(57)【要約】【課題】回路パターンの短絡を精度良く検出できる透過方式を前提とし、照明光の利用効率を高くし、光源の直接光をカメラに入射させる場合に生じるノイズを除去して検査精度を向上させ、回路パターンの配置方向の影響を受けず、気泡や打痕あるいは傷の寸法による影響を受けず、検査精度を向上させる。【解決手段】被検査物１０に向かって開く射出口１６４ｅを設け内面を略球面状の拡散反射面とした球面体１６４ａの内側に光を入射し、この入射光をこの球面体１６４ａの内面により反射させて散乱光とし、この散乱光を射出口１６４ｅから被検査物１０に向かって射出し、この散乱光による被検査物１０の透過画像を撮影し、この撮影画像を用いてパターンを検査する。【選択図】図１
2009180601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性ベースフィルムに非透光性材でパターンを形成した被検査物を、前記ベースフィルムの透過光により撮像し前記パターンを検査するパターン検査方法において、
前記被検査物に向かって開く射出口を設け内面を略球面状の拡散反射面とした球面体の内側に光を入射し、この入射光をこの球面体の内面により反射させて散乱光とし、この散乱光を前記射出口から被検査物に向かって射出し、この散乱光による前記被検査物の透過画像を撮影し、この撮影画像を用いてパターンを検査するパターン検査方法。
【請求項２】
基準となるパターンを、被検査物に対する撮影画像と対比することによってパターンを検査する請求項１のパターン検査方法。
【請求項３】
透光性ベースフィルム上に非透光性材でパターンを形成した被検査物を、前記ベースフィルムの透過光によって撮像し前記パターンを検査するパターン検査装置において、
前記被検査物の一側面に散乱光を照射する照明手段と、
前記被検査物を挟んで前記照明手段に対向し前記被検査物の透過画像を撮影する撮影手段とを備え、
前記照明手段は、前記被検査物に向かって開く射出口を設けた略球状の内面を拡散反射性とした球面体と、この球面体の内側に向かって光を入射する光源とを備えることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
照明手段は、球面体の射出口の周囲を囲み環状に配列された多数の光源を有する請求項３のパターン検査装置。
【請求項５】
照明手段は、一端が球面体の射出口の周囲を囲んで環状に配列された多数の光ファイバを通して光源の光を球面体の内面に導く請求項４のパターン検査装置。
【請求項６】
球面体は内面が半球面である請求項３のパターン検査装置。
【請求項７】
球面体の射出口と被検査物との間に配設した拡散板を備え、射出口から射出される散乱光を前記拡散板によってさらに拡散させて前記被検査物に導く請求項３または６のパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、透光性ベースフィルムに非透光性のパターンを形成した被検査物を透過光により検査するパターン検査方法と装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化要求に適したプリント配線板として、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit、以下、ＦＰＣとする）が知られている。ＦＰＣは、柔軟で薄く半透明のポリイミド製のベースフィルム上に回路パターンを形成したものである。ここに回路パターンは通常ベースフィルムに接着した銅箔をエッチングすることにより形成される。
【０００３】
一方、ＩＣ、ＬＳＩの多ピン化要求に適した実装技術として、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）法が知られている。ＴＡＢ法は、ポリイミド製のベースフィルム（ＴＡＢテープ）上に形成された銅箔パターンをＩＣチップの電極に接合して外部リードとするものである。さらに実装密度を上げるため、裸のＩＣチップをフレキシブル基板に直接搭載してから樹脂封止することも行われている（ＣＯＦ：Chip on Flex、またはFilm）。
【０００４】
図５はＣＯＦ実装に用いるフレキシブル基板１の一例を示す断面図である。この図５において符号２はベースフィルムであり、茶色っぽい半透明であるポリイミドフィルム製である。このベースフィルム２の一側面（上面）には、接着剤で銅箔が接着され、この銅箔がフォトエッチング処理されて回路パターン３が形成される。符号４はベースフィルム２の他側面（下面）に積層された補強材であり、ほぼ透明なＰＥＴフィルムである。この補強材４はベースフィルム２を裏打ちし機械的強度を増大させるものであり、後で剥離される。
【０００５】
このようなフレキシブルプリント配線板や、ベースフィルム（ＴＡＢ法）や、ＣＯＦ法に用いるフレキシブル基板では、パターン形成後に顕微鏡を用いて人間により目視でパターンの検査が行われる。ところが、微細なパターンを目視で検査するには、熟練を要すると共に、目を酷使するという問題点があった。そこで、目視検査に代わるものとして、ベースフィルムやフレキシブル基板に形成されたパターンあるいは回路パターンをＴＶカメラで撮像して自動的に検査するパターン検査装置が提案されている。
【０００６】
このようなパターン検査装置には、回路パターンの表面に照明光を照射し、回路パターンの反射光を受光する反射方式（落射方式）と、ベースフィルムやフレキシブル基板の透過光を受光する透過方式とがある。特許文献１，２は前者の反射方式のものであり、特許文献３，４は後者の透過方式のものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２９６６５７
【特許文献２】特開平５−３０７００７
【特許文献３】特開２００４−３４７４１７
【特許文献４】特開２０００−１１３１９１
【０００８】
反射方式のものは、回路パターン間の溝のエッチング処理が不十分であるなどの理由で、溝の底に銅箔の一部が残って、回路パターンが短絡している場合を正しく検出できないという問題がある。一方透過方式のものによれば、このような回路パターン間の短絡を検出できるため、検出精度が格段に向上する。しかしこの透過方式にはベースフィルムやフレキシブル基板に気泡が入っていたり、打痕や傷があると、これらがノイズとなって検査精度が低下するという新たな問題が生じる。
【０００９】
図５はこの透過方式の概念を示し、この図で照明光５は被検査物となるフレキシブル基板１に下方から照射され、この光はフレキシブル基板１を透過してＣＣＤカメラ６で読取られる。ここにベースフィルム２や補強材４の中やこれらの接合部には僅かな気泡７が混入し、また表面に打痕や傷８が付いていることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３は、これら気泡７や、打痕あるいは傷８による影響を減少させるため、カメラ６の視野外から拡散光で被検査物１を照射することを提案している。すなわち指向性を持つ複数の光源を被検査材１に対して斜めに照射することによって、光源の直射光（直進光）がカメラに直接入射しないようにする。
【００１１】
特許文献４は、１個のランプの光を反射板で反射させて被検査物１の下面に導き、ランプの直接光とこの反射光（斜方照明光）とで被検査物を照射することを提案する。
【００１２】
これら特許文献３，４のものは共に指向性を持つ光源を用いているが、特許文献３では直進光を遮光して画像撮影に利用しないため、照明光の利用効率が悪い。また特許文献４では直接光がカメラに入射するため、直接光により生じる気泡７や、打痕あるいは傷８のノイズが残ることになり、検査精度の向上には限界がある。
【００１３】
さらにこれらの特許文献３，４のものでは、回路パターン（特に平行パターン）の方向と照明方向（拡散光の照射方向）とが検査精度に大きく影響する。すなわち斜方照射の方向とその照射方向に対する照度とが照明装置によって決まってしまうため、気泡、打痕、傷の寸法によってはこれらの画像がカメラの検出画像から除去できずにノイズとして残り、検査精度の低下を招くのである。その理由は、気泡や打痕や傷はレンズ作用を持つため、これらの寸法（大きさ、深さ）と照明光の入射方向によってはカメラの焦点面付近に光が集光し、これが強く輝く画像となってカメラに撮影され、ノイズになると考えられる。
【００１４】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、回路パターンの短絡を精度良く検出できる透過方式を前提とし、この場合に照明光の利用効率を高くし、光源の直接光をカメラに入射させる場合に生じるノイズを除去して検査精度を向上させることができ、また回路パターンの配置方向の影響を受けることがなく、気泡や打痕あるいは傷の寸法による影響を受けることがなく、検査精度を著しく向上させることができるパターン検査方法を提供することを第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用するパターン検査装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明によれば第１の目的は、透光性ベースフィルムに非透光性材でパターンを形成した被検査物を、前記ベースフィルムの透過光により撮像し前記パターンを検査するパターン検査方法において、前記被検査物に向かって開く射出口を設け内面を略球面状の拡散反射面とした球面体の内側に光を入射し、この入射光をこの球面体の内面により反射させて散乱光とし、この散乱光を前記射出口から被検査物に向かって射出し、この散乱光による前記被検査物の透過画像を撮影し、この撮影画像を用いてパターンを検査するパターン検査方法、により達成される。
【００１６】
また第２の目的は、透光性ベースフィルム上に非透光性材でパターンを形成した被検査物を、前記ベースフィルムの透過光によって撮像し前記パターンを検査するパターン検査装置において、前記被検査物の一側面に散乱光を照射する照明手段と、前記被検査物を挟んで前記照明手段に対向し前記被検査物の透過画像を撮影する撮影手段とを備え、前記照明手段は前記被検査物に向かって開く射出口を設けた略球状の内面を拡散反射性とした球面体と、この球面体の内面に向かって光を入射する光源とを備えることを特徴とするパターン検査装置、により達成される。
【発明の効果】
【００１７】
球面体の内面を拡散反射面としたので、球面体内に入射した光は公知の積分球と類似の効果により球面体内で乱反射を繰り返し均質化して射出口から被検査物に導かれる。射出口から被検査材に当たる光は入射方向が広く分布するから指向性が無い均質な散乱光である。
【００１８】
このため球面体に入射した光は全て利用でき、直進光を遮光する必要もないから照明光の利用効率が高い。また被検査物に当たる光に指向性が無いので、回路パターン特に平行パターンの方向、気泡や打痕あるいは傷の寸法による影響を受けることなくパターン検査の精度を向上させることができる。特に透過方式であるからパターンの短絡を精度良く検出できることは勿論である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
パターン検査は、撮影手段で撮影した被検査物の透過画像を、基準となる正規のパターンと対比することによって行うことができる（請求項２）。
【００２０】
本発明の装置に用いる照明手段は、球面体の射出口の周囲を囲み環状に配列された多数の光源から球面体内に入射するものとすることができる（請求項４）。例えば多数のＬＥＤを環状に配列する。また１または複数の光源の光を光ファイバを通して射出口の周囲に導くようにして球面体内に入射させるようにしてもよい（請求項５）。
【００２１】
なお球面体は球面の一部に球面体の直径より十分に小さい直径の射出口を開いたものが望ましいが、球面体をその中心付近を通る平面で二分割した半球面体としてもよい（請求項６）。この場合は球面体の小型化に適する。射出口を球面体に比べて十分に小径とした場合は、射出口から射出する光は十分に均質化した指向性のない散乱光になる。従ってこの場合は射出口に拡散板を設ける必要性は小さい。しかし半球面体とした場合は、球面体内での散乱光を十分に均質化するのができないことが考えられるので、射出口に拡散板を設けるのが望ましい（請求項７）。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の一実施例であるパターン検査装置の構成図、図２はパターン撮影部の構成図、図３は照明手段の内部構造を示す縦断面図、図４はパターン撮影部の拡大斜視図である。この図において、符号１０は被検査物であり、透光性のフレキシブル基板からなるＣＯＦテープやＴＡＢテープ、あるいはフレキシブルプリント配線板である。被検査物１０はＣＯＦテープの場合は、図５に基づいて説明したように、透光性のベースフィルム２の片面（上面）に銅箔のパターン３を形成し、外面（下面）を透光性の補強材４で裏打ちしたものである。被検査物１０はこの実施例ではテープ状であるので、以下テープ１０ともいう。
【００２３】
この被検査物１０は図４に示すように、配線パターン１２を４列に配列し、各パターン列１０ａ〜１０ｄの間をパターン検査後に切り離して１列のテープ状にして使用する。このため被検査物１０の両縁にテープ送り用のパーフォレーション孔列１２，１２が形成されると共に、４列の各パターン列１０ａ〜１０ｄの両縁にもそれぞれパーフォレーション孔列が形成されている。
【００２４】
パターン検査装置は図１に示すように送り出し部１４と、検査部１６と、バッファ部１８と、パンチャ部２０と、巻き取り部２２とを順に配列したものである。被検査物であるテープ１０は、送り出し部１４に収容する送り出しリール１４１に、スペーサテープ１４２と重ねてロール状に巻付けられている。テープ１０はこの送り出しリール１４１からガイドローラ１４３にガイドされつつ次の検査部１６に送られるが、この時スペーサテープ１４２は別のスペーサテープ巻き取りリール１４４に巻き取られる。
【００２５】
検査部１６は前記テープ１０を水平に搬送する送りローラ１６１，１６２と、これらローラ１６１，１６２の間でテープ１０の透過画像を撮影する撮影部１６３とを備える。撮影部１６３は、照明手段１６４と、ＣＣＤラインセンサを有するカメラ１６５と、光源１６６とを備える。撮影部１６３については後記する。
【００２６】
バッファ部１８は、検査部１６を出たテープ１０を一対のローラ１８１，１８２の間の下方で上下動するダンサーローラ１８３に巻き掛けたものであり、ダンサーローラ１８３の上下動によってテープ１０の送り速度の変化を吸収するものである。すなわち検査部１６ではテープ１０を間欠的に停止させてパターン撮影することがある一方、次のパンチャ部２０ではテープ１０を一時停止して不良なパターンにパンチ孔をあけるから、テープ１０の送りが間欠的になる。このためこの検査部１６とパンチャ部２０とでテープ１０の送りタイミングが変化するのをこのダンサローラ１８３の上下動により吸収するものである。
【００２７】
パンチャ部２０は検査部１６によるパターン検査の結果、パターンに不良があった時に、この不良があるパターンに欠陥マークとなるパンチ孔をあけるものである。すなわちローラ２０１，２０２によって水平に送られるテープ１０を下型２０３とパンチ２０４の間に通し、パンチ２０４をテープ１０の送りに同期して作動させ不良の回路パターン３にパンチ孔をあけて欠陥マークとするものである。
【００２８】
巻き取り部２２はパンチャ部２０を出たテープ１０をガイドローラ２２１を介して巻き取りリール２２２に巻き取る。この時には、スペーサテープ２２３を巻いたスペーサテープ供給リール２２４から送り出されるスペーサテープ２２３をテープ１０に重ねて、巻き取りリール２２２に巻き取る。
【００２９】
次に検査部１６の撮影部１６３を詳細に説明する。撮影部１６３は図２に示すように、テープ１０を下方から散乱光（すなわち拡散光）で照射する照明手段１６４と、テープ１０を挟んでこの照明手段１６４に対向するカメラ１６５とが固定された可動台１６３ａを備える。この可動台１６３ａは水平方向、すなわちテープ１０の搬送方向と平行または直交方向に図示しない駆動手段により移動可能である。なおテープ１０を停止させて撮影部１６３を移動（走査）させる時はこのように可動台１６３ａを移動させるが、撮影部１６３は移動せずに固定しておき、テープ１０の移動によってパターンを走査する（読取る）ようにしてもよい。なおカメラ１６５のラインセンサの向き（ラインセンサの受光素子の配列方向）は撮影部１６３の移動方向あるいはテープ１０の走行方向に対して直交方向にするのは勿論である。
【００３０】
照明手段１６４は図３に示すように、半球状の内面を拡散反射性とした球面体１６４ａと、この球面体１６４ａの開口縁に嵌合し固定される環状体１６４ｂとを備える。球面体１６４ａの内面は反射率および拡散性の高い白色塗膜（例えば硫酸バリウムのコーティング）その他の膜を形成することによって拡散反射性とすることができる。環状体１６４ｂの内周面１６４ｃは球面体１６４ａの内面に向かって傾斜する斜面となっている。この内周面１６４ｃには多数の光ファイバ１６４ｄの先端が球面体１６４ａの内側を指向して取付けられている。球面体１６４ａの開口すなわち環状体１６４ｂの開口は、テープ１０の下面に向かって散乱光を射出する射出口１６４ｅとなる。
【００３１】
これらの光ファイバ１６４ｄは環状体１６４ｂ内を通して集合されかつ結束され、これら光ファイバ１６４ｄの結束体１６４ｆの他端が光源１６６に内蔵する発光体（図示せず）に導かれている。発光体として例えばハロゲンランプを用いることができる。この結果光源１６６の光が光ファイバ１６４ｄを通って球面体１６４ａの内面に向かって入射される。この光は球面体１６４ａの内面で乱反射を繰り返して平均化し、広い角度範囲に拡散する散乱光となってテープ１０の下面を照明する。
【００３２】
なおこの実施例では球面体１６４ａは半球形であるから、その内面での反射回数が不足して射出口１６４ｅからテープ１０に向かう照明光の光強度分布に指向性が残ることが考えられる。そこでこの実施例では、射出口１６４ｅの上に拡散板、例えばスリガラス状のガラス１６４ｇを配設して照明光の光強度分布の指向性をさらに弱めている。
【００３３】
撮影部１６３の照明手段１６４およびカメラ１６５は、図１，２では１組として示しているが、実際のテープ１０は図４に示すように、４列のパターン列１０ａ〜１０ｄを有するので、照明手段１６４およびカメラ１６５は２組備えている。すなわち各組の照明手段１６４およびカメラ１６５は、それぞれ２列分のパターン列１０ａと１０ｂ、１０ｃと１０ｄとを同時に撮影する。図４においてＡ、Ｂは各組の撮影範囲を示す。照明手段１６４およびカメラ１６５は、前記したように可動台１６３ａに固定され、一体となってテープ１０に対して相対移動することにより撮影範囲Ａ、Ｂを移動する。すなわち走査する。
【００３４】
カメラ１６５で読取った画像信号はＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されたうえで画像処理部２４（図１）で画像処理される。例えば撮影レンズの特性による要因や照明手段１６４の周囲と中央付近との照度差が生じることが避けられないばかりでなく、ラインセンサの各受光素子の受光特性の変動もあり得るので、カメラ１６４の出力信号レベルに変動が生じるが、これを補正（シェーディング補正）する。また回路パターンの画像のエッジ強調等、種々の処理を施す。
【００３５】
このように画像処理された画像信号は比較部２６に入力され、ここで予め用意した正常な回路パターンの画像である基準パターンと対比する。この結果カメラ１６４で撮影したパターンと基準パターンとの相違が許容範囲を超えると回路パターン３に欠陥、不良があるものとして判定信号を出力部２８に送る。出力部２８はこの不良がある回路パターン３がパンチャ部２０に来るのを待ってパンチャ部２０を作動させ、この不良回路パターン３にパンチ孔をあけて欠陥マークとする。なお出力部２８はこの不良回路パターン３の存在位置、アドレスを記憶手段（図示せず）に出力し、後の工程や品質データとして利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例であるパターン検査装置の構成図
【図２】パターンの撮影部の構成図
【図３】照明手段の内部構造を示す縦断面図
【図４】パターンの撮影部の拡大斜視図
【図５】ＣＯＦテープの構造および透過方式の概念を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１０  ＣＯＦテープ（被検査物）
１６  検査部
１６３  撮影部
１６４  照明手段
１６４ａ  球面体
１６４ｂ  環状体
１６４ｃ  内周面
１６４ｄ  光ファイバ
１６４ｅ  射出口
１６４ｇ  拡散板
１６６  光源
１６５  カメラ（撮影手段）
【図１】
2009180601.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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