1、DSC、TMA、DMA、TGA 介紹,熱分析技術(shù),示差掃描量熱儀(Differential Scanning Calorimetry DSC) 調(diào)制式示差掃描量熱儀(Modulated DSCTM) 示差熱分析儀(Differential Thermal Analysis,DTA) 熱重分析儀(Thermal gravimetric Analysis,TGA) 高解析度熱分析儀(High-Resolution TGATM) 調(diào)制式熱重分析儀(Modulated TGATM) 示差掃描量熱-熱重分析聯(lián)用(Simultaneous DSC-TGA) 熱機(jī)械分析儀(Thermal mechanica

2、l Analysis TMA) 動態(tài)熱機(jī)械分析儀(Dynamic Mechanical Analysis DMA) 介電性質(zhì)分析(Dielectric Analysis DEA) 微熱分析儀-原子力顯微鏡與熱分析技術(shù)聯(lián)用- uTA (Micro TA - Atomic Force Microscope 2.由于水分和其他因素的影響，單面或未覆箔層壓板會出現(xiàn)不可靠的固化因數(shù)數(shù)據(jù) 3.單面或未覆箔層壓板比相同的雙面覆箔板的Tg低815。,ThermoMechanical Analysis 熱 機(jī) 械 分 析 儀 (TMAQ400/Q400EM),TMA 靜態(tài)機(jī)械分析儀原理(Thermal Mech

3、anical Analyzer),所有材料在溫度變化時都會有物性上的變化，如膨脹收縮、軟化、交聯(lián)硬化等，而為一些材料在不同溫度下的物性，常用的量測工具之一是靜態(tài)機(jī)械分析儀(Thermal Mechanical Analyzer, TMA)。,TMA,TMA主要是用以量測樣品隨溫度變化產(chǎn)生的膨脹收縮現(xiàn)象，其方式是利用在樣品上施一固定大小的力，通過可溫度控制的爐體，在升溫或降溫時，材料有膨脹或收縮，TMA可量測到探針(Probe)的變化，由此量得膨脹係數(shù)或收縮係數(shù)。,TMA,一般材料會有明顯相變化點(diǎn)，如Tg, Tc, Tm。 材料經(jīng)過Tg時，分子鏈擺動體積變大，因此可利用TMA測試觀察到材料Tg點(diǎn)

4、後膨脹係數(shù)較Tg點(diǎn)前更大，並因此形成轉(zhuǎn)折。 其轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為Tg點(diǎn)(玻璃轉(zhuǎn)移溫度)，其高度變化斜率即為CTE(膨脹係數(shù))相關(guān)曲線。,TMA,當(dāng)樣品軟化時，亦會因高度變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)折，利用轉(zhuǎn)折點(diǎn)可測試樣品的軟化點(diǎn)(Softing Point)。CTE計算方式如下：(關(guān)係圖如Figure 1所示),1.Coefficient of thermal expansion (CTE)2.Glass transition temperature (Tg)3.Gel time or temperature measurement. The flat tipped standard probe is used for

5、 most solid materials. The macro expansion probe, with its larger surface area, is more effective for soft or irregular sample, powders, frozen liquids, and films.The Penetration probe is used for softtingand melting measurement.,Expansion Probes,TMA 2940 Schematic,TMA:CTE (線膨脹係數(shù)) TEST,TMA: T-260恆溫於

6、260度評估pcb尺寸穩(wěn)定性,TMA: T-260恆溫於260度評估pcb尺寸穩(wěn)定性,DSC 對于測試TE，開始掃描溫度應(yīng)低于規(guī)定的溫度范圍 6.除非另有規(guī)定，以10/min的速度升溫 7.對于測試Tg，升溫至轉(zhuǎn)變區(qū)以上至少30;對于測試TE，升溫至250或其他規(guī)定的溫度 8.如果剩余應(yīng)力在玻璃轉(zhuǎn)變時，突然發(fā)生不可回復(fù)的偏轉(zhuǎn)，應(yīng)再掃描一次 注意事項: 1.為了提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確度，厚度應(yīng)至少0.76mm以上，最好為1.6mm，如果材料的厚度小于0.51mm，可以將試樣迭加到至少0.51mm，但試驗(yàn)誤差可能會大大增加; 2.負(fù)荷的選擇。建議起始負(fù)荷為5g,負(fù)荷應(yīng)根據(jù)不同的材料類型或試樣結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，

7、以保証探頭、試樣、及平臺間緊密接觸。避免過量的負(fù)荷，這會導(dǎo)致試樣的穿破或變形。,動態(tài)機(jī)械分析(Q800 DMA) (Dynamic Mechanical Analysis),dma.pre,DMA 動態(tài)機(jī)械分析儀原理(Dynamic Mechanical Analyzer),所有材料在溫度變化時都會有物性上的變化，如膨脹收縮、軟化、交聯(lián)硬化等，而為一些材料在不同溫度下的物性，常用的量測工具之一是動態(tài)機(jī)械分析儀(Dynamic Mechanical Analyzer, DMA)。,DMA,動態(tài)機(jī)械分析儀的原理較TMA較複雜，但可測得的材料特性更多。 一般材料會受到自然界中的三種環(huán)境變化影響而改變

8、其物理特性，分別為力量(Force)、頻率(Frequency)以及溫度(Temperature)。,DMA : 技術(shù)方面/能提供信息,給予材料周期性的應(yīng)力使其處於規(guī)律變形的狀態(tài),以量測其模量(能量儲存)及阻尼(能量損耗). 對於黏彈性材料(如聚合物)的評價特別有用,由此探討其黏彈性隨時間,頻率及溫度之對應(yīng)行為. 對模量定量 一次及二次轉(zhuǎn)移溫度 交聯(lián)速率及交聯(lián)程度,凝膠化及玻璃化 黏度 阻尼特性 聚合物形態(tài) 隨時間變化的行為(如潛變,應(yīng)力緩和),DMA,施加大小不同的力量於材料時，材料特性會有所不同 施力的頻率不同，材料特性亦有所不同，施力頻率高則材料會變得更為堅硬，施力頻率低則材料會較為柔軟

9、 溫度的變化更為顯而易見，因?yàn)樗胁牧贤瑫r擁有黏性(Viscosity)與彈性(Elasticity)的特性，不同材料的差別僅在於兩者的比例不同而已,DMA,E” Tan= E,在DMA中，利用施力於樣品，但樣品反應(yīng)延遲，測得相角差()，再計算成為損失模數(shù)(E”)，由樣品反應(yīng)的振幅(Amplitude)計算得到儲存模數(shù)(E)，公式如下(關(guān)係圖)：,其中高的材料粘性行為比較明顯，低的材料彈性行為比較明顯。,DMA,在DMA中最先得到的數(shù)據(jù)是Tan, Storage Modulus E及Loss Modulus E”，再由此三種數(shù)據(jù)去求得其他數(shù)據(jù)，如Complex Modulus, Shear M

10、odulus等。由所得數(shù)據(jù)判斷可知，材料隨溫度變化的強(qiáng)度、黏性、彈性、Tg點(diǎn)、制震效果、材料混煉效果、各種相轉(zhuǎn)變點(diǎn)等。DMA發(fā)揮得當(dāng)，甚至可取代大部分的物性分析儀器。,1996, TA Instruments, Inc.,Q800 DMA : 外觀,1996, TA Instruments, Inc.,Q800 DMA : 關(guān)鍵的設(shè)計元件,空氣流出,空氣軸承,空氣流進(jìn),空氣軸承導(dǎo)軌,光學(xué)編螞器,驅(qū)動馬達(dá),1996, TA Instruments, Inc.,Q800 DMA : 關(guān)鍵的設(shè)計元件,驅(qū)動軸,空氣軸承,空氣軸承導(dǎo)軌,光學(xué)編碼器,驅(qū)動馬達(dá)線圈,1996, TA Instruments,

11、 Inc.,傳統(tǒng)的DMA設(shè)計元件,夾具套組,滾珠軸承,臺架,試片,驅(qū)動軸,撓性懸吊裝置(1mm變形量),LVDT測距儀,驅(qū)動馬達(dá),引導(dǎo)螺桿,步進(jìn)馬達(dá),1996, TA Instruments, Inc.,DMA :單及雙懸臂模式,不錯的通用模式(熱塑性,彈性體) 可量測高阻尼材料 對有基材補(bǔ)強(qiáng)的熱固化過程的評價甚佳,固定夾具,固定夾具,固定夾具,1996, TA Instruments, Inc.,DMA:雙懸臂夾具,1996, TA Instruments, Inc.,DMA :3點(diǎn)彎曲模式,量測中到高模量材料的最佳模式 符合ASTM D738的標(biāo)準(zhǔn)彎曲測試規(guī)範(fàn) 完全沒有夾具效應(yīng),是最純粹變

12、形模式,1996, TA Instruments, Inc.,DMA: 3點(diǎn)彎曲夾具,1996, TA Instruments, Inc.,DMA :剪切三明治模式,評估彈性體,凝膠,高黏度樹脂,黏著劑等的最佳模式. 可量測高阻尼材料. 為方形試片提供純粹的剪切變形.,1996, TA Instruments, Inc.,DMA:剪切三明治夾具,1996, TA Instruments, Inc.,DMA :壓縮模式,對低到中模量材料的最佳評估方式(如凝膠,彈性體). 黏滯性流體的評估. 必需具備若干彈性. 另外可提供膨脹及壓縮性測試.,運(yùn)動夾具,固定夾具,樣品,力量,1996, TA Ins

13、truments, Inc.,DMA:壓縮夾具,1996, TA Instruments, Inc.,DMA :拉伸模式,評價薄膜與纖維(纖維束或單支纖維)的最佳模式. 具高模量的樣品,只要尺寸不大也可以適用. 可以在TMA模式下進(jìn)行固定施力或掃描施力的試驗(yàn)(當(dāng)作迷你型拉力試驗(yàn)機(jī)). 可在自動張量及恆定張力下控制.,1996, TA Instruments, Inc.,DMA:拉伸(薄膜/纖維)夾具,1996, TA Instruments, Inc.,DMA:拉伸(纖維專用)夾具,測試方法,DMA測試有兩種方法：厚的樣品采用方法A;薄的樣品采用方法B 樣品尺寸： 方法A:厚的樣品（0.5mm

14、）尺寸為812mm寬2040mm長12mm厚，至少0.5mm。樣品長度/樣品厚度10/1 方法B:薄的樣品（0.5mm)尺寸為1520mm長2mm寬，最小厚度由材料的強(qiáng)度決定，以在測試過程中不折斷為準(zhǔn)。 操作步驟： 1.蝕刻掉所覆銅箔 2.方法A要求磨光滑，方法B要求兩條長邊平行且無缺口裂縫等 3.于105烘1小時然后放在干燥器中冷卻至室溫 4.換上所需夾具 5.安裝樣品：方法A測量樣品的長寬厚，精確到至少0.01mm最好0.005mm。安裝好樣品，使應(yīng)力1%,通常是0.1%。設(shè)定溫度范圍;方法B測量樣品的長寬厚，精確到至少0.01mm最好0.005mm。樣品長度通常為10mm20mm。設(shè)定拉

15、力為1050g,通常為20g. 6.關(guān)閉爐灶，通氮?dú)獗Ｗo(hù) 7.對于Tg小于室溫的樣品，從低于Tg點(diǎn)20開始掃描;對于Tg大于室溫的樣品，從30開始掃描 8.以2/min的升溫速率和1Hz的頻率對樣品進(jìn)行掃描 9.升溫至高于樣品Tg點(diǎn)至少20 10.測試完成后檢查樣品是否有裂縫、變形等，如果有，則舍棄樣品和數(shù)據(jù)，重做。,Thermo gravimetric Analysis (熱重分析儀) (TGA),熱重分析儀原理(Thermo gravimetric Analysis),熱重分析儀（TGA）是一種熱分析技朮，量測樣本在溫度和時間之間的程式變化下，其重量變化的總數(shù)和速率。它是用來找出任何會分解、氧化、脫水等而能表現(xiàn)出重量變化的物理特性。最常用來在被控制的環(huán)境下檢查熱穩(wěn)定性的模式有兩種： 1.動態(tài)方式：在這種方