在半导体、显示面板、新材料这些领域中,材料的表面性能往往与产品的质量和可靠性息息相关。优尼康科技有限公司这些年一直专注于膜厚测量、表面形貌测量,材料力学性能测试、表面缺陷检测等领域。帮用户解决对应的问题。但随着客户对产品性能的要求越来越高,新的需求不断冒出来,厚度和形貌都测出来了,表界面的特性该如何去量化呢?
举几个例子。半导体厂里,晶圆经过RCA标准清洗之后,表面到底干不干净?可以通过测量清洗后的表面接触角,看有没有达到70到90度就行。显示面板厂做的AF防指纹镀膜,镀完膜肉眼看不出实际的效果,但用水滴角设备测量接触角度,大于110°才算是合格。做等离子处理的,处理前接触角95°,处理后降到30°,这些数据可以让表界面处理效果一目了然。光刻胶旋涂的时候,接触角太大,胶滴在晶圆表面聚成液滴状,涂覆直接失败;接触角太小又会涂得太薄,厚度没法保证。这些问题,仅仅使用光学膜厚仪和台阶仪是没有办法回答的。
这就是水滴角测量仪的价值所在。水滴角(接触角)是表征固体表面润湿性的核心参数,表面化学组成变了、有污染了、处理不均匀了,接触角都会产生明显的变化。根据市场研究机构统计,全球光学接触角测量仪的市场预计到2031年将达到4.1亿美元。制造业对表面性能的量化检测,越来越绕不开表界面特性测量了。
水滴角,简单说就是液滴落在固体表面时,在空气、液滴、固体表面三个相交点处形成的那个夹角。角度越小表面越亲水,角度越大表面越疏水。
水滴角测量有几个特点:
无损检测,反馈灵敏。用的就是超纯水,滴上去不伤样品。哪怕表面有极微小的结构变化或者沾了点什么东西,接触角都会变。半导体晶圆检测最怕破坏样品,水滴角测量设备正好解决了这个问题。
量化表面处理效果。等离子处理、电晕处理、火焰处理这些表面改性工艺,做没做到位肉眼看不出来。水滴角把表面处理的结果变成实在的数字,比如等离子处理后接触角从95°降到30°,数据一摆,处理的成效就能看的清清楚楚了。
预测粘附和涂覆性能。润湿性是粘合、涂覆、印刷这些工艺能不能成的前提。接触角不合适,后面粘不住、涂不匀,等出了问题再返工,成本就大了。提前进行测试,心里更有底。
德国KRÜSS(克吕士)1796年成立,专注表界面测量领域近60年了,第一台全自动表面张力仪和第一台全自动接触角测量仪都是他们带来的。KRÜSS的DSA系列液滴形状分析仪,行业里算得上是标杆。
静态接触角:评估材料表面的基本润湿特性
动态接触角(前进角和后退角):反映表面在润湿和去润湿过程中的行为
滚动角:评价疏水表面的自清洁能力
表面自由能(SFE):分析固体表面的极性和色散成分
表面张力:测量液体的表界面张力
KRUSS的微压双滴定系统。水和二碘甲烷两种测试液可以同时滴,从滴液到算出表面自由能只要一秒。滴定不用针头,省了注射器污染的风险。
内置的ADVANCE软件。从制样到测量到出结果,流程很清楚,不用在菜单里翻来翻去找功能。
出色的环境控制。零下30度到400度都能测,湿度也能控制,液滴蒸发的影响可以规避。
收缩液滴法(Stood-up Drop)。几秒钟就能测完后退角。测出来的结果和传统百格测试高度相关,但测量速度快得多。
半导体与晶圆制造
晶圆表面的清洁度和均一性,靠接触角来监测。光刻胶在晶圆表面的接触角,直接决定了旋涂工艺能不能成。引线键合之前,键合垫片干不干净、有没有氧化,微升级的接触角测量能给出关键判断。芯片底部填充的时候,环氧树脂润湿性的好坏决定了能不能完全覆盖、有没有气泡。
显示面板
玻璃面板的洁净度和镀膜质量,TFT打印电路、彩色滤光片、ITO导电膜这些前道工序的涂层质量,都靠水滴角来把关。AF防指纹镀膜做没做好,水滴角大于110°才算数。
表面处理与涂层
等离子、电晕、火焰这些活化处理做得怎么样,疏水涂料、防指纹涂层性能达不达标,水滴角一测就知道。涂层附着力怎么样,用收缩液滴法测一下后退角,结果和百格测试高度相关。
粘合与封装
密封剂和组件之间润湿性好不好、粘附力够不够,通过测表面自由能和极性来判断。球顶封装要保证长期稳定,涂层的附着力和界面张力是关键参数。
新材料研发
仿生超疏水材料、自清洁表面、燃料电池膜、锂离子电池隔膜,这些材料的润湿性研究都离不开接触角测量。
汽车制造
车漆、玻璃防水涂层、内饰皮革织物、新能源电池电极材料,表面性能怎么样,都得测。
优尼康科技是专业的精密薄膜测量专家,客户如果有需求,我们就会引入对应的产品和技术,结合十余年的行业丰富经验。给用户完整的解决方案。如果您有这方面的测量需求。欢迎联系我们,了解更多产品详情或预约样机演示。