소개
Invar® 또는 일반적으로 FeNi36이라고도 하는 Invar® 합금은 니켈 함량이 35.4%이고 상온에서 열팽창 계수가 매우 낮은 철-니켈 합금입니다(-20°C~20°C, 평균값은 약 1.6-10-6/K). 정밀 기기 및 장치에 없어서는 안 될 구조용 소재입니다.
Invar® 합금의 우수한 특성으로 인해 게이지, large 망원경, 광선관총 부품, 장거리 케이블의 심선, 유리 밀봉재, 초박형 Invar® 합금판, 온도조절기, 광학 측정 시스템 및 도파관, LNG 선박 탱크, LNG 선박 부품, 펌프 타워, 전력 전자, 항공우주 부품, 선박 부품 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.
Invar®의 가장 중요한 특징은 낮은 팽창 계수입니다. 다양한 적용 환경을 수용하기 위해 Invar®는 다양한 모양으로 제작됩니다. 일반 원통형 샘플 테스트는 간단하지만, 필름 샘플 테스트는 특별한 어려움이 있습니다.
이러한 필름 샘플을 효과적으로 테스트하려면 어떻게 해야 할까요?
이 애플리케이션 노트에서는 매우 small 열팽창 계수를 측정할 수 있는 당사의 팽창계 중 하나를 소개하고 Invar® 필름에서 측정이 수행되는 방법에 대해 설명합니다.
박막 Invar® 합금 배경
스크린 생산 및 제조 공정에서 진공 증착 공정은 OLED 스크린과 LCD를 구분하는 핵심 연결고리입니다. 금속 마스크 플레이트는 OLED 증착 공정에서 중요한 소모품입니다. OLED 생산 공정의 특성상 금속 마스크는 마모가 심하기 때문에 정기적으로 교체해야 합니다. 이러한 교체는 OLED의 전체 생산 비용에서 핵심적인 요소입니다.
현재 AMOLED 제품에 사용되는 메탈 마스크는 주로 오픈 마스크 플레이트(거친 금속 마스크, CMM)와 미세 금속 마스크 플레이트(미세 금속 마스크, FMM)의 두 부분으로 구성됩니다. CMM은 주로 금속 재료의 증착에 사용되며, 고정밀 금속 마스크인 FMM은 주로 유기 발광 재료의 증착에 사용됩니다. 업계 관계자들은 중국에서만 연간 CMM과 FMM의 수요가 10억 유로를 넘는 것으로 추정하고 있습니다.
CMM은 두께 40μm~200μm의 Invar®36 소재로 제작되며 주로 증착용 챔버에서 투과성 및 전도성 물질의 증착에 사용됩니다.
FMM은 두께 20μm ~ 30μm의 Invar®36 소재로 제작되며 주로 기상 증착용 챔버에서 OLED 재료의 기상 증착에 사용됩니다.
열팽창 측정 장비
측정은 DIL 402 Expedis Supreme 로 수행되었습니다. 팽창기에는 강철 용광로와 SiO2 시료 호더가 장착되어 있었습니다(그림 1 참조).

측정 원리
샘플은 특정 온도 절차를 거치며 그 동안 정적 하중이 가해집니다. 그런 다음 테스트 방향의 샘플 치수를 온도 또는 시간과 관련하여 측정합니다.
측정 조건 및 시료 준비
샘플을 아르곤 분위기에서 5K/min의 가열 속도로 RT에서 300°C까지 가열했습니다. 측정을 위해 샘플을 Al2O3로 만든 슬롯형 막대에 넣었습니다.
시료는 두께 25μm의 얇은 Invar® 36 시트를 사용했습니다. 측정에 사용된 시료의 길이는 24.6mm, 너비는 6mm였습니다. 시료 준비 도구는 그림 2에 나와 있습니다.

측정 결과
Invar® 샘플의 열팽창은 그림 3에 표시되어 있습니다. 또한 25°C~100°C, 25°C~200°C, 25°C~300°C 온도 범위에 대해 평균 열팽창 계수(mCTE) 값을 계산했습니다. 최대 200°C의 온도 범위에서 샘플은 Invar에서 예상되는 낮은 mCTE 값을 보였으며, 더 높은 온도에서는 Invar의 비정상적인 동작이 감소함에 따라 mCTE가 증가했습니다.

요약
Invar® 필름 샘플의 열팽창은 DIL 402 Expedis Supreme 로 측정했습니다. 얇은 샘플을 지지하기 위해 Al2O3로 만든 슬롯형 막대를 사용했습니다. 결과는 Invar®의 고유한 특징인 낮은 열팽창 계수를 보여줍니다. 또한 이러한 저팽창 물질을 정밀하게 측정할 수 있는 DIL 402 Expedis Supreme 의 높은 감도를 강조합니다.