JPH041551A - 薄膜の機械強度試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフレキシブルな基板表面に形成された薄膜、例
えば、磁気テープ、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ
）、各種蒸着フィルムなどの機械的強度（膜の脆性、応
力、伸び等）を試験する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、上述した薄膜の応力、伸び特性などの機械的強度
（機械特性）は引張り試験機により測定されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、フレキシブル基板の厚さ（１０〜１００
μｍ）に比べ、膜の厚さ（０，２〜２μｍ）が極めて薄
いため、従来装置では、基板厚み誤差、膜厚誤差の影響
で十分な測定精度が得られなかった。また膜に発生する
クラックの観察においても、引張り試験中に顕微鏡を用
いて観察することは困難であり、また、試験後のサンプ
ルを取り出し、顕微鏡下で観察する方法では基板の弾性
回復により、クラックが閉じて、観察できない等の問題
があった。

この発明は、上記従来製品が持っていた、薄膜の脆さ測
定の欠点を解決し、高精度で薄膜の脆さを計測すること
ができる試験装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、顕微鏡下で、試料のクラックの発生状態を観
察する構成で、観察面と対向する試料面にナイフェツジ
を押圧し、ナイフェツジの先端で試料に局部的にひずみ
を与え、その状態でクラックを観察することを測定原理
としている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に本実施例のシステム構成図、第２図に装置全体
の斜視図を示す。

第１図において、１は後述する第３図に示す試料、２は
ナイフェツジ、３は顕微鏡、４はＴＶカメラ、５はモニ
タＴＶ、６は画像入力Ｉ１０部、７はＶＦＤ　（ビデオ
フロッピィディスク）、８はビデオプリンタ、９はパソ
コン（ＰＣ９８０１）、１０はメカ駆動１１０部、１１
はプリンタである。

試料１の両端を固定し、両端から中央の位置でナイフェ
ツジ２を押圧する。なお、試料ｌの特性により、脆い試
料は、ナイフェツジ２で形成される試料の先端の角度θ
をあらかじめ大きくとり、ナイフェツジ２の押圧荷重Ｐ
を小さめに設定する。

角度θと荷重Ｗは、メカ駆動１１０部ＩＯでパソコン９
より入力される目標値に応じて制御される。

試料１の機械的強度の検出（クラックの発生状態の検出
）は、顕微鏡３で行い、ＴＶカメラ４で信号を取り出し
、画像処理を施した後、ビデオプリンタ８で試料１の表
面のクラック発生状態をプリントアウトしたり、プリン
タ１１で第５図、第６図に示す特性データを出力する。

荷重、角度の制御は、第２図に示した装置において、左
右２台のステップモータ１２，１３により角度を設定し
、ＡＣモータ１４で押圧荷重を与えることにより行われ
る。それぞれの制御は、角度をロータリエンコーダ１５
、荷重をロードセルエ６にて行う。ナツツエツジ２の先
端角度は、装置の概要に合わせ任意でよい。なお、第１
図、第２図においてＡ、Ｂは試料１の端部固定手段であ
る。

第３図に、本実施例に用いた試料１を示す。この試料ｌ
は７５μｍのフレキシブル基板（ＰＥＴ；ポリエチレン
テレフタレート）Ｉａ上に２μｍの磁性塗膜１ｂを形成
することによって構成した。

磁性塗膜１ｂは、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポ
リウレタン樹脂を用い、重量比２０％のバインダと、長
軸０．４μｍの純鉄を用い、その他、アルミナなどの固
形添加材を混練し、グラビアロールで塗布後、乾燥架橋
させた磁性粉とからなる。

第４図のフローチャートに基づき試料１の測定手順を説
明する。

まず試料１を装置にチャッキングする（４−１）。

次に初期像、即ち、クラック発生前の試料１の状態をＴ
Ｖカメラ４で撮影する（４−２）、次にステップモータ
１２．１３で試料１の曲げ角度θを設定する（４−３）
、次にＡＣモータ１４により曲げ荷重を設定する（４−
４）、次にナイフェツジ２を上昇させ（４−５）　、ク
ラックを光学的に検知する（４−６）、そしてマイクロ
クラックの撮影のために曲げ荷重を増加させる必要があ
るかどうか判断しく４−７）　、次のステップ４−８に
移る。ここでは試料１の表面の画像処理を行い、次のス
テップ４−９で１ラインの表面状態を作成する（この状
態は第５図に示されるものとなる）。

次にフーリエ変換を行い（４−１０）、ステップ４−１
１でプリントアウトされる（この状態は第６図に示され
るものとなる）。

第７図は曲げ角度θと破断曲げ荷重ｇとの関係を示す特
性図であり、磁気テープの場合について示している。

この図から明らかなように、各試料において、θとｇと
の間には相関関係があるから、このカーブから実験式を
求め、特性の判定に使用する。

このように本実施例では、荷重θを調整することにより
色々な機械特性（脆さ、伸び等）を持った試料の測定が
可能となる。

また、クラックの発生状態（クラックの有無、クラック
のピッチ）から試料（薄膜）の脆さ、伸び性、凝集力な
どが判断できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、ナイフェツジを試料に
押圧する方式とするため、顕微鏡下で、ダイレクトに塗
布膜の破壊状態が観察可能であり、塗布膜の評価手段と
して有効である。また、装置の小型化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による試験装置の一実施例のシステム構
成図、第２図は同、外観斜視図、第３図は試料の縦断面
図、第４図は強度試験手順を示すフローチャート、第５
図、第６図は架橋時間によるマイクロクラックの変化を
示す図、第７図は曲げ角度と破断曲げ荷重との関係を示
す特性図である。 Ａ、Ｂ・・・端部固定手段、ｌ・・・試料（試験片）、
２・・・ナイフェツジ、３．４・・・監視手段としての
顕微鏡、ＴＶカメラ、１５．１６・・・荷重計測手段と
してのロークリエンコーダ、ロードセル。 第 図 第 図 Ｄｉｓ　ｔａｎｃｅ ｒ２μｍ／目盛リノ 第 す 第 図 曲げ角度ｌ（ｄｅｇ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フレキシブルな基板表面に薄膜を形成した試験片の両端
   を固定する端部固定手段と、 その端部固定手段によつて支持された試験片を部分的に
   押圧するナイフエッジと、 その試験片に加えるナイフエッジの荷重を計測する荷重
   計測手段と、 前記ナイフエッジによつて押圧された試験片の薄膜に発
   生するクラックの状態を監視する監視手段とを備えてい
   ることを特徴とする薄膜の機械強度試験装置。