SEO接触角测量仪

S.E.O Application Note

Contact Angle Measurement System

全范围 自动 接触角 测量仪

接触角测定特征：分析表面单原子层(Monolayer)的变化反应敏感度，对比高价分析装备单纯和低廉，短时间内可以获得想要了解的情报再现性. 接触角测定仪适用于研究开发 及 产品生产时样品的粘结性，表面处理与否，特别是有机薄膜以及高分子物质的表面化学性性质的查明，任意溶液的表面张力测定 等. Contact Angle的含义

接触角是显示固体表面的湿润性(wettability)的尺度，大部分根据固定的水滴进行测定。低接触角显示高湿润性（亲水性, hydrophilic)和高表面能。高接触角显示低湿润性（疏水性, hydrophobic)和低表面能。 接触到平平的固体表面的液体的接触角是由 液体-固体-气体的接合点水珠曲线的端点和固体表面的接触点测定。

接触角测量的原理

是利用接触角测量了解油漆的黏着特性和表面扩散特性的结果。通过时间的渐渐增加接触角会缩小。通过该过程可以了解到油漆里含有的添加剂的特性。

随着时间的接触角的变化 (SEO300A摄影)

表面张力 (surface tension)

溶液的表面张力是分析并测量溶液的模样。溶液的密度和测量的模样里利用两变数(SW /SE ) 通过桌子得知表面张力或界面张力值。通常利用 Bashforth-Adams 方法测量表面张力，对于水溶液会提供比较正确的值(图片 3). 一般为了掌握界面活性剂的特性，进行 CMC(Critical Micelle Concentration) 测量或使用与界面张力测量的用途

利用开吊坠的表面张力测量 (SEO300A 拍摄)

同样的溶液也会根据水滴的模样，表面张力会有变化，下列图片是获得最好的表面张力的方法，基本上显示一定值的区间为测量溶液的表面张力的值。 实验结果可参考图片 4。

最适合的表面张力测量 (SEO300A 拍摄)

接触角测量的应用领域 1) 清洗后 表面检查

硅片或硬盘原板或有机物污染降低产品的良率时对于清洗后的表面的残留有机物进行检查。也可使用于总工艺维持一

定的条件的情况，比过去肉眼检查结果更加精密和可信息化，对于品质管理有利。最近活用于玻璃大板等大型样品的精密控制。 2) 润湿性 测量

适用于物体表面的亲水性和疏水性区别。测量扩散性或吸湿性可控制纸或布，木材等的材料和表面处理。或适用于 油漆或粘着剂，墨水等的一般应用领域上观察基本性能。把这些定期进行数据化可对于决定产品的screening 或 formulation 上给予帮助。 3) COATING 性能评价

对于表面进行特殊功能的Coating 时，可适用于特性的定量化。可确认根据时间的变化，Coating 前/后的性能变化也可以预测，最近使用等离子的有机物薄膜Coating 的情况很难掌握它的变化，但在这些细微的的薄膜Coating 上接触角测量反应非常敏感。 4) 表面处理 领域

为了改善各种部件等的性能，表面处理的使用非常广泛，适用于掌握表面处理前/后的状态并改善工艺，评价性能的用途上。也可适用于预测电子基板的焊锡效率和预测表面氧化率的用途。 5) 表面能的计算

利用相互不同试剂的接触角测量得到的数据为基础计算表面能，可计算表面的极性和非极性的贡献度，可换算成绝对值并通过表面能光谱预测表面的化学性分布。

6) 生化学 领域

生产DNA/Protein芯片时为了在样品上固定蛋白质使用SAM 技术使单原子膜成长。 单原子膜的分布或基板的变化，工艺上的变化，与其他公司产品间的比较定量化。对于形成稳定的薄膜工艺做出贡献。 7) 表面张力 测量

使用于测量界面活性剂的 CMC 点和了解界面张力变化。密度高的高分子聚合物的表面张力或有着高温熔融点的固体表面张力非接触方式测量时使用。

仪器的构成 及 功能

是接触角测量仪的一般硬件简图。

是接触角测量仪的一般硬件简图。

最近接触角测量仪不仅使用于研究开发，也使用于工艺的监管。 是过呢你制造企业SEO 开发的大型 LCD/ Wafer 用 SEO-CTA 1300 接触角测量仪是大型显示屏用表面接触角分析设备是在样片上(FPD 及 硅片) 喷洒液体样本，并测量样片和热力学性平行状态的液体样本接触角，测量样片的污染度的设备。含大型 LCD 及 硅片等的薄膜或母材无损伤非破坏性的方法容易测量表面的变化。这样的大型显示屏用接触角分析设备，所有功能都是自动化，测量分析方法简单，对于表面的化学性变化敏感反应，表面特性高精密度评价，对于表面的变化非常快的感应，对于化学性特性（细微污染度，表面能，表面张力等）情报按照3次元形态提供。特别是表面材质的亲水性和疏水性可实时确认。

大型 LCD/ Wafer用 SEO-CTA 1300

该设备使用于污染度测量的样本的量非常的少，利用微型泵的注射器的精密控制使样本的量维持一定的量，通过观察固体，气体，液体等的状态，可研究 LCD ㆍ硅片的化学性均质度及污染度，原适用于研究. 开发阶段上的设备，也可以在生产/QC阶段上使用，比原来更加测底的进行品质管理。此设备可测量7代线大型LCD ，新的计算法通过标示及3次元等的方式体现使表面的接触角测量以及表面能的测量等优点。Robot 对应设计及控制表面水平度维持，可防止 LCD ㆍ硅片的损伤。

SEO 的新技术认证产品大型 LCD/ Wafer 表面接触角分析设备 型号 CTA 1300 系列目前能够自动分析90度以上 及 5度以下的图像，可全范围为自动测量接触角，改善了测量时间和准确度

SEO 的 FPD 用软件IMAGEXP 可根据使用者指定位置的图像进行分析，有自动 Mapping Dispensing System 功能可根据使用者指定的任意位置进行设定并自动分析，连续性图像以BMP 格式存储

黑白图像使用24Bit ，可更加细微的分析，可对于原来90度以上自动体现困难的测量，现在可以完美的自动测量，5度范围的非常低的接触角也可自动分析。

接触角测量用软件 Image XP

Auto Mapping Dispensing program for LCD/ Wafer

参考文献

1. R.E. Johnson, R.H. Dettre, “Wettability ”, edited by J.C. Berg (Marcel Decker, Inc., New York), pp. 2-73.

2. A.W. Adamson, “Physical Chemistry of Surfaces”, 6 ed, (John Wiley & Sons, Inc., New York, 1997),

pp. 347-389.

3. D. K. Owens, R.C. Wendt, “Estimation of the Surface Free Energy of Polymers”, Journal of Applied

Polymer Science, Vol. 13, 1969, pp. 1741-1747.

4. R.J. Good, C.J. van Oss, “Modern Theory of Contact Angles and the Hydrogen Bond Components of

Surface Energies”, edited by M. E. Schrader and G. I. Loeb (Plenum Press, New York, 1992), pp. 1-27.

5. R.J. Good, “Contact Angle, Wettability and Adhesion”, edited by K. L. Mittal, (VSP BV, Urecht, The

Netherlands, 1993), pp.3-36.

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