層状薄膜の熱物性値測定法

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層状薄膜は、基盤上に電気絶縁層や電子回路等を積層した電子部品やコーティングを施した機械部品など随所に見られる。これら複合材あるいは薄膜そのものの熱移動特性がその部品の機能に重要な影響を与えている場合も多い。これらの材料の熱移動特性を解析するには熱伝導率や比熱などの熱物性値を知ることが必須条件である。本研究は、周期的加熱法を応用することによって、1〜100μm程度の薄膜および基盤上に積層された薄膜の熱伝導率、熱拡散率を測定する方法を開発することを目的とする。具体的には薄膜の表面を周期的に加熱し、薄膜と基盤との間または基盤裏面の温度応答における位相変化により薄膜の熱拡散率を算出するものである。本年度の研究成果として1.層状薄膜の表面を周期的に加熱したときの裏面の温度応答と位相遅れについての解析解を求めた。2.上記の解析解の境界条件を実現するよう試料系を設計した。3.標準試料としてポリイミドフィルムを用い表面に電気抵抗加熱面をスパッタリングにより形成させた。4.試料フィルムの裏面に同じスパッタリングにより電気抵抗温度計を形成させた。5.周期的加熱には現有設備の任意関数発生器と電力増幅器を用いて行った。6:表面と裏面の位相差測定には申請のロックインアンプにより行い、ディジタルストレージスコープによりモニターした。7:ポリイミドフィルム、ステンレス鋼およびNiの薄膜について測定し、文献値とほゞ一致する測定値が得られた。