に入力を行う入力部と、プリント基板を移動させるパルスモータと、パルスモータを制御する制御部とを更に有する場合もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の検査装置は、プリント基板1に光を照射する照明器具２Ａ・２Ｂと、プリント基板1における分光スペクトルを検出する分光スペクトルカメラ３と、該カメラ３が検出した分光スペクトル画像を取り込む分光スペクトル画像取り込み部４と、プリント基板１における画像信号を取得するラインセンサカメラ５と、該カメラ５が取得した画像信号を取り込む画像信号取り込み部６と、該取り込み部６が取り込んだ画像信号と前記分光スペクトル画像取り込み部４が取り込んだ画像を解析する解析部７と、見本のプリント基板の画像と検査対象のプリント基板の画像を比較する比較手段８および他の機器の制御を行う制御手段９を有する中央演算処理部１１と、該処理部１１における比較に基づいて検査結果を出力する出力部１２と、プリント基板１を一定方向に移動させるためのパルスモータ１３と、パルスモータ１３の制御部１４と、中央演算処理部１１へ入力を行う入力部１５とを有する。
【００１４】
プリント基板１は、本実施形態では、表面にレジスト処理およびシルク印刷を施したものである。プリント基板１の大きさは、本実施形態では、大体３００ｍｍ×３００ｍｍである。
【００１５】
照明器具２Ａはプリント基板のいわゆるランド用の直接照明を行うものであり、照明器具２Ｂはプリント基板表面におけるレジスト用の乱反射照明を行うものである。また、前記照明器具２Ａによる照明の照射は、プリント基板１の基板面に対して真上からではなく、斜め方向から行う。これは、例えばプリント基板１の基板面に過剰なハンダ盛り１９がある場合において、照明を斜め方向から行うことにより、通常よりも大きな影ができ、過剰なハンダ盛りを検出することができるからである。また、図２に示すように、照明器具２Ａをプリント基板１の左右斜め上方向に位置させ、プリント基板１の基板面１ａに対して互いに異なる二方向から照明を行うことにより、それぞれ影１７・１８ができるため、ハンダ盛り１９の異常をいっそう正確に検出することもできる。
【００１６】
この他、前述した照明器具２Ａによる斜め方向からの照明は、前記ハンダ盛り１９の異常の検出に限らず、プリント基板１の基板面１ａにおける他の３次元的な構造異常の検出をも可能とする。
【００１７】
なお、照明器具２Ａ・２Ｂとしては、ＬＥＤ、蛍光灯、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）等、種々のものが用いられる。
【００１８】
分光スペクトルカメラ３は、波形が明確に異なる周波数帯を通過させる特性のある帯域フィルタを有するものであるが、具体的には図３に示すように、通常の集光用カメラレンズ１７および該レンズによって集光された光を分光する市販のイメージ分光器（例えば、デルフトハイテック社製）１８並びに該分光器１８で分光された光を画像として記録するモノクロＣＣＤカメラ１９とからなる本体部２１と、該本体部２１をプリント基板１に対して所定角度回動させる回動部２２とを備えている。
【００１９】
そして、前記イメージ分光器１８は、集光用カメラレンズ１７によって集光された光学像のうち、スリットを通過した光（一次元画像）を分光するものであり、具体的には図４に示すように、イメージ分光器１８は、集光用カメラレンズ１７によって集光された光が通過するスリット２３と、該スリット２３から入った光が最初に通過するレンズ２４と、該レンズ２４の後方に配置されたＰＧＰエレメント２５と、該エレメント２５の更に後方に配置された集光用レンズ２６とを有する。
【００２０】
ＣＣＤカメラ１９は、イメージ分光器１８で分光された光を画像として記録するものである。なお、ＣＣＤの長辺または短辺とスリット２３が平行になるようにイメージ分光器１８とＣＣＤカメラ１９を配置することで、後述するように、回動部２２を用いて空間軸（スリット２３上の位置）と波長軸からなる２次元画像が撮影される。
【００２１】
回動部２２は、いわゆる雲台であって、スリット２３と直交する方向に本体部２１を回動させるものである。
【００２２】
前記回動部２２はプリント基板１における２次元画像を得るためのものである。すなわち、本体部２１だけでは、イメージ分光器１８のスリット２３によって決められた一次元の直線に沿ったシーンしか撮影することができず、検査対象の形状を計測することはできない。そこで、回動部２２によって本体部２１を回動させることにより、本体部２１の回動角に応じた任意の広さの視野をもったパノラマ画像が撮影できるのである。そして、この場合、本体部２１の投影中心と回動部２２の回転中心を一致させておくのは勿論である。
【００２３】
なお、分光スペクトルカメラ３による検査レベル（画素数）の設定によって、検出可能なプリント基板の不良（傷やパターン回路の瑕疵等）の大きさが決まり、また前記検査レベルと共に設定可能な輝度値については、色ムラや明るさのバランスに対する輝度範囲が決定されることとなる。
【００２４】
分光スペクトルカメラ３による撮影は、本実施形態では、例えば縦（スリット方向）＝４８０画素、横＝６４０画素、スペクトル＝８０サンプル程度とする。
【００２５】
なお、前記横方向については、当該分光スペクトルカメラ３の回動により撮影した１００ラインを拡大して６４０画素とする。また、マルチスペクトル画像はそのままでは表示できないため、計測されたスペクトルデータに通常のＲ、Ｇ、Ｂのフィルタを用いてＲＧＢカラー画像を生成して表示する。
【００２６】
そして、種々のプリント基板１の基板面において、検査位置を複数箇所特定した上で、見本となるプリント基板１と検査対象となるプリント基板１について前記特定箇所でのスペクトルデータをとり、それらをグラフ化して比較することにより、検査対象のプリント基板１の検査を行う。
【００２７】
ラインセンサカメラ５は、本実施形態では、５０００画素／２０ＭＨＺのものである。
【００２８】
中央演算処理部１１における比較手段８は、見本となるプリント基板における分光スペクトルと検査対象のプリント基板における分光スペクトルとを比較すると共に見本となるプリント基板における画像信号と検査対象のプリント基板における画像信号とを比較するものである。
【００２９】
中央演算処理部１１における制御手段９は、分光スペクトル画像取り込み部４および画像信号取り込み部６における取り込みタイミングの制御、解析部７における画像解析の制御およびパルスモータ１３の制御部１４への制御命令等を行うものである。
【００３０】
出力部１２は、前記中央演算処理部１１における検査結果やその他当該検査で適宜必要な事項を出力するディスプレイである。
【００３１】
入力部１５としては、例えばキーボードが挙げられる。入力部１５は例えば、該入力部１５で入力される事項を別の演算処理装置等で入力してこれを当該検査装置に送信するような場合には省略され得る。
【００３２】
なお、金属を除くプラスチック等の人工材料は、鏡面反射のモデルに従うものであり、プリント基板のレジスト面も鏡面反射のモデルに従うと言える。そこで、レジスト面に照明をあてた場合の鏡面反射成分（映り込み）とレジスト面の反射成分のうち、数値処理によって鏡面反射成分を除去すれば、レジスト面の反射成分が得られることとなる。
【００３３】
パルスモータ１３とパルスモータ１３の制御部１４は、前述したように、プリント基板を一定速度で移動させるものであるが、プリント基板を固定させた状態で検査する場合には省略され得る。
【００３４】
本実施形態におけるプリント基板１の検査方法について述べると、先ず見本となるプリント基板１について、前記検査のための特定箇所における分光スペクトルを予め検出しておき、これと検査対象であるプリント基板１における分光スペクトルとを比較する。また、これと並行して前記ラインセンサカメラ５による画像信号に基づく検査を行い、該検査結果と前記分光スペクトルによる検査結果とに基づいてプリント基板１の良否を総合的に判断する。
【００３５】
また、前述した検査は、処理前のプリント基板１自体、回路パターン形成後、接点ハンダ処理後、レジスト処理後およびシルク印刷後の各段階において行えることは勿論であるが、前記レジスト処理後やシルク印刷後のプリント基板１だけについて行っても、プリント基板１の良否を判断することができる。
【００３６】
本実施形態によれば、ラインセンサカメラによる広範囲で迅速な検査と分光スペクトルカメラによる高精度の検査とが同時に行えるという利点がある。
【００３７】
本実施形態では、前述したように、分光スペクトルカメラ３によるスペクトル値に基づく検査とラインセンサカメラ５の画像信号に基づく画像検査とを併用する構成としたが、本発明は限らず、分光スペクトルカメラ３によるスペクトル値に基づく検査だけを行うこともある。この場合、前述したラインセンサカメラ５および画像信号取り込み部６が省略されることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、プリント基板における分光スペクトルを用いたスペクトル画素値に基づく物理的な検出が行えるため、従来、検出が困難であったプリント基板面における引っかき傷等の微細な傷やレジスト層の不均一等も確実に検出することが可能となる。また、検査も従来のように、プリント基板の各製造工程ごとに行う必要がなく、最終的な処理が行われたプリント基板について行えば済むため、検査の大幅な効率化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】検査装置の構成の一例を示す図
【図２】照明の他の実施形態を示す図
【図３】分光スペクトルカメラの一例を示す図
【図４】イメージ分光器の一例を示す図
【符号の説明】
１：    プリント基板
２Ａ・２Ｂ：    照明器具
３：    分光スペクトルカメラ
４：    分光スペクトル画像取り込み部
５：    ラインセンサカメラ
６：    画像信号取り込み部
７：    解析部
１１：    中央演算処理部
１２：    出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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