CN112461732A - 一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高阻隔薄膜的水汽透过率测试装置，所述装置包括：惰性气体室、可密闭传递门、恒温恒湿室、测试基片、导电夹具、控制板和数字源表。所述惰性气体室与所述恒温恒湿室相连，所述可密闭传递门设置于所述惰性气体室与所述恒温恒湿室连接处，所述测试基片包括柔性衬底、金属电极图案、钙膜、待测薄膜与密封胶，所述金属电极图案为四根等距平行排列的长条探针状，并通过所述导电夹具和导线连接到所述控制板与所述数字源表。本发明的优点是：提供用钙膜氧化法测量水汽透过率的一体化测试装置；采用等间距四探针法测量钙膜电导率，结果更稳定准确；可满足多样品测量以及柔性薄膜弯曲状态下水汽透过率等测试需求。
Description
技术领域
本发明涉及测试装置领域，尤其涉及一种检测超高阻隔膜水汽透过率的测试装置
背景技术
对于量子点发光二极管(QLED)，有机发光二极管(OLED)以及太阳能电池等电子器件，其内部存在的大量水氧敏感元件极易受到渗入水汽的影响而失效，因而良好可靠的封装技术能极大地提升器件的性能以及使用寿命。
目前，一般采用水汽透过率(Water vapor transmission rate，WVTR)作为评价超高阻隔膜阻隔性能的主要依据。此外，随着电子器件柔性化的发展趋势，超高阻隔膜在弯曲状态下的水汽阻隔能力也格外受到关注。在各种WVTR的测试方法中，利用钙膜氧化引起电阻变化的方法能达到10-6g/m2/day的测量精度，已经可以满足OLED的超高阻隔膜测试要求，具有精度高、高灵敏度以及原理简单等优点。然而，该测试方法在装置集成度，电信号测量误差以及弯曲测量等方面仍存在着一定不足。
发明内容
本发明的主要提供一种超高阻隔膜水汽透过率的测试装置，旨在提高水汽透过率测试的装置集成度与测量精度，并满足多样品测量以及柔性薄膜弯曲状态下水汽透过率等测试需求
为实现以上目的，本发明提供如下方案：
一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置，所述装置包括：惰性气体室、可密闭传递门、恒温恒湿室、测试基片、导电夹具、控制板和数字源表。
所述惰性气体室底部设置有真空热沉积腔，所述真空热沉积腔内设置有用于蒸发金属的电阻丝加热台，所述真空热沉积腔底部设置有管道，并通过所述管道与外部真空泵连接；
所述惰性气体室前侧设置有橡胶手套，所述惰性气体室顶侧设置有进气阀与放气阀，所述惰性气体室右侧与恒温恒湿室相连并在连接处设置有可密闭传递门。
所述测试基片包括柔性衬底，金属电极图案、钙膜、待测薄膜与密封胶。
所述导电夹具设置于所述恒温恒湿室内，所述导电夹具通过导线与所述控制板连接。
所述控制板内设置有单片机与多路继电器，所述控制板与所述数字源表连接。
所述数字源表通过RS232串口与上位机连接，所述上位机对所述数字源表进行实时控制与数据采集。
进一步地，所述电阻丝加热台上方设置有夹持装置，所述夹持装置与电阻丝加热台之间设置有图案掩模板。
进一步地，所述柔性衬底为可弯曲的柔性玻璃。
进一步地，所述金属电极图案设置在所述柔性衬底上方，所述金属电极图案为四根等距平行排列的长条探针状，所述金属电极图案为银。
进一步地，所述钙膜设置在所述金属电极图案上方并与所述金属电极图案接触。
进一步地，所述待测薄膜设置在所述钙膜上方并完全覆盖所述钙层，所述待测薄膜边缘采用密封胶涂覆密封。
进一步地，所述导电夹具内设置有四根镀金探针，所述镀金探针与所述金属电极图案形成欧姆接触，所述导电夹具还用于对所述测试基片进行固定与弯曲变形操作。
本发明的优点是：提供一种利用钙膜氧化法测量薄膜水汽透过率的一体化测试装置，极大地提高了测试系统的装置集成度，操作更方便；采用等间距四探针法测量钙膜的电导率变化，消除了接触电阻、导线电阻以及数字源表内阻等对测量钙层真实电导率的影响，使测量结果更稳定准确；可实现多样品同时测量，显著提高了装置的利用率；使用可弯曲变形的柔性玻璃作为衬底，可测量柔性薄膜在不同弯曲程度下的水汽透过率；
附图说明
图1为本发明具体实施方式中一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置惰性气体室的结构示意图；
图3为本发明具体实施方式中一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置测试基片的纵向截面示意图；
图4为本发明具体实施方式中一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置的运行流程图；
图5为本发明具体实施方式中在弯曲状态下的测试基片与导电夹具连接的结构3D示意图。
图中：1、惰性气体室；2、可封闭传送门；3、恒温恒湿室；4、测试基片；5、导电夹具；6、控制板；7、数字源表；8、上位机；21、真空热沉积腔；22、电流源；23、电阻丝加热台；24、夹持装置；25、图案掩模板；26、管道；27、真空泵；28、橡胶手套；291、进气阀；292、放气阀；31、柔性衬底；32、金属电极图案；33、钙膜；34、待测薄膜；35、密封胶；51、镀金探针。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施案例加以详述：
如图1所示，一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置，包括：惰性气体室1，可密闭传递门2，恒温恒湿室3、测试基片4、导电夹具5、控制板6，数字源表7和上位机8，进一步地，所述惰性气体室1与所述恒温恒湿室3相连，所述可密闭传递门2设置于所述惰性气体室1与所述恒温恒湿室3连接处，在惰性气体室1内制备的测试基片4通过可密闭传递门2能转移到所述恒温恒湿室3中进行测试，测试基片4通过导电夹具5与控制板6连接后，测试基片4即处于可测试状态，相比于现有的利用钙膜氧化测量WVTR的测试系统，本发明作为一种制备与测量一体化的测试装置，能够极大地提高水汽透过率测试的装置集成度，降低测试的操作难度。
如图2所示，具体地，所述惰性气体室1内设置有真空热沉积腔21和电流源22，真空热沉积腔21内设有用于蒸发金属的电阻丝加热台23和夹持装置24，进一步地，电阻丝加热台23的温度通过电流源22进行控制，夹持装置24用于将测试基片4和图案掩模板25固定在电阻丝加热台23正上方，真空热沉积腔21底部设置有管道26，所述管道26与外部真空泵27相连，同时，真空热沉积腔21与电流源22的连接处设有密封胶圈，惰性气体室1前侧设置有橡胶手套28，便于在所述测试装置外部实现测试基片4的制备，惰性气体室1两侧均装有所述可密闭传递门2，其中一侧与恒温恒湿室3相连，另一侧与外界相连，使物品可在装置内外进行转移，惰性气体室1顶侧还设置有进气阀291与放气阀292以供气体置换。
如图3所示，为本发明一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置测试基片的纵向截面示意图，进一步地，所述测试基片4包括柔性衬底31，金属电极图案32，钙膜33，待测薄膜34与密封胶35。
图4是本发明一种超高阻隔膜的水汽透过率测试装置的运行流程图，如图4所示：
1.在夹持装置24上固定柔性衬底31。
2.气体置换，打开进气阀291与放气阀292，将惰性气体室1内气氛置换为纯净的氮气或氩气。
3.蒸镀金属电极图案，密闭真空热沉积腔21，启动真空泵27使真空热沉积腔21进入真空状态，打开并调节电流源22控制电阻丝加热台23的温度，在柔性衬底31上蒸镀金属电极图案32。
4.蒸镀钙膜，更换图案掩模板25，在金属电极图案上蒸镀钙膜33。
5.待测薄膜涂胶封装，利用橡胶手套28在钙膜33上覆盖待测薄膜34，待测薄膜34边缘用密封胶35涂覆密封，完成所述测试基片4的制备，可选地，采取夹具固定待测薄膜34与柔性衬底37可便于涂胶。
6.测试基片转移，所述测试基片4经可密闭传递门2转移至恒温恒湿箱3内，然后将测试基片4用所述导电夹具5固定，实现测试基片4与控制板6的连接。
7.测试基片弯曲，使用导电夹具5与普通夹具对测试基片4进行弯曲变形操作。
8.启动控制板6，选择多个测试基片4之间的测量顺序。
9.启动数字源表7，采用等间距四探针法测量钙层的电导率。
10.启动上位机8，上位机8利用RS232串口对数字源表7进行实时控制与数据采集，并自动拟合出钙膜的电导率-时间曲线，然后根据以下公式计算待测薄膜的水蒸气透过率。
11.待测薄膜的水蒸气透过率计算公式：
其中，n为钙与水的反应系数，δ为钙膜密度，M(H2O)为水的摩尔质量，M(Ca)为钙的摩尔质量，ρ表示钙膜的初始电阻率，l表示钙膜长度，b表示钙膜宽度，σ表示测量的钙膜电导率，t表示测量时间。
如图5所示，为测试基片4在弯曲状态下与导电夹具5连接的结构3D示意图，具体地，所述柔性衬底31为可弯曲的柔性玻璃，通过改变导电夹具5与普通夹具的相对位置，可以使待测薄膜34形变至一定弯曲半径的弯曲状态，同时，所述导电夹具5内设置有四根镀金探针51，所述镀金探针51与所述金属电极图案32形成欧姆接触，以供电信号传输。因此，本发明可实现对柔性薄膜在不同弯曲状态下的水汽透过率测试，操作者仅须根据需求选择柔性薄膜的弯曲半径进行测试即可。
以上所述者，仅为本发明较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种超高阻隔薄膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述装置包括：惰性气体室、可密闭传递门、恒温恒湿室、测试基片、导电夹具、控制板和数字源表；
所述惰性气体室与所述恒温恒湿室相连，所述可密闭传递门设置于所述惰性气体室与所述恒温恒湿室连接处，所述测试基片包括柔性衬底、金属电极图案、钙膜，所述柔性衬底为柔性玻璃，所述金属电极图案为四根等距平行排列的长条探针状，所述金属电极图案通过所述导电夹具和导线连接到所述控制板，所述控制板与所述数字源表连接。
2.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述惰性气体室内设置有真空热沉积腔。
3.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述惰性气体室的侧面设置有另一可密闭传递门。
4.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述测试基片在所述惰性气体室内完成制备后转移至所述恒温恒湿室内。
5.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述测试基片还包括待测薄膜，所述待测薄膜与所述柔性衬底采用密封胶封装。
6.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述导电夹具内设置有四根镀金探针，所述镀金探针与所述金属电极图案欧姆接触。
7.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述控制板内设置有单片机与多路继电器。
8.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述数字源表采用等间距四探针法测量所述钙膜的电导率。
9.如权利要求1所述的一种超高阻隔膜的水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：上位机，所述上位机与所述数字源表通过RS232串口连接，所述上位机对数字源表进行实时控制与数据采集。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210309 |