KR20100006358A - Specimens-probes mounting holder for four-probe conductivity measurement - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치에 관한 것으로, 반도체 혹은 세라믹스 재료의 특성측정 분야에 사용되는 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치에 관한 것이다.The present invention relates to a specimen-electrode mounting apparatus for measuring electrical conductivity, and to a specimen-electrode mounting apparatus for measuring 4-contact electrical conductivity used in the field of measuring the properties of semiconductor or ceramic materials.
반도체, 세라믹스의 전기전도도는 그 물질의 고유한 물성의 하나로써 그 물질의 화학적 구조규명에 유용한 정보를 제공하거나 혹은 그 특성의 산업적 활용 가능성 측면에서 매우 중요하다.The electrical conductivity of semiconductors and ceramics is one of the inherent properties of the material and is very important in terms of providing useful information on the chemical structure of the material or the industrial applicability of the property.
도 1은 4 접점 전기전도도 측정을 위한 프로브 배열의 일례가 도시된 도이다.1 is a diagram illustrating an example of a probe arrangement for measuring 4-contact conductivity.
도 1을 참조하면, 전기저항이 큰 반도체, 세라믹스의 전기전도도 측정을 위해서는 시편(1)과 멀티미터(multimeter) 간의 접점저항 문제를 극복하기 위하여 외부에서 전류 J를 전극인 프로브(probe) I, IV 를 통하여 흘려주고 프로브(probe) II, III 사이의 전위차 V를 고 임피던스 전압계(high impedence voltmeter)로 측정 하므로, 시편-전극 간 적절한 접점배열이 중요하다.Referring to FIG. 1, in order to measure electrical conductivity of semiconductors and ceramics having a large electrical resistance, an external current J may be probed as an electrode J to overcome the problem of contact resistance between the
도 2 및 도 3은 종래의 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편과 프로브의 접점 형태가 도시된 도이다. 2 and 3 is a view showing the contact form of the specimen and the probe for the conventional 4-contact electrical conductivity measurement.
도 2를 참조하면, 종래에는 외부전류 J를 가해주기 위하여 프로브(probe) I, IV를 백금이나 금으로 형성된 디스크(disc)형 도체(2)를 사용하고, 전위차를 측정하기 위한 프로브(probe) II, III은 백금선과 같은 선형도체(3)를 시편(1) 주위를 감싸도록 둘러서 전기전도도를 측정하였다.Referring to FIG. 2, in the related art, a disk-
또 다른 형태로는, 도 3과 같이 프로브(probe) I, II, III, IV 모두를 백금으로 된 선형도체(백금선 등)를 시편주위를 감싸도록 둘러서 전기전도도를 측정하였다.In another embodiment, as shown in FIG. 3, all of the probes I, II, III, and IV were surrounded by platinum conductors (platinum wire, etc.) wrapped around the specimen to measure electrical conductivity.
4 접점 전기전도도 측정에서 정확하고 재현성 있는 측정결과를 얻기 위해서는 시편-프로브 4 접점 간의 배열이 일정하게 규격화되어야 하고, 이를 위해서는 접점의 크기가 최소화되어야 한다. In order to obtain accurate and reproducible measurement results in the 4-contact conductivity measurement, the arrangement between the specimen-probe four-contact point must be uniformly standardized, and the contact size must be minimized.
그런데 상기와 같은 종래의 방법에 있어서, 원반 형태의 프로브는 프로브 표면 혹은 시편 표면의 편평성 정도에 따라 접점배열이 규격화되기 어렵고, 선형 형태의 프로브는 시편을 둘러 감는 세기에 따라 시편과의 접점배열이 달라지고 감을 때마다 접점배열이 달라질 수 있어 일정한 규격화가 어려운 문제점이 있다.However, in the conventional method as described above, in the case of the disk-shaped probe, it is difficult to standardize the contact arrangement according to the degree of flatness of the probe surface or the specimen surface. Each time the winding is changed and the contact arrangement can be different, there is a problem that the standardization is difficult.
또한, 시편에 프로브를 연결하기 위해 시편 둘레를 선형도체로 둘러 감는 과정이 번거롭고 불편한 문제점이 있다.In addition, in order to connect the probe to the specimen, the process of winding the specimen around with a linear conductor is cumbersome and inconvenient.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 4 접점 전기전도도 측정에서 시편과 프로브(probe) 접점의 크기를 최소화하고 시편과 프로브 간의 4 접점배열 형성을 규격화하고, 측정 과정을 간편하게 함으로써 측정의 정확도 및 재현성을 높이고 실험자의 수고를 경감하는 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, in the four-contact electrical conductivity measurement to minimize the size of the specimen and the probe (probe) contact, standardize the formation of the four-contact array between the specimen and the probe, the measurement process The aim is to provide a specimen-electrode mounting device for 4-contact electrical conductivity measurement, which improves the accuracy and reproducibility of the measurement and reduces the labor of the experimenter.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치는 전기전도도 측정시 시편이 위치되는 하부 지지대, 상기 하부 지지대의 상측에 이격되어 설치되고, 4개의 프로브 설치홀이 일정한 간격으로 형성되는 상부 지지대, 상기 상부 지지대와 상기 하부 지지대를 설정된 간격만큼 이격시켜 고정시키는 지지대 고정부, 상기 프로브 설치홀에 장착되는 봉 형상의 몸체와 상기 몸체의 하부에 형성되는 끝이 뾰족한 형태의 헤드를 포함하는 4 개의 프로브 및 상기 프로브의 헤드와 상기 상부 지지대 사이에 형성되어 상기 헤드를 상기 하부 지지대 방향으로 밀어주는 탄성체를 포함한다.Specimen-electrode mounting apparatus for measuring the four-contact electrical conductivity according to the present invention for solving the above problems is installed on the lower support, the upper support of the lower support, the four probes are installed, the four probes installed An upper supporter having holes formed at regular intervals, a support fixing part for fixing the upper support and the lower support by spaced apart by a predetermined interval, a rod-shaped body mounted to the probe installation hole and an end formed at the bottom of the body Four probes including a pointed head and an elastic body formed between the head of the probe and the upper support to push the head toward the lower support.
여기서, 상기 프로브는 상기 몸체가 상기 탄성체에 의해 밀려 상기 프로브 설치홀로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 프로브 설치홀의 반경보다 더 큰 반경으로 상기 몸체로부터 돌출되어 형성되는 제 1 돌출부를 더 포함한다.The probe further includes a first protrusion protruding from the body to a radius larger than a radius of the probe mounting hole to prevent the body from being pushed by the elastic body to be separated from the probe mounting hole.
상기 탄성체는 상기 프로브 몸체에 끼워지되, 상기 프로브 설치홀의 반경보 다 더 큰 반경을 가지는 나선형의 스프링이거나, 중앙에 상기 프로브 몸체가 끼워지는 홀을 구비하며 하부 방향으로 아치 형태로 형성되는 탄성판과 상기 탄성판 양쪽에서 상기 프로브 설치홀 주위의 상부 지지대 하부에 밀착되는 두 지지판으로 이루어지는 판 형태의 스프링인 것을 특징으로 한다.The elastic body is inserted into the probe body, the spiral spring having a radius larger than the radius of the probe installation hole, or has an elastic plate formed in an arch shape in the lower direction having a hole in which the probe body is fitted It is characterized in that the spring in the form of a plate consisting of two support plates in close contact with the lower side of the upper support around the probe mounting hole on both sides of the elastic plate.
또한, 상기 프로브는 상기 탄성판의 아치 중앙부가 지지되도록 상기 탄성판의 홀의 반경보다 더 큰 반경으로 상기 몸체로부터 돌출되어 형성되는 제 2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The probe may further include a second protrusion protruding from the body to a radius larger than a radius of the hole of the elastic plate so that the arch center of the elastic plate is supported.
상기 탄성체의 재료는 인코넬(Inconel)인 것을 특징으로 한다.The material of the elastic body is characterized in that the Inconel (Inconel).
상기 지지대 고정부는 4개의 지지대 고정나사 및 너트로 이루어질 수 있다.The support fixture may be composed of four support screws and nuts.
상기 하부 지지대는 네 모서리에 상기 지지대 고정나사가 끼워지는 홀이 형성된다.The lower support is formed with holes in which the support fixing screw is fitted at four corners.
상기 상부 지지대는 네 모서리에 상기 지지대 고정나사와 결합하는 나사홀이 형성된다.The upper support is formed at the four corners of the screw holes to be coupled with the support fixing screw.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치는 4 접점 전기전도도 측정에서 시편과 프로브(probe) 점점의 크기를 최소화하여 측정의 정확도를 높이고, 시편과 프로브(probe)간의 4 접점배열 형성을 규격화하여, 항상 일정한 측정조건을 제공하여 재현성 있는 결과를 얻을 수 있고, 실험 과정을 간편하게 함으로써 실험자의 수고를 경감하는 효과가 있다.Specimen-electrode mounting apparatus for 4-contact electrical conductivity measurement according to the present invention configured as described above to minimize the size of the specimen and the probe (probe) in the 4-contact electrical conductivity measurement to increase the accuracy of the measurement, the specimen and the probe ( By standardizing the formation of four contact arrays between probes, it is possible to obtain reproducible results by providing constant measurement conditions at all times, and to reduce the labor of the experimenter by simplifying the experiment process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용 및 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described specific details and embodiments of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치가 도시된 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a specimen-electrode mounting apparatus for measuring 4-contact electric conductivity according to a first embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치는 전기전도도 측정시 시편(1)이 위치되는 하부 지지대(10), 상기 하부 지지대(10)의 상측에 이격되어 설치되고, 4개의 프로브 설치홀(22)이 일정한 간격으로 형성되어 있는 상부 지지대(20), 상기 상부 지지대(20)와 상기 하부 지지대(10)를 설정된 간격만큼 이격시켜 고정시키는 지지대 고정부(30), 상기 프로브 설치홀(22)에 장착되는 4 개의 프로브(40) 및 상기 프로브(probe)가 시편(1)에 접촉되도록 하부 지지대 방향으로 밀어주는 탄성체(50)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the specimen-electrode mounting apparatus for measuring the four-contact electrical conductivity according to the first embodiment of the present invention includes a
상기 하부 지지대(10) 및 상부 지지대(10)의 재질은 알루미나 재질이 바람직하나 여기에 한정되지 않고, 플라스틱 등으로 제작될 수 있다.A material of the
상기 하부 지지대(10)와 상부 지지대(10)는 지지대 고정부(30)에 의해 일정한 간격을 유지한 상태로 고정되는데, 이 경우 일례로 상기 지지대 고정부(30)는 4개의 지지대 고정나사(31) 및 너트(32)로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The
이 경우 상기 하부 지지대(10)에는 네 모서리에 상기 지지대 고정나사(31)가 끼워지는 홀(11)이 형성되며, 상부 지지대(20)에는 네 모서리에 상기 지지대 고정나사와 결합하는 나사홀(21)이 형성된다.In this case, the
상기 프로브(40)는 봉 형상으로 형성된 몸체(41) 및 몸체(41)의 하부에 형성되는 끝이 뾰족한 형태의 헤드(42)를 포함하여 이루어진다.The
상기 프로브의 몸체(41)는 프로브 설치홀(22)에 장착된다.The
프로브 설치홀(22)은 상기 상부 지지대(20)에 일정한 간격으로 4 개가 형성되며, 이 4 개의 프로브 설치홀(22)에 4 개의 프로브가 위치하게 된다.Four
상기 프로브(40)의 몸체(41) 중간부위에는 상기 몸체(41)가 상기 탄성체(50)에 의해 밀려 상기 프로브 설치홀(22)로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 프로브 설치홀(22)의 반경보다 더 큰 반경을 가진 제 1 돌출부(43)가 형성된다.An intermediate portion of the body of the
상기 프로브의 헤드(42)는 시편(1)이 장착되면 시편(1)과 접하는 접점이 최소화되도록 끝이 뾰족한 형태를 가진다.The
상기 프로브의 헤드(42)는 상기 프로브의 몸체(41)와 연결되는 부분의 반경이 몸체(41)의 반경보다 더 크게 형성된다. 엄밀히 말하면, 탄성체(50)의 반경보다 더 커야 한다. 이는 상기 상부 지지대(20)와 헤드(42) 사이에 탄성체(50)가 안정적으로 위치될 수 있기 위함이다. 만약 헤드(42)의 상부 반경이 탄성체(50)의 반경보다 적으면, 탄성체(50)가 프로브의 헤드(42)를 이탈하는 문제점이 발생할 수 있다.The
상기 헤드(42)는 원추형의 형상을 가지거나, 삼각뿔, 사각뿔 등의 형태로 형성될 수 있으며, 시편(1) 접촉하는 부분의 형상은 뾰족해야 한다. 이러한 프로브 헤드(42)의 형상은 시편(1)을 하부 지지대(10)와 프로브(40) 사이에 밀어 넣는 경 우에 자연스럽게 프로브(40)가 밀려 올라가 상기 시편(1)의 상부면에 프로브 헤드(42)가 위치될 수 있도록 하는 기능을 함과 동시에, 시편(1)에 접하는 접점이 최소화 되도록 하고 접점 배열이 일정하도록 하여 전기전도도 측정시 정확도를 향상시킨다.The
전체적으로 프로브(40)는 끝이 뾰족한 화살촉의 형상을 가진다.The
상기 탄성체(50)는 상기 프로브의 헤드(42)와 상기 상부 지지대(20) 사이에 형성되어 상기 헤드(42)를 하부 지지대(10) 방향으로 밀어준다. 즉, 하부 지지대(10)에 시편(1)이 위치하게 되면, 헤드(42)가 항상 시편(1)에 접촉하게 해준다.The
본 발명의 제 1 실시예에서 상기 탄성체(50)는 상기 상부 지지대(20) 하부의 프로브 몸체(41)에 끼워지되, 상기 프로브 설치홀(22)의 반경보다 더 큰 반경을 가지는 나선형의 스프링이다..In the first embodiment of the present invention, the
상기 탄성체(50)는 시편(1)이 없는 경우에는 이완되어 있다가 시편(1)이 하부 지지대(10) 위에 위치하게 되면, 수축된다.The
상기 탄성체(50)는 인코넬(Inconel)의 재질로 만들어지는 것이 바람직하나 여기에 한정되지 않고 다양한 재질로 만들어질 수 있다.The
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치에서 하부 지지대에 시편을 위치시킨 모습이 도시된 도이다.5 is a view showing a state in which the specimen is placed on the lower support in the specimen-electrode mounting apparatus for measuring the four-contact electrical conductivity according to the first embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 시편(1)이 하부 지지대(10)상에 위치되면, 프로브(40)는 전체적으로 밀려 올라가 시편(1)의 상부면에 프로브의 헤드(42)가 접하게 되고, 탄 성체(50)인 스프링은 수축된다.Referring to FIG. 5, when the
프로브 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ는 독립적으로 각각의 탄성체에 의해 탄력을 받게 되므로, 시편(1)의 표면의 높낮이가 다른 경우에도 접점을 유지할 수 있다.Since the probes I, II, III, and IV are independently elasticated by the elastic bodies, the contact points can be maintained even when the height of the surface of the
프로브 Ⅰ, Ⅳ 는 전류 전원에 연결하여 프로브 Ⅰ로 전류가 입력되어 프로브 Ⅳ로 전류가 나오게 된다.The probes I and IV are connected to a current power supply, and current is input to the probe I to output the current to the probe IV.
프로브 Ⅱ, Ⅲ은 고 임피던스 전압계(High Impedence Voltmeter)에 연결하ㅇ여, 입력 전류에 따라 유도되는 전압(V)를 측정할 수 있고, 하기의 [수학식 1]에 의하여 세라믹 혹은 반도체 시편의 전기전도도(전기저항)가 산출된다.Probes II and III can be connected to a high impedance voltmeter to measure the voltage (V) induced according to the input current, and according to
여기서, s 는 프로브 간 간격을 말한다.Here, s refers to the interval between probes.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치의 일부분이 도시된 도이며, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 사용된 탄성체가 도시된 도이다.6 is a view showing a part of the specimen-electrode mounting apparatus for measuring the four-contact electrical conductivity according to the second embodiment of the present invention, Figure 7 is a view showing an elastic body used in the second embodiment of the present invention to be.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 사용되는 탄성체(50)는 중앙에 프로브 몸체(41)가 끼워지는 홀(53)을 구비하며 하부 방향으로 아치 형태로 형성되는 탄성판(52)과 상기 탄성판(52) 양쪽에서 상기 프로브 설치홀(22) 주위의 상부 지지대(20) 하부에 밀착되는 두 지지판(51)으로 이루어지는 판 형태의 스프링이다.6 and 7, the
이 경우, 상기 프로브(40)에는 상기 탄성판(52)의 아치 중앙부가 지지되도록 상기 탄성판(52)의 홀(53)의 반경보다 더 큰 반경으로 프로브 몸체(41)로부터 돌출되는 제 2 돌출부(44)가 형성된다.In this case, the
나머지 구성요소는 상기 제 1 실시예와 실질적으로 동일하므로 설명을 생략한다.Since the remaining components are substantially the same as the first embodiment, description thereof will be omitted.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치에서 하부 지지대에 시편을 위치시킨 모습의 일부가 도시된 도이다.FIG. 8 is a view showing a part of a state in which a specimen is placed on a lower support in a specimen-electrode mounting apparatus for measuring 4-contact electric conductivity according to a second embodiment of the present invention.
시편(1)이 하부 지지대(10)상에 위치되면, 프로브(40)가 밀려 올라가게 되고, 탄성체의 아치형태의 탄성판(52)이 위쪽으로 압력을 받게 되면, 탄성판(52) 양쪽의 지지판(51)이 좌우로 밀려나면서 상기 탄성판(52)의 높이가 낮아지게 된다. 탄성판(52)은 제 2 돌출부(44)를 하부 지지대(10) 방향으로 밀게 되고 프로브의 헤드(42)는 시편(1)의 상부면과 접촉을 유지하게 된다.When the
이렇게 프로브(40)와 시편(1)이 접촉을 유지한 상태에서 상기 제 1 실시예와 마찬가지로 [수학식 1]을 이용하여 시편의 전기전도도를 측정할 수 있다.As described above, in the state in which the
이상과 같이 본 발명에 의한 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다. As described above, the specimen-electrode mounting apparatus for measuring the four-contact electric conductivity according to the present invention was described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, and the technical concept is protected. It can be applied within the range.
도 1은 4 접점 전기전도도 측정을 위한 프로브 배열의 일례가 도시된 도,1 is a diagram showing an example of a probe arrangement for measuring the four-contact electrical conductivity,
도 2 및 도 3은 종래의 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편과 프로브의 접점 형태가 도시된 도,2 and 3 is a view showing the contact form of the specimen and the probe for the conventional 4-contact electrical conductivity measurement,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치가 도시된 단면도,4 is a cross-sectional view showing a specimen-electrode mounting apparatus for measuring 4-contact electrical conductivity according to a first embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치에서 하부 지지대에 시편을 위치시킨 모습이 도시된 도,5 is a view showing a state in which the specimen is placed on the lower support in the specimen-electrode mounting apparatus for measuring the four-contact electrical conductivity according to the first embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치의 일부분이 도시된 도,6 is a view showing a portion of a specimen-electrode mounting apparatus for measuring four-contact electrical conductivity according to a second embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 사용된 탄성체가 도시된 도,7 is a view showing an elastic body used in the second embodiment of the present invention,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 4 접점 전기전도도 측정을 위한 시편-전극 장착장치에서 하부 지지대에 시편을 위치시킨 모습의 일부가 도시된 도이다.FIG. 8 is a view showing a part of a state in which a specimen is placed on a lower support in a specimen-electrode mounting apparatus for measuring 4-contact electric conductivity according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
1: 시편 10: 하부 지지대1: Psalm 10: Lower Support
20: 상부 지지대 21: 나사홀20: upper support 21: screw hole
22: 프로브 설치홀 30: 지지대 고정부22: probe mounting hole 30: support fixing portion
31: 고정나사 32: 너트 31: Set screw 32: Nut
40: 프로브 41: 프로브 몸체40: probe 41: probe body
42: 프로브 헤드 43: 제 1 돌출부42: probe head 43: first protrusion
44: 제 2 돌출부 50: 탄성체44: second protrusion 50: elastic body
51: 지지판 52: 탄성판51: support plate 52: elastic plate
53: 홀53: hall
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- 2008-07-09 KR KR1020080066563A patent/KR20100006358A/en not_active Application Discontinuation
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