[发明专利]基于表面波的薄膜粘附性检测方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜无损检测技术领域，涉及一种薄膜与基底材料之间的粘附性检测方法。

背景技术

薄膜与基底之间的粘附性是薄膜材料的一项重要机械特性，严重影响产品的质量和寿命，因此需要发展表征薄膜粘附性的相关检测技术。对薄膜粘附性表征通常有胶带粘揭法、划痕法等多种方法，具有多样性和复杂性。胶带粘揭法使用特制的胶带粘贴在薄膜表面，采用一定角度和速率将胶带揭起，观察薄膜被胶带揭起的情况，以此来判断薄膜与基底之间的粘附性。该方法是一种有损检测技术，并且只能定性的反应薄膜粘附性。划痕法的原理为采用纳米尺寸的压头以一定速率划过待测薄膜表面，同时作用在压头上的垂直压力不断增大，直到薄膜从基底剥离。薄膜从基底剥离的最小压力记为临界载荷，以此表征薄膜与基底的粘附性。该技术同样对薄膜会造成损坏，并且受到划痕速率、荷载速率、薄膜表面粗糙度等因素的影响，因此只能半定量的表征薄膜的粘附性。以上方法都无法实现对薄膜粘附性的定量，无损表征，因此就需要一种可以对薄膜与基底粘附性进行快速、准确、无损表征的新型技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以快速、准确地检测薄膜与基底之间粘附性的无损检测方法。本发明技术适用范围广，薄膜厚度可从几十纳米到几微米，不需要对待测样片进行特别处理。为此，本发明采用如下的技术方案。

一种基于表面波的薄膜粘附性检测方法，包括下列步骤：

(1)设表面波振动质点沿三维坐标方向x₁，x₂，x₃的位移u₁，u₂，u₃，薄膜与基底间的法向弹力系数和切向弹力系数分别为K_T，K_T，建立表征薄膜的粘附特性的弹簧假设模型，建立表面波质点位移表达式uj=ΣCnαj(n)exp(ikb(n)x3)exp[ik(l1x1+l2x2-vt)],]]>其中，v是表面波沿波数向量k方向的相速度，(l₁，l₂，l₃)为表面波传播的方向余弦，对于表面波l₃＝0，α_j是表面波各谐波分量的相对振幅，b表示在与传播方向垂直的平面上测得的平头波振幅与相位随深度的变化量，C_n(n为1～6的整数)为加权系数；

(2)将建立表面波质点位移表达式代入如下的表面波在薄膜/基底结构中传播的边界条件，得到一个由6个方程组成的方程组B_6×6C_6×1＝0；

1)在薄膜/基底界面处应力相等，即