KR101006565B1 - 나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노입자를 통해 제작된 투명도전막의 직류저항과 전도율을 정량적으로 측정할 수 있도록 형성된 나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정장치는 직류전원 공급단자와, 전류측정단자가 설치된 메인부재와, 상기 메인부재의 하부에 결합되며, 상기 전류측정단자와 상기 직류전원 공급단자들이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 접촉단자들이 설치된 가압부재와, 상기 가압부재가 삽입될 수 있으며, 저항 및 전도율을 측정할 측정대상시료가 상기 가압부재의 하면을 통해 노출되는 상기 접촉단자들과 접촉될 수 있도록 안착되는 안착홈이 마련되어 있고 상기 메인부재와 결합되는 지지부재와, 상기 메인부재와 상기 지지부재를 체결하는 것으로서, 상기 지지부재와 상기 가압부재가 상기 측정대상시료를 가압하는 압력을 조절할 수 있도록 형성된 체결수단과, 상기 직류전원 공급단자와 연결되며 전원을 공급하는 전원공급수단과, 상기 전류측정단자와 연결되며 상기 측정대상시료를 통과한 전류의 세기를 측정하는 전류계를 포함한다.

나노입자, 저항, 전도율 측정

Description

나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법 {electric resistance measuring instrument of nanoparticle and that's method }

본 발명은 나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 나노입자를 통해 제작된 투명도전막의 직류저항과 전도율을 정량적으로 측정할 수 있도록 형성된 나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이장치에 사용되는 도전막이나 배터리, 전구소재로 사용되는 도전막들의 경우 전도율의 측정을 통해 가용 전류 범위 또는 전압 범위를 한정하거나 기능성을 향상시키기 위한 실험을 수행하게 된다.

그런데 이러한 도전막들의 저항 및 도전율은 측정 대상 시료의 압착 세기, 접촉면적, 두께에 따라 그 측정값이 달라지기 때문에 정량적인 측정이 용이하지 않았다.

따라서 측정 대상시료의 저항 및 도전율을 정량적으로 측정하기 위한 측정장치에 관한 필요성이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 저항 및 도전율을 측정하기 위한 측정 대상 시료에 가해지는 압력과 접촉 면적을 일정하게 유지시킴으로써 정량적인 저항 및 전도율 측정이 가능한 나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정장치는 직류전원 공급단자와, 전류측정단자가 설치된 메인부재와, 상기 메인부재의 하부에 결합되며, 상기 전류측정단자와 상기 직류전원 공급단자들이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 접촉단자들이 설치된 가압부재와, 상기 가압부재가 삽입될 수 있으며, 저항 및 전도율을 측정할 측정대상시료가 상기 가압부재의 하면을 통해 노출되는 상기 접촉단자들과 접촉될 수 있도록 안착되는 안착홈이 마련되어 있고 상기 메인부재와 결합되는 지지부재와, 상기 메인부재와 상기 지지부재를 체결하는 것으로서, 상기 지지부재와 상기 가압부재가 상기 측정대상시료를 가압하는 압력을 조절할 수 있도록 형성된 체결수단과, 상기 직류전원 공급단자와 연결되며 전원을 공급하는 전원공급수단과, 상기 전류측정단자와 연결되며 상기 측정대상시료를 통과한 전류의 세기를 측정하는 전류계를 포함한다.

상기 접촉단자들은 상기 직류전원 공급단자와 연결되는 제1 단자와, 상기 전류측정단자와 연결되는 제2 단자를 구비하며 상기 제1, 제2 단자의 이격거리는 일 정거리를 갖도록 형성되고, 상기 제1, 제2 단자의 폭 역시 일정 길이가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정방법은 안착홈이 마련된 지지부재의 상기 안착홈에 측정대상시료를 안착시킨 뒤, 하부에 접촉단자들이 마련된 가압부재가 설치된 메인부재를 상기 접촉단자들이 측정대상시료와 접촉하도록 상기 지지부재와 체결하는 측정 준비단계와, 상기 지지부재와 상기 메인부재의 체결시 상기 측정대상시료에 인가되는 압력이 일정하도록 상기 지지부재와 상기 메인부재의 체결 압력을 측정하여 일정 압력 값이 유지되도록 조절하는 압력 조절 단계와, 상기 접촉단자들에 직류 전원을 인가하는 전원공급단계와, 상기 측정대상시료를 거친 전류의 세기를 측정하는 전류 측정단계와, 측정된 전원 및 전류값을 토대로 측정대상시료의 저항 및 전기 전도율을 도출하는 결과 도출단계를 포함한다.

상기 접촉단자들은 상기 메인부재에 설치된 직류전원 공급단자 및 전류측정단자와 각각 연결되며 상호 일정 이격거리를 갖는 제1, 제2 단자를 구비하며, 상기 제1, 제2 단자는 제1, 제2 단자가 이격 설치되는 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 폭이 일정 길이를 갖도록 형성되고, 상기 도출단계는 상기 전원공급단계 및 상기 전류 측정단계에서 측정된 전압과 전류를 통해 측정대상시료의 저항을 계산하는 저항값 도출과정과, 측정대상시료의 저항(R) 및 상기 제1, 제2 접촉단자의 이격거리(L) 및 폭 길이(W), 상기 측정대상물체의 두께(t)를 전도율 계산식

에 대입하여 계산하는 전도율 도출과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 직류저항 측정방법. 전도율 도출과정을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법은 나노입자로 형성된 도전막을 비롯한 전도체들의 저항 및 전도율을 정량적으로 측정할 수 있는 이점을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정장치 및 이의 측정방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정장치(100)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 나노입자 직류저항 측정장치(100)는 메인부재(10)와, 가압부재(20)와, 지지부재(30), 메인부재(10)와 지지부재(30)를 체결하는 체결수단(40), 전원공급수단(50) 및 전류계(60)를 포함한다.

메인부재(10)는 하면에 상방으로 인입된 제1 인입홈(11)이 마련되어 있으며, 상면에 상기 제1 인입홈(11)이 형성된 영역 내에 위치하도록 직류전원 공급단자(12)와 전류측정단자(13)가 각각 두 개씩 설치되어 있다.

직류전원 공급단자(12)과 전류측정단자(13)는 메인부재(10)의 상면과 하면을 관통하도록 형성되어 있으며, 네 개가 동일방향을 따라 이격되게 형성되어 있는데, 직류전원 공급단자(12)가 가운데 위치하고, 그 양 옆으로 전류측정단자(13)가 위치한다.

직류전원 공급단자(12)는 전원공급수단(50)과 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 전원공급수단(50)은 사용자가 선택한 전압으로 전원을 공급할 수 있도록 되어있다.

전류측정단자(13)는 전류계(60)와 연결되어 있으며, 직류전원 공급단자(12)를 통해 공급된 전류가 측정대상시료(70)를 통과한 다음의 전류의 세기를 전류계(60)에서 측정한다.

메인부재(10)에는 가장자리에 복수개의 제1 체결홀(14)들이 상하면을 관통하도록 형성되어 있고, 메인부재(10)의 하면에는 복수개의 제2 체결홀(15)이 상방으로 연장되도록 형성되어 있다.

제2 체결홀(15)은 제1 체결홀(14)에 비해 내측으로 이격되고, 상기 제1 인입홈(11)보다는 외측으로 이격된 위치에 형성되며, 제2 체결홀(15)은 상면으로부터 하방으로 소정거리 이격된 지점까지만 연장되어 있다.

가압부재(20)는 메인부재(10)의 하부에 결합되어 측정대상시료(70)와 접촉 및 가압하는 것으로, 상면에 하방으로 소정 깊이 인입된 제2 인입홈(22)이 형성되어 있으며, 제2 인입홈(22)의 외측으로는 상하면을 관통하는 제3 체결홀(21)이 형성되어 있다.

제2 인입홈(22)은 폭과 너비가 제1 인입홈(11)과 대응하며, 메인부재(10)에 가압부재(20)가 결합되면 제1, 제2 인입홈(11,22)에 의해 후술하는 접촉단자(25)들과 상기 직류전원 공급단자(12)와 전류측정단자(13)들을 상호 연결하는 전설들이 연장될 수 있는 소정의 연장공간(23)이 형성된다.

제3 체결홀(21)은 제2 체결홀(15)과 연통되게 형성되어 있으며, 제2, 제3 체결홀(15,21)의 내주면에는 나사산이 형성되어 있고, 체결핀(24)이 제2, 제3 체결홀(15,21)을 관통하도록 나사결합됨으로써 가압부재(20)가 메인부재(10)에 고정 결합된다.

제2 인입홈(22)의 바닥면에는 상기 직류전원 공급단자(12)와 전선에 의해 전기적으로 연결되는 두 개의 제1 단자(26)와, 상기 두 개의 제1 단자(26)의 외측으로 일정거리 이격된 지점에 설치되며 상기 전류측정단자(13)들과 각각 전선에 의해 전기적으로 연결되는 제2 단자(27)들을 포함하는 접촉단자(25)가 마련되어 있다.

상기 접촉단자(25)는 가압부재(20)의 하면까지 연결되며, 후술하는 측정대상시료(70)와 접촉하게 된다.

상기 접촉단자(25)들은 전류의 흐름이 용이하게 이루어져 측정대상시료(70)의 정확한 저항과 전도율을 측정할 수 있도록 전도율이 좋은 금으로 코팅되어 있으며, 제1, 제2 단자(26,27) 사이의 이격거리 및 상기 이격방향과 직교하는 방향 상에서의 폭이 동일하게 형성되어 있다.

상기 접촉단자(25)와 직류전원 공급단자(12) 및 전류측정단자(13)를 연결하는 전선들도 전기저항이 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 접촉단자(25)들이 금코팅 되어 있으나 상기 직류전원 공급단자(12) 및 전류측정단자(13)들 역시 금코팅되어 전기저항을 최소화하도록 형성될 수도 있으며, 이 외에도 전기저항을 줄일 수 있는 다양한 금속들이 도금 또는 코팅될 수 있다.

지지부재(30)는 체결수단(40)에 의해 상기 메인부재(10)와 체결되는 것으로서, 상면에 하방으로 소정깊이 인입되어 측정대상시료(70)가 안착될 수 있으며, 상기 가압부재(20)가 삽입되어 안착된 측정대상시료(70)를 가압할 수 있도록 형성된 안착홈(31)이 형성되어 있다.

그리고 지지부재(30)에는 상기 안착홈(31)의 외측 가장자리를 따라 복수개의 제4 체결홀(32)들이 상하면을 관통하도록 형성되어 있는데, 제4 체결홀(32)들은 각각 제1 체결홀(14)들과 대응하는 위치에 형성되어 있다.

체결수단(40)은 상기 메인부재(10)와 지지부재(30)를 상호 결합하는 것으로서, 메인부재(10)의 상부로부터 하방으로 제1, 제4 체결홀(14,32)들을 통과하도록 삽입되는 볼팅부재(41)와,지지부재(30)의 하부에서 상기 볼팅부재(41)와 나사결합되는 체결나사(42)를 포함한다.

상기 체결나사(42)는 토크렌치를 통해 조일 수 있도록 형성되어 있다. 측정대상시료(70)가 안착홈(31)에 안착된 상태에서 가압부재(20)가 설치된 메인부재(10)와 지지부재(30)를 체결하기 위해 볼팅부재(41)와 체결나사(42)를 체결할 때, 토크렌치를 통해 일정한 체결력을 갖도록 체결나사(42)를 돌린다.

메인부재(10)와 지지부재(30)의 체결과정에서 가압부재(20)의 하면이 측정대 상시료(70)의 상면과 접촉되며 지지부재(30)와 가압부재(20)에 의해 측정대상시료(70)는 압착되는데, 상기 토크렌치를 통해 체결나사(42)와 볼팅부재(41)의 체결력을 일정하게 함으로써 가압부재(20)와 지지부재(30)에 의해 압착되는 측정대상시료(70)의 압착세기도 일정해질 수 있다.

따라서 상호 다른 시료를 대상으로 저항과 전도율을 측정할 때, 해당 시료들이 동일한 세기로 압착되도록 함으로써 압착 세기에 따른 저항과 전도율의 측정값의 차이가 발생하지 않도록 한다.

상기 구성을 갖는 나노입자 직류저항 측정장치(100)를 통해 측정대상시료(70)의 저항과 전도율을 측정하는 측정방법을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정방법은 측정준비단계, 압력조절단계, 전원공급단계, 전류측정단계 및 도출단계를 포함한다.

측정준비단계는 측정대상시료(70)의 저항 및 전도율을 측정하기 위한 측정 준비를 실시하는 단계로서, 본 단계에서는 지지부재(30)의 안착홈(31)에 측정대상시료(70)를 안착시킨 다음 가압부재(20)가 결합된 메인부재(10)와 지지부재(30)를 상호 체결한다. 이때, 상기 접촉단자(25)들이 측정대상시료(70)들과 접촉이 이루어지도록 한다.

압력조절단계는 가압부재(20)와 지지부재(30)에 의해 측정대상시료(70)가 압착되는 압착세기가 일정해지도록 하기 위한 것으로, 토크렌치를 이용해 메인부재(10)와 지지부재(30)를 체결하는 볼팅부재(41)와 체결나사(42)의 체결력이 일정 해지도록 함으로써 측정대상시료(70)가 압착되는 압착세기도 설정된 크기를 갖도록 한다.

이렇게 측정대상시료(70)의 압착세기를 일정하게 함으로써 측정대상시료(70)의 저항 및 전도율의 측정값에 영향을 미치는 변수를 동일하게 유지시켜 정량적인 측정이 이루어질 수 있다.

전원공급단계는 측정대상시료(70)에 전원을 공급하는 단계로, 상기 전원공급수단(50)에서 일정 전압으로 전원을 공급하면 직류전원 공급단자(12)와 제1 단자(26)를 통해 측정대상시료(70)에 전원이 공급되며 전류가 측정대상시료(70)를 통해 제2 단자(27)와 전류측정단자(13)를 거쳐 흐르게 된다.

전원공급단계에서는 다양한 세기의 전압으로 전원이 인가될 수 있도록 전원공급수단(50)은 전압의 크기를 사용자가 선택적으로 조절할 수 있다.

전류측정단계에서는 상기 전류계(60)를 통해 측정대상시료(70)를 통과한 전류의 세기를 측정한다.

도출단계는 측정된 전류의 세기와, 인가된 전압 측정대상시료(70)의 두께 및 접촉 면적과 같은 정보를 통해 측정대상시료(70)의 저항과 전도율을 계산하는 단계로서 저항값 도출과정과, 전도율 도출과정을 포함한다.

저항값 도출과정은 옴의 법칙을 이용하여 측정대상시료(70)의 저항을 계산하는데,

이므로 상기 전원공급수단(50)에서 인가한 전원의 전압과 전류계(60)를 통해 측정한 전류의 세기를 통해 저항값을 계산한다.

전도율 도출과정은 다음 전도율계산식에 측정대상시료(70)의 저항(R) 및 상기 제1, 제2 접촉단자(25)격거리(L) 및 폭 길이(W), 상기 측정대상시료(70)의 두께(t)를 대입하여 전도율을 계산한다.

전도율 계산식은 다음과 같다.

제1, 제2 접촉단자(25)압부재(20)에 일정거리를 갖도록 설치되어 있으며, 그 폭의 길이 역시 일정하다. 저항은 상기 저항값 도출단계에서 계산되고, 측정대상시료(70)의 두께 역시 본 실시예의 경우 측정대상시료(70)가 되는 도전막이 일정 두께를 갖도록 제작되는 것이므로 별도의 측정 과정 없이 해당 측정대상시료(70)의 두께를 대입하여 전도율을 계산할 수 있다.

본 실시예에서는 측정대상시료(70)의 두께가 일정한 두께를 갖도록 제작되므로 별도의 두께 측정과정을 거칠 필요가 없으나, 측정대상시료(70)의 두께를 측정할 필요가 있을 때는 도출단계를 실시하기 전에 측정대상시료(70)의 두께를 측정하는 두께 측정단계가 더 포함될 수 있으며, 상기 가압부재(20)와 지지부재(30)에 형성된 삽입홈의 바닥면 사이의 이격거리를 측정하는 측정수단이 상기 지지부재(30) 또는 가압부재(20)에 마련되어 있어서 메인부재(10)와 지지부재(30)의 체결과 동시에 측정대상시료(70)의 두께를 측정하도록 나노입자 직류저항 측정장치(100)를 구성할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 나노입자 직류저항 측정장치의 일 실시예를 도시한 분리사시도,

도 2는 도 1의 가압부재 및 제1, 제2 단자를 도시한 사시도,

도 3은 도 1의 단면도,

도 4는 나노입자 직류저항 측정방법을 도시한 블럭도이다.

Claims (4)

1. 직류전원 공급단자와, 전류측정단자가 설치된 메인부재와;

   상기 메인부재의 하부에 결합되며, 상기 전류측정단자와 상기 직류전원 공급단자들이 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 접촉단자들이 설치된 가압부재와;

   상기 가압부재가 삽입될 수 있으며, 저항 및 전도율을 측정할 측정대상시료가 상기 가압부재의 하면을 통해 노출되는 상기 접촉단자들과 접촉될 수 있도록 안착되는 안착홈이 마련되어 있고 상기 메인부재와 결합되는 지지부재와;

   상기 메인부재와 상기 지지부재를 체결하는 것으로서, 상기 지지부재와 상기 가압부재가 상기 측정대상시료를 가압하는 압력을 조절할 수 있도록 형성된 체결수단과;

   상기 직류전원 공급단자와 연결되며 전원을 공급하는 전원공급수단과;

   상기 전류측정단자와 연결되며 상기 측정대상시료를 통과한 전류의 세기를 측정하는 전류계;를 포함하며,

   상기 가압부재는 상기 측정대상시료와 면접촉하여 상기 측정대상시료의 상면 전체를 가압할 수 있게 형성된 것을 특징으로 하는 나노입자 직류저항 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 접촉단자들은 상기 직류전원 공급단자와 연결되는 제1 단자와, 상기 전류측정단자와 연결되는 제2 단자를 구비하며 상기 제1, 제2 단자의 이격거리는 일정거리를 갖도록 형성되고,

   상기 제1, 제2 단자의 폭 역시 일정 길이가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 나노입자 직류저항 측정장치.
3. 삭제
4. 삭제

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