热分析-TMA 热机械分析仪的应用与标准方法ASTM/ISO/JIS

所有材料在温度变化-升温, 恒温, 降温, 甚至多次升降温后时都会有物性上的变化，如膨胀, 收缩、软化等, 而为一窥材料在不同温度下的物性，常用的量测工具之一是TMA热机械分析仪(Thermal Mechanical Analyzer)。

复合材料包括高分子, 陶瓷..常出现的问题如尺寸安定性, 复合材料拨离peeling, 复合材料曲翘warpage …很多原因都是复合材料的CTE膨胀系数, 强度, 回复力..

高分子材料材料会因为高分子链摆动特性会出现在TMA的讯号中如, 玻璃转移温度( Tg ), 膨胀系数 ( CTE ), 软化点 ( Softening temperature ), 而材料的强度就可以藉由应力应变 ( Stress & Strain)测试, 机械黏弹性质 ( Modulus/Viscosity & tan d )模式, 材料回复力可以利用潜变复原 ( Creep & Relaxation)等模式来了解受力回复力…的特性

PCB产业的印刷电路板, 铜箔基板标准需求 Tg玻璃转移温度, CTE线性膨胀系数, IPC TM650的爆板耐温测试。

EMC封装产业的各种封装, 银胶, 硅芯片, 金线等材料的Tg, CTE, 杨氏系数, 锡铅球脱锡。

热塑性材料常见变形：薄膜材料收缩, 纤维染色…都跟温度变化时材料收缩或膨胀有关, 都可以选择用TMA热机械分析仪来分析MLCC/LTCC 陶瓷烧结的收缩状况, 可以选择用TMA热机械分析仪来分析。

高灵敏度－TMA与其他热分析仪比较相对于DSC在金属或无机物填充物比例高时(银胶, 封装材料, PCB)或高Tg的热稳定材料如Polyimide (PI), TMA相变化灵敏度会比常用测Tg的DSC(热示差扫描分析仪)更高。

常见国际标准测试方法
ASTM E1545 Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Temperature by Thermomechanical Analysis	利用TMA 测试Tg 玻璃转移温度的
ASTM E831 Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials by Thermomechanical Analysis	TMA 测试固体材料的热膨胀系数的标准方法
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 测试塑料材料-30oC~30oC的线性热膨胀系数
ASTM D3386 Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Electrical Insulating Materials	TMA 测试电绝缘材的线性热膨胀系数
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 测试线性热膨胀系数与玻璃转移温度
JIS K 7197 Testing method for linear thermal expansion coefficient of plastics by thermomechanical analysis	TMA 测试塑料材料的线性热膨胀系数