KR101594332B1 - 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈 - Google Patents

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조영훈
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Abstract

본 발명은 극저온 및 고자기장 분야에서 활용되는 물리, 재료 및 전기전자 실험에 활용되는 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈에 관한 것으로서, 시료의 특성을 실험하는 극저온 재물대 모듈에 있어서, 상기 시료를 지지하는 재물대 몸체; 상기 재물대 몸체 상부에 구성되며 도전성 물질로 구성된 다수의 상부전극패드를 구비하고 상기 시료와 상기 전극패드를 도선으로 전기적으로 연결하는 상부인쇄회로기판; 상기 전극패드의 일측으로부터 상기 재물대 몸체를 관통하여 구성되며 일측이 상기 상부인쇄회로기판의 대응하는 전극패드와 전기적으로 연결된 다수의 통전핀; 상기 재물대 몸체의 하부에 구성되며 도전성 물질로 구성된 다수의 하부전극패드를 구비하고 상기 통전핀의 타측이 상기 하부전극패드에 전기적으로 연결된 하부인쇄회로기판; 및 상기 하부인쇄회로기판의 하부전극패드를 관통하여 전기적으로 연결되는 암커넥터를 포함하여 구성되어, 길이가 정해진 핀을 사용하므로 전선을 재단하여 사용할 필요가 없어 유지보수 작업시간이 단축되고 조립시간이 단축되어 작업 능률을 향상시킨 효과가 있다.

Description

극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈{SAMPLE STAGE MODULE IN CRYOGENIC AND HIGH MAGNETIC FIELD TESTING APPARATUS}
본 발명은 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극저온 및 고자기장 분야에서 활용되는 물리, 재료 및 전기전자 실험에 활용되는 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈에 관한 것이다.
극저온 환경은 통상 끓는 점이 매우 낮은 액체 냉매의 기화를 이용하거나 극저온 냉동기를 활용하여 구현한다. 냉매나 극저온 냉동기의 가격이 고가이며, 극저온 냉동기의 경우 소비전력이 매우 높은 편이다. 따라서, 극저온 환경은 넓은 면적 보다는 국소면적을 냉각하여 구현하는 것이 일반적이다.
고자기장 환경은 통상 초전도 자석을 활용하여 구현한다. 또한, 초전도 자석은 정상적인 동작을 위해서는 극저온 환경이 요구된다. 그리고 솔레노이드 형상의 초전도 자석은 중심에 형성된 코어의 크기가 커지면 권선 수가 급격하게 증가하므로 이러한 경우 부피가 커져 높은 냉각 파워를 필요하게 되어 비용이 증가하게 된다.
따라서 극저온 및 고자기장 환경은 좁은 범위에서 구현하는 것이 경제적이고 기구의 유지 보수에 효과적이다.
현재 직경이 1 인치 부근의 실험 공간이 있는 전문 측정 장비가 판매되고 있으며 각자 자사의 제품에 최적화된 극저온 재물대 모듈을 제작하여 판매하고 있다. 그러나 이와 같은 상용의 극저온 재물대 기구가 사용자가 요구하는 다양한 요구조건을 모두 충족하기는 어려우므로 용도에 따라 특화된 재물대 모듈을 장비 제작사가 아닌 다른 제작사를 통해 주문제작하여 사용하는 사례가 빈번하다.
도 1은 일반적인 극저온 고자기장 시험 장치를 나타낸 도면이며, 도 2a 및 도 2b는 일반적인 극저온 고자기장 시험 장치에 장착된 재물대 모듈을 나타낸 도면이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 극저온 고자기장 시험장치(10) 내부의 챔버 튜브(12) 내에 재물대 모듈(14)이 장착되어 구성된다. 재물대 모듈(14)은 크게 커넥터부(20), 통전부(22), 재물대 몸체(24), 인쇄회로기판부(26)로 구성된다. 통전부(22)는 피복이 있는 전선을 사용하여 암커넥터인 커넥터부(20)와 인쇄회로기판부(26)를 전기적으로 연결한다. 연결된 이후, 극저온 고자기장 시험장치 본체(10)에 구성된 숫커넥터(21)를 커넥터부(20)에 결합시켜 시험을 진행할 수 있다.
또한, 재물대 모듈(14)을 조립 시 일정한 간격으로 전선을 절단하고, 피복을 제거해야 한다. 만약, 숙련되지 않은 작업자의 경우 전선을 제단하는 과정에서 시간이 많이 소요되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 통전부(22)에 사용되는 전선의 피복을 지나치게 많이 제거하는 경우에는 합선이 발생할 수도 있다.
인쇄회로기판부(26)는 재물대 몸체(24) 상부에 볼트(28)로 고정되어 구성되며, 시료(40)의 전극에 전류 및 전압을 공급하는 패턴된 도선(34)을 제공한다. 따라서 인쇄회로기판부(26)를 빈번하게 교체하는 경우 인쇄회로기판부(26)에 형성된 나사산이 손상되는 문제가 발생할 수 있으며 또한, 인쇄회로기판부(26)의 상부에 형성된 전극패드(30)는 납땜 빈도가 많은 경우 들뜨거나 이탈하여 박리되는 문제가 발생할 수 있다.
재물대 몸체(24) 상부에 시료(40)를 부착할 수 있는 면이 존재한다. 시료(40)를 부착하는 부착면의 면적이 넓을수록 다수의 시료(40) 또는 면적이 넓은 시료(40)에 대응하여 시험을 진행할 수 있다. 그러나 종래기술에 있어서는 나사산이 있어야 하며 또한, 비어홀(38)이 존재하기 때문에 넓은 공간의 확보가 어려운 문제점이 있다.
인쇄회로기판부(26)에서 시료(40)와 도선(36)으로 결선하기 위한 전극패드(30)는 빈번한 납땜에 견뎌야 하는 내구성이 요구되지만, 전극 재료인 구리판과 기판을 부착하고 있는 접착제는 내열온도가 낮으므로 빈번하게 납땜하는 경우 훼손되는 시점이 예상보다 일찍 도래한다. 또한, 재물대 모듈(14)은 극저온에서 시험하고 상온에서 정비하며, 고온으로 납땜해야 하므로 온도에 따른 높은 내구성을 확보할 필요성이 있다.
따라서 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 협소한 공간에서 구현하는 극저온 고자기장 조건에서 다양한 실험을 구현하기 위하여 구비된 다수의 전극을 효과적으로 배치하여 작업성 및 유지 보수의 편의성을 개선한 극저온 재물대 모듈을 제공하는 데에 있는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판부에서 시료와 결선하기 위한 전극 패드를 원형으로 구성하고 원형으로 구성된 전극 패드의 주변 상단부, 즉 외주면을 솔더 마스크 레이어로 감싸도록 구성하여 빈번한 납땜에 견디는 내구성을 향상시킨 극저온 재물대 모듈을 제공하는 데에 있는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 피복을 제거할 필요가 없는 통전핀을 사용하여 조립시 일정한 간격으로 전선을 절단하고, 피복을 제거하는 과정을 없앨 수 있으며 조립시 과도한 피복 제거로 인한 선과 선 또는 선과 재물대 몸체 간에 발생하는 합선 문제를 극복한 극저온 재물대 모듈을 제공하는 데에 있는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 통전핀을 구성하고 통전핀을 상부 및 하부에 구성된 땜납으로 견고하게 고정시켜 상부인쇄회로기판, 재물대 몸체 및 하부인쇄회로기판을 견고하게 결속시킨 극저온 재물대 모듈을 제공하는 데에 있는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 시료의 특성을 실험하는 극저온 재물대 모듈에 있어서, 시료의 특성을 실험하는 극저온 재물대 모듈에 있어서, 상기 시료를 지지하는 재물대 몸체; 상기 재물대 몸체 상부에 구성되며 도전성 물질로 구성된 다수의 상부전극패드를 구비하고 상기 시료와 상기 전극패드를 도선으로 전기적으로 연결하는 상부인쇄회로기판; 상기 전극패드의 일측으로부터 상기 재물대 몸체를 관통하여 구성되며 일측이 상기 상부인쇄회로기판의 대응하는 전극패드와 전기적으로 연결된 다수의 통전핀; 상기 재물대 몸체의 하부에 구성되며 도전성 물질로 구성된 다수의 하부전극패드를 구비하고 상기 통전핀의 타측이 상기 하부전극패드에 전기적으로 연결된 하부인쇄회로기판; 하부전극패드와 재물대 몸체를 전기적으로 절연하며, 상기 통전핀을 기구적으로 안정하게 지지하는 절연가이드; 및 상기 하부인쇄회로기판의 하부전극패드를 관통하여 전기적으로 연결되는 다수의 암커넥터핀을 구비한 암커넥터부를 포함하여 구성된다.
상기 재물대 몸체는 절연가이드의 돌출된 부위를 수용할 수 있는 관통 홀 또는 음각의 수용부가 형성될 수 있다.
상기 상부전극패드는, 상기 통전핀이 상부인쇄회로기판을 관통하는 통공의 내벽을 감싸도록 리벳 형상으로 결합될 수 있다.
상기 하부전극패드는, 상기 통전핀이 상기 하부인쇄회로기판을 관통하는 통공의 내벽을 감싸도록 리벳 형상으로 결합될 수 있다.
상기 통전핀은, 원기둥 형상으로 구성하며 상부 단부 및 하부 단부가 각각 관통되어 형성될 수 있다. 또한 측정하고 하는 시료의 전기저항이 자기장에 의존하는 특성 즉, 자기저항변화를 관측하고자 하는 경우, 시료 이외의 통전 경로에서 자기저항이 검출되지 않아야 한다. 따라서 자기저항이 검출되지 않는 재료를 사용해야 하며, 동, 베릴륨 동, 황동과 같은 재료가 적합하다. 또한 만약의 경우 발생할 수 있는 자기저항을 상쇄할 수 있도록 상기 통전핀의 외측에는 금도금이 되어있어야 하며, 이는 납땜 시 땜 재료의 접합성을 향상시키는 측면에서도 바람직하다.
상기 상부전극패드 상에 구성되며 상기 통전핀의 일측을 상기 상부전극패드에 전기적으로 연결하며 고정시키는 상부땜납; 및 상기 하부전극패드 하부에 구성되며 상기 통전핀의 타측을 상기 하부전극패드에 전기적으로 연결하며 고정시키는 하부땜납을 더 포함할 수 있다.
상기 상부전극패드의 외주면을 따라 납땜한 땜납이 상기 상부전극패드를 벗어나는 것을 방지하는 솔더 마스크층을 더 포함할 수 있다.
상기 통전핀은 상기 자기장 인가축과 동일한 방향으로 형성되며 직선으로 형성되는 것이다.
상기 상부전극패드는, 상기 상부인쇄회로기판의 상부면에 안착되어 원판형태로 연장되는 상부전극패드날개를 구비될 수 있다.
상기 하부전극패드는, 상기 하부인쇄회로기판의 상부면에 안착되어 원판형태로 연장되는 하부전극패드날개를 구비할 수 있다.
상기 통전핀를 내삽하도록 상기 통전핀의 외주면을 따라 원통 형상으로 연장되어 상기 통전핀과 상기 재물대 몸체 간을 절연시키고, 상기 상부인쇄회로기판의 상부전극패드 하부에 형성되어 상기 상부인쇄회로기판과 상기 재물대 몸체 간을 절연시키며, 상기 하부인쇄회로기판의 하부전극패드 상부에 형성되어 상기 하부인쇄회로기판과 상기 재물대 몸체 간을 절연시키는 절연가이드를 더 포함할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명의 재물대 모듈은 길이가 정해진 핀을 사용하므로 전선을 재단하여 사용할 필요가 없어 유지보수 작업시간이 단축되고 조립시간이 단축되어 작업 능률을 향상시킨 효과가 있다.
또한, 본 발명의 재물대 모듈은 통전핀을 사용하고 통전핀과 재물대 몸체간에 전기적으로 절연하므로, 합선이 발생할 가능성을 원천적으로 제거하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 재물대 모듈은 인쇄회로기판과 재물대 몸체를 결합하는 나사를 사용하지 않으므로 인쇄회로기판부를 빈번하게 교체하는 경우에 발생할 수 있는 나사산 손상 문제 또한 원천적으로 제거하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 재물대 모듈은 인쇄회로기판 상에 패턴된 도선이 없으며 나사에 의해 결속하지 않기 때문에 재물대 몸체 상부에 시료를 부착할 수 있는 넓은 면적을 확보할 수 있어 다수의 시료 또는 면적이 넓은 시료를 시험할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 재물대 모듈에 있어서 인쇄회로기판 상에 구비되는 전극패드가 리벳(rivet) 형상으로 구성된 통공(through hole)을 감싸는 형태로 구성되며 솔더마스크층이 금속전극의 가장자리를 감싸도록 하여 잦은 납땜에도 박리되는 현상을 최소화하여 내구성이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 극저온 고자기장 시험 장치를 나타낸 도면.
도 2a 및 도 2b는 일반적인 극저온 고자기장 시험 장치에 장착된 재물대 모듈을 나타낸 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈을 나타낸 평면도 및 정면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 극저온 고자기장 시험 장치에 사용되는 재물대 모듈의 단면을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 극저온 고자기장 시험 장치에 사용되는 재물대 모듈의 수축에 따른 고정 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재물대 모듈 중 전극패드와 일반적인 전극패드를 비교하여 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 재물대 모듈 중 전극패드를 보다 상세하게 나타낸 평면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 재물대 모듈 중 상부인쇄회로기판을 분리하기 위해 노치(notch) 부분을 나타낸 단면도.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈을 나타낸 평면도 및 정면도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 극저온 고자기장 시험 장치에 사용되는 재물대 모듈의 단면을 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 극저온 고자기장 시험 장치에 사용되는 재물대 모듈의 수축에 따른 고정 상태를 나타낸 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재물대 모듈 중 전극패드와 일반적인 전극패드를 비교하여 나타낸 단면도이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 재물대 모듈 중 전극패드를 보다 상세하게 나타낸 평면도이다.
도 3a 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 재물대 모듈(100)은 크게 재물대 몸체(110), 상부인쇄회로기판(120), 하부인쇄회로기판(130), 통전핀(140), 암커넥터(150)로 구성된다.
재물대 몸체(110)는 시료(160)를 그 상부에 대략 중앙 부분에 수용하며 시료(160)를 극저온으로 유지하도록 하는 역할을 한다.
상부인쇄회로기판(120)은 재물대 몸체(110)의 상부에 구성되며 그 상부에 다수의 상부전극패드(122)를 구비한다. 상부인쇄회로기판(120)은 내측에 구멍이 형성되며 이 구멍이 형성된 부분에 시료(160)가 수용된다. 즉 시료(160)는 구멍에 수용되어 재물대 몸체(160) 상부에 올려진다. 구멍은 일반적으로는 사각형 형태이지만, 시료의 형태에 따른 다각형 또는 원형으로 형성될 수도 있다.
상부전극패드(122)는 상기 상부인쇄회로기판(120) 상에 구멍의 주변으로 다수 개가 구성되며 시료(160)에 전류 및 전압을 공급하기 위한 도선(124)이 연결되고 도전성 물질로 구성된다. 상부전극패드(122)는 상부인쇄회로기판(120) 상에 형성된 통공(through hole)을 감싸는 리벳(rivet) 형상으로 구성된다. 또한, 상부전극패드(122)는 상부인쇄회로기판(120)의 상부면에 안착되어 연장된 원판형의 상부전극패드날개(123)가 형성된다. 따라서, 상부전극패드(122) 및 원판형의 상부전극패드날개(123)로 인해 꼭지점을 없앴으므로 빈번한 납땜으로 인한 훼손이 거의 발생하지 않는다.
한편, 통전핀(140)은 상부인쇄회로기판(120) 및 하부인쇄회로기판(130)의 각각의 통공을 관통한 상태로 연장되도록 구성된다. 통전핀(140)의 일측 단부를 상부땜납(142)으로 상부인쇄회로기판(120)의 상부전극패드의 상부면에 납땜하여 전기적으로 연결된 상태로 고정시킨다. 또한, 통전핀(140)의 타측 단부를 하부땜납(144)으로 하부인쇄회로기판(130)의 하부전극패드(132)의 하부면에 납땜하여 전기적으로 연결된 상태로 고정시킨다. 이와 같이 연결함으로써, 상부인쇄회로기판(120)의 상부전극패드(122), 통전핀(140) 및 하부인쇄회로기판(130)의 하부전극패드(132)까지 전기적으로 연결된다. 또한, 소모성인 상부인쇄회로기판(120)을 교체 시 상부땜납(142)에 열을 가하여 인쇄회로기판을 재물대 몸체(110)로부터 쉽게 분리할 수 있으므로 작업시간의 단축으로 인한 작업능률 향상을 기대할 수 있다. 한편, 하부인쇄회로기판(130)은 재물대 몸체(110)의 하부면에 내삽되어 구성된다. 이에 대응하여 통전핀(140)은 상부인쇄회로기판(120)으로부터 재물대 몸체(110)의 하부면에 내삽된 하부인쇄회로기판(130)까지 연장되는 길이로 일정하게 구성한다.
상기 통전핀(140)은 유도기전력이 발생하는 것을 최소화하도록 자기장 인가축(x)에 대하여 수평하게 일직선으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같이 통전핀(140)을 일직선으로 구성하고 각각의 단부를 상부땜납(142) 및 하부땜납(144)으로 각각의 인쇄회로기판(120, 130) 상에 고정시켰으므로 통전핀(140)에 의해 상부인쇄회로기판(120), 재물대 몸체(110) 및 하부인쇄회로기판(130)이 결속된다. 또한, 통전핀(140)의 온도에 따른 신축작용으로 인해 고정볼트를 대체할 수 있다.
절연가이드(112)는 통전핀(140)을 감쌀 수 있도록 재물대 몸체(110)의 내측에 내삽되어 구성된다. 절연가이드(112)의 일측은 상부인쇄회로기판(120)의 상부전극패드(122)의 상부면에 맞닿아 형성되며 재물대 몸체(110)와 상부인쇄회로기판(120) 간을 절연시킨다. 또한, 절연가이드(112)의 타측은 하부인쇄회로기판(130)의 하부전극패드의 상부면에 맞닿아 형성되며 재물대 몸체(110)와 하부인쇄회로기판(130) 간을 절연시킨다. 절연가이드(112)는 절연성 재질로 형성된다.
암커넥터(150)는 재물대 몸체(110)의 하부에 구성된다. 암커넥터(150)가 구비하는 다수의 암커넥터핀(152)은 통전핀(140)과 전기적으로 연결된 하부인쇄회로기판(130)의 하부전극패드(미도시 됨)의 일측을 관통하여 구성되며 하부인쇄회로기판(130)의 하부전극패드(132)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 통전 경로(r)는 상부인쇄회로기판(120)의 상부전극패드(122), 통전핀(140), 하부인쇄회로기판(130)의 하부전극패드(132) 및 암커넥터(150)까지 연결된다. 한편, 재물대 몸체(110)와 통전핀(140)은 절연가이드(112)에 의해 절연된 상태로 유지된다. 또한, 전술한 바와 같이 재물대 몸체(110)와 상부인쇄회로기판(120) 및 하부인쇄회로기판(130)도 절연가이드(112)에 의해 절연된 상태로 유지된다.
도 5의 (a)는 하부땜납(144)을 하부인쇄회로기판(130)에 납땜한 이후에 상부땜납(142)을 납땜하기 전의 상태이며, 통전핀(140)은 냉각된 상태로 유지된다. 이때의 통전핀(140)의 길이를 L로 표시한다.
도 5의 (b)는 상부땜납(142)을 통전핀(140)의 일측에 상부인쇄회로기판(120)과 전기적으로 연결되도록 상부땜납을 납땜한 상태를 나타내며 통전핀(140)이 납땜 시 가열에 의해 확장된 상태이다. 통전핀(140)이 확장된 상태의 길이를 L+△l로 표시한다. 이와 같이 L의 길이에서 △l만큼 확장된 상태에서 상부땜납(142)을 납땜함으로써, 상부인쇄회로기판(120) 재물대 몸체(110) 및 하부인쇄회로기판(130)이 결속된다.
이와 같이 결속된 상태에서 재물대 모듈(100)을 다시 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 냉각시키면 통전핀(140)이 다시 길이 L로 돌아가고자 하나 상부땜납(142) 및 하부땜납(144)에 의해 고정되어 있으므로 수축 응력으로 존재하여 결속력이 향상된다. 통전핀(140)은 재물대 모듈(100)의 상부면을 따라 대응하는 상부전극패드(122)를 관통하여 형성된다. 재물대 몸체(110)는 상부인쇄회로기판(120) 및 하부인쇄회로기판(130)에 사이에서 각각의 상부땜납(142) 및 하부땜납(144)에 의해 고정된 상태이므로 상부인쇄회로기판(120) 및 하부인쇄회로기판(130)과 강하게 결속된다. 즉, 재물대 몸체(110). 상부인쇄회로기판(120) 및 하부인쇄회로기판(130)은 통전핀(140), 상부땜납(142) 및 하부땜납(144)에 의해 결속되므로 인쇄회로기판과 재물대 몸체(110)를 결속시키는 고정볼트가 필요하지 않다. 통전핀(140)을 이용하여 하부인쇄회로기판(130)과 암커넥터(150)를 납땜을 이용하여 기구적으로 연결하므로 나사를 생략할 수도 있다. 극저온 환경에서 통전핀(140)의 수축률이 재물대 몸체(110) 및 인쇄회로기판(120, 130)의 신축률보다 높으므로 시료(160)에 대한 실험 시에 통전핀(140)이 수축되어 상부인쇄회로기판(120), 재물대 몸체(110) 및 하부인쇄회로기판(130)을 강하게 결속시킨다.
상부인쇄회로기판(120)과 하부인쇄회로기판(130)을 전기적으로 연결하는 통전핀(140)을 납땜할 때 발생하는 열과 납땜 후에 발생하는 온도 강하에 의한 수축응력을 이용하여 상기 인쇄회로기판(120, 130)이 재물대 몸체(110)에 압착되도록 하여 나사로 조이는 효과가 발생한다. 다시 말해, 절연가이드(112)의 공차를 작게 하여 수평방향 이동을 억제함으로써 나사가 없음에도 불구하고 나사로 조이는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 기존에는 상부인쇄회로기판(120) 상에 패턴된 도선, 나사 및 비어홀(via hole)이 배치되어 있으므로 전극패드와 공간상의 간섭을 피하기 위하여 전극패드의 면적을 가능하면 작게 구성하였으나, 본 발명에서는 나사 결합하지 않으므로 상부인쇄회로기판(120) 상에 공간이 확장된다.
도 6의 (a)에서 일반적인 재물대 모듈의 인쇄회로기판부(26)의 상부에 형성된 사각형의 전극패드(30)가 들뜨거나 이탈하는 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 도 6의 (b)에 나타낸 본 발명에 따른 상부전극패드(122)는 상부인쇄회로기판(120)의 통공을 리벳(rivet) 형태로 감싸도록 구성되기 때문에 상부인쇄회로기판(120)으로부터 상부전극패드(122)가 이탈할 가능성이 줄어든다. 또한 상부전극패드(122)를 리벳 형태로 구성하여 상부전극패드(122)가 상부인쇄회로기판(120)에 형성된 통공의 내주면을 감싸도록 하고, 상부전극패드날개(123)가 상부인쇄회로기판(120)의 상부면에 안착된 상태로 원판형태로 형성되도록 하여 내구성을 향상시켰다. 즉, 상부전극패드(122)가 상부인쇄회로기판(120)의 통공을 기구적으로 붙들고 있는 형태이며 상부전극패드날개(123)가 원판형으로 상부인쇄회로기판(120) 상에 안착되어 구성되므로 상부전극패드(122)의 내구성을 높일 수 있다.
하부인쇄회로기판(130)에 형성된 하부전극패드(132)는 통공을 감싸는 원통형의 리벳 형상으로 형성된다. 하부전극패드(132)로부터 연장된 하부전극패드날개(133)가 하부인쇄회로기판(130)에 상부면에 안착된 상태로 길게 연장하여 암커텍터핀(152)과 전기적으로 연결된다. 즉 하부인쇄회로기판(130)에 형성되는 하부전극패드(132)도 원판형의 하부전극패드날개(133)를 구비한 리벳 형태로 구성한다.
통전핀(140)은 원기둥형 형상으로 구성하고 상부 및 하부는 관통되어 발생한 열이 통전핀(140)을 통해 열전도 되어 배출될 수 있도록 구성한다.
통공의 주변을 감싸도록 구성되는 상부전극패드(122)는 전술한 바와 같이 상부인쇄회로기판(120)의 상부면에 대하여 원판형의 상부전극패드날개(123)를 구비하도록 구성한다. 원판형으로 형성된 상부전극패드날개(123)의 외주면을 따라 땜납이 섞이지 않는 솔더 마스크층(solder mask layer)(126)이 형성된다. 솔더 마스크층(126)은 땜납 레지스트 잉크(solder resist ink)를 도포하거나, 상부인쇄회로기판(120)의 재질을 FR4 타입으로 구성하여 땜납이 상부전극패드(122)를 벗어나는 것을 최대한 방지한다. 상부전극패드(122)에는 솔더 페이스트(solder paste)를 도포하거나 또는 솔더 페이스트를 땜납과 같이 납땜하여 상부땜납(142)의 상부전극패드(122)에 대한 접착력을 높인다. 또한, 상부전극패드(122)에 통전핀(140)을 상부납땜(142)으로 직접 연결하므로 납땜 시 통전핀(140)을 통한 빠른 열전도 및 열배출이 가능하여 상부인쇄회로기판(120) 및 하부인쇄회로기판(130) 및 통전핀을 포함하는 전체적인 재물대 모듈(100)의 내구성이 향상된다.
또한 상부전극패드날개(123)의 가장자리부분을 솔더마스크층(126)으로 감싸도록 함으로서 상부전극패드날개(123)를 구비한 상부전극패드(122)가 상부인쇄회로기판(120)으로부터 박리되는 현상을 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 유지된 상태에서 극저온 고자기장 시험장치 본체(10)와 연결하는 숫커넥터(21)가 암커넥터(150)와 전기적으로 결합되어 시료(160)에 대한 시험을 수행할 수 있다.
도 8은 상부인쇄회로기판(120)을 분리하기 위해 상기 상부인쇄회로기판(120) 하단부의 어느 한 부분 이상에 해체 노치(165)를 구성한 단면을 보인 것이다. 상부인쇄회로기판(120)은 소모성 부품이므로 경우에 따라서는 교체할 수 있어야 한다. 이때 해체 노치(165)에 블레이드(167)을 밀어 넣으면서 상부 땜납(142)을 가열하면 상부인쇄회로기판이 들뜨게 된다. 이와 같은 방법으로 상부 땜납(142)를 차례로 제거하면 상부인쇄회로기판(120)을 분리할 수 있다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 재물대 모듈 110 : 재물대 몸체
112 : 절연가이드 120 : 상부인쇄회로기판
122 : 상부전극패드 124 : 도선
130 : 하부인쇄회로기판 132 : 하부전극패드
140 : 통전핀 142 : 상부땜납
144 : 하부땝납 150 : 암커넥터
152 : 암커넥터핀 160 : 시료
165 : 해체 노치 167: 블레이드

Claims (11)

  1. 시료의 특성을 실험하는 극저온 재물대 모듈에 있어서,
    상기 시료를 지지하는 재물대 몸체;
    상기 재물대 몸체 상부에 구성되며 도전성 물질로 구성된 다수의 상부전극패드를 구비하고 상기 시료와 상기 전극패드를 도선으로 전기적으로 연결하는 상부인쇄회로기판;
    상기 전극패드의 일측으로부터 상기 재물대 몸체를 관통하여 구성되며 일측이 상기 상부인쇄회로기판의 대응하는 전극패드와 전기적으로 연결된 다수의 통전핀;
    상기 재물대 몸체의 하부에 구성되며 도전성 물질로 구성된 다수의 하부전극패드를 구비하고 상기 통전핀의 타측이 상기 하부전극패드에 전기적으로 연결된 하부인쇄회로기판;
    상기 재물대 몸체와 상기 하부 전극패드 사이에 위치하며, 상기 하부전극패드와 상기 재물대 몸체를 전기적으로 절연하고 상기 통전핀을 전기적으로 절연된 상태에서 기구적으로 지지하는 절연가이드; 및
    상기 하부인쇄회로기판의 하부전극패드를 관통하여 전기적으로 연결되는 다수의 암커넥터핀을 구비한 암커넥터를 포함하고,
    상기 절연가이드 상단에 상기 통전핀 일측을 지지하기 위해 형성된 돌출부;
    상기 돌출부를 수용할 수 있도록 상기 재물대 몸체에 형성된 다수의 관통부가 형성된 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 재물대 몸체는,
    상기 절연가이드의 돌출된 부위를 수용할 수 있는 관통 홀 또는 음각의 수용부가 형성되는 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부전극패드는,
    상기 통전핀이 상부인쇄회로기판을 관통하는 통공의 내벽을 감싸도록 리벳 형상으로 결합되는 것인 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하부전극패드는,
    상기 통전핀이 상기 하부인쇄회로기판을 관통하는 통공의 내벽을 감싸도록 리벳 형상으로 결합되는 것인 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 통전핀은,
    원기둥 형상으로 구성하며,
    상부 단부 및 하부 단부가 각각 상부인쇄회로기판와 하부인쇄회로기판에 관통되고, 절연가이드에 내포되어 형성되며,
    상기 통전핀의 전기저항이 자기장에 의존하여 변화하지 않으며,
    재질은 동, 베릴륨, 동 합금, 또는 황동 중 어느 하나로 재조되고, 상기 재질로 재조된 통전핀을 금으로 도금하는 것인 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부전극패드 상에 구성되며 상기 통전핀의 일측을 상기 상부전극패드에 전기적으로 연결하며 고정시키는 상부땜납; 및
    상기 하부전극패드 하부에 구성되며 상기 통전핀의 타측을 상기 하부전극패드에 전기적으로 연결하며 고정시키는 하부땜납을 더 포함하는 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부전극패드의 외주면을 따라 형성되거나 외주면의 일부에 형성되어 납땜한 땜납이 상기 상부전극패드를 벗어나거나 상기 상부전극패드가 박리되는 것을 방지하여 내구성을 향상시키는 솔더 마스크층을 더 포함하는 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부전극패드는 상기 상부인쇄회로기판의 상부면에 안착되어 원판형태로 연장되는 상부전극패드날개를 구비하는 것인 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하부전극패드는 상기 하부인쇄회로기판의 상부면에 안착되어 원판형태로 연장되는 하부전극패드날개를 구비하는 것인 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상부인쇄회로기판 하단 모서리의 어느 한 곳 이상에 해체 노치를 구비하는 것인 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈.
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