KR102281293B1 - 플렉시블 소자 물성 측정 장치 - Google Patents

플렉시블 소자 물성 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 문건은 플렉시블 소자의 형태를 변형시켜가며, 물성값을 측정할 수 있는 장치를 개시한다.
실시예에 따른 장치는, 소자의 물성을 측정하는 장치로서, 레일과, 상기 레일의 상부에 구비되어 상호 마주하고 시편의 일측과 타측을 각각 고정하는 제1 클램프, 제2 클램프를 포함하고, 상기 제1 클램프 내지 상기 제2 클램프 중 적어도 어느 하나는 상기 레일을 따라 주행 가능하도록 구성된 시편고정부; 및 3축(XYZ축) 방향으로 구동되는 전동스테이지와, 상기 전동스테이지에 구비되는 홀효과측정단자유닛과, 상기 전동스테이지에 구비되고 상기 홀효과측정단자의 직 하방에 위치되는 자기장인가유닛을 포함하는 홀효과측정부;를 포함한다.

Description

플렉시블 소자 물성 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING THE PHYSICAL PROPERTIES OF A FLEXIBLE ELEMENT}
본 문건이 개시(Disclosure)하는 기술은 소자(또는 소재)의 물성(물성값)을 측정하는 장치와 관련된다.
한국 등록특허공보 제10-1769094호에는 홀 효과(Hall Effect)를 기반으로 한 소재(또는 소자)의 물성값(예 : 캐리어의 이동도 및 농도, 홀 계수, 저항률) 및 소재의 제벡 계수(Seeback Coefficient)를 측정할 수 있는 장치가 게재되어 있다.
한편, 최근 활발히 연구되고 있는 플렉시블(Flexible) (전자)소자의 경우, 표면적이 인장된 정도에 따라 물성값(예 : 홀 계수, 저항값 등)이 달라질 수 있다.
플렉시블 소자의 물성값(예 : 홀 계수, 저항값 등)을 용이하게 측정할 수 있는 장치를 제공한다. 특히, 플렉시블 소자의 형태를 변형시켜가며, 물성값을 측정할 수 있는 장치를 제공한다.
실시예에 따른 장치는, 소자의 물성을 측정하는 장치로서, 레일과, 상기 레일의 상부에 구비되어 상호 마주하고 시편의 일측과 타측을 각각 고정하는 제1 클램프, 제2 클램프를 포함하고, 상기 제1 클램프 내지 상기 제2 클램프 중 적어도 어느 하나는 상기 레일을 따라 주행 가능하도록 구성된 시편고정부; 및 3축(XYZ축) 방향으로 구동되는 전동스테이지와, 상기 전동스테이지에 구비되는 홀효과측정단자유닛과, 상기 전동스테이지에 구비되고 상기 홀효과측정단자의 직 하방에 위치되는 자기장인가유닛을 포함하는 홀효과측정부;를 포함한다.
또한, 상기 자기장인가유닛은, 모터와, 상기 모터의 구동축에 결합되는 홀더와, 상기 홀더에 결합되는 원형자석으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 전동스테이지는, X축스테이지모듈과, 상기 X축스테이지모듈에 결합되는 Y축스테이지모듈과, 상기 Y축스테이지모듈에 나란하게 결합되는 제1 Z축스테이지모듈, 제2 Z축스테이지모듈을 구비하고, 상기 제1 Z축스테이지모듈에는 상기 홀효과측정단자유닛이 결합되고, 상기 제2 Z축스테이지모듈에는 상기 자기장인가유닛이 결합되는 것일 수 있다.
아울러, 실시예에 따른 장치는, 3축(XYZ축) 방향으로 구동되는 전동스테이지와, 상기 전동스테이지에 구비되는 저항측정단자유닛과, 상기 전동스테이지에 구비되고 상기 저항측정단자의 직 하방에 위치되는 변온플레이트유닛을 포함하는 저항측정부;를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 장치를 이용하면, 시편고정부를 통해 플렉시블 소자의 시편을 용이하게 변형시켜가며(인장시켜가며), 플렉시블 소자의 물성값(예 : 홀 계수, 저항값 등)을 측정할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 자기장인가유닛의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 변온플레이트유닛의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 장치를 이용하여, 시편의 물성값을 측정하는 모습을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 장치를 구체적으로 설명한다.
실시예에 따른 장치는 소자의 물성값(예 : 홀 계수, 저항값 등)을 측정하는 장치이며, 특히, 플렉시블 소자의 물성값을 용이하게 측정할 수 있도록 창안되었다.
도 1은 실시예에 따른 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 장치(100)는 시편고정부(200) 및 홀효과측정부(300)를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 장치(100)는 저항측정부(400)를 더 포함할 수 있다.
시편고정부(200)는 레일(210), 제1 클램프(230), 제2 클램프(250)를 포함하다.
레일(210)은 직선 형태로 소정 길이를 갖는다. 레일(210)의 하부에는 받침대가 더 구비될 수 있다.
제1 클램프(230)와 제2 클램프(250)는 레일(210)의 상부에 구비된다. 제1 클램프(230)와 제2 클램프(250)는 상호 마주한다. 제1 클램프(230)는 플렉시블 소자 시편의 일측을 가장자리를 고정하고, 제2 클램프(250)는 전술한 시편의 타측 가장자리를 고정하는 기능한다. 제1 클램프(230)와 제2 클램프(250) 중 적어도 어느 하나는, 레일(210)의 상부에 주행 가능하도록 구성된다.
제1 클램프(230)와 제2 클램프(250)에 플렉시블 소자 시편이 고정된 상태에서, 제2 클램프(250)가 제1 클램프(230)와 멀어지는 방향으로 주행하면, 전술한 시편은 자연스럽게 인장된다(표면적이 확장된다).
도 1에는 제1 클램프(230)가 레일(210)의 일측 단부에 구비되고, 제2 클램프(250)가 레일(210)을 따라 주행 가능하도록 나타나 있으나, 필요에 따라, 제1 클램프(230)와 제2 클램프(250) 둘 모두를 레일(210)에 주행 가능하도록 구성하여도 무방하다.
한편, 레일(210)은 시중에 판매되는 1축 액츄에이터가 적용될 수 있다.
홀효과측정부(300)는 시편고정부(200)의 주위에 배치된다.
홀효과측정부(300)는 전동스테이지(310), 홀효과측정단자유닛(330), 자기장인가유닛(350)을 포함한다.
전동스테이지(310)는 3축(XYZ축) 방향으로 구동된다. 홀효과측정단자유닛(330)과 자기장인가유닛(350)은 전동스테이지(310)에 결합된다.
홀효과측정단자유닛(330)과 자기장인가유닛(350)은 수직 방향으로 나란하게 배치된다.
플렉시블 소자 시편의 물성 측정시, 홀효과측정단자유닛(330)은 전술한 시편의 직 상방에, 자기장인가유닛(350)은 전술한 시편의 직 하방에 위치된다. 횰효과측정단자유닛(330)과 자기장인가유닛(350)은 그 위치가 서로 바뀌어도 무방하다.
한편, 홀효과측정단자유닛(330)과, 자기장인가유닛(350)은 Z축 방향(시편의 법선 방향)으로 각기 움직이도록 구성될 수 있는데, 이는 전동스테이지(310)에 2개의 Z축스테이지모듈[제1 Z축스테이지모듈(316), 제2 Z축스테이지모듈(318)]을 부가하여 달성할 수 있다. 예컨데, 전동스테이지(310)는 X축스테이지모듈(312)과, X축스테이지모듈(312)에 결합되는 Y축스테이지모듈(314)과, Y축스테이지모듈(314)에 나란하게 결합되는 제1 Z축스테이지모듈(316), 제2 Z축스테이지모듈(318)로 구성되고, 제1 Z축스테이지모듈(316)에는 브라켓(332)과 측정단자(334)로 구성된 홀효과측정단자유닛(330)이 결합되고, 제2 Z축스테이지모듈(318)에는 자기장인가유닛(350)이 결합될 수 있다.
도 2는 자기장인가유닛(350)의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 자기장인가유닛(350)은 전동스테이지(310)에 결합되는 모터(352)와, 모터(352)의 구동축에 결합되는 홀더(354)와, 홀더(354)에 결합되는 원형자석(356)으로 구성될 수 있다.
원형자석(356)은 홀 효과 측정을 위한 자기장을 생성할 뿐만 아니라, 시편에 홀효과측정단자유닛(330)이 접촉될 때, 시편의 하부를 지지하는 받침대의 기능도 수행한다.
다시 도 1을 참조하면, 저항측정부(400)는 시편고정부(200)의 주위에 배치된다. 저항측정부(400)는 시편고정부(200)를 사이에 두고, 홀효과측정부(300)와 대칭을 이루도록 배치될 수 있다.
저항측정부(400)는 전동스테이지(410), 저항측정단자유닛(430), 변온플레이트유닛(450)을 포함한다.
전동스테이지(410)는 3축(XYZ축) 방향으로 구동된다. 저항측정단자유닛(430)과 변온플레이트유닛(450)은 전동스테이지(410)에 결합된다.
전동스테이지(410)는 홀효과측정부(300)의 전동스테이지(310)와 동일한 형태일 수 있다.
도 3을 참조하면, 저항측정단자유닛(430)과 변온플레이트유닛(450)은 수직 방향으로 나란하게 배치된다. 저항측정단자유닛(430)과 변온플레이트유닛(450)은 그 위치가 서로 바뀌어도 무방하다.
변온플레이트유닛(450)은 시편에 저항측정단자유닛(430)이 접촉될 때, 시편의 하부를 지지하는 받침대의 기능도 수행한다.
저항측정단자유닛(430)은 시편의 저항을 측정하는 기능을 하며, 변온플레이트유닛(450)은 시편에 온도를 변화(냉각 또는 가열)시키는 기능을 한다. 즉, 저항측정단자유닛(430)과 변온플레이트유닛(450)을 이용하면, 플렉시블 소자 시편의 온도 변화에 따른 저항값을 측정할 수 있다.
실시예에 따른 장치(100)가 저항측정부(400)를 포함하는 경우, 플렉시블 소자 시편의 홀효과 측정시, 변온플레이트유닛(450)을 시편과 자기장인가유닛(350) 사이에 위치시켜, 전술한 시편의 온도 변환에 따른, 홀 효과(Hall Effect)를 기반 물성값을 측정할 수도 있을 것이다.
한편, 당해 기술분야의 통상의 기술자라면, 시편고정부(200)와 저항측정부(400)만으로, 별도의 장치(플렉시블 소자 물성 측정 장치)를 구성할 수 있음이 자명하다. 또한, 당해 기술분야의 통상의 기술자라면, 홀효과측정부(300)에 변온플레이트유닛(450)을 부가할 수도 있을 것이다. 예컨데, 홀효과측정단자유닛, 변온플레이트유닛, 자기장인가유닛이 수직 방향으로 나란히 배치될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 장치(100)를 이용하여, 시편(SP)의 물성값을 측정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 참조하여, 시편(SP)의 홀 효과(Hall Effect)를 기반 물성값 측정 방법을 간략히 설명한다.
시편(SP)의 직 하방에 위치되는 자기장인가유닛(350)에 의하여, 시편(SP)에 자기력이 인가되면, 홀효과측정단자유닛(330)이 시편(SP)의 상면에 접촉되어, 시편(SP)의 물성값이 측정된다. 한편, 홀더(354)의 위치가 모터(352)에 의해, 180도 반전되면, 원형자석(356)의 N극과 S극의 방향이 바뀌어, 다른 방향의 자기장이 형성된다.
계속해서, 제2 클램프(250)를 이동시키면, 시편(SP)이 늘어나게 되고, 이때, 전술한 바와 동일한 방법으로 물성값을 측정하면, 변형된(표면적이 확장된) 시편(SP)의 물성값이 측정된다.
앞서 설명된 실시예에 따른 장치를 이용하면, 시편고정부를 통해 플렉시블 소자의 시편을 용이하게 변형시켜가며(인장시켜가며), 플렉시블 소자의 물성값(예 : 홀 계수, 저항값 등)을 측정할 수 있다.
본 문건에 개시된 기술은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여, 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형(응용)될 수 있을 것이다.
따라서, 본 문건에 개시된 기술의 청구범위는 '발명의 설명' 및 '도면' 전반에 내포된 기술적 사상을 바탕으로 폭넓게 해석되어야 한다.
100 : 장치
200 : 시편고정부
210 : 레일
230 : 제1 클램프
250 : 제2 클램프
300 : 홀효과측정부
310 : 전동스테이지
312 : X축스테이지모듈
314 : Y축스테이지모듈
316 : 제1 Z축스테이지모듈
318 : 제2 Z축스테이지모듈
330 : 홀효과측정단자유닛
332 : 브라켓
334 : 측정단자
350 : 자기장인가유닛
352 : 모터
354 : 홀더
356 : 원형자석
400 : 저항측정부
410 : 전동스테이지
430 : 저항측정단자유닛
450 : 변온플레이트유닛
--
SP : 시편

Claims (5)

  1. 소자의 물성을 측정하는 장치로서,
    레일과, 상기 레일의 상부에 구비되어 상호 마주하고 시편의 일측과 타측을 각각 물어서 고정하는 제1 클램프, 제2 클램프를 포함하고, 상기 제1 클램프와 상기 제2 클램프에 의하여 고정된 시편이 최초 상태에서 확장되도록 상기 제1 클램프 내지 상기 제2 클램프 중 적어도 어느 하나는 상기 레일을 따라 주행 가능하도록 구성된 시편고정부; 및
    3축(XYZ축) 방향으로 구동되는 전동스테이지와, 상기 전동스테이지에 구비되는 홀효과측정단자유닛과, 상기 전동스테이지에 구비되고 상기 홀효과측정단자의 직 하방에 위치되는 자기장인가유닛을 포함하는 홀효과측정부;를 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기장인가유닛은,
    모터와, 상기 모터의 구동축에 결합되는 홀더와, 상기 홀더에 결합되는 원형자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전동스테이지는,
    X축스테이지모듈과, 상기 X축스테이지모듈에 결합되는 Y축스테이지모듈과, 상기 Y축스테이지모듈에 나란하게 결합되는 제1 Z축스테이지모듈, 제2 Z축스테이지모듈을 구비하고,
    상기 제1 Z축스테이지모듈에는 상기 홀효과측정단자유닛이 결합되고,
    상기 제2 Z축스테이지모듈에는 상기 자기장인가유닛이 결합되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    3축(XYZ축) 방향으로 구동되는 전동스테이지와, 상기 전동스테이지에 구비되는 저항측정단자유닛과, 상기 전동스테이지에 구비되고 상기 저항측정단자의 직 하방에 위치되는 변온플레이트유닛을 포함하는 저항측정부;를 더 포함하는, 장치.
  5. 소자의 물성을 측정하는 장치로서,
    레일과, 상기 레일의 상부에 구비되어 상호 마주하고 시편의 일측과 타측을 각각 물어서 고정하는 제1 클램프, 제2 클램프를 포함하고, 상기 제1 클램프와 상기 제2 클램프에 의하여 고정된 시편이 최초 상태에서 확장되도록 상기 제1 클램프 내지 상기 제2 클램프 중 적어도 어느 하나는 상기 레일을 따라 주행 가능하도록 구성된 시편고정부; 및
    3축(XYZ축) 방향으로 구동되는 전동스테이지와, 상기 전동스테이지에 구비되는 저항측정단자유닛과, 상기 전동스테이지에 구비되고 상기 저항측정단자의 직 하방에 위치되는 변온플레이트유닛을 포함하는 저항측정부;를 포함하는, 장치.
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