柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及对薄膜材料弯曲断裂性能测试装置和测试方法的建立，具体为一种柔性电子基板上具有微米至纳米厚度的单层或多层薄膜材料力学可靠性的原位评价系统及方法。该系统包括高精度螺旋测微器、平衡弹簧、平动滑块及简支梁固定端和简支梁可动端等，通过螺旋测微器向薄膜与柔性基体组成的复合梁施加精确可控的步进位移来实施简支梁弯曲实验，根据简支梁跨距和试样尺寸等参数及几何关系计算出与简支梁跨距对应的实时施加应变，结合原位微观观察及随后的扫描电镜表征，对此类薄膜弯曲断裂性能和临界开裂应变值进行测试与评价。本发明专利技术无需考虑薄膜材料的导电性，对于非导电薄膜材料仍然适用。实验操作简单快捷，可对样品进行原位实时定位观测与分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对各种薄膜材料弯曲断裂性能测试装置和测试方法的建立，具体为一种，特别适用于对制备在柔性电子基 板上、具有微米、亚微米及纳米厚度的单层或多层薄膜材料的断裂性能的评价。
技术介绍
柔性电子器件具有广泛的应用前景，如可巻曲的液晶显示器，柔性太阳能电池面 板，以及电子纸等。附着在柔性基体介质上具有微米、亚微米及纳米厚度的单层和多层薄膜 材料，广泛应用在上述器件中的电路互连体布线以及阻挡层中。上述器件在实际服役过程 中经常承受弯曲、拉伸或扭转等载荷，因此器件中薄膜材料的力学性能常常是影响上述器 件使用可靠性和寿命的重要因素。薄膜中裂纹萌生时的临界开裂应变是上述器件可靠性设 计的重要参数之一，同时也是计算薄膜材料断裂韧性的重要参量，而断裂韧性值反映的是 薄膜材料抵抗裂纹失稳扩展而发生危险的脆性断裂的能力。因此，测试上述薄膜材料中裂纹萌生时的临界开裂应变，对薄膜材料器件的实际应用中的可靠性设计、失效分析以及薄 膜材料力学性能表征的理论研究都具有重要的意义。 目前，人们多采用电阻法测量薄膜材料的开裂应变。电阻法适用于具有导电性的 薄膜材料，通过对薄膜材料施加拉伸载荷，监测薄膜电阻随施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价系统，其特征在于，该原位评价系统由加载部分、试样支撑部分和观察与测量部分三部分组成，具体如下：（１）试样支撑部分，包括简支梁可动端、简支梁固定端、基座和固定块，基座内侧相对设置有平动滑块、固定块，固定块与基座固定连接，平动滑块与基座呈滑动连接，简支梁可动端安装于平动滑块上，简支梁固定端安装于与平动滑块相对的固定块上，与平动滑块相连的简支梁可动端和与固定块相连的简支梁固定端相对应，简支梁可动端和简支梁固定端之间安装试样，试样的一端放置在与基座相连的简支梁固定端，试样的另一端置于简支梁可动端；（２）试样加载部分，包括螺旋测微器、平衡弹簧、平动滑块、支撑滚，螺...

【技术特征摘要】
一种柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价系统，其特征在于，该原位评价系统由加载部分、试样支撑部分和观察与测量部分三部分组成，具体如下(1)试样支撑部分，包括简支梁可动端、简支梁固定端、基座和固定块，基座内侧相对设置有平动滑块、固定块，固定块与基座固定连接，平动滑块与基座呈滑动连接，简支梁可动端安装于平动滑块上，简支梁固定端安装于与平动滑块相对的固定块上，与平动滑块相连的简支梁可动端和与固定块相连的简支梁固定端相对应，简支梁可动端和简支梁固定端之间安装试样，试样的一端放置在与基座相连的简支梁固定端，试样的另一端置于简支梁可动端；(2)试样加载部分，包括螺旋测微器、平衡弹簧、平动滑块、支撑滚，螺旋测微器通过支撑滚与基座内侧设置的平动滑块连接，平动滑块通过平衡弹簧与基座连接；(3)测量与观察部分，包括高倍光学显微镜和与之相连的计算机，高倍光学显微镜与试样对应。2. 按照权利要求1所述的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价系统，其特征在 于，高精度螺旋测微器通过支撑滚和两平衡弹簧对与简支梁可动端相连的平动滑块施加精 度为1 P m的步进位移，带动简支梁可动端移动，给试样施加弯曲载荷。3. 按照权利要求1所述的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价系统，其特征在 于，高倍光学显微镜对试样表面形貌及表面裂纹演化过程进行原位实时观察与摄录像，通 过CCD探头可以实时记录试样表面发生演化的全过程，并将高倍光学显微镜实时采集的试 样演化过程数字图像，通过计算机实现快速的图像处理和定量化计算与分析。4. 按照权利要求1所述的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价系统，其特征在 于，试样为柔性电子基板表面附着的单层或多层薄膜。5. 按照权利要求1所述的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价方法，其特征在 于，利用所述原位评价...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广平，朱晓飞，张滨，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]