『膜厚計の基礎知識 膜厚測定の原理【金属系 薄膜】』

膜厚計の基礎知識 膜厚測定の原理 測定原理を知って、正しい膜厚計を選ぼう 蛍光Ｘ線式 ・ 電磁式・渦電流式 編 【金属系 薄膜】

膜厚計測定原理について フィッシャー社製の膜厚測定には、 蛍光Ｘ線式や電磁式・渦電流式など様々な測定対象の 材料により、各種膜厚測定の原理を用いた 膜厚測定器がございます。 ここでは、主に金属薄膜の膜厚測定に適した 蛍光X線式など、原理や測定機器の 技術情報について分かりやすくご紹介します。 2

蛍光X線式膜厚計・素材分析（蛍光X線スペクトル分析法） Ｘ線管から発生した一次Ｘ線を試料物質にあてると、 その原子核から電子をたたき出します。このとき内殻に できた空孔へ向かって、外殻から電子が落ちてきます。 このポジション変化の過程で原子は特定の元素に特有 の波長を持った二次Ｘ線（蛍光Ｘ線)を放出します。 複数の元素からの蛍光Ｘ線を半導体検出器などによっ て種類と強度をスペクトル分析します。 それぞれの波長から元素の種類を特定し、且つ強度か ら元素の量を確定します。つまり、同じ測定で定性分析 (素材分析）と定量分析（膜厚測定）が同時にでき ます。フィッシャー社のED-XRF装置（エネルギー分散 型蛍光Ｘ線分析器）では高度なソフトウエア処理など （例） により、最高２４種類の元素の同時分析が可能になっ ています。XRF装置は、測定時間が短く、非破壊で膜 厚測定ができるのも特長の一つです。 測 定 対 象・用途 （例） ＞ 極薄膜や多層膜の分析・膜厚測定 ＞ 薄膜の厚さ測定（例）＜0.1µmのAuやNi、Pb ＞ 電子部品や半導体業界で使用される機能性めっき ＞ プリント回路基板(PWB, PCB)電極パッド部 ＞ リードフレーム、コネクタ、積層コンデンサ 微細部品や構造部分の膜厚測定 【測定の仕組み（概要）】 対 象 の 測 定 機 器 ＞ FISCHERSCOPE® X-RAYシリーズ 3

電磁式膜厚計（電磁誘導式膜厚計） 低周波交流電磁石の入ったプローブの先端に磁性体 を近づけると、磁石が磁性体をひきつけることに対する 反作用（電磁誘導）がおき、2者間の距離のわずか プローブ な変化に対応して、2次コイルの電圧が変化します。こ の変化を利用して皮膜の厚さを測るものです。電磁式 は、下地材が鉄など磁性金属の場合に使用できます。 非磁性皮膜 下地材 （注）下地が磁性体であることが条件となります。プ 鉄・鋼など磁性体の下地材 ローブから磁性金属の下地材までの距離を測っている 励起電流 測定信号 低周波磁界 ので、プローブの密着度・皮膜の表面粗さなどが測定 に影響します。 膜厚 測 定 対 象 磁性金属（鉄、鋼など）下地上の非磁性皮膜（メッキ、ペイント、樹脂膜など）の測定 対 象 の 測 定 機 器 ＞ PERMASCOPE® MP0Rシリーズ ＞ DUALSCOPE® MP0Rシリーズ（電磁・渦電流両用式） ＞ DELTASCOPE® FMP10・FMP30 ＞ DUALSCOPE® FMP20・FMP40（電磁・渦電流両用式） ＞ DUALSCOPE® FMP100・FMP150（電磁・渦電流両用式） ＞ PHASCOPE® PMP10 DUPLEX（電磁・渦電流・渦電流位相式の3方式） ＞ FISCHERSCOPE® MMS® PC2（モジュール式マルチシステム） 4

渦電流式膜厚計（渦電流振幅感応式） DIN EN ISO 2360、ASTM B244準拠の方式。 高周波電界によって非磁性金属表面に誘起され プローブの る渦電流の大きさと磁界・金属表面の距離（皮膜 フェライトコア の厚み）との電気的相関性を利用して、金属上の 絶縁性皮膜の厚さを測るものです｡高周波交流 (2MHz～)により交流磁界を発生させるコイルの 絶縁皮膜 入ったプローブを導電性非磁性金属表面に近づけ 下地材 ると、高周波交流の電流により金属表面に渦状の 非磁性金属の下地材 電流が発生します。渦電流は磁界を打ち消す方 励起電流 測定信号 励起された 向に流れるので発信機からの電流は抵抗を受けま 渦電流 高周波 膜厚 す。その大きさは母材特性とプローブからの距離 磁界 （膜厚）と相関性があるので膜厚に変換します。 （注）下地が導電性・非磁性金属であり渦電流が起こせることが必要です。プローブから下地までの距離 を測っているので、プローブの密着度・皮膜の表面粗さなどが測定に影響します。 測 定 対 象 非磁性金属（アルミ、銅、オーステナイト系ステンレスなど）素地上の絶縁皮膜（塗装、樹 脂膜、アルマイトなど）の測定 対 象 の 測 定 機 器 ＞ DUALSCOPE® MP0Rシリーズ（電磁・渦電流両用式） ＞ ISOSCOPE® FMP10・FMP30 ＞ DUALSCOPE® FMP20・FMP40（電磁・渦電流両用式） ＞ DUALSCOPE® FMP100・FMP150（電磁・渦電流両用式） ＞ PHASCOPE® PMP10 DUPLEX（電磁・渦電流・渦電流位相式の3方式） ＞ FISCHERSCOPE® MMS® PC2（モジュール式マルチシステム） 5

測定できる測定方式を知る（膜厚測定早見表） 使用する皮膜と下地の組み合わせを以下で確認してください。 お問い合わせ アンリツ株式会社 環境計測カンパニー 営業本部 パートナーソリューションチーム メールアドレス：contact-ps@anritsu.com 〒243-8555 神奈川県厚木市恩名5-1-1 Tel: 046-296-6661 URL：https://www.anritsu.com/ja-JP/partner-solutions 6 DOC.NO. MPS-1SG200046