方块电阻测试仪可靠性研究.doc

导电薄膜电阻测量技术的可靠性研究摘要本文针对手提式薄膜面电阻测试仪在使用中容易出现的问题,进行分析研究,提出了解决方案, 并在实验中得到实现。研究的问题包括: 电池供电的电压监测; 探头完全与被测样品接触良好的检测;防止探针对被测样品造成电击穿;测量时自动进行量程转换等。关键词:面电阻电压监测接触量程转换一、引言随着溅射技术、靶材技术的发展深入和成熟, 使以氧化铟锡透明导电玻璃( ITO 玻璃) 为代表的导电薄膜材料的制造和应用越来越广泛。 ITO 玻璃目前是与液晶显示等平面显示技术配套的关键组件。从 1987 年起至今, ITO 玻璃的制造在国内已有二十年的历史。产品已广泛用于电子手表、计算器、游戏机、移动电话、电脑显示器、平面电视等消费类产品, 以及各种光电仪器设备和科学实验中的透明导电电极等。现在,国内已有 ITO 玻璃生产企业的单位年生产能力由 60 万片提高到了 2000 万片。产品也从 TN型 ITO 玻璃, 延伸到 STN 型、触摸屏、彩色滤光片[1] ……众多品种。二、导电薄膜材料的检测参数面对越来越大量的导电薄膜材料的生产制造, 如何保证产品的质量?除了要求生产企业的生产线稳定性不断提高,检测技术在此也提供了强有力的支撑作用。 ITO 玻璃的产品质量检测包括以下几个方面:尺寸、面电阻、蚀刻性能、 ITO 膜层耐碱性、光电性能和可靠性等。除尺寸方面的检测仅与玻璃原片有关外, 其余几个方面都与 ITO 玻璃生产的工艺过程有关。由于国内大多数 ITO 玻璃生产企业自己不生产玻璃原片,所以,与生产企业有关的 ITO 玻璃产品质量参数就是: 面电阻、蚀刻性能、 ITO 膜层耐碱性、光电性能和可靠性等。以上几个参数是由 ITO 玻璃生产的工艺过程所确定,同时各个参数之间也存在必然的关联。可以说, 这几个参数中的每一个, 都可以是以其余参数为变量的函数。事实上, 在生产线的技术条件稳定, 靶材选择固定的条件下, 检测以上几个参数的任意一个, 其结果都有代表性的意义。所以, 我们选取面电阻作为经常性检测的参数。因为对面电阻的检测操作最简便,检测成本最低,并且瞬间就可以得到检测结果。三、面电阻的测量原理薄膜电阻通常以面电阻(或方块电阻、薄层电阻)来表示。按照电阻定律: R= ρ× L/S(1) 式中 R 代表样品电阻,ρ代表样品电阻率,L 代表电流方向上的样品长度,S 代表样品垂直于电流方向上的截面积。可以知道面电阻的测量原理如下:面电阻如图 1 所示:G 表示玻璃原片; ITO 表示被溅射在玻璃原片上的氧化铟锡膜层; D 表示膜层的厚度; I 表示平行于玻璃原片表面而流经膜层的电流; L1 表示在电流方向上被测膜层的长度; L2 表示垂直于电流方向上被测膜层的长度。根据式( 1 ),则膜层电阻 R 为: R= ρ× L1 /( L2×D) 式中ρ为膜层材料的电阻率。当式中 L1= L2 时,即为膜层的面电阻 R □: R □=ρ/D (单位: Ω∕□)(2) 它表示膜层的面电阻值仅与膜层材料本身和膜层的厚度有关, 而与膜层的表面积大小无关。在实际的测量中,手提式仪器基本上采用“直排四探针”方法测量膜层的面电阻。原理如图 2 所示。图中 1、2、3、4 表示四根探针; S 表示探针间距; I 表示从探针 1 流入、从探针 4 流出的电流(单位: mA