熱分析-TMA 熱機械分析儀的應用與標準方法ASTM/ISO/JIS

TMA7100
所有材料在溫度變化-升溫, 恆溫, 降溫, 甚至多次昇降溫後時都會有物性上的變化，如膨脹, 收縮、軟化等, 而為一窺材料在不同溫度下的物性，常用的量測工具之一是TMA熱機械分析儀(Thermal Mechanical Analyzer)。

複合材料包括高分子, 陶瓷..常出現的問題如尺寸安定性, 複合材料撥離peeling, 複合材料曲翹warpage …很多原因都是複合材料的CTE膨脹係數, 強度, 回復力..

高分子材料材料會因為高分子鏈擺動特性會出現在TMA的訊號中如, 玻璃轉移溫度( Tg ), 膨脹係數 ( CTE ), 軟化點 ( Softening temperature ), 而材料的強度就可以藉由應力應變 ( Stress & Strain)測試, 機械黏彈性質 ( Modulus/Viscosity & tan d )模式, 材料回復力可以利用潛變復原 ( Creep & Relaxation)等模式來了解受力回復力…的特性

PCB產業的印刷電路板, 銅箔基板標準需求 Tg玻璃轉移溫度, CTE線性膨脹係數, IPC TM650的爆板耐溫測試。

EMC封裝產業的各種封裝, 銀膠, 矽晶片, 金線等材料的Tg, CTE, 楊氏係數, 錫鉛球脫錫。

熱塑性材料常見變形：薄膜材料收縮, 纖維染色…都跟溫度變化時材料收縮或膨脹有關, 都可以選擇用TMA熱機械分析儀來分析MLCC/LTCC 陶瓷燒結的收縮狀況, 可以選擇用TMA熱機械分析儀來分析。

高靈敏度－TMA與其他熱分析儀比較相對於DSC在金屬或無機物填充物比例高時(銀膠, 封裝材料, PCB)或高Tg的熱穩定材料如Polyimide (PI), TMA相變化靈敏度會比常用測Tg的DSC(熱示差掃描分析儀)更高。

常見國際標準測試方法
ASTM E1545 Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Temperature by Thermomechanical Analysis	利用TMA 測試Tg 玻璃轉移溫度的
ASTM E831 Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials by Thermomechanical Analysis	TMA 測試固體材料的熱膨脹係數的標準方法
ASTM D696 Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Plastics Between −30°C and 30°C with a Vitreous Silica Dilatometer	TMA 測試塑膠材料-30oC~30oC的線性熱膨脹係數
ASTM D3386 Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Electrical Insulating Materials	TMA 測試電絕緣材的線性熱膨脹係數
ISO 11359-1 Plastics - Thermomechanical Analysis (TMA) Part 1: General Principle ISO 11359-2 Plastics - Thermomechanical Analysis (TMA)　Part 2: Determination of Coefficient of Linear Thermal Expansion and Glass Transitions Temperature	TMA 測試線性熱膨脹係數與玻璃轉移溫度
JIS K 7197 Testing method for linear thermal expansion coefficient of plastics by thermomechanical analysis	TMA 測試塑膠材料的線性熱膨脹係數