Способ неразрушающего контроля качества адгезии пленочного покрытия к подложке Советский патент 1992 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам контроля адгезии материала пленочного покрытия к подложке, в которых в качестве воздействующей нагрузки используется лазерное излучение,

Известен способ определения адгезии пленочного материала путем воздействия лазерного излучения со стороны покрытия.

Наиболее близким техническим решением является способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой, по которому на соединение воздействуют лазерным импульсом до нарушения сцепления покрытия с подложкой

и определяют прочность сцепления по соотношению площадей нарушенных и ненарушенных участков.

Недостатками известных способов являются, неизбежность разрушения испытуемых образцов, применение воздействующего излучения большой мощности, что приводит к большим энергетическим затратам, загрязнение окружающей среды вследствие испарения материала пленочного покрытия.

Цель изобретения - увеличение производительности и уменьшение стоимости контроля путем снижения энергозатрат.

00 tsD Ю

со оо

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля адгезии пленочного покрытия к подложке, включающем воздействие импульсов лазерного излучения со стороны пленочного покрытия и последующего контроля адгезии по площадям участков, воздействуют на пленочное покрытие импульсом лазерного излучения с равномерным поперечным распределением интенсивности, длительностью, определяемой по формуле

/У Л „ 1 и 1

л .Г р,С, h Ь

kp

.

-г

(1)

где (3,

и

pt- соответственно удельная плотность материала пленочного покрытия и подложки, кг/м3;

С t и . соответственно теплоемкость материала пленочного покрытия и подложки, Дж/кп К; h - толщина пленочного покрытия, м;

а - температуропроводность материала подложки, м2/с, а затем после воздействия импульса лазерного излучения сравнивают площадь участков с большей температурой, чем номинальная температура пленочного покрытия, с площадью всего покрытия.

Сущность способа заключается в следующем.

На подложку наносят пленку. Затем на нее со стороны покрытия воздействуют лазерным импульсом с равномерным поперечным распределением интенсивности, при этом около 90% тепловой энергии концентрируется в материале пленки. Оптимальный режим облучения выбирают из следующих условий: значение длительности импульса определяется по формуле (1), плотность потока мощности должна обеспечивать температуру нагрева, не превышающую температуру плавления материала пленочного покрытия

теплоотвода зависит от степени теплового контакта на границе раздела материалов пленочного покрытия и подложки, который, в свою очередь, зависит от адгезии в данной точке. Таким образом, уч.астки с плохой адгезией остывают медленнее и температура в них больше, чем на участках с хорошей адгезией. Сразу после воздействия импульса на пленочное покрытие регистрируют распределение температуры на его поверхности путем фоторегистрации по тепловому инфракрасному

с излучению. Затем сравнивают температуру участков покрытия и этим выявляют участки с плохой адгезией. Величину адгезии оценивают по соотношению площадей с максимальной температурой

к общей площади покрытия.

Пример. В качестве образцов берут медные пленочные покрытия толщиной 100 нм, нанесенные на кварцевые подложки путем термического напы5 ления в вакууме. Перед напылением на определенных участках подложки нанесены вещества, препятствующие созданию хорошей адгезии. Рассчитанная по формуле (1) длительность импульса 0 не. На образцы воздействуют импульсами излучения рубинового лазера длиной волны 0,69 мкм, Диаметр зоны облучения 2 см. Длительность импульса регистрируется путем варьирования времени задержки включения добротное5 ти. Плотность потока мощности на поверхности покрытия 50 О6 Вт/смЗ Распределение температуры регистрируется фотокамерой через электронно- оптической преобразователь.

0 Результаты полученных данных сведены в таблицу.

Предлагаемый способ позволяет за счет неразрушающего контроля использовать более полно контролируемый материал и сократить выброс продуктов испарения пленочного покрытия в окружающую среду.

0

S

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам контроля адгезии пленочного покрытия к подложке, в которых в качестве воздействующей нагрузки используют лазерное излучение Целью изобретения является увеличение производительности и уменьшение стоимости контроля путем снижения- энергозатрат. На пленочное покрытие контролируемого изделия и-эталонного образца воздействуют одинаковыми импульсами лазерного излучения с длительностью, не позволяющей отслаивать пленочное покрытие, и плотностью потока мощности, обеспечивающей температуру, не превышающую температуры плавления материала пленочного покрытия. О качестве адгезии пленочного покрытия к подложке судят по отношению площади участков пленочного покрытия, температура которых больше температуры пленочного покрытия эталонного образца, к площади всего покрытия контролируемого изделия. 1 табл. о (Л

с Т

ПЛ

TQ - температура, необходимая для регистрации;

ТРИтемпература плавления матери ала пленочного покрытия. Заданный режим обеспечивает макси

i

мальную скорость теплоотвода в точках с адгезией, приближенной к идеальной. Локальное значение скорости

Формула изббретения

Способ неразрушающего контроля качества адгезии пленочного покрытия к подложке, заключающийся в том, что воздействуют на пленочное покрытие лазерным излучением, плотность потока мощности которого выбирают из условия неразрушения материала пленочного, покрытия, и определяют параметр,

э1

по которому судят о качестве адгезии, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и уменьшения стоимости контроля путем снижения энергозатрат, используют эталонный образец, воздействуют на него лазерным излучением и измеряют температуру пленочного покрытия на контролируемом изделии и эталонном образце, воздействие на эталонный образец и контролируемое изделие осуществляют с одной и той же плотностью мощности импульсами, длительность Ј которых выбирают из условия

ьг

аг где р., и Ог - соответственно удельные

плотности материалов пленоч

Ј

Pi ClvЈ

ci}

Редактор (ЬГоловач

Составитель Е.Булеков Техред о.Олийнык

Заказ 1578

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

С, и С

кого покрытия и подложки, кг/м3;

соответственно теплоемкости материалов пленочного покрытия и подложки

Лж

.

толщина пленочного покрытия, м;

температуропроводность материала подложки, м2/с; а в качестве параметра определяют отношение площади участков пленочного покрытия, температура которых больше температуры пленочного покрытия эталонного образца, к площади всего покрытия контролируемого изделия.

h а Корректор М„ Самборекая

Подписное