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従来のLFA分析による高分子薄膜の熱拡散率の決定

はじめに

ポリイミドフィルムは、耐熱性、耐低温性、耐放射線性に優れているため、フレキシブルプリント回路、人工衛星、超電導設備などに使用されるほか、絶縁コーティング材料としても使用されている。

近年、電子機器の小型化に伴い、高導電性薄膜の熱伝導率を測定したいというニーズは確実に高まっている。しかし、薄膜を熱拡散率/熱伝導率測定(フラッシュアナライザー:LFA)で測定する場合、極めて短時間に背面温度が上昇する現象が発生する。このような場合、従来のフラッシュアナライザーでは、パルス幅が長く、データ取得速度が低いため、熱拡散率を求めることができませんでした。

LFA 467HyperFlash (図1)では、検出器のパルス幅が短く(20μs)、データ収集レートが高い(2MHz)ため、薄膜の熱拡散率と熱伝導率を評価することができます。このシステムでは、マイクロコントローラーによってパルス幅を10μsから1200μsの間で変更できます。データ収集レートはIR検出器とパルスマッピングチャンネル(独立した2チャンネル)の両方に適用されます。2MHzの周波数でパルスの高速スキャンが可能になるため、パルス形状の多数のポイントを記録することができます。

LFA 467HyperFlash 熱分析用に設計された装置。グレーとホワイトの洗練されたデザインで、デジタルディスプレイを備えている。
1) LFA 467HyperFlash

測定条件

  • 試料ホルダーサイズ:  10 mm
  • 試料厚さ:12.5μm
  • パルス電圧:200 V
  • パルス幅:10 μs
  • 検出器MCT
  • 温度:25

測定結果

図2は、厚さ12.5μmの金コートポリイミドフィルム(株式会社カネカ製「アピカルNPI」)を室温でパルス幅10μsで測定したものです。検出器信号(「熱曲線」、青)とフィッティング曲線(「理論曲線」、赤)は非常によく一致している。small のパルス幅は、熱曲線における短いスパイクで示されている。熱拡散率は0.119mm²/s±0.001mm²/sであり、文献データと一致している。

LFA 467HyperFlash によるポリイミドフィルムの熱伝導率試験結果。
2) ポリイミドフィルム(厚さ12.5μm)をLFA467HyperFlash を用いて室温で測定。

結論

この例は、厚さ数μmの薄膜に対するLFA467HyperFlash の測定能力を見事に実証している。高いデータ収集レートとsmall のパルス幅により、従来のLFAシステムでは通常達成できなかった熱曲線の精密なモニタリングが可能です。

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