Служба за тестване на метални филми

Изпитване на метални филми – Оценка на качеството, дебелината и функционалните характеристики за българската електроника, оптика и промишленост

Като акредитирана лаборатория по ISO/IEC 17025, ние предлагаме специализирани услуги за тестване и проверка на метални филми (тънкослойни метални покрития) за българските производители, доставчици и инженери в секторите на електрониката, оптиката, автомобилната промишленост, опаковките, биомедицината и енергетиката. Металните филми – с дебелина от няколко нанометра до няколко микрометра, нанесени чрез физическо или химическо отлагане (PVD, CVD, електрохимично и др.) – осигуряват ключови функционалности: електропроводимост, оптична пропускливост, отразяваща способност, бариерни свойства, устойчивост на корозия и декоративни качества. В българските производствени условия качеството на тези филми е от решаващо значение за надеждността на крайните продукти – от сензори и микросхеми до огледала, опаковки и декоративни покрития. Нашите изпитвателни протоколи оценяват дебелината, равномерността, адхезията, механичната устойчивост, електрическото съпротивление, оптичните характеристики, химическата стабилност и дълготрайността на металните филми. Всички методи са съобразени с изискванията на БДС EN ISO 1463, БДС EN ISO 2360, ASTM D3359, ASTM E376, ASTM E1710, ISO 2409, ASTM B117 и БДС EN 62899. Докладите ни се признават от Българския институт за стандартизация (БИС), Изпълнителната агенция по метрологичен и технически надзор (ИАМТН) и от водещи български фирми за контрол на качеството, сертификация и научноизследователска дейност.

Видове метални филми и проби, които изпитваме

Нашата лаборатория обхваща широка гама от метални филми върху различни подложки. Типични обекти на изпитване включват:

Метални филми от алуминий, мед, сребро, злато, никел, хром, титан и техните сплави
Електропроводящи филми за печатни платки, сензори и екрани
Оптични покрития с висока отразяваща способност (огледала, филтри, антирефлексни покрития)
Бариерни метални филми за опаковки (метализирани фолиа)
Декоративни и защитни покрития върху стъкло, керамика и полимери
Тънкослойни метални филми за биомедицински приложения (импланти, сензори)
Метални филми върху гъвкави субстрати (за гъвкава електроника)
Многопластови метални структури и нанокомпозити

Дебелина и равномерност на металния филм

Измерване на дебелината чрез профилометрия – БДС EN ISO 1463 / ASTM E1710 – С помощта на контактен профилометър (stylus profilometer) или оптичен интерферометър се измерва дебелината на металния филм върху стандартна стъпка (край). Измерванията се извършват в минимум 5 точки – център, ъгли и ръбове. Отчитат се средната дебелина (в nm или µm), стандартното отклонение и коефициентът на вариация (CV). За българската електроника се изисква CV ≤ 5 % за филми с дебелина > 100 nm и CV ≤ 10 % за по-тънки филми.
Рентгенофлуоресцентен анализ (XRF) – БДС EN ISO 3497 / ASTM B568 – Чрез енергийно-дисперсивен XRF спектрометър се определя дебелината на металния филм чрез флуоресцентно възбуждане на елементите. Методът е неразрушителен, бърз и подходящ за тънки филми (от 0,01 µm до 50 µm). Отчитат се дебелината (в µm) и повърхностната плътност (в g/m²).
Оптична елипсометрия – за свръхтънки филми (< 100 nm) – Измерва се промяната на поляризацията на отразената светлина, за да се определи дебелината и оптичните константи на филма. Това е особено важно за българските производители на оптични покрития и сензори.
Картографиране на дебелината по цялата повърхност – С помощта на автоматизирана XRF или оптична сканираща система се изготвя топографска карта на дебелината на филма. Това позволява да се идентифицират зони с неравномерно отлагане (например "ръбови ефекти" или "център-ръб" вариации). За българските производители на големи панели се изисква отклонение на дебелината ≤ ±5 % от средната стойност.
Измерване на грапавост на повърхността – AFM / профилометрия – С атомно-силов микроскоп (AFM) или профилометър се измерва средната грапавост (Ra) и максималната грапавост (Rz) на металния филм. За оптични покрития се изисква Ra ≤ 1 nm; за електронни приложения – Ra ≤ 5 nm.

Адхезия и механична устойчивост

Тест за адхезия – решетъчен метод (Cross-Hatch) – ISO 2409 / ASTM D3359 / БДС EN ISO 2409 – С многолезвен нож се изрязва решетка от 6×6 линии (разстояние 1-2 mm) върху повърхността на филма, след което се поставя лепяща лента и се откъсва. Отчита се степента на отлепване на филма (0-5). За българските промишлени приложения се изисква степен 4B или 5B (отлепване ≤ 5 %).
Тест за адхезия чрез нанасяне на надраскване (Scratch test) – ASTM C1624 / ISO 20502 – С диамантен индентор се нанася надраскване с нарастващо натоварване (в диапазона 0-100 N). Отчита се критичното натоварване (Lc), при което филмът се отделя от подложката. За българската автомобилна и декоративна промишленост се изисква Lc ≥ 5 N.
Тест за устойчивост на огъване (за гъвкави субстрати) – ASTM D522 / ISO 1519 – Пробата се огъва около цилиндър с определен радиус (2 mm, 5 mm, 10 mm). След огъването се проверява за пукнатини или отлепване на филма. За българските производители на гъвкава електроника се изисква устойчивост на огъване с радиус ≤ 5 mm без видими повреди.
Тест за устойчивост на абразия – ASTM D4060 / ISO 5470-1 (Taber) – Пробата се подлага на абразивно действие с CS-10 колела и товар 500 g за 1 000 оборота. Измерва се загубата на маса (mg) или промяната в оптичната пропускливост. За българските декоративни покрития се изисква загуба на маса ≤ 10 mg след 1 000 оборота.
Твърдост по Викерс (микротвърдост) – ISO 6507 / ASTM E384 – С микроиндентор се измерва твърдостта на металния филм (HV) с натоварване 10-100 mN. За алуминиеви филми се изисква HV ≥ 50, а за медни – HV ≥ 80.

Електрически свойства – проводимост и съпротивление

Повърхностно съпротивление (Sheet Resistance) – четириточков метод (Four-Point Probe) – ASTM F1529 / БДС EN 62899 – С помощта на четириточкова сонда се измерва повърхностното съпротивление (в Ω/□) на металния филм. За алуминиеви филми с дебелина 100 nm се изисква R ≤ 1 Ω/□; за медни филми – ≤ 0,2 Ω/□. Този параметър е критичен за българските производители на печатни платки и сензори.
Обемно съпротивление – изчислява се от повърхностното съпротивление и дебелината – ρ = R × t (Ω·cm). За качествените метални филми се изисква ρ ≤ 2×10⁻⁵ Ω·cm (близо до обемното съпротивление на масивния метал).
Температурен коефициент на съпротивлението (TCR) – ASTM D257 / IEC 60093 – Измерва се промяната на съпротивлението при нагряване от 20 °C до 150 °C. Отчита се TCR в ppm/°C. За българските сензорни приложения се изисква TCR ≤ 500 ppm/°C.
Електрическа стабилност – изпитване при влага и температура – Пробите се съхраняват при 85 °C и 85 % относителна влажност за 168 часа, след което се измерва промяната на повърхностното съпротивление. Допустимата промяна е ≤ 10 %.
Електромиграционна устойчивост (за тънки филми при висока плътност на тока) – ASTM F1259 – Пробата се подлага на постоянен ток с висока плътност (10⁶ A/cm²) при 200 °C за 24 часа. След това се проверява за наличие на електромиграционни дефекти (пукнатини, кухини или разкъсвания).

Оптични свойства – пропускливост, отразяване и цвят

Оптична пропускливост (T%) – ISO 9050 / ASTM E424 – С помощта на UV-Vis-NIR спектрофотометър (с интегрираща сфера) се измерва пропускливостта на металния филм в диапазона 200-2 500 nm. За прозрачни проводящи филми (например ITO, AZO) за българските дисплейни приложения се изисква T ≥ 80 % в средата на видимата област.
Оптично отражение (R%) – ASTM E903 / ISO 9050 – Измерва се спектралното отражение на филма под ъгъл 8° (или под различен ъгъл по заявка). За огледални покрития за българската оптика и автомобилна промишленост се изисква R ≥ 90 % в диапазона 400-700 nm.
Цветови координати – L*, a*, b* и ΔE* – ASTM D2244 / ISO 11664 – С колориметър се измерват цветовите координати на филма. След стареене (UV, температура, влага) се изчислява общото цветово отклонение ΔE*. За българските декоративни покрития се изисква ΔE* ≤ 2,0 след 500 часа UV облъчване.
Антирефлексна ефективност (за оптични покрития) – ISO 15368 – Измерва се остатъчното отражение при определена дължина на вълната. За българската оптика се изисква остатъчно отражение ≤ 1 %.
UV-видима спектроскопия – определяне на оптичната ширина на забранената зона (Eg) – От спектралните данни се изчислява ширината на забранената зона на полупроводниковите метални филми. Това е важно за българските производители на фотоволтаични и сензорни елементи.

Химическа устойчивост и корозия

Устойчивост на киселини и основи – ASTM D543 / ISO 175 – Проби от металния филм се потапят в разтвори на 5 % H₂SO₄, 5 % HCl, 5 % NaOH и 10 % NaCl за 24 часа при 40 °C. След изпитването се проверяват за промяна на дебелината, цвета, адхезията и повърхностното съпротивление. За българските промишлени приложения се изисква промяна на R ≤ 10 % и липса на видима корозия.
Солева камера (корозионна устойчивост) – ASTM B117 / ISO 9227 – Пробите се излагат на солен аерозол (5 % NaCl, 35 °C) за 240, 500 и 1 000 часа. След изпитването се оценява степента на корозия (по ASTM D610). За българските крайбрежни и автомобилни приложения се изисква степен на корозия ≤ 4 след 500 часа.
Устойчивост на озон – ASTM D1149 / ISO 1431 – За филми, използвани в електрическо оборудване, се определя устойчивостта към озонова атака (50 pphm, 48 часа, 40 °C). Не се допускат пукнатини или загуба на адхезия.
Устойчивост на влага и конденз – 85 °C / 85 % RH / 168 часа – Пробите се поставят в климатична камера при 85 °C и 85 % относителна влажност за 168 часа. След това се проверяват за корозия, окисление или загуба на адхезия.
Химичен състав на филма – EDS / XPS анализ – С енергийно-дисперсионен рентгенов анализ (EDS) или рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS) се определя химичният състав и степента на окисление на металния филм. Това е важно за българските производители, които използват специализирани сплави или покрития.

Термична стабилност и устойчивост на температурни промени

Термична стабилност – TGA / DSC – ISO 11358 / ASTM E1131 – С термогравиметричен анализ (TGA) се определя температурата на окисление и разграждане на филма. За алуминиеви филми се изисква стабилност до 300 °C, за златни – до 500 °C.
Температурни цикли – ASTM D3418 / ISO 11357 – Пробите се подлагат на 100 цикъла от -40 °C до +85 °C (със скорост 10 °C/min). След всеки цикъл се проверява за пукнатини, разслояване или промяна в електрическите и оптични свойства. За българските автомобилни и външни приложения се изисква липса на повреди след 100 цикъла.
Термичен удар – IEC 60068-2-14 / БДС EN 60068-2-14 – Пробите се поставят в течна баня с температура 100 °C за 1 минута, след което се потапят в ледена вода (0 °C) за 1 минута. Цикълът се повтаря 10 пъти. След това се проверява за пукнатини или отлепване.
Свиваемост и деформация при нагряване (за филми върху полимерни подложки) – ASTM D2732 – Пробите се нагряват до 150 °C за 30 минути, след което се измерва промяната в размерите. Допустима промяна ≤ 2 %.

Специализирани изпитвания – биосъвместимост и бариерни свойства

Биосъвместимост – цитотоксичност – ISO 10993-5 / БДС EN ISO 10993-5 – За медицински и биомедицински приложения се провежда тест за цитотоксичност върху клетъчни култури (L929 фибробласти) съгласно стандарта. Резултатът се класифицира като 0 (без токсичност) до 4 (тежка токсичност). За българските медицински устройства се изисква клас 0 или 1.
Водопропускливост – бариерни свойства (MVTR) – ASTM F1249 / ISO 15106 – Измерва се скоростта на пропускане на водни пари през металния филм (в g/m²/ден). За българските опаковки и хранително-вкусова промишленост се изисква MVTR ≤ 0,5 g/m²/ден.
Кислородна пропускливост (OTR) – ASTM D3985 / ISO 15105 – Измерва се скоростта на пропускане на кислород (cm³/m²/ден). За бариерни метални филми за българските опаковки се изисква OTR ≤ 5 cm³/m²/ден.
Адхезия след стерилизация (за медицински приложения) – ISO 11135 / ISO 11137 – Пробите се подлагат на стерилизация с етиленов оксид (EO) или гама-лъчи, след което се изпитва адхезията. Допустима загуба на адхезия ≤ 10 %.

Дълготрайност и стареене – симулиране на експлоатационни условия

Ускорено стареене – ASTM G154 / ISO 4892-3 (UV) – Пробите се облъчват с UVA-340 лампи (0,89 W/m², 60 °C, 8h сухо / 4h кондензация) за 1 000, 2 000 и 3 000 часа. След облъчване се измерват промените в електрическите, оптичните и механичните свойства. За българските външни приложения се изисква запазване на съпротивлението ≥ 90 % след 2 000 часа.
Стареене при висока температура и влага – 85 °C / 85 % RH – Пробите се поставят в климатична камера при 85 °C и 85 % RH за 1 000 часа. След това се измерва промяната в адхезията и повърхностното съпротивление. Допустима промяна ≤ 10 %.
Топлинно-влажностно стареене – температурни цикли с влажност – 10 цикъла от -20 °C до +60 °C при 95 % относителна влажност. След циклите се проверява за корозия или разслояване.
Прогнозиране на експлоатационния живот – моделиране на Арениус – На базата на данните от ускореното стареене се изчислява очакваният експлоатационен живот при нормални условия (20 °C, 50 % RH). Това помага на българските производители да определят гаранционните си срокове.

Приемане на докладите и съответствие с българските индустриални и метрологични стандарти

Всички горепосочени изпитвания се провеждат съгласно нашата акредитация ISO/IEC 17025. Нашите окончателни доклади включват пълно описание на металния филм – тип метал, подложка, метод на нанасяне, номинална дебелина – и подробни резултати от всички изпитвания (дебелина, адхезия, повърхностно съпротивление, оптични свойства, химическа устойчивост, термична стабилност). Докладите съдържат статистически обобщения (средни стойности, стандартни отклонения), графични зависимости (спектри, криви на стареене), фотографски доказателства (микроскопски снимки, изображения от електронен микроскоп) и ясно заключение за съответствие или несъответствие с изискванията на БДС EN ISO 1463, БДС EN ISO 2360, ASTM D3359 и специфичните изисквания на клиента. Предлагаме и двуезични версии (български/английски) за улеснение при международни проекти и сертификация. Докладите ни се приемат от българските производители на електроника, оптика, опаковки и автомобилни компоненти, както и от контролните органи за качество и метрология в България.