熱と光で不可能を可能に　ハドソン研究所会社紹介資料 | カタログ

最終更新日: 2024-09-27 12:20:00.0

上記では、電子ブックの一部をご紹介しております。

ハドソン研究所は、レーザ加熱技術と熱センシング技術を融合させ、今まで不可能だった計測と検査を可能にします。
●レーザ加熱制御技術　●超高速温度センシング　●微小サイズ温度センシング　●光学・機械設計　●計測システム開発　●熱物性値解析およびシミュレーション　●雰囲気温度制御

関連情報

【測定分野】　薄膜の熱伝導率　【TM3】

【主な特長】
○薄膜と微小領域の熱物性測定に
○試料に金属薄膜を成膜し、加熱用レーザにより周期加熱
○構造部材用の耐熱コーティングの評価が可能

【その他の特長】
○超電導限流器用薄膜の熱浸透率評価（産業技術総合研究所計測標準）
→伝熱シミュレーションに信頼できる実測値を提供可能
○熱的損傷を模擬した超電導薄膜試料の評価（産業技術総合研究所計測標準）
→ＴＨＥＶＡ社製ＹＢＣＯ膜表面に、加工用レーザによる局部的加熱損傷を与え熱浸透率分布を測定
→加熱ダメージ部で熱浸透率の低下（２％程度）を確認
○試料表面のコーティングの評価（茨城大学工学部）
→構造部材用の耐熱コーティングの評価が可能
→超硬工具のコーティングも同様に評価可能
○半導体レーザの電極部
→絶縁層による放熱性低下を可視化
→薄膜による放熱特性の変化が把握可能

●詳しくはお問い合わせ下さい。

【出張セミナー】熱伝導率測定に関するセミナー◇ご希望の場所で開催

＜講演内容の一例＞
・基本的な熱物性測定の方法
・熱物性測定機器シリーズの開発秘話
・日々進化する熱物性測定の技術動向
・ベテル社独自の測定ノウハウ
・羽鳥研究員による「熱物性なんでも相談室」

企業・団体・学校・地方自治体などで、
「熱に関するセミナーをやって欲しい」という方はお気軽にお問合せください。
講演内容は、ご要望に応じてご変更いただけます。

【測定分野】　微小サイズの熱伝導率　【TM3】

【主な特長】
○薄膜と微小領域の熱物性測定に
○試料に金属薄膜を成膜し、加熱用レーザにより周期加熱
○従来困難だった微小サイズ粒子も自在に測定可能

【その他の特長】
○ＳｉＣ複合材料の評価
→粒子サイズは約１００μｍ、粒子はＳｉＣ（シリコンカーバイド）
→次世代半導体材料（ワイドバンドギャップ半導体）、研磨用砥粒などに利用
○樹脂中に埋め込んだフィラーの熱伝導率測定
→フィラー単独の熱物性値管理が可能
→さらなる熱伝導性向上に必要不可欠なデータが得られる

●詳しくはお問い合わせ下さい。

【測定分野】　熱浸透率・熱伝導率分布　【TM3】

【主な特長】
○薄膜と微小領域の熱物性測定に
○試料に金属薄膜を成膜し、加熱用レーザにより周期加熱
○ＳｉＣ多結晶（セラミックス）の熱伝導率分布を測定可能

【その他の特長】
○ＳｉＣ多結晶の熱伝導率分布（産総研先進製造プロセス研究部門）
→焼結体のマイクロメートルオーダーの熱伝導率分布を可視化
→ワイドバンドギャップ材料のＧａＮ、ダイヤモンドも測定可能
→各種材料の熱物性分布測定がマイクロメートルオーダーの分解能で可能
→材料内の熱物性分布を評価することで、高熱伝導率の材料特性の大幅な向上が期待できる
○熱物性顕微鏡による材料の均一性評価
→ＡｌＮの熱伝導率分布（産総研先進製造プロセス研究部門）
→金属ガラス（東工大）

●詳しくはお問い合わせ下さい。

【測定分野】　薄板状試料の熱伝導率　等方性、異方性　【TA】

【主な特長】
○レーザーを用いた非接触で熱拡散率を測定
○有機フィルムからダイヤモンドまで評価
○高熱伝導率材料の測定が可能

【その他の特長】
○各種板状材料の測定が可能
○外形にこだわらない測定が可能

●詳しくはお問い合わせ下さい。

【測定分野】　シート状材料の熱伝導率　等方性、異方性　【TA】

【主な特長】
○レーザーを用いた非接触で熱拡散率を測定
○有機フィルムからダイヤモンドまで評価
○樹脂系材料の測定も可能

【その他の特長】
○フィラー（ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＣＮＴ等）と樹脂の複合材料は、配合比率で熱伝導性が大きく変化するため、熱拡散率の測定が必須
○樹脂系材料の測定も可能
→グラファイトシート
→ポリイミドシート
→シリコン系熱伝導性シート
→炭素系材料
→その他樹脂シート

●詳しくはお問い合わせ下さい。

熱伝播検査装置/サーマルイメージングスコープ　TSI

【主な特長】
○デバイス内部の熱特性を可視化、相対数値化することで界面の熱拡散性の評価
○熱でボイドとクラックを可視化
○熱を使ったデュアルモード観察が可能
〇カスタム対応可能

【その他の特長】
○セラミックコンデンサ
→密着不良による温度上昇を可視化
○プリント配線基板
→放熱性の高いリード線を可視化
○グラファイトシートの密着性
→断線による熱伝播の阻害を可視化

熱伝導率測定　受託測定　依頼測定ご利用条件

【主な特長】
○測定内容、試料形状、表面処理に関してはあらかじめご相談の上最適な測定方法を決定
○必要な場合は秘密保持（ＮＤＡ）の契約書を送付

【その他の特長】
○熱物性顕微鏡　サーマルマイクロスコープ　ＴＭ３
→測定対象：固体材料
→試料外形：□１０ｍｍ　ｔ＝３ｍｍ以内（それ以外は要相談）
→表面形状：鏡面研磨が必要（微小粒子の場合は包埋が必要）
→表面処理：スパッタが必要
→参照試料
　　　薄膜の場合は、基板上の薄膜の測定
○熱物性測定装置　サーモウェーブアナライザ　ＴＡ３
→測定対象：固体材料
→試料外形：□２０ｍｍ　ｔ＝０．１ｍｍ以上（それ以外は要相談）
→表面形状：極端な凹凸がないこと
→表面処理：黒化処理が必要（炭素系の材料の場合は不要）
→参照試料：不要

●詳しくはお問い合わせ下さい。

【測定事例】　アルミナフィラーの熱伝導率分布測定　【TM3】

アルミナフィラーは、樹脂に充てんすることで、絶縁性を保ちつつ熱伝導性を高めるなど、樹脂に機能性を付与することができます。フィラー単体の熱伝導性が評価できることで、フィラーを利用した素材あるいはセラミックスの原料としての粒子や最終製品であるセラミックスのさらなる性能向上が期待できます。当社のサーマルマイクロスコープＴＭ３を使うことによって、薄膜の熱伝導率（100nm～）、微小領域の熱浸透率（3μm～）の測定が可能です。

【測定事例】　超硬工具コーティングの熱伝導率測定　【TM3】

超硬工具は、タングステンカーバイド(WC)にコバルトを含有した超硬合金で作成されますが、さらに性能を高めるために、TiN, TiC, AlN, DLC等のコーティングを施します。従来、これらのコーティング層の熱物性値を測定することは、非常に困難でしたが、当社のサーマルマイクロスコープTM3なら測定可能です。

【測定事例】　半導体レーザ電極部の熱伝導性評価　【TM3】

半導体電極部の熱物性評価ができます。
事例では、Au電極部の下にAl2O3の絶縁膜が存在する部分と、そうではない部分がありますが、サーマルマイクロスコープTM3で評価することで、熱浸透率の違いが観察されています。これは絶縁層による放熱性定価を可視化したことになります。

【測定事例】カーボンナノチューブ（CNT）TIMの熱伝導率測定

当社のサーモウエーブアナライザーＴＡは、カーボンナノチューブの非接触測定が可能です。カーボンナノチューブ(CNT)は円筒形の炭素の結晶です。
細い、軽い、丈夫。構造により半導体材料となるなどの優れた特徴を持っています。
また、導電性や吸着性を持つほか理論上、非常に高い熱伝導性を持つといわれています。
さまざまな分野でCNTの利用方法が検討されており、構造材料としては、アルミニウムの半分の軽さ、鋼鉄の20倍の強度、特に繊維方向の引っ張り強度ではダイヤモンドすら凌駕し、非常にしなやかな弾性力を持つため、将来軌道エレベータを建造するときなどのロープ素材に使うことができるのではないかと期待されています。実は、ノーベル賞受賞で一躍脚光を浴びたグラフェンよりも前に、発見・開発が進められていた材料なのです。残念ながら、グラフェンに先を越された格好になってしまっていますが、このCNTにはまだまだ知られざる可能性が秘められているのです。カーボンナノチューブ(CNT)は細長い構造をしているので、少量でもフィラー同士のネットワークができやすそうです。将来的には、柔軟でなおかつ高熱伝導性の材料の開発が期待できます。

【測定事例】熱電材料の熱伝導率　チタン酸ストロンチウム　【TA】

熱電発電材料のひとつである『チタン酸ストロンチウム／SrTiO3』の測定事例の紹介です。
チタン酸ストロンチウムは、もともとダイヤモンド類似石として開発された材料で、超電導や誘電体基板分野で応用開発が進められているようです。現在は開発中ではありますが、毒性が低く、耐久性が高く、入手しやすい材料のようです。熱電効果を利用した発電を一般化させるためには重要と思われます。省エネは日本中、世界中が今後取り組まなければいけない課題であり、その中において熱電素子材料開発も加速することが予想されますし、現に弊社には熱電素子材料の測定依頼が数多く寄せられています。震災後、特に増えている傾向があり、省エネ世界に我々の測定技術が貢献できるならば、なんでも協力したいと思っております。当社のサーモウエーブアナライザーＴＡは、熱伝導率の異方性がある材料でも、同一ワークで測定できる装置です。測定依頼、個別のご相談も賜っておりますので、お気軽にご相談ください。

【測定事例】<LED材料>窒化ガリウムGaNの熱伝導率測定

窒化ガリウム（GaN）は、青色LED材料のほか、
シリコンカーバンド（SiC）と同様に、
次世代の「ワイドバンドギャップ半導体材料」として注目されています。

GaN は、Si や SiC のように単体のウエハーで作成されるわけではなく、
Si やサファイア上にエピタキシャル成長で薄膜上に作成されます。
したがって、熱伝導率を評価したい場合、薄膜状態で評価しなければなりません。

また、純度の高い結晶を作成する方法も開発されてますが、
大きさは爪の先ほどの微小サイズにとどまっているようです。

サーマルマイクロスコープTM3は、上記どちらの形状の
熱伝導率／熱浸透率測定に対応しております。

ここでは詳しい数値はご紹介できませんが、
ほぼ文献値に対応した数値が得られています。

たとえば、微小サイズだと、100μm程度の粒子の評価が可能です。
（SiC 粒子の例）
薄膜だと、サブミクロンオーダーから測定ができます。
（超伝導薄膜の例）

当社のサーマルマイクロスコープTM3は、
薄膜の熱伝導率（100nm～）、微小領域の熱浸透率（3μm～）の測定ができる装置です。

【測定事例】<コンデンサ材料>タンタル（Ta）の熱伝導率評価

Ta（タンタル）はレアメタルの一種で、産業的にきわめて重要な物質です。

よく利用される分野はコンデンサで、タンタルコンデンサと呼ばれるものは
他種コンデンサに比べて小型で、漏れ電流が少ない上、安定度が良いです。
パソコンや携帯電話、小さなエレクトロニクス製品には、
多数のタンタルコンデンサが使用されています。

また、人工骨や歯のインプラントの材料にも使われています。
これは人体に無害な金属であるからです。

その他の用途分野では、高温炉用ヒーター・容器・リード線、光学レンズ材料、
超硬工具材料などがあり、産業界に多岐に渡って使われる重要な材料です。

当社のサーモウエーブアナライザーＴＡで、サンプル試料を測定しますと、

熱伝導率（熱拡散率）　約58W/mK　（ 25mm2/s ）
＊熱伝導率は熱拡散率の測定値と比熱と密度の文献値から計算。
という結果です。

タンタル試料で厚みが違う、10μm・30μm・100μmでも
同じ測定結果が得られています。

当社のサーモウエーブアナライザーＴＡなら、
熱伝導率の異方性がある材料でも、同一ワークで測定できます。

【測定事例】＜ヒートシンク＞窒化アルミAlNの熱伝導率評価

窒化アルミAlNは、絶縁性が高く、熱伝導率が高いため、
ヒートシンクやプリント基板の材料として、広く利用されています。
パワーデバイスやLEDなど単位面積当たりの発熱量が大きい材料として、
窒化アルミのような放熱材料は、今後ますます重要となってきます。

窒化アルミ（セラミックス）は、焼結法で作成されますが、
作成法により熱伝導率が大きく変化します。
近年では、作成法の高度化により、
高い熱伝導率をもつAlNが開発されています。

高い熱伝導率を持たせるためには、焼結状態の制御が重要ですが、
そのためには、微細な熱伝導率の分布を評価する必要があります。

従来の方法では、微細な領域の熱伝導率分布の測定は困難でしたが、
サーマルマイクロスコープＴＭ３なら、
最小3μmの分解能で熱伝導率の測定が可能です。

【測定事例】<半導体材料>Siウェハの熱伝導率測定【TA】

半導体の材料にはかかせない「Siウェハ」の熱拡散率が測定できます。
弊社で独自に入手したSiウェハの測定をご紹介します。

測定したのは下記の5種類。
それぞれp型／n型、ドープ量などが違うものです。
　１．ケイ素<0.02Ωcm／P,Low,100
　２．ケイ素>1000Ωcm／P,High,111
　３．ケイ素<0.02Ωcm／N,Low,100
　４．ケイ素<0.02Ωcm／N,Low,111
　５．ケイ素>1000Ωcm／N,High,111

当社のサーモウエーブアナライザーＴＡで測定しますと、

熱伝導率（熱拡散率）
　１．約120W/mK（74mm2/s）
　２．約140W/mK（87mm2/s）
　３．約120W/mK（76mm2/s）
　４．約120W/mK（75mm2/s）
　５．約140W/mK（87mm2/s）

　　　＊熱伝導率は熱拡散率の測定値と比熱と密度の文献値から計算。

熱伝導率的には、p型／n型でそう大きな差はないようです。
High、lowでは差が出るようですが。

詳細はお問合せください。

【測定事例】　NiTi合金の熱浸透率・熱伝導率分布　【TM】

"やきなまし"の前後で、試料の熱浸透率の分布が変化しています。
"やきなまし"により、より熱浸透率が均質な NiTi合金が生成されていることが分かります。

熱物性ブログでは、最新の熱物性測定事例をご紹介しています。　
http://blog.thermal-measurement.info

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