德國 NETZSCH 脈衝雷射熱反射法薄膜熱傳導儀 NanoTR/ PicoTR
雷射閃射法-
最主流的材料熱擴散係數測試方法
熱反射(Thermo-Reflectance)方法基於超高速雷射閃射系統,可測量基片上金屬、陶瓷、聚合物薄膜的熱物性參數,如熱擴散係數(Thermal Diffusivity)、熱傳導率(Thermal Conductivity)、吸熱係數(Thermal Effusivity)和界面熱阻。
由於激光閃射時間僅為奈秒(ns)量級,甚至可達到皮秒(ps)量級,此系統可測量厚度低至10nm的薄膜。同時,系統提供不同的測量模式,以適應於不同的基片情況(透明/不透明)。
該方法符合國際標準:
JIS R 1689:通過脈衝雷射熱反射方法測量精細陶瓷薄膜的熱擴散係數;
JIS R 1690:陶瓷薄膜和金屬薄膜界面熱阻的測量方法。
發展簡史
- 1990 年,日本產業技術綜合研究所/日本國家計量院(AIST/NMIJ)發明熱反射法,測量薄膜導熱性能。
- 2008 年,AIST 設立PicoTherm 公司。
- 2010 年,PicoTherm 公司推出奈秒級熱反射系統NanoTR。
- 2012 年,PicoTherm 公司推出皮秒級熱反射系統PicoTR。
- 2014 年,PicoTherm 公司和NETZSCH 公司建立戰略合作。由NETZSCH 負責PicoTherm 產品在全球的銷售和服務。
在現代工業中,關於材料的熱性能、特別是熱物理性能的相關知識變得日益重要。在這裡我們可以舉出一些典型領域,例如應用於高性能縮微電子器件的散熱材料,作為持續能源的熱電材料,節能領域的絕熱材料,渦輪葉片中所使用的熱障塗層(TBC),以及核工廠的安全操作,等等。
在各種熱物性參數之中,導熱係數顯得尤其重要。可以使用雷射閃射法(LFA)對材料的熱擴散係數/熱傳導係數進行測定。這一方法經過許多年的發展已廣為人知,可以提供可靠而精確的數據結果。樣品的典型厚度在50um 至10mm 之間。
NETZSCH 是一家世界領先的儀器製造廠商,提供一系列的熱物性測試儀器,特別是雷射閃射法熱傳導儀。這些LFA 系統在陶瓷,金屬,聚合物,核研究等領域得到了廣泛應用。
熱反射法-測試厚度為奈米級的薄膜材料的熱擴散係數
隨著電子設備設計的顯著進步,以及隨之而來的對有效的熱管理的需求,在奈米級厚度範圍內進行精確的熱擴散係數/導熱係數測量已經變得越來越重要。
日本國家先進工業科學與技術研究所(AIST),在上世紀90 年代初即已響應工業需求,開始研發“脈衝光加熱熱反射法”。於2008 年成立了PicoTherm 公司,同時推出了奈秒級的熱反射儀器“NanoTR”與皮秒級的熱反射儀器“PicoTR”,這兩款儀器可對薄膜的熱擴散係數進行絕對法的測量,薄膜厚度從數十微米低至奈米級範圍。
2014 年,NETZSCH 日本分公司成為了PicoTherm 公司的獨家代理。與我們現有的LFA 儀器相結合,NETZSCH 現在可以提供從奈米級薄膜、到毫米級塊體材料的全套的測試方案。
為什麼需要測試薄膜?薄膜的熱性能與塊體材料的熱性能不同
奈米級薄膜的厚度通常小於同類塊體材料典型的晶粒粒徑。由此,其熱物理性能與塊體材料將有著顯著的不同。
不同儀器適用的熱擴散時間範圍