应用故事 | 薄片因瓦合金测试

因瓦合金也可简称为 Invar，即含有35.4%镍的铁合金，常温下具有很低的热膨胀系数（-20℃~20℃之间，其平均值约1.6×10-6/℃），号称金属之王，是精密仪器设备不可或缺的结构材料。

例如，在屏幕的生产制造流程中，金属掩膜版是OLED蒸镀环节中必不可少的核心生产耗材。因OLED生产过程中金属掩膜版会存在较大的损耗，所以需要定期更换，是OLED生产成本的重要组成。目前，应用于AMOLED产品的金属掩膜版主要包括开口掩膜版（CMM）和精细金属掩膜版（FMM）两种。其中，Open Mask（CMM）是由厚度40um-200um的Invar36材料加工而成，主要用于在蒸镀腔体中蒸镀传输层、导电层材料。Fine Metal Mask（FMM）由厚度20um-30um的Invar36材料加工而成，主要是用于在蒸镀腔体中蒸镀有机发光材料。

因瓦合金最主要的特点就是低膨胀系数，为了应对不同的应用环境，因瓦合金被制备成不同的形状，常规圆柱形样品比较容易进行测试，面对薄片状样品如何进行测试呢？在本文中主要介绍了热膨胀系数测试的仪器，如何测试薄片状因瓦合金。

样品处于一定的温度程序下，施加一定的静态载荷，测试样品在测试方向上的尺寸随温度或时间的变化关系。

测试样品名称：因瓦合金

样品描述：25um 薄片

温度程序：RT-300℃，5 K/min

测量模式：拉伸，压缩

样品支架：石英支架

1#样品在拉伸模式下热膨胀系数重复性测试曲线

从样品热膨胀测试曲线上可以看到样品呈现先收缩后膨胀走势。然而问题在于，因瓦合金在25-200℃不应该出现收缩的情况，于是用DIL402Su进行验证。此时我们采用了特殊的狭缝夹具。

1#样品在压缩模式下热膨胀系数测试曲线

1#样品在压缩模式下热膨胀系数的测试曲线展现出来的膨胀系数和趋势基本符合客户要求。

造成拉伸模式和压缩模式测试曲线不同的原因

TMA拉伸模式进行测试时，需对样品进行制样。需要使用夹头夹住样品两端。而当夹头材料的膨胀系数大于样品热膨胀系数时，将会导致曲线收缩的情况出现。

1. 面对低膨胀薄片样品的测试时，采用夹头式测量方法，只要夹头热膨胀系数大于样品热膨胀系数，结果都会产生偏差。

2. 压缩模式测试，样品很薄的话，推杆顶住样品，样品容易发生弯曲影响测试结果。如果要进行非常薄的样品进行过压缩模式测试时，狭缝样品槽是一个非常好的工具，尤其对于只能用压缩模式来测的零膨胀薄片。

作者

刘少博

耐驰仪器公司应用实验室