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JPH079368B2 - 回路基板検査装置 - Google Patents

回路基板検査装置

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Publication number
JPH079368B2
JPH079368B2 JP61078115A JP7811586A JPH079368B2 JP H079368 B2 JPH079368 B2 JP H079368B2 JP 61078115 A JP61078115 A JP 61078115A JP 7811586 A JP7811586 A JP 7811586A JP H079368 B2 JPH079368 B2 JP H079368B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
light
laser
optical fiber
light source
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61078115A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62235510A (ja
Inventor
裕 桜居
太計男 長田
昭 佐瀬
寿朗 赤平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61078115A priority Critical patent/JPH079368B2/ja
Publication of JPS62235510A publication Critical patent/JPS62235510A/ja
Publication of JPH079368B2 publication Critical patent/JPH079368B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回路基板の検査装置に係り、特に回路基板の外
観的欠陥を検出する回路基板検査装置に関する。
〔従来の技術〕
回路基板検査装置は一般に銅箔パターンを2次元イメー
ジセンサを用いて2次元画像として撮像するか、あるい
は、1次元イメージセンサを用いて、回路基板を1次元
イメージセンサの光電変換素子の配列方向と直角方向に
連続的に移動させながら連続的に撮像した時間的画像情
報をメモリー中で空間的画像情報(2次元画像情報)に
置換えた後、ノイズ処理、特徴抽出等の画像処理を行な
い、得られた特徴をマスター基板あるいは設計上の制約
事項と比較してパターンの欠陥を検出する。係る回路基
板検査装置の画像検出方法のうちで、特開昭59−232344
号公報に記載されているようにプリントされた回路基板
に比較的短波長(約500mm以下)の励起光を照射した場
合に基板の基板部からは励起光より長波長の蛍光が発生
し、銅箔部からは蛍光が発生しないことを利用した蛍光
検出法により、銅箔の表面性状の影響を受けず極めて安
定な画像検出が行なえることが知られている。しかし、
この蛍光検出法は照射した励起光に対する蛍光の発生量
が小さいこと、反射光と異り蛍光は照射点から全方向に
ほぼ一様に発生するため集光効率が悪いことからイメー
ジセンサの光電変換面に集光できる光量は照射した励起
光に対して極めて小さく(数千分の1から数万分の1)
1次元イメージセンサの出力で十分なS/N比を得るため
には励起光量を大きくして蛍光発生量を大きくするか、
イメージセンサの電荷の蓄積時間を長くする必要があ
る。また、電荷の蓄積時間はほぼ検査時間に比例するた
め、検査時間を短くするためには励起光量を大きくする
必要がある。この高照度励起光を得るための光源として
は集光の容易なレーザが最適であり、この中でも波長、
出力の大きさからアルゴンイオンレーザが適している。
たとえば、レーザ光を励起光源として用い、1次元のイ
メージセンサを検出器として用いる場合には、レーザ発
振器からレーザ光を数枚のミラーを用いて光軸方向を変
えてプリント基板上に導き照射している。このとき、1
次元センサが撮像するプリント基板上の位置を最も効率
よく直線状に照射するため、レーザ光は2枚のシリンド
リカルレンズを用いて一方向に拡大しその直角方向に集
光されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記従来の回路基板検査装置においては、レー
ザの出射ビームの出射角度の経時変化,温度による変
化、およびミラーの取付角度の経時変化,温度による変
化により、回路基板上の照射位置が変化し、イメージセ
ンサでの撮像位置から外れてしまう。このため、照射位
置を検出し補正を行うための機構を必要とし装置全体が
複雑になる問題を有していた。
また、レーザ光を発生させるレーザ光源の輝度等に異常
が現われた場合、従来の回路基板装置ではイメージセン
サの出力信号中の光源異常による信号が回路基板の外観
的欠陥を示す信号として出力されてしまい、このレーザ
光源の出力を常時安定させるため、さらには不安時にお
いても回路の欠陥を検出できるように特別な画像処理装
置が必要であった。
本発明の目的は、照射位置の補正を行う機構がなくて
も、また、光源に異常が現われた時でも回路の外観欠陥
を発見できる回路基板検査装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、光源からの光を検査対象の回路基板に照射
し、検査対象回路基板からの光線を検出することにより
前記検査対象の回路基板の異常を検出する回路基板検査
装置において、光源として発振モードが横モード,縦モ
ードを有するレーザ光源を用い、該レーザ光源からのレ
ーザ光源を第一,第二の光路に分割する手段と、この第
一の光路を取り込む入射口と、取り込んだレーザ光線を
前記検査対象としての第一の回路基板に照射する出射口
を有する第一の光ファイバと、また第二の光路を取り込
む入射口と、取り込んだレーザ光線を前記第一の回路基
板と比較される第二の回路基板に照射する出射口を有す
る第二の光ファイバと、これら第一,第二の光ファイバ
出射口に対して、第一,第二の回路基板を相対的に同期
しながら二次元的に移動させる移動手段と、そして第
一,第二の回路基板からの光線を検出する第一,第二の
イメージセンサと、第一,第二のイメージセンサからの
信号を比較する画像信号処理手段を備えることにより達
成される。
〔作用〕
レーザビームは光フアイバの中を通つて回路基板の近傍
まで達する。光フアイバの出射端の位置変化がなけれ
ば、途中のフアイバの位置が変化したとしても、照射位
置に変化はなく、また、光フアイバの出射端に回路基板
が極めて近傍にあるため、出射端に再度ずれがあつても
照射位置の変化は非常に小さい。しかし、コーヒレンシ
ーの高いレーザビームを光フアイバ内を通過させると、
フアイバを伝搬した光の間に位相差が生じるために出射
ビームが当つた面において、干渉によるスペツクルが発
生し、結果として局部的に照度の高い部分と照度の低い
部分、即ち照度分布の局部的不均一性を生じる。一般に
光通信等でレーザビームを光フアイバを用いて伝送する
場合は、受信した光の総量を用いるため光量の局部的な
不均一は問題にならないが、回路基板検査装置のように
レーザ光を照明として用いる場合には、照度の局部的な
不均一性により、発生する蛍光量が場所によりばらつく
ため、イメージセンサの検出信号のレベル変化を生じさ
せる。しかも、光フアイバを入射端と出射端の中間部で
揺動させたり旋回させたりすると照度分布の局部的不均
一性は大きく変化するため、これを補正することは極め
て困難である。即ち、照度分布の局部的不均一性は検出
信号中のノイズと同様であり、信号のS/N比が低下する
ため検出結果の信頼性が大幅に低下するという大きな問
題となる。これを解決するためにレーザの発信モードを
マルチ横モードかつマルチ縦モードにしてレーザビーム
のコーヒーレンシーを大幅に低下させてやる。これによ
り、スペツクルの発生が軽減され、照度分布の局部的不
均一性が小さくなり、S/N比が向上し検出結果の信頼性
を大幅に高めることができる。また、同一の光源からの
レーザ光線を分割して、一方のレーザ光を検査対象の第
1の回路基板に照射し、また他方のレーザ光を第1の回
路基板とは別の対称基準回路として扱われる回路基板に
照射し、そして、それぞれの回路基板からの光線を検出
するので、光源の輝度等に異常がある場合でも、検査対
象の回路基板からの信号と共に、基準としての回路基板
からの信号も変化するので、誤って光源の異常を回路基
板の異常と認識せず、真の回路基板の異常を検出するこ
とができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
アルゴンレーザ1からの出射ビームは、ハーフミラー2
により50%の反射光と50%の透過光に分割される。透過
光は集光レンズ4Aにより集光され、反射光は全反射ミラ
ー3で方向を変えられた後に同様に集光レンズ4Bにより
集光され、各々光フアイバ5A,5Bに入射する。ここで使
用する光フアイバは単芯のステツプインデツクス形また
はグレーデイド形で材質は石英が最適である。光フアイ
バ5A,5Bからの出射光は各々、第1のシリンドリカルレ
ンズ6A,6Bによつて水平方向に広げられ、さらに第2の
シリンドリカルレンズ7A,7Bによつて垂直方向に集光さ
れコールドミラー8A,8Bで反射されプリント基板9A,9B上
に直線状に照射される。この励起光により発生した蛍光
像は前記コールドミラー8A,8Bを透過し、結像レンズ10
A,10Bに入射する。このとき、回路基板として用いられ
るプリント基板9A,9Bで反射した励起光は大半がコール
ドミラー8A,8Bで反射され結像レンズ10A,10Bには極一部
しか入射しない。結像レンズ10A,10Bはプリント基板上
の照射部をシヤープカツトフイルタ11A,11Bを介し1次
元イメージセンサ12A,12B上の光電変換面に所定の倍率
で結像するように焦点距離,位置関係を設定してある。
シヤープカツトフイルタ11A,11Bによりコールドミラー8
A,8Bを透過した極一部の励起光は遮断され、蛍光のみが
イメージセンサ12A,12B上に到達する。イメージセンサ1
2A,12Bからの出力信号はここでは図示しないが、画像処
理部に送られる。
プリント基板9A,9Bはいずれか一方がマスターで他方が
検査対象でも、両方が検査対象でも構わない。プリント
基板9A,9BはX方向及びY方向に可動なステージ上12,13
上に取付けられ、このステージの走査により全面を検査
することができるようになつている。
係る構成の回路基板検査装置において、光フアイバ5A,5
Bの出射部はプリント基板9A,9Bの近傍に配置する。この
ような配置にすることにより、アルゴンレーザ1からの
出射ビームの光軸角度変化やミラー類の取付角度変化が
生じてもプリント基板上の照射位置のずれを極めて小さ
くすることができる。また、光フアイバは非常に可とう
性が高いため、プリント基板9A,9Bをステージ13により
X方向に走査する代りに、2〜7A,7Bまでの光源及び8A,
8B〜12A,12Bの検出部をX方向に走査することにより装
置の小形化を計ることも容易に行える。更に、アルゴン
レーザ1やミラー2,3の取付も任意の位置を選択できる
など装置製作上の自由度を極めて高めることができる。
しかし、単に上記構成で光フアイバを用いた場合には、
以下の大きな問題がある。即ち、レーザ光は一般にコー
ヒーレンシーが非常に高いため、光フアイバ中を全反射
をくり返しながら伝搬して行くうちに位相差を生じ、前
記したように干渉による照度分布の局部不均一性を生じ
る。
レーザのコーヒーレンシーは単色性の高いほど、横モー
ドの次数が低いほど高い。そこで、本発明では逆にレー
ザ出力を単色性を低下させてやる即ちマルチ縦モードに
するとともに、横モードの次数を上げてやる即ちマルチ
横モードにすることによりコーヒーレンシーを低下させ
る。これを一般のアルゴンレーザに適用する場合には、
マルチ縦モード化は、レーザ共振器の中に入つている波
長選択用のプリズムを外すこにより可能であり、マルチ
縦モード化はレーザ共振器の共振用ミラーの曲率を変え
てやることにより可能である。実際にこの方法によりレ
ーザ光の可干渉距離はシングル縦モードかつシングル横
モード時には100m以上であつたものがマルチ縦モードか
つマルチ横モードに変更後は約60mm以下と大幅にコーヒ
ーレンシーを低下させることができる。以上のようにコ
ーヒーレンシーを低下させることにより、レーザ光は一
般の照明光に近づき、光フアイバ内での位相差による干
渉が小さくなり、出射光による照明部の照度分布の局部
的不均一性を緩和することができ、ノイズの小さな1次
元画像センサの出力を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、光フアイバを用いてプリント基板の近
傍までレーザ光を伝搬するため照射位置の変化を非常に
小さくすることができ、さらに干渉によるスペツクルの
発生が低減できるため、ノイズの小さなイメージセンサ
出力が得られ結果として極めて信頼性の高いプリント基
板パターン検出装置を構成することができる。また、検
査回路基板からのセンサ出力信号と共に、同一の光源を
用いた基準対象としての回路基板からのセンサ出力信号
が得られるので、光源に異常が発生し検出したセンサ信
号中に光源異常の信号が入っていたとしても、その信号
中から真に回路基板に異常が発生していることによる異
常信号を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る回路基板検査装置の構成図である。 1……アルゴン・レーザ、5A,5B……光フアイベ、6A,6B
……第1のシリンドリカルレンズ、7A,7B……第2のシ
リンドリカルレンズ、9A,9B……プリント基板、10A,10B
……結像レンズ、11A,11B……光学フイルタ、12A,12B…
…1次元イメージセンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤平 寿朗 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 昭59−232344(JP,A) 特開 昭58−25735(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光を検査対象の回路基板に照射
    し、検査対象回路基板からの光線を検出することにより
    前記検査対象の回路基板の異常を検出する回路基板検査
    装置において、前記光源として発振モードが横モード,
    縦モードを有するレーザ光源を用い、該レーザ光源から
    のレーザ光線を第一,第二の光路に分割する手段と、該
    第一の光路を取り込む入射口と、該取り込んだレーザ光
    線を前記検査対象としての第一の回路基板に照射する出
    射口を有する第一の光ファイバと、前記第二の光路を取
    り込む入射口と、該取り込んだレーザ光線を前記第一の
    回路基板と比較される第二の回路基板に照射する出射口
    を有する第二の光ファイバと、前記第一,第二の光ファ
    イバ出射口に対して、前記第一,第二の回路基板を相対
    的に同期しながら二次元的に移動させる移動手段と、前
    記第一,第二の回路基板からの光線を検出する第一,第
    二のイメージセンサと、該第一,第二のイメージセンサ
    からの信号を比較する画像信号処理手段を備えたことを
    特徴とする回路基板検査装置。
JP61078115A 1986-04-07 1986-04-07 回路基板検査装置 Expired - Lifetime JPH079368B2 (ja)

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JP61078115A JPH079368B2 (ja) 1986-04-07 1986-04-07 回路基板検査装置

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JPS62235510A JPS62235510A (ja) 1987-10-15
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CN119984049A (zh) * 2025-02-24 2025-05-13 武汉市莫雷光电科技有限公司 一种pcb板背钻孔存根长度检测装置及检测方法

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JPS5825735A (ja) * 1981-08-07 1983-02-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レ−ザのアナログ変調駆動回路
JPS59232344A (ja) * 1983-06-16 1984-12-27 Hitachi Ltd 配線パタ−ン検出装置

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