專利名稱：柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對各種薄膜材料彎曲斷裂性能測試裝置和測試方法的建立，具體為一
種柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價系統(tǒng)及方法，特別適用于對制備在柔性電子基 板上、具有微米、亞微米及納米厚度的單層或多層薄膜材料的斷裂性能的評價。
背景技術(shù)：
柔性電子器件具有廣泛的應(yīng)用前景，如可巻曲的液晶顯示器，柔性太陽能電池面 板，以及電子紙等。附著在柔性基體介質(zhì)上具有微米、亞微米及納米厚度的單層和多層薄膜 材料，廣泛應(yīng)用在上述器件中的電路互連體布線以及阻擋層中。上述器件在實(shí)際服役過程 中經(jīng)常承受彎曲、拉伸或扭轉(zhuǎn)等載荷，因此器件中薄膜材料的力學(xué)性能常常是影響上述器 件使用可靠性和壽命的重要因素。薄膜中裂紋萌生時的臨界開裂應(yīng)變是上述器件可靠性設(shè) 計的重要參數(shù)之一，同時也是計算薄膜材料斷裂韌性的重要參量，而斷裂韌性值反映的是 薄膜材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展而發(fā)生危險的脆性斷裂的能力。因此，測試上述薄膜材料中裂
紋萌生時的臨界開裂應(yīng)變，對薄膜材料器件的實(shí)際應(yīng)用中的可靠性設(shè)計、失效分析以及薄 膜材料力學(xué)性能表征的理論研究都具有重要的意義。 目前，人們多采用電阻法測量薄膜材料的開裂應(yīng)變。電阻法適用于具有導(dǎo)電性的 薄膜材料，通過對薄膜材料施加拉伸載荷，監(jiān)測薄膜電阻隨施加拉伸應(yīng)變的變化，獲得薄膜
中產(chǎn)生裂紋時的電阻急劇增加段與薄膜未開裂電阻線性變化段的交點(diǎn)，來反推出薄膜的臨 界開裂應(yīng)變。然而，該方法在測量亞微米尤其是納米量級厚度的薄膜材料的電阻過程中，由 于電極接觸等問題通常會影響測量結(jié)果精度，而且電阻劇增段線性擬合的隨機(jī)性較大，由 此反推出的薄膜材料開裂應(yīng)變誤差較大；此外，對于非導(dǎo)體薄膜材料電阻法不能適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種精確、簡單、快捷的柔性電子基板上具有微米至納米
厚度的單層或多層薄膜材料可靠性原位評價系統(tǒng)及方法，該原位測試系統(tǒng)及測試方法表征 薄膜材料損傷萌生時的臨界應(yīng)變，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的薄膜材料開裂應(yīng)變誤差較大，以
及對于非導(dǎo)體薄膜材料電阻法不能適用等問題。由于薄膜材料實(shí)際工作過程遭受彎曲載荷 作用的頻率要多于遭受其它載荷，而該測試方法對試樣所施載荷便是與薄膜材料實(shí)際工況 相一致的彎曲載荷，同時具有試樣制備簡便、測試精度較高、快捷等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 該原位評價系統(tǒng)由加載部分、試樣支撐部分和觀察與測量部分三部分組成，具體 如下 (1)試樣支撐部分，包括簡支梁可動端、簡支梁固定端、基座和固定塊，基座內(nèi)側(cè)相 對設(shè)置有平動滑塊、固定塊，固定塊與基座固定連接，平動滑塊與基座呈滑動連接，簡支梁 可動端安裝于平動滑塊上，簡支梁固定端安裝于與平動滑塊相對的固定塊上，與平動滑塊 相連的簡支梁可動端和與固定塊相連的簡支梁固定端相對應(yīng)，簡支梁可動端和簡支梁固定端之間安裝試樣，試樣的一端放置在與基座相連的簡支梁固定端，試樣的另一端置于簡支 梁可動端； (2)試樣加載部分，包括螺旋測微器、平衡彈簧、平動滑塊、支撐滾，螺旋測微器通
過支撐滾與基座內(nèi)側(cè)設(shè)置的平動滑塊連接，平動滑塊通過平衡彈簧與基座連接； (3)測量與觀察部分，包括高倍光學(xué)顯微鏡和與之相連的計算機(jī)，高倍光學(xué)顯微鏡
與試樣對應(yīng)。 2、本發(fā)明柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價方法，利用上述測試系統(tǒng)，具 體步驟如下(l)根據(jù)試樣原始長度L。調(diào)節(jié)簡支梁固定端和簡支梁可動端之間的間距，高 精度螺旋測微器通過支撐滾和兩平衡彈簧對與簡支梁可動端相連的平動滑塊施加精度為 lpm的步進(jìn)位移，帶動簡支梁可動端移動，給試樣施加彎曲載荷。(2)根據(jù)簡支梁跨距L、試 樣原始長度L。，得出各參數(shù)與簡支梁曲率半徑R之間的關(guān)系式<formula>formula see original document page 5</formula> 簡支梁跨距小于某一臨界值2L。/Ji時，簡支梁曲率半徑等于L/2 ;通過簡支梁曲 率半徑結(jié)合復(fù)合梁理論，計算出與簡支梁跨距相對應(yīng)的實(shí)時施加應(yīng)變e的大小<formula>formula see original document page 5</formula> 其中，n為薄膜和基體材料的厚度比，x為薄膜和基體材料的彈性模量比，df和 ds分別為薄膜和基體的厚度；(3)高倍光學(xué)顯微鏡對試樣表面形貌及表面裂紋演化過程進(jìn) 行原位實(shí)時觀察與攝錄像，通過CCD探頭實(shí)時記錄試樣表面發(fā)生演化的全過程，并將高倍 光學(xué)顯微鏡實(shí)時采集的試樣演化過程數(shù)字圖像，通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)快速的圖像處理和定量化 計算與分析。通過測量試樣表面裂紋密度，得出裂紋密度與施加應(yīng)變之間的關(guān)系，采用反推 法得到裂紋密度為零時對應(yīng)施加的應(yīng)變值，將該應(yīng)變數(shù)值定義為該薄膜材料的臨界開裂應(yīng) 變。 本發(fā)明所述的薄膜材料為各種目前已知的物理和化學(xué)技術(shù)制備在柔性電子基板 上的具有微米、亞微米或納米厚度的單層或多層薄膜材料。 本發(fā)明所述的被測薄膜材料為制備在柔性電子基板上的具有導(dǎo)電性或非導(dǎo)電性 的薄膜材料。 本發(fā)明的特點(diǎn)在于 1、本發(fā)明對樣品施加更接近薄膜材料實(shí)際工況的彎曲載荷。 2、測試精度較高。本發(fā)明測試方法擺脫了電阻法對于微、納米厚度薄膜由于接觸 問題無法解決而引起的電阻值測不準(zhǔn)的弊端，通過高精度螺旋測微器對樣品施加彎曲載荷 的步進(jìn)位移，可以提高測試精度。 3、本發(fā)明無需考慮薄膜材料的導(dǎo)電性，對于導(dǎo)電與非導(dǎo)電薄膜材料都可采用本方 法進(jìn)行測試。 4、樣品制備簡便。對于制備在柔性基板上的單層或多層薄膜材料，本發(fā)明可以將 其加工成具有測試系統(tǒng)允許尺寸范圍內(nèi)的樣品尺度便可以進(jìn)行測試。 5、設(shè)備簡單，應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明不需要專門的力學(xué)性能實(shí)驗機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對柔性基板上對薄膜試樣施加彎曲載荷，可以評價薄膜材料在彎曲載荷造成的拉應(yīng)變和壓應(yīng)變作 用下的不同損傷行為及其臨界開裂應(yīng)變值。 6、可對樣品進(jìn)行定點(diǎn)、定位、實(shí)時觀測與分析。本發(fā)明實(shí)驗過程中可以對樣品在二 維平面內(nèi)進(jìn)行微動調(diào)節(jié)，方便對樣品的某一固定點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)、定位觀察，通過置于樣品上方 的高倍光學(xué)顯微鏡可以對樣品表面形貌及表面裂紋演化過程進(jìn)行實(shí)時原位觀察與分析。
7、本發(fā)明對于高倍光學(xué)顯微鏡采集的試樣實(shí)時演化過程的數(shù)字圖像可以通過計 算機(jī)進(jìn)行快速的圖像處理和定量化計算與分析。


圖1為柔性基板上薄膜材料可靠性評價系統(tǒng)的原理示意圖。 圖中，1螺旋測微器；2平衡彈簧；3平動滑塊；4支撐滾；5簡支梁可動端；6試樣； 7簡支梁固定端；8基座；9光學(xué)顯微鏡；10計算機(jī)；11固定塊。 圖2為正向彎曲實(shí)驗(試樣受拉應(yīng)變)中簡支梁跨距與簡支梁曲率半徑關(guān)系圖； (a)是彎曲試驗前的試樣；(b)是正彎曲試樣；(C)是反彎曲試樣。其中，12薄膜；13基體； 14中性面；15簡支點(diǎn)。 圖3為125 i！ m厚聚酰亞胺基體上Cu-Ni多層薄膜試樣在該原位評價系統(tǒng)上薄膜 表面裂紋演化的光學(xué)顯微照片。其中(a)和(b)分別為施加應(yīng)變?yōu)?.39%和0.70%時試
樣表面形貌的光學(xué)顯微圖片。 圖4為125 ii m厚聚酰亞胺基體上1 P m厚Cu-Ni多層薄膜裂紋密度與施加應(yīng)變的 關(guān)系曲線。箭頭所指的點(diǎn)對應(yīng)臨界開裂應(yīng)變。 圖5為125 ii m厚聚酰亞胺基體上1 P m厚Cu-Ta多層薄膜試樣在該測試系統(tǒng)上薄 膜表面承受壓應(yīng)變時表面損傷的光學(xué)顯微照片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳述本發(fā)明。 如圖1所示，該原位評價系統(tǒng)由三部分組成(l)加載部分；(2)試樣支撐部分； (3)觀察與測量部分。 1、試樣支撐部分，包括簡支梁可動端5、簡支梁固定端7、基座8和固定塊11等，負(fù) 責(zé)固定并支撐試樣?；?內(nèi)側(cè)相對設(shè)置有平動滑塊3、固定塊11，固定塊11與基座8固 定連接，平動滑塊3與基座8呈滑動連接，簡支梁可動端5安裝于平動滑塊3上，簡支梁固 定端7安裝于與平動滑塊3相對的固定塊11上，與平動滑塊3相連的簡支梁可動端5和與 固定塊11相連的簡支梁固定端7相對應(yīng)，簡支梁可動端5和簡支梁固定端7之間安裝試樣 6，試樣6的一端放置在與基座相連的簡支梁固定端7，試樣6的另一端置于簡支梁可動端 5。 安裝試樣6時，首先根據(jù)試樣長度將簡支梁可動端5和簡支固定端7間距調(diào)節(jié)至 合適距離處，然后將試樣6放置于簡支梁可動端5和簡支梁固定端7之間的簡支點(diǎn)，使得試 樣與加載軸平行，形成一個簡支梁試樣。通過高精度螺旋測微器1和平衡彈簧2驅(qū)動平動 滑塊3運(yùn)動，帶動試樣沿簡支梁可動端5進(jìn)行水平運(yùn)動，從而對試樣施加恒定應(yīng)變。
2、試樣加載部分，包括螺旋測微器1、平衡彈簧2、平動滑塊3、支撐滾4等，負(fù)責(zé)給試樣施加彎曲載荷。螺旋測微器1通過支撐滾4與基座8內(nèi)側(cè)設(shè)置的平動滑塊3連接，平 動滑塊3通過兩平衡彈簧2與基座8連接；高精度螺旋測微器1通過支撐滾4和兩平衡彈 簧2對與簡支梁可動端5相連的平動滑塊3施加精度為1 P m的步進(jìn)位移，帶動簡支梁可動 端5移動，給試樣6施加彎曲載荷。 3、測量與觀察部分，包括與高倍光學(xué)顯微鏡9和與之相連的計算機(jī)10。高倍光學(xué) 顯微鏡9與試樣6對應(yīng)，高倍光學(xué)顯微鏡9可以對試樣表面形貌及表面裂紋演化過程進(jìn)行 實(shí)時原位實(shí)時觀察與攝錄像，通過CCD探頭可以實(shí)時記錄試樣表面發(fā)生演化的全過程，并 將高倍光學(xué)顯微鏡實(shí)時采集的試樣演化過程數(shù)字圖像，通過計算機(jī)10實(shí)現(xiàn)快速的圖像處 理和定量化計算與分析。 如圖2之(a)所示，彎曲試驗前的試樣為基體13表面附著單層或多層的薄膜12， L。為試樣原始長度；df和ds分別為薄膜12和基體13的厚度，L為簡支梁跨距，R為試樣發(fā) 生彎曲時中性面14的曲率半徑。 其中，中性面是指應(yīng)變等于零的平面，根據(jù)梁純彎曲理論，在正向彎曲狀態(tài)下，中
性面以上的材料承受拉應(yīng)力；在反向彎曲狀態(tài)下，中性面以上的材料承受壓應(yīng)力。 本發(fā)明柔性基板上薄膜材料的可靠性評價方法，利用上述測試系統(tǒng)，具體步驟如
下 (1)根據(jù)試樣原始長度(L。)調(diào)節(jié)簡支梁固定端7和簡支梁可動端5之間的間距；
(2)通過高精度螺旋測微器1和平衡彈簧2推動簡支梁可動端5，從而帶動試樣6 沿可動端水平移動； (3)根據(jù)簡支梁跨距(L)、試樣原始長度(L。)等參數(shù)，并結(jié)合圖2所示的幾何關(guān)系， 得出各參數(shù)與簡支梁曲率半徑(R)之間的關(guān)系式(1):
環(huán)&,。
(1)
(2) (4)當(dāng)簡支梁跨距小于某一臨界值(2L。/ji)時，簡支梁曲率半徑等于L/2 ;
(5)通過簡支梁曲率半徑結(jié)合復(fù)合梁理論可以計算出與簡支梁跨距相對應(yīng)的實(shí)時 施加應(yīng)變e的大小
'力+《)(l + 2" + x"2) 其中，n為薄膜和基體材料的厚度比，x為薄膜和基體材料的彈性模量比，df和 ds分別為薄膜和基體的厚度； (6)采用高倍光學(xué)顯微鏡對被測薄膜表面形貌進(jìn)行實(shí)時觀察和攝錄像； (7)通過測量試樣表面裂紋密度，得出裂紋密度與施加應(yīng)變之間的關(guān)系，采用反推
法得到裂紋密度為零時所對應(yīng)施加的應(yīng)變值，將該應(yīng)變數(shù)值定義為該薄膜材料的臨界開裂應(yīng)變。
反推法具體為裂紋密度(P )與施加應(yīng)變(e )之間近似滿足指數(shù)遞增關(guān)系 <formula>formula see original document page 7</formula>
(3) 其中，P 。為飽和裂紋密度，A和e 。為擬合常數(shù)。
首先，通過式(3)對實(shí)驗測量的裂紋密度與施加應(yīng)變關(guān)系曲線進(jìn)行擬合，得到擬 合常數(shù)A和e。數(shù)值，然后令上式裂紋密度P =0，根據(jù)已知參數(shù)計算出對應(yīng)裂紋密度為零 時的應(yīng)變值，將該應(yīng)變定義為薄膜的臨界開裂應(yīng)變。 本發(fā)明所測試的薄膜材料為通過各種物理和化學(xué)等技術(shù)制備在柔性電子基板上 的薄膜。 實(shí)施例1 本發(fā)明原位評價系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。 采用磁控濺射方法在厚度為125ym的聚酰亞胺基體上制備總厚度為lym、單層 厚度均為50nm的Cu-Ni多層薄膜。將試樣裁切成尺寸為12mmX2mm的矩形。首先根據(jù)試樣 原始長度將測試系統(tǒng)的簡支梁可動端和簡支梁固定端間距調(diào)節(jié)到與試樣尺寸相匹配的合 適距離處。按照圖2之(b)所示的放置狀態(tài)，將樣品放置于簡支點(diǎn)15之上，通過螺旋測微器 1和平衡彈簧2驅(qū)動平動滑塊3發(fā)生水平微動，試樣6發(fā)生正彎曲，從而對聚酰亞胺基體上 的Cu-Ni多層膜施加恒定拉應(yīng)變。記錄簡支點(diǎn)間距，并同時通過高倍光學(xué)顯微鏡和CCD探 頭采集此時試樣表面形貌變化的圖像。保持30秒后繼續(xù)加載，并記錄簡支點(diǎn)間距和對應(yīng)時 刻試樣表面的形貌圖像。試樣表面形貌光學(xué)圖像觀察表明，隨施加應(yīng)變的增加，試樣表面裂 紋間距逐漸減小，新裂紋易于在已形成的裂紋間萌生和擴(kuò)展。如圖3之(a)所示，施加應(yīng)變 為0. 39%時，裂紋1 3的裂紋間距較大；如圖3之(b)所示，施加應(yīng)變增加到0. 70%時， 裂紋5和裂紋6分別萌生于裂紋1 2以及裂紋2 3之間。當(dāng)施加應(yīng)變超過1. 54%后， 裂紋密度不再增加，達(dá)到飽和值。裂紋密度與施加應(yīng)變的關(guān)系曲線如圖4所示。根據(jù)裂紋 密度與施加應(yīng)變關(guān)系曲線，反推至裂紋密度為零時，即裂紋萌生時的臨界應(yīng)變值為0.3%。
實(shí)施例2 采用磁控濺射方法在厚度為125ym的聚酰亞胺基體上制備總厚度為lym、單層 厚度均為50nm的Cu-Ta多層薄膜。將試樣裁切成尺寸為12mmX2mm的矩形。首先根據(jù)試 樣原始長度將測試系統(tǒng)的簡支梁可動端和簡支梁固定端間距調(diào)節(jié)至合適距離處，如圖2之 (c)所示，該放置狀態(tài)將樣品放置于簡支點(diǎn)上，通過螺旋測微器1和平衡彈簧2驅(qū)動平動滑 塊3水平運(yùn)動，試樣6發(fā)生反彎曲，從而對聚酰亞胺基體上的Cu-Ta多層膜施加恒定壓應(yīng) 變。記錄簡支點(diǎn)間距L，并同時通過高倍光學(xué)顯微鏡和CCD探頭采集此時試樣表面形貌的圖 像。保持30秒后繼續(xù)加載，并記錄簡支點(diǎn)間距和對應(yīng)時刻試樣表面形貌圖像。試樣表面形 貌光學(xué)圖像觀察表明，Cu-Ta多層薄膜承受壓應(yīng)變時將產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象，如圖5中箭頭所示。 翹曲間距和翹曲寬度分別為93±26 ii m和27±4 ii m。根據(jù)對薄膜表面形貌隨施加應(yīng)變演化 過程進(jìn)行分析，該Cu-Ta多層膜發(fā)生翹曲時的臨界應(yīng)變值為0. 5%。 實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明通過螺旋測微器向薄膜和柔性基體組成的復(fù)合梁施加精 確可控的步進(jìn)位移進(jìn)行簡支梁彎曲實(shí)驗，根據(jù)簡支梁跨距和試樣尺寸等參數(shù)及幾何關(guān)系， 計算出與簡支梁跨距對應(yīng)的實(shí)時施加應(yīng)變值，結(jié)合原位的微觀觀察及隨后的掃描電鏡表 征，并通過測量試樣表面裂紋密度，得出裂紋密度與施加應(yīng)變之間的關(guān)系，采用反推法得到 裂紋密度為零時所對應(yīng)施加的臨界開裂應(yīng)變值，評價薄膜材料在彎曲載荷作用下發(fā)生的正 彎曲和反彎曲分別造成的拉應(yīng)變和壓應(yīng)變作用下的不同損傷行為及其臨界開裂應(yīng)變值，對 薄膜材料彎曲斷裂性能進(jìn)行評價；本發(fā)明無需考慮薄膜材料的導(dǎo)電性，實(shí)驗操作簡單快捷，
且可對樣品進(jìn)行原位定點(diǎn)、定位、實(shí)時觀測與分析。
權(quán)利要求
一種柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價系統(tǒng)，其特征在于，該原位評價系統(tǒng)由加載部分、試樣支撐部分和觀察與測量部分三部分組成，具體如下(1)試樣支撐部分，包括簡支梁可動端、簡支梁固定端、基座和固定塊，基座內(nèi)側(cè)相對設(shè)置有平動滑塊、固定塊，固定塊與基座固定連接，平動滑塊與基座呈滑動連接，簡支梁可動端安裝于平動滑塊上，簡支梁固定端安裝于與平動滑塊相對的固定塊上，與平動滑塊相連的簡支梁可動端和與固定塊相連的簡支梁固定端相對應(yīng)，簡支梁可動端和簡支梁固定端之間安裝試樣，試樣的一端放置在與基座相連的簡支梁固定端，試樣的另一端置于簡支梁可動端；(2)試樣加載部分，包括螺旋測微器、平衡彈簧、平動滑塊、支撐滾，螺旋測微器通過支撐滾與基座內(nèi)側(cè)設(shè)置的平動滑塊連接，平動滑塊通過平衡彈簧與基座連接；(3)測量與觀察部分，包括高倍光學(xué)顯微鏡和與之相連的計算機(jī)，高倍光學(xué)顯微鏡與試樣對應(yīng)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價系統(tǒng)，其特征在 于，高精度螺旋測微器通過支撐滾和兩平衡彈簧對與簡支梁可動端相連的平動滑塊施加精 度為1 P m的步進(jìn)位移，帶動簡支梁可動端移動，給試樣施加彎曲載荷。
3. 按照權(quán)利要求1所述的柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價系統(tǒng)，其特征在 于，高倍光學(xué)顯微鏡對試樣表面形貌及表面裂紋演化過程進(jìn)行原位實(shí)時觀察與攝錄像，通 過CCD探頭可以實(shí)時記錄試樣表面發(fā)生演化的全過程，并將高倍光學(xué)顯微鏡實(shí)時采集的試 樣演化過程數(shù)字圖像，通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)快速的圖像處理和定量化計算與分析。
4. 按照權(quán)利要求1所述的柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價系統(tǒng)，其特征在 于，試樣為柔性電子基板表面附著的單層或多層薄膜。
5. 按照權(quán)利要求1所述的柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價方法，其特征在 于，利用所述原位評價具體方法如下(1) 根據(jù)試樣原始長度L。調(diào)節(jié)簡支梁固定端和簡支梁可動端之間的間距；(2) 通過高精度螺旋測微器和平衡彈簧推動簡支梁可動端，從而帶動試樣沿可動端水 平移動；(3) 根據(jù)簡支梁跨距L、試樣原始長度L。，得出各參數(shù)與簡支梁曲率半徑R之間的關(guān)系式<formula>formula see original document page 2</formula>(4) 當(dāng)簡支梁跨距小于某一臨界值2L。/Ji時，簡支梁曲率半徑等于L/2;(5) 通過簡支梁曲率半徑結(jié)合復(fù)合梁理論可以計算出與簡支梁跨距相對應(yīng)的實(shí)時施加 應(yīng)變e的大小<formula>formula see original document page 2</formula>其中，n為薄膜和基體材料的厚度比，x為薄膜和基體材料的彈性模量比，df和4分別為薄膜和基體的厚度；(6) 采用高倍光學(xué)顯微鏡對被測薄膜表面形貌進(jìn)行實(shí)時觀察和攝錄像；(2)(7)通過測量試樣表面裂紋密度，得出裂紋密度與施加應(yīng)變之間的關(guān)系，采用反推法得 到裂紋密度為零時對應(yīng)施加的應(yīng)變值，將該應(yīng)變數(shù)值定義為該薄膜材料的臨界開裂應(yīng)變。
6. 按照權(quán)利要求5所述的柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價方法，其特征在 于可以評價薄膜材料在彎曲載荷作用下發(fā)生的正彎曲和反彎曲分別造成的拉應(yīng)變和壓應(yīng) 變作用下的不同損傷行為及其臨界開裂應(yīng)變值。
7. 按照權(quán)利要求5所述的柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價方法，其特征在于所制備的薄膜材料為各種目前已知的物理和化學(xué)技術(shù)制備在柔性電子基板上的具有微米、亞微米或納米厚度的薄膜材料。
8. 按照權(quán)利要求7所述的柔性電子基板上薄膜材料可靠性原位評價方法，其特征在于被測的薄膜材料為具有導(dǎo)電性或非導(dǎo)電性的材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及對薄膜材料彎曲斷裂性能測試裝置和測試方法的建立，具體為一種柔性電子基板上具有微米至納米厚度的單層或多層薄膜材料力學(xué)可靠性的原位評價系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括高精度螺旋測微器、平衡彈簧、平動滑塊及簡支梁固定端和簡支梁可動端等，通過螺旋測微器向薄膜與柔性基體組成的復(fù)合梁施加精確可控的步進(jìn)位移來實(shí)施簡支梁彎曲實(shí)驗，根據(jù)簡支梁跨距和試樣尺寸等參數(shù)及幾何關(guān)系計算出與簡支梁跨距對應(yīng)的實(shí)時施加應(yīng)變，結(jié)合原位微觀觀察及隨后的掃描電鏡表征，對此類薄膜彎曲斷裂性能和臨界開裂應(yīng)變值進(jìn)行測試與評價。本發(fā)明無需考慮薄膜材料的導(dǎo)電性，對于非導(dǎo)電薄膜材料仍然適用。實(shí)驗操作簡單快捷，可對樣品進(jìn)行原位實(shí)時定位觀測與分析。
文檔編號G01N3/00GK101726442SQ20081022825
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者張廣平, 張濱, 朱曉飛 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所