薄膜厚度测试方法

薄膜电容测试方法详解

1. 准备设备、工具：

所需工具及其规格型号如表一所示：

表 一（工具规格型号）

品名 规格/型号 数量 品名 规格/型号 数量

调压器 0V～450V/三相 1台 电流表 UNI-T 1台

万用表 FLUKE-117C 1台 测温仪 TM-902C 1台

电桥测试仪 Zen tech 1台 双综示波器 LM620C型 1台

游标卡尺 mm/inch 1把 变压器 MTT-120K 1台

耐压测试仪 CC2672A型 1台 分流器 TM-902C 2把

2.外观物理检测

2.1首先需检查待测电容是否有正规的《产品规格说明书》，其中需包括产品名称、规格型号、安装尺寸、工艺要求、技术参数以及供应商名称、地址及其联系方式，以确保此批次产品是由正规厂商提供。

2.2参考《产品规格说明书》的工艺参数，观察电容的外观、颜色、及其材质等参数是否与其所标注的工艺指标一致。

2.3用游标卡尺对电容的安装尺寸进行确认，确保电容的直径、高度、最大高度、以及引出端的直径与间距等参数在产品工艺的误差范围之内。

2.4 检查电容的外观，确保其外观整洁、无明显的变形、破损、裂纹、花斑、污浊、锈蚀等不良状况；且其标识清晰牢固、正确完整。

2.5检查其引出端子，保证其端子端正、无氧化、无锈蚀、无影响其导电性能等状况，且引出端子无扭曲、变形和影响插拔的机械损伤。

3.数字电桥测试

3.1用电桥测试其实际容量与标称容量是否一致（金属化薄膜电容一般会有±5%的误差范围）， 其损耗角正切值tanθ(即D值)大小是否符合国家标准（薄膜电容器tanθ≤0.0015，电解电容器tanθ≤0.25）。

3.2对Zen tech电桥测试仪的使用，正确连接电源以后，按“POWER”键开启测试仪的工作电压；按“LCR”键选择测试类型（L：电感，C：电容，R：电阻）。 3.3按“UP”与“DOWN”键选择测试量程（μF、nF、pF），按“FREQ”键选择测试频率（100HZ、120HZ、1KHZ），可根据厂商提供的技术参数来选择所需的测试频率。

塑料薄膜的性能测试方法

塑料薄膜、复合膜具有不同的物理、机械、耐热以及卫生性能。

当塑料薄膜应用为包装材料时，需要根据包装物以及应用环境的不

同，选择合适的材料来使用。如何评价包装材料的性能呢？国内外测

试方法有很多。我们应优先选择那些科学、简便、测量误差小的方法，

优先选择ISO、 ASTM、以及我国国家标准、行业标准，如BB／T

标准、QB／T标准、HB／T标准等等。 GBT 2918-1998 《塑料试样状态调节和试验的标准环境》等

同国际标准ISO 291:1997《塑料一状态调节和试验的标准环境》，

提出了各种塑料及各类试样在相当于实验室平均环境条件的恒定环

境条件下进行状态调节和试验的规范，并给出标准实验环境定义，是

大部分塑料性能测试方法引用的标准。 1．规格、外观测试方法

塑料薄膜作为包装材料，它的尺寸规格要满足内装物的需要；外

观直接影响商品形象；其厚度则又是影响机械性能、阻隔性的因素之

一，需要在质量和成本上找到最优化的指标。因此这些指标就会在每

个产品标准的要求中作出规定，相应的要求检测方法一般有： 1.1厚度测定

塑料一般具有一定的弹性，因此其厚度测定一般需要施加一定的

接触负荷。 GB／T6672－2001《塑料薄膜和薄片厚度测定 机械测量法》

等同采用ISO4593：1993《塑料－薄膜和薄片－厚度测定－机械测量法》。规定了机械法测量法即接触法测量塑料薄膜或薄片样品厚

度的试验方法，但不适用于压花材料的测试。 1.2.长度、宽度

塑料材料的尺寸受环境温度的影响较大，解卷时的操作拉力也会

造成材料的尺寸变化。测量器具的精度不同，也会造成测量结果的差

异。因此在测量中必须注意每个细节，以求测量的结果接近真值。 GB／T 6673－2001《塑料 薄膜与片材长度和宽度的测定》非

等效采用国际标准ISO 4592：1992《塑料－薄膜和薄片－长度和

宽度的测定》。该标准规定了卷材和片材的长度和宽度的基准测量方

薄膜的残余应力一、薄膜应力分析

图一、薄膜应变状态与应力

薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive

stress)，如图一所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向内压缩、膜表面下凹，薄膜因为有拉应力的作用，薄膜本身产生收缩的趋势，如果膜层的拉应力超过薄膜的弹性限度，则薄膜就会破裂甚至剥离基体而翘起。压应力则呈相反的状况，膜表面产生外凸的现象，在压应力的作用下，薄膜有向表面扩张的趋势。如果压应力到极限时，则会使薄膜向基板内侧卷曲，导致膜层起泡。数学上表示方法为拉应力—正号、亚应力—负号。

造成薄膜应力的主要来源有外应力 (external stress)、热应力 (thermal

stress) 及內应力 (intrinsic stress)，其中，外应力是由外力作用施加于薄膜所引起的。热应力是因为基体与膜的热膨胀系数相差太大而引起，此情形发生于制备薄膜時基板的温度，冷卻至室温取出而产生。內应力则是薄膜本身与基体材料的特性引起的，主要取决于薄膜的微观结构和分子沉积缺陷等因素，所以薄膜彼此的界面及薄膜与基体边界之相互作用就相當重要，這完全控制于制备的参数与技术上，此为应力的主要成因。 二、薄膜应力测量方法

测量薄膜内应力的方法大致可分为机械法、干涉法和衍射法三大类。前两者为测量基体受应力作用后弯曲的程度，称为曲率法；后者为测量薄膜晶格常数的畸变。

（一） 曲率法

假设薄膜应力均匀，即可以测量薄膜蒸镀前后基体弯曲量的差值，求得实际薄膜应力的估计值，其中膜应力与基体上测量位置的半径平方值、膜厚及泊松比

(Poisson's ratio) 成反比；与基体杨氏模量 (Es，Young's modulus)、基体厚度的平方及蒸鍍前后基体曲率（1/R）的相对差值成正比。利用这些可测量得到的数值，可以求得薄膜残余应力的值。

薄膜的测试方法

薄膜性能的测试方法有很多种，下文将介绍几种常用的测试方法。

图90 落镖测试的示意图 图91 落镖测试结果的估算图 Falling weight 落锤 Tensioned film 绷紧的薄膜 Film after impact 冲击以后的薄膜 5.1 薄膜的落镖测试 ASTM D 1709/方法A

落镖实验主要用来测试薄膜在突然冲击之下的耐穿刺性。它的测定方法是用不同质量的标准落锤从66 cm的高度降落到薄膜表面，来测定薄膜的破坏概率（图90和91）。图形法是评估薄膜破坏概率一种常用的方法，当一个落锤能使50%的

薄膜断裂时，该落锤质量就是薄膜的落镖冲击强度。

5.2 薄膜的拉伸测试 ISO527

将薄膜的两端用特定的夹子夹紧后，以恒定的相当慢的速度缓慢拉伸薄膜。同

时，拉伸设备测量和记录下拉伸长度和拉伸力的变化。图92和93为拉伸设备的夹

头和相应的记录信号仪。采用ISO527可以测量塑料的拉伸应力以及拉伸强度，拉

伸应力(N/mm)是指在拉伸过程中，每单位面积薄膜横截面所受到的拉伸力。薄膜

的伸长率(％)是指拉伸过程中，薄膜的实际长度与未拉伸时的原始长度之比。 2

图94是一个拉伸测试的应力应变曲线图，由于材料的不同，拉伸曲线也会或多或少的有一些变化，但是基本的特征还是相同的。下文将介绍一下曲线中的各个特征值。 屈服拉伸强度是指拉伸过程中的最大拉伸力时的强度 最终拉伸强度是指样品断裂时的拉伸强度

54屈服强度指样品在屈服点所受的拉伸力，其特征为薄膜在延伸的过程中，拉伸力没有产生明显的增加。应力应变曲线在这时呈现出相对水平的趋势。当然，在这三个特征点上都有相应的伸长率与之对应。

图92 夹持的薄膜试样 图93 拉伸测试仪

在实际使用过程中，薄膜的拉伸有一个限制范围。在这个范围以内，变形后的薄膜可以恢复原状。但超出这个范围，薄膜的变形就不能恢复了。通常情况下采用屈服点作为薄膜的使用极限。而薄膜的纵向拉伸和横向拉伸也是不同的。图95为