Introduction
L'alliage Invar®, également connu sous le nom d'Invar® ou sous le nom générique de FeNi36, est un alliage fer-nickel avec une teneur en nickel de 35,4 % et un coefficient de dilatation thermique très faible à température ambiante (entre -20°C et 20°C, avec une valeur moyenne d'environ 1,6-10-6/K). Il s'agit d'un matériau structurel indispensable pour les instruments et dispositifs de précision.
En raison de leurs excellentes propriétés, les alliages Invar® sont utilisés dans divers domaines, tels que les jauges, les télescopes large, les pièces de canon à rayons, les fils d'âme des câbles longue distance, les matériaux d'étanchéité en verre, les plaques ultra-minces en alliage Invar®, les thermostats, les systèmes de mesure optique et les guides d'ondes, les réservoirs de navires GNL, les composants de navires GNL, les tours de pompage, l'électronique de puissance, les pièces aérospatiales, les composants de navires et ainsi de suite.
La caractéristique la plus importante d'Invar® est son faible coefficient de dilatation. Pour s'adapter aux différents environnements d'application, l'Invar® est fabriqué dans différentes formes. Alors que les essais sur des échantillons cylindriques réguliers sont simples, les essais sur des échantillons de film présentent des défis uniques.
Comment pouvons-nous tester efficacement ces échantillons de films ?
Dans cette note d'application, nous présentons l'un de nos dilatomètres qui permet de déterminer des coefficients de dilatation thermique très small et expliquons également comment les mesures sont effectuées sur les films Invar®.
Contexte de l'alliage Invar® à couche mince
Dans le processus de production et de fabrication des écrans, le processus d'évaporation sous vide est le maillon essentiel qui distingue les écrans OLED des écrans LCD. Le masque métallique est un consommable essentiel dans le processus d'évaporation des OLED. En raison de la nature du processus de production des OLED, les masques métalliques subissent une usure importante, ce qui nécessite un remplacement régulier. Ce remplacement est un facteur clé dans les coûts de production globaux des OLED.
Actuellement, le masque métallique utilisé dans les produits AMOLED se compose principalement de deux parties - une plaque de masque ouverte (Coarse Metal Mask, CMM) et une plaque de masque métallique fine (Fine Metal Mask, FMM). Le CMM est principalement utilisé pour l'évaporation des matériaux métalliques, tandis que le FMM, un masque métallique de haute précision, est principalement utilisé pour l'évaporation des matériaux organiques électroluminescents. Les initiés de l'industrie estiment que la demande annuelle de MMT et de MMF en Chine dépasse à elle seule le milliard d'euros.
Les CMM sont fabriqués en Invar®36 avec une épaisseur de 40 μm à 200 μm et sont principalement utilisés pour le dépôt en phase vapeur de matériaux perméables et conducteurs dans des chambres de dépôt en phase vapeur.
Les FMM sont fabriqués en Invar®36 avec une épaisseur de 20 μm à 30 μm et sont principalement utilisés pour le dépôt en phase vapeur de matériaux OLED dans des chambres de dépôt en phase vapeur.
Équipement de mesure de la dilatation thermique
La mesure a été effectuée avec le DIL 402 Expedis Supreme . Le dilatomètre était équipé d'un four en acier et d'une hotte à échantillons de SiO2 (voir figure 1).
Principe de mesure
L'échantillon est soumis à une procédure de température spécifique, au cours de laquelle une charge statique est appliquée. La dimension de l'échantillon dans la direction d'essai est ensuite mesurée en fonction de la température ou du temps.
Conditions de mesure et préparation des échantillons
L'échantillon a été chauffé de RT à 300°C à une vitesse de 5 K/min dans une atmosphère d'argon. Pour la mesure, l'échantillon a été placé dans une tige fendue en Al2O3.
L'échantillon était une fine feuille d'Invar® 36 d'une épaisseur de 25 μm. L'échantillon utilisé pour la mesure avait une longueur de 24,6 mm et une largeur de 6 mm. Les outils de préparation de l'échantillon sont présentés dans la figure 2.
Résultats des mesures
La dilatation thermique de l'échantillon Invar® est présentée dans la figure 3. En outre, les valeurs du coefficient moyen de dilatation thermique (mCTE) ont été calculées pour les plages de température de 25°C à 100°C, de 25°C à 200°C et de 25°C à 300°C. Dans la plage de températures allant jusqu'à 200°C, l'échantillon présente les faibles valeurs de mCTE attendues pour l'Invar.® À des températures plus élevées, le mCTE augmente à mesure que le comportement anormal de l'Invar diminue.
Résumé
La dilatation thermique d'un échantillon de film Invar® a été mesurée avec le DIL 402 Expedis Supreme . Une tige fendue en Al2O3 a été utilisée comme support pour l'échantillon mince. Les résultats démontrent le faible coefficient de dilatation thermique qui rend Invar® unique. En outre, ils mettent en évidence la grande sensibilité du DIL 402 Expedis Supreme , qui permet de mesurer avec précision des matériaux à faible dilatation.