德国 NETZSCH 脉冲雷射热反射法薄膜热传导仪 NanoTR/ PicoTR
雷射闪射法-
最主流的材料热扩散系数测试方法
热反射(Thermo-Reflectance)方法基于超高速雷射闪射系统,可测量基片上金属、陶瓷、聚合物薄膜的热物性参数,如热扩散系数(Thermal Diffusivity)、热传导率(Thermal Conductivity)、吸热系数(Thermal Effusivity)和界面热阻。
由于激光闪射时间仅为奈秒(ns)量级,甚至可达到皮秒(ps)量级,此系统可测量厚度低至10nm的薄膜。同时,系统提供不同的测量模式,以适应于不同的基片情况(透明/不透明)。
该方法符合国际标准:
JIS R 1689:通过脉冲雷射热反射方法测量精细陶瓷薄膜的热扩散系数;
JIS R 1690:陶瓷薄膜和金属薄膜界面热阻的测量方法。
发展简史
- 1990 年,日本产业技术综合研究所/日本国家计量院(AIST/NMIJ)发明热反射法,测量薄膜导热性能。
- 2008 年,AIST 设立PicoTherm 公司。
- 2010 年,PicoTherm 公司推出奈秒级热反射系统NanoTR。
- 2012 年,PicoTherm 公司推出皮秒级热反射系统PicoTR。
- 2014 年,PicoTherm 公司和NETZSCH 公司建立战略合作。由NETZSCH 负责PicoTherm 产品在全球的销售和服务。
在现代工业中,关于材料的热性能、特别是热物理性能的相关知识变得日益重要。在这里我们可以举出一些典型领域,例如应用于高性能缩微电子器件的散热材料,作为持续能源的热电材料,节能领域的绝热材料,涡轮叶片中所使用的热障涂层(TBC),以及核工厂的安全操作,等等。
在各种热物性参数之中,导热系数显得尤其重要。可以使用雷射闪射法(LFA)对材料的热扩散系数/热传导系数进行测定。这一方法经过许多年的发展已广为人知,可以提供可靠而精确的数据结果。样品的典型厚度在50um 至10mm 之间。
NETZSCH 是一家世界领先的仪器制造厂商,提供一系列的热物性测试仪器,特别是雷射闪射法热传导仪。这些LFA 系统在陶瓷,金属,聚合物,核研究等领域得到了广泛应用。
热反射法-测试厚度为奈米级的薄膜材料的热扩散系数
随着电子设备设计的显着进步,以及随之而来的对有效的热管理的需求,在奈米级厚度范围内进行精确的热扩散系数/导热系数测量已经变得越来越重要。
日本国家先进工业科学与技术研究所(AIST),在上世纪90 年代初即已响应工业需求,开始研发“脉冲光加热热反射法”。于2008 年成立了PicoTherm 公司,同时推出了奈秒级的热反射仪器“NanoTR”与皮秒级的热反射仪器“PicoTR”,这两款仪器可对薄膜的热扩散系数进行绝对法的测量,薄膜厚度从数十微米低至奈米级范围。
2014 年,NETZSCH 日本分公司成为了PicoTherm 公司的独家代理。与我们现有的LFA 仪器相结合,NETZSCH 现在可以提供从奈米级薄膜、到毫米级块体材料的全套的测试方案。
为什么需要测试薄膜?薄膜的热性能与块体材料的热性能不同
奈米级薄膜的厚度通常小于同类块体材料典型的晶粒粒径。由此,其热物理性能与块体材料将有着显着的不同。
不同仪器适用的热扩散时间范围