材料熱擴散率測試儀 TA-35

材料熱物性研究中，熱傳導率、熱擴散率、熱浸透率是可以藉由計算公式互相帶算出來的。例如：當量測到熱擴散率數值時，若已知材料的密度便可帶算出熱傳導率，若已知材料的比熱容便可帶算出熱浸透率。

Bethel公司的熱波分析儀採用點雷射方法對樣品做周期性加熱，使得樣品表面形成熱波，並用輻射溫度計測得熱波，屬於非接觸是量測方式，此方式已在2018年獲得JIS R7240標準規範。

TA-35對於材料熱擴散的量測，可量測垂直Z方向、水平XY方向熱擴散，使用點雷射加熱方式，可以對樣品做小面積掃描量測，以幫助分析面積範圍內材料熱擴散均一性。

等晶片需要石墨稀散熱材料提高散熱效能，TA-35已獲得大廠認可做為石墨稀散熱片熱擴散測試基準。

• 非接觸式雷射對樣品加溫方式，量測材料水平及垂直方向熱擴散。
• 無需專用治具，樣品厚度均一即可，形狀大小精度無限制。
• 樣品可連續掃描，數據可整合成3D MAP，方便判讀材料熱擴散均一性。
• 樣品厚度數十um就可測試，測試材料從低導熱PI材料到高導熱單晶鑽石皆可測試。

從圖表中能得知Cu與Ag在不同厚度的量測數據均雷同，且與文獻值差異不大。

考慮到雷射強度，多層石墨板的熱擴散率為7.2x10^-4m²s^-1，實測數據與設計值7～8x10^-4m²s^-1相吻合

量測3D圖，導熱係數的均勻性可以用3D圖形表示，更容易判別。

即使使用相同的樹脂，不一樣的成型條件和模具形狀，導熱係數也會發生變化，利用TA獨特的3D繪圖表示，能夠了解到產品在不同方向的熱分佈。

該圖為某電池大廠（日商）的3D Mapping

圖為使用TA-35材料熱擴率散測試儀來量測目前電池產業中非常重要的薄膜電池。此為金屬膜與陶瓷或樹脂的兩層貼合而成的薄膜，透過3D Mapping分佈測量法所量測出在特定面積中熱擴散率分布的圖形，從此圖形中可評估多層材料在固定面積中的貼合狀況，可判定是否存在缺陷以及材料的均勻性。

由於層壓材料TIM是通過堆疊具有不同熱傳導率的材料所製成,因此成品的熱傳導率將會根據黏附的均勻性發生各種不一樣的變化,但是量測層壓材料TIM的熱傳導率一直都是非常困難的,這也是開發時所關注的重點之一。

TA-35是透過連續量測垂直向的相位延遲來取得正相關的熱傳導率。不僅適用於材料熱性能評價，也適用於零件的缺陷檢查以及均勻性確認。

TIM材 密著度範例

面外量測
(1)測量值：9.79x10-6m2s-1
(2)實測值與標準值相差±3%
(3)認證值：9.51x10-6m2s-1
(4)厚度：1048μm 直徑：10mm

面內量測
(1)測量值：9.04x10-6m2s-1
(2)實測值與標準值相差±5%
(3)認證值：9.51x10-6m2s-1
(4)厚度：1048μm 直徑：10mm

(1) 關於面內方向上的熱擴散率，顯示了此分析方法中有考慮樣品的厚度和方向上的熱擴散率。
(2) 從對玻璃陶瓷，Al2O3-TiC和各向同性石墨進行了測量，其結果量測值和文獻值相吻合。
(3) 量測過程中呈現了點週期性加熱輻射測溫法的驗證方法
(4) 採用新型點量測方式，可用分佈測量法評估樣品缺陷和不均勻性