Die Elektronikindustrie hat unsere Welt in den letzten Jahrzehnten verändert, und die Covid-19-Pandemie hat die Digitalisierung und Virtualisierung von Arbeit und Gesellschaft noch weiter beschleunigt. Die Einführung elektronischer Technologien hat oftmals den Geschäftsumsatz und die Produktivität gesteigert, die Produktqualität verbessert, die Betriebskosten gesenkt und die Lebensqualität für Menschen auf der ganzen Welt verbessert. Da Elektronik für die menschliche Gesundheit, Produktivität, Transport und Unterhaltung immer wichtiger wird, müssen Entwickler:innen die steigenden Anforderungen an höhere Qualität und verbesserte Funktionalität erfüllen.

Während Innovationen in der Elektronik einen langen Weg zurückgelegt haben, sind Entwickler:innen immer noch durch die Materialien in ihren Produkten eingeschränkt. Neue Designs können nur erfolgreich sein, wenn sie langlebig, funktional und sicher sind. Fehlerhafte Produkte bergen nicht nur Sicherheits- und Reputationsrisiken, sondern deren Rückrufe verursachen auch massive wirtschaftliche Verluste. Elektroniklabore in allen Branchen und auf der ganzen Welt verwenden die vielseitig anwendbaren Messgeräte von TA Instruments für die Materialanalyse, um ihre Produkte von der Materialauswahl bis zum Endprodukt zu charakterisieren.

Applications-Electronics

Anwendungslösungen

Leiterplatten (printed circuit boards, PCB) sind die Grundlage der meisten elektronischen Bauteile. Hersteller dieser Bauteile messen die thermische Stabilität von Leiterplatten, um ihre Leistung bei unterschiedlichen Temperaturen zu bestimmen und Leiterplatten zu entwickeln, die einem Zusammenbruch durch Hitze und Belastung widerstehen. Die Wärmestabilität wird durch die Wärmeleitfähigkeit, Glasübergänge und den Wärmeausdehnungskoeffizienten beeinflusst, alles Eigenschaften, die durch thermische Analysatoren gemessen werden können. Die mechanische Stabilität und Langlebigkeit wird durch die Materialsteifigkeit und Ermüdungsfestigkeit elektronischer Baugruppen beeinflusst.

Neben der Messung der Qualität fertiger Leiterplatten führen Hersteller auch detailliertere Tests an einzelnen PCB-Komponenten durch, wie z. B. dem ausgehärtete Laminat und dem Klebstoff, der die Drähte an Ort und Stelle hält und die PCB-Struktur verstärkt. Da die Aushärtung von Laminat und Klebstoff für die Leistung und Zuverlässigkeit des Endproduktes von entscheidender Bedeutung ist, verwenden Hersteller die thermische Analyse, um den Aushärtungsgrad zu bewerten und ihre Formulierungen anzupassen. Der Aushärtungsgrad von Duroplasten kann durch Messen der Glasübergangstemperatur (Tg) oder einer Resthärtungsexotherme mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie (Dynamic Scanning Calorimetry, DSC) bestimmt werden. Von kleinen Komponenten bis zum fertigen Produkt werden Leiterplatten in allen Phasen durch präzise Materialcharakterisierung verbessert.

Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (Tg )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Thermomechanische Analyse (TMA)
  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE)
  • Erweichungspunkte
  • Zeit bis zur Delaminierung

450 RH misst den Einfluss der Luftfeuchtigkeit anstelle der Temperatur

  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Quellung oder Schrumpf
  • Koeffizient der hygroskopischen Ausdehnung (CHE)

Temperaturbereich: -150 °C bis 1000 °C

Mechanische Prüflastrahmen

Materialfestigkeit

  • Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Bruchfestigkeit, Bruchdehnung
  • Ermüdung und Haltbarkeit, Wöhler-Kurven
  • Stärke vs. Temperatur

Festigkeit des fertigen Bauteils

  • Ausfall durch Biegen, Schwingungen oder Brechen
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur
Thermogravimetrische Analyse (TGA)
  • Zersetzungstemperaturen
  • Analyse der Zusammensetzung

Sorptionsanalyse (SA) misst den Einfluss der Feuchtigkeit anstelle der Temperatur

  • HAST-Test
  • Wasseradsorption

Temperaturbereich: RT bis 1500°C

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Temperaturbereich: -180 bis 725 °C

Licht-/Laser-Flash Diffusivitätsmessungen
  • Wärmemanagement-Eigenschaften
  • Temperaturleitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Wärmekapazität

Temperaturbereich : -175 °C bis 2800 °C

Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind dünne Filme, die Licht emittieren, wenn elektrischer Strom angelegt wird. OLEDs werden mittlerweile in einer Vielzahl alltäglicher Elektronik verwendet, darunter Fernseher, Mobiltelefone, Computermonitore und Bildschirme. Rohstoffe für OLED-Geräte müssen hochrein sein, um die Lebensdauer der Lumineszenz und die Qualität des Endprodukts zu verlängern. Die aktuelle Forschung zielt darauf ab, OLED-Bildschirme mit helleren, klareren Auflösungen sowie weiße OLED-Festkörperbeleuchtungsgeräte zu entwickeln. Forscher:innen wenden sich der Materialwissenschaft zu, um Verunreinigungen in ihren OLED-Materialien zu erkennen und ihre Designs für eine verbesserte Leistung unter allen Endanwendungsbedingungen zu optimieren.

displays and optics
Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (T g )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

  • odul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Rheologie

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

5G bietet schnellere Internetgeschwindigkeiten, geringere Latenzzeiten und verbesserte Konnektivität für Branchen, die von der Infrastruktur bis zu Verbrauchergeräten reichen. Materialien für 5G-Geräte, einschließlich Antennen, PCBs, Gehäuse, Rahmen, Halbleiter, EMV und Mikrowellenmedium-Keramik, müssen auf Langlebigkeit und Funktionalität des endgültigen Geräts getestet und optimiert werden. Insbesondere wenn Forscher:innen Materialien erforschen, die Kosten senken und die Leistung verbessern, verwenden sie Lösungen von TA Instruments zur Materialanalyse, um u.a. Folgendes zu bewerten:

  • Dielektrische Eigenschaften
  • Stabilität
  • Mechanische Eigenschaften
  • Wärmeabfuhr
  • Verarbeitbarkeit
Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (Tg )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Thermomechanische Analyse (TMA)
  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE)
  • Erweichungspunkte
  • Zeit bis zur Delaminierung

450 RH misst den Einfluss der Luftfeuchtigkeit anstelle der Temperatur

  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Quellung oder Schrumpf
  • Koeffizient der hygroskopischen Ausdehnung (CHE)

Temperaturbereich : -150 °C bis 1000 °C

Mechanische Prüflastrahmen

Materialstärke

  • Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Bruchfestigkeit, Bruchdehnung
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Festigkeit des fertigen Bauteils

  • Ausfall durch Biegen, Schwingungen oder Brechen
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Licht-/Laserblitzdiffusivität
  • Wärmemanagement-Eigenschaften
  • Temperaturleitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Wärmekapazität

Temperaturbereich : -175 °C bis 2800 °C

Rheologie
  • Verarbeitbarkeit (Viskosität)
  • Scherung beinhaltete dielektrische Messungen

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Lithium-Ionen-Batterien versorgen elektronische Produkte, von Mobiltelefonen bis hin zu medizinischen Geräten, und werden zunehmend in Elektrofahrzeugen und Netzspeichern eingesetzt. Obwohl sie bereits weit verbreitet sind, haben Lithium-Ionen-Batterien noch Raum für Verbesserungen in Bezug auf Leistung, Kosten und Sicherheit. Forscher:innen verbessern Lithium-Ionen-Batterien, indem sie Materialien der vier Hauptkomponenten optimieren: Kathode, Anode, Separator und Elektrolyt.

Waters / TA Instruments unterstützt die Materialcharakterisierung von Lithium-Ionen-Batterien durch thermische Analyse, Mikrokalorimetrie, Rheologie und mechanische Testlösungen, die auf die Batterieentwicklung zugeschnitten sind. Batterieforscher, Formulierer und Produktionsspezialisten wenden sich an branchenführende Messinstrumente, um leistungsstärkere und sicherere Batterien zu entwickeln.

Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (T g )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis

Mechanische Prüflastrahmen

Materialstärke

  • Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Bruchfestigkeit, Bruchdehnung
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Festigkeit des fertigen Bauteils

  • Ausfall durch Biegen, Schwingungen oder Brechen
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Licht-/Laserblitzdiffusivität
  • Wärmemanagement-Eigenschaften
  • Temperaturleitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Wärmekapazität

Temperaturbereich : -175 °C bis 2800 °C

Rheologie
  • Slurry-Stabilität
  • Viskosität und Pumpbarkeit des Slurries

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Leiterplatten (PCB)

Leiterplatten (printed circuit boards, PCB) sind die Grundlage der meisten elektronischen Bauteile. Hersteller dieser Bauteile messen die thermische Stabilität von Leiterplatten, um ihre Leistung bei unterschiedlichen Temperaturen zu bestimmen und Leiterplatten zu entwickeln, die einem Zusammenbruch durch Hitze und Belastung widerstehen. Die Wärmestabilität wird durch die Wärmeleitfähigkeit, Glasübergänge und den Wärmeausdehnungskoeffizienten beeinflusst, alles Eigenschaften, die durch thermische Analysatoren gemessen werden können. Die mechanische Stabilität und Langlebigkeit wird durch die Materialsteifigkeit und Ermüdungsfestigkeit elektronischer Baugruppen beeinflusst.

Neben der Messung der Qualität fertiger Leiterplatten führen Hersteller auch detailliertere Tests an einzelnen PCB-Komponenten durch, wie z. B. dem ausgehärtete Laminat und dem Klebstoff, der die Drähte an Ort und Stelle hält und die PCB-Struktur verstärkt. Da die Aushärtung von Laminat und Klebstoff für die Leistung und Zuverlässigkeit des Endproduktes von entscheidender Bedeutung ist, verwenden Hersteller die thermische Analyse, um den Aushärtungsgrad zu bewerten und ihre Formulierungen anzupassen. Der Aushärtungsgrad von Duroplasten kann durch Messen der Glasübergangstemperatur (Tg) oder einer Resthärtungsexotherme mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie (Dynamic Scanning Calorimetry, DSC) bestimmt werden. Von kleinen Komponenten bis zum fertigen Produkt werden Leiterplatten in allen Phasen durch präzise Materialcharakterisierung verbessert.

Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (Tg )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Thermomechanische Analyse (TMA)
  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE)
  • Erweichungspunkte
  • Zeit bis zur Delaminierung

450 RH misst den Einfluss der Luftfeuchtigkeit anstelle der Temperatur

  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Quellung oder Schrumpf
  • Koeffizient der hygroskopischen Ausdehnung (CHE)

Temperaturbereich: -150 °C bis 1000 °C

Mechanische Prüflastrahmen

Materialfestigkeit

  • Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Bruchfestigkeit, Bruchdehnung
  • Ermüdung und Haltbarkeit, Wöhler-Kurven
  • Stärke vs. Temperatur

Festigkeit des fertigen Bauteils

  • Ausfall durch Biegen, Schwingungen oder Brechen
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur
Thermogravimetrische Analyse (TGA)
  • Zersetzungstemperaturen
  • Analyse der Zusammensetzung

Sorptionsanalyse (SA) misst den Einfluss der Feuchtigkeit anstelle der Temperatur

  • HAST-Test
  • Wasseradsorption

Temperaturbereich: RT bis 1500°C

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Temperaturbereich: -180 bis 725 °C

Licht-/Laser-Flash Diffusivitätsmessungen
  • Wärmemanagement-Eigenschaften
  • Temperaturleitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Wärmekapazität

Temperaturbereich : -175 °C bis 2800 °C

Displays & Optik

Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind dünne Filme, die Licht emittieren, wenn elektrischer Strom angelegt wird. OLEDs werden mittlerweile in einer Vielzahl alltäglicher Elektronik verwendet, darunter Fernseher, Mobiltelefone, Computermonitore und Bildschirme. Rohstoffe für OLED-Geräte müssen hochrein sein, um die Lebensdauer der Lumineszenz und die Qualität des Endprodukts zu verlängern. Die aktuelle Forschung zielt darauf ab, OLED-Bildschirme mit helleren, klareren Auflösungen sowie weiße OLED-Festkörperbeleuchtungsgeräte zu entwickeln. Forscher:innen wenden sich der Materialwissenschaft zu, um Verunreinigungen in ihren OLED-Materialien zu erkennen und ihre Designs für eine verbesserte Leistung unter allen Endanwendungsbedingungen zu optimieren.

displays and optics
Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (T g )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

  • odul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Rheologie

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

5G-Materialien

5G bietet schnellere Internetgeschwindigkeiten, geringere Latenzzeiten und verbesserte Konnektivität für Branchen, die von der Infrastruktur bis zu Verbrauchergeräten reichen. Materialien für 5G-Geräte, einschließlich Antennen, PCBs, Gehäuse, Rahmen, Halbleiter, EMV und Mikrowellenmedium-Keramik, müssen auf Langlebigkeit und Funktionalität des endgültigen Geräts getestet und optimiert werden. Insbesondere wenn Forscher:innen Materialien erforschen, die Kosten senken und die Leistung verbessern, verwenden sie Lösungen von TA Instruments zur Materialanalyse, um u.a. Folgendes zu bewerten:

  • Dielektrische Eigenschaften
  • Stabilität
  • Mechanische Eigenschaften
  • Wärmeabfuhr
  • Verarbeitbarkeit
Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (Tg )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Thermomechanische Analyse (TMA)
  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE)
  • Erweichungspunkte
  • Zeit bis zur Delaminierung

450 RH misst den Einfluss der Luftfeuchtigkeit anstelle der Temperatur

  • Kompatibilität von Verbund- oder Laminatmaterialien
  • Fehleranalyse
  • Quellung oder Schrumpf
  • Koeffizient der hygroskopischen Ausdehnung (CHE)

Temperaturbereich : -150 °C bis 1000 °C

Mechanische Prüflastrahmen

Materialstärke

  • Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Bruchfestigkeit, Bruchdehnung
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Festigkeit des fertigen Bauteils

  • Ausfall durch Biegen, Schwingungen oder Brechen
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Licht-/Laserblitzdiffusivität
  • Wärmemanagement-Eigenschaften
  • Temperaturleitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Wärmekapazität

Temperaturbereich : -175 °C bis 2800 °C

Rheologie
  • Verarbeitbarkeit (Viskosität)
  • Scherung beinhaltete dielektrische Messungen

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

Energiespeicherung

Lithium-Ionen-Batterien versorgen elektronische Produkte, von Mobiltelefonen bis hin zu medizinischen Geräten, und werden zunehmend in Elektrofahrzeugen und Netzspeichern eingesetzt. Obwohl sie bereits weit verbreitet sind, haben Lithium-Ionen-Batterien noch Raum für Verbesserungen in Bezug auf Leistung, Kosten und Sicherheit. Forscher:innen verbessern Lithium-Ionen-Batterien, indem sie Materialien der vier Hauptkomponenten optimieren: Kathode, Anode, Separator und Elektrolyt.

Waters / TA Instruments unterstützt die Materialcharakterisierung von Lithium-Ionen-Batterien durch thermische Analyse, Mikrokalorimetrie, Rheologie und mechanische Testlösungen, die auf die Batterieentwicklung zugeschnitten sind. Batterieforscher, Formulierer und Produktionsspezialisten wenden sich an branchenführende Messinstrumente, um leistungsstärkere und sicherere Batterien zu entwickeln.

Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • Glasübergangstemperatur (T g )
  • sekundäre Übergänge

Modul

  • Viskoelastizität (Speichermodul, Verlustmodul, Tan Delta)
  • Kriechen und Kriechnachgiebigkeit
  • Spannungsrelaxation.
  • Schrumpf und Schrumpfkräfte

Charakterisierung der mechanischen Anisotropie

Materialwiederholbarkeit von Charge zu Charge

Mechanische Eigenschaften von Materialien

  • Speichermodul
  • Glasübergang (T g )

Temperaturbereich : -150 °C bis

Mechanische Prüflastrahmen

Materialstärke

  • Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Bruchfestigkeit, Bruchdehnung
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Festigkeit des fertigen Bauteils

  • Ausfall durch Biegen, Schwingungen oder Brechen
  • Ermüdung und Langlebigkeit, Wöhler-Kurven
  • Festigkeit als Funktion der Temperatur

Licht-/Laserblitzdiffusivität
  • Wärmemanagement-Eigenschaften
  • Temperaturleitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Wärmekapazität

Temperaturbereich : -175 °C bis 2800 °C

Rheologie
  • Slurry-Stabilität
  • Viskosität und Pumpbarkeit des Slurries

Temperaturbereich : -150 °C bis 600 °C

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