光並列処理による電子回路・プリント基板の迅速自動外観検査法の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555076
• Research Institution: Ibaraki National College of Technology
• Principal Investigator: 清水 勲 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (80042464)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒川 臣司 茨城工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (60222733) ; 砂金 孝志 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (70193232) ; 池田 耕 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (10321390) ; 鈴木 慎一 (株)日立技研, 常務取締役・研究開発部長
• Keywords: プリント基板外観検査 / 光アナログ画像識別法 / 光回折パターン / 多重マッチトフィルタ / ホログラム自動作成 / 光差分法 / レーザ計測 / 画像並列処理

Research Abstract

プリント基板等の外観検査が本研究によって、従来の顕微拡大法やディジタル画像処理法に代わって、比較的大視野で欠陥検査の迅速自動化が可能な方法及び装置が開発された。レーザ光照射により標準となる参照プリント基板の形状の光回折パターンと被検査基板の光回折パターンとを光学的に差分または排他的論理和をとる光アナログ画像識別処理法によって、形状欠陥等が光速度で並列に検出された。外観検査は参照形状の光回折パターンで多重マッチトフィルタ(MMSF)をつくり、被検査物体形状の光回折パターンをそのMMSFに投影して光学的に画像の差分をとって行なわれる。MMSFの後の物体光側に設置された凸レンズの逆フーリエ変換面には欠陥部分だけが強い強度の画像として現れる。なお、MMSFとしては溶剤蒸気現像型光導電プラスチックホログラム(PPH)が用いられた。開発された光アナログ型のプリント基板外観検査装置はCCDカメラ、空間光変調器またはプログラマブル位相変調器(SLMまたはPPMと略記)、PPH自動作成器、等を光学レール上に組み込んで構成された。この装置の大よその測定視界は30mm平方であり、その視界内で透過型プリント配線の数十μmサイズの欠陥群が1/30secごとに並列識別され得ることが実験の結果明らかとなった。この検査法は従来のディジタル画像検査法に比べて遥に高性能であることが認められた。また、反射型基板上の欠陥検査法開発研究では基板上の数十μmの欠陥検査は画像拡大無しで迅速自動検出することは現時点では非常に困難であることが分かった。更に、反射型基板上の金鍍金の欠陥検査では数百μmサイズの欠陥は照射レーザ光の波長を選択することによって迅速測定が可能であることが明らかとなった。また、実装基板の部品欠落、極性反転、品名相違、取付け異状などの外観検査法として光アナログ画像識別法は非常に有用であることが認められた。

Research Products

• [Publications] 関, 清水: "複数形状の実時間並列識別法の研究"茨城高専・専攻科H14年度特別研究論文. 55 (2003)
• [Publications] 下平, 清水: "レーザ光による電子基板の外観検査法の開発研究"茨城高専・H14年度卒業研究論文. 41 (2003)
• [Publications] 清水, 大橋, 青野: "スギ花粉の大視野迅速自動測定法の開発研究"空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会講演論文集. Vol.21. 189-191 (2003)
• [Publications] I.Shimizu, K.Ikeda, F.Kato: "Technique for making hologram easily and for measuring behaviour of particles in each shape and/or size simultaneously"Proc. of Intern. Workshop on Holographic Metrology in Fluid Mechanics. Keynote5-1-Keynote5-3 (2003)