热分析 TMA/热机械分析仪/热膨胀系数仪原理及应用【更新日期: 2023/12/18】
【更新日期: 2023/12/18】
TMA/热机械分析仪/热膨胀系数仪原理
TMA (Thermal Mechanical Analyzer) 热机械分析仪，为材料科学基本的测量工具之一。TMA能测量出各种不同材质样品非常微量的尺寸变化、应力应变、潜变复原与机械黏弹性等多种数据。TMA利用加热炉提供一稳定的升温、降温的环境并以不同的传感器来量测材料的基本特性, 如内部的LVDT线性位移传感器来侦测样品的尺寸变化，并透过上方的压力马达来控制施力大小以及更进阶的静态力、动态力的改变，进而测得材料的应力应变或黏弹性质数据。
TMA/热机械分析仪/热膨胀系数仪应用
TMA重要的参数就是力量大小及精细度另外就是LVDT的尺寸量测灵敏度, 力量大小牵涉到可以作什么样的应用, 例如软化点测试, 可能力量就会用到5N,且较大的力量所能应用的材料种类也更加的广泛，力量分辨率则是代表所能控制的精细程度, 例如测试杨氏系数时SS curve 模式下就需要控制每分钟多少力量增加速度, 而LVDT传感器其尺寸变化灵敏度就影响到测试时样品细微的尺寸变化都能量测到。
利用TMA观测其Tg点 & CTE (热膨胀系数)
TMA主要在测试样品随着温度的变化而发生的尺寸改变，大多数材料受热而膨胀、遇冷收缩即可透过TMA来分析其尺寸的变异来了解其安定性。在复合式组件例如：PCB板既可透过CTE的量测了解各层材料在其工作温度的区间会否因为CTE差异过大而造成Peeling。
TMA所量测的尺寸变化反应在膨胀系数CTE上，透过CTE的量测可以知道样品升温过程中尺寸的改变。而TMA所量测到的是Z轴方向的尺寸变化，因此所得之CTE为样品的线膨胀系数。
一般来说的高分子材料会有所谓玻璃转移温度Tg点，其代表的意义在于分子间结构的改变，由玻璃态转移成橡胶态的变化温度；在变化前后会因为结构不同而有明显的CTE改变，TMA透过观察到CTE的改变从而得知该样品的Tg。
TMA所量测的尺寸变化反应在膨胀系数CTE上，透过CTE的量测可以知道样品升温过程中尺寸的改变。而TMA所量测到的是Z轴方向的尺寸变化，因此所得之CTE为样品的线膨胀系数。
一般来说的高分子材料会有所谓玻璃转移温度Tg点，其代表的意义在于分子间结构的改变，由玻璃态转移成橡胶态的变化温度；在变化前后会因为结构不同而有明显的CTE改变，TMA透过观察到CTE的改变从而得知该样品的Tg。
举凡各种单一材料，其膨胀收缩、膨胀系数 ( CTE ),等尺寸安定性的量测，并藉由膨胀系数的变化量测到Tg玻璃转移温度, 进一步到复合材料如电路板的剥离Peeling (IPC-TM650)、电子芯片封装的材料曲翘 (warpage), 软化点 ( Softening temperature ), 以及更进阶的材料信息需要了解杨氏模数(Young Modulus) 测试应力应变 ( Stress & Strain S-S Curve), 或利用特殊的扩充频率功能测试机械黏弹性质 ( Modulus/Viscosity & tan delta ), 潜变复原 ( Creep & Relaxation)等特性，各种材料尺寸会随温度而变化的产品，都可经由TMA(Thermal Mechanical Analyzer) 热机械分析仪获得材料的机械性质（膨胀、收缩、强度、软化…等）与温度、时间之间变化的特性，对于各种产品设计及制程都能提供极为重要的测量信息。
若有任何技术问题或产品需求，欢迎与我们联络！
其他相關訊息
-
15 Apr.2024X-rite-分光光度计 X-rite自动化 在线型实时监控颜色、色差、光泽
-
27 Nov.2023X-ray荧光-XRF Evident贵金属检验仪应用分享
-
30 Oct.2023热分析-DMA HITACHI NEXTA DMA200 动态热机械分析仪新品发表
