Modulus를 나는 간단하게 분자간의 결합력으로 해석합니다. 고무끼리 잡아당기는 힘이 인장강도라면 같은 배합상 Base Polymer가 틀림(무늬점도 차이)으로 해서 경도는 같으나 인장강도와 Modulus가 틀리게 나온다고 봅니다. NBR 60'를 배합한다고 가정할때 35L 100 / HAF 50 / DOP 10 / 이하(아연화 촉진제 유황 등등 ) 생략 의 배합과 35H 100 / HAF 50 / DOP 10 을 하여보면 경도는 같아도 인장강도와 모듀율스는 다르게 나올것입니다. 내가 볼때 무늬점도가 높으면 모듀울스도 높다고 봅니다. 무늬점도와 모듀율스와 결합력과 인장강도는 서로 같은 방향을 지향한다고 보고 배합시 참조하고 있습니다. 이를 제어하는것이 Mixing작업이라고 봅니다. 이상은 저의 답변이었고 공신력있는 답을 찾아서 올립니다 아래 글은 인터넷 검색창 "다음"에서 검색한것을 그대로 옮겼습니다. 질문 Modulus의 종류, 특징, 각각의 측정방법 modulus의 종류 및 각각의 특징, 측정방법에 대해서 알고 싶습니다. young's modulus, shear modulus, flexural modulus, ...등등 이 있는데여, 그 외의 modulus는 없나여??? 겐자야자 님이 2006년 1월 6일 질문함. 답변 1
본 발명은 탄성계수 시험 장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는, 인쇄회로 기판에 사용되는 컴플라이언트 물질의 탄성계수를 산정하기 위한 탄성계수 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 탄성계수는 구조물질의 단위 변형에 대한 단위 응력의 비로 정의되고, 기본적으로 단위 응력이 비례한계 이하로 있는 한은 일정하다. 전단 탄성계수를 흔히 강성계수라 하고, 탄성크기를 산정하는 다른 계수가 있다. 알려진 바와 같이, 탄성이라는 것은 변형력이 제거되었을때, 변형된 물체가 자동적으로 정상 형태로 되돌아오는 성질이다. 그 각각의 여러 유형은 아마도, 어떤 형상에 대해서만 평형을 이루는 분자간 힘의 작용에 기인하기 때문이다. 변형은 여러 종류이며, 각 경우에 있어서 그것은 어떤 추출비로 측정된다. 탄성계수는 여러물질의 특성을 결정하는데 이용되어 왔고, 탄성계수를 측정하기 위한 측정 장치는 종래의 기술에서도 이용되었고 널리 다양한 물질에 대해서 이용된다. 알수 있는 바와 같이, 많은 목록에서는 탄성계수가 주어진 여러물질이 있다. 그러한 측정에 관해서는, 횡방향 수축량을 종방향 연장량으로 나눈 포와슨비(poisson's ratio)가 알려져 있고, 여러 물질에 대한 포와슨비가 알려져 있고 정의되어져 왔다. 종래 기술에서는 물질의 응력 관계를 측정하기 위해 필수적으로 채용되는 여러가지 탄성계수 측정 메카니즘이 이용되었고, 물질의 탄성계수는 응력-변형 곡선으로부터 유도될 수 있다. 따라서 이러한 측정 장치를 사용하기 위해서는 측정되는 물질이 표준 샘플 형상으로 준비되어야만 한다. 특정 길이, 폭 및 두께를 갖는 이러한 표준 샘플 형상은 다양한 탄성계수들을 산정하도록 가압력과 연관되어 이용된다. 종래 기술에 사용된 방법은 각 변위(angular displacement)보다는 인장력 측정을 채용한다. 따라서 그러한 종래 기술에서는 표준 샘플을 준비하는데 시간 소모적인 동작이 요구된다. 그 다음, 샘플은 한쌍의 죠오 바이스(jaw vise)들 사이의 인장기계에 놓여져, 인장 응력 또는 강도를 측정하기 위해 소정의 힘을 응력을 받는다. 이렇게 힘을 가하면 반드시 물질의 변형이 나타나게 되므로 다양한 탄성계수가 적합한 방정식에 의해 유도될 수 있다. 따라서, 탄성이론 및 탄성과 관련된 다양한 매개 변수가 많은 논문과 교재의 주제로 다루어져 왔다. 예를 들면, 1964년에 뉴욕에 있는 홀트, 리니하튼 앤드 윈스턴사에 의해 발간된 지. 네디우(G. Nadeau)의 "탄성개론(Introduction to Elasticity)"이라는 제목의 교재가 있고, 1959년에 영국 런던의 테임즈 앤드 허드슨사에 의해서 발간된 디.이.알 가드프레이어(D.E.R. Godifrey)의 "탄성 및 소성 이론(Theoretical Elasticity and Plasticity)"이라는 제목의 교재가 있다. 특히, 본 발명의 피복된 인쇄 회로 기판에 표면 실장 장치와 함께 사용되는 컴플라이언트 물질의 인수(acceptance)에 대한 것이다. 확인할 수 있는 바처럼, 반도체 기술에서는 필수적으로 표면실장 커넥터 및 부품과 같은 표면실장 장치들이 널리 사용되며, 표면실장의 장점에 대해 씌여진 많은 논문들이 있다. 표면실장 부품은 보통 인쇄 회로 기판상에 장착되고, 표면실장 부품을 다양한 터미날 영역에서 회로기판에 접속하는 다양한 납땜 접합부에 의해 인쇄 회로 기판에 위치된다. 표면실장 부품 및 납땜 접합부와 함께 인쇄 회로 기판을 이용할때, 온도 변화에 관한 특이한 문제점을 경험하게 된다. 그 문제점은 바로 표면실장 부품이 인쇄 회로 기판과는 크게 다른 온도계수를 갖고 있다는 점이다. 전형적으로 유리 에폭시 물질로 제조되는 인쇄 회로 기판은 표면실장 부품보다는 더 큰 팽창 계수를 나타낸다. 따라서, 알 수 있는 바와 같이, 어셈블리의 온도 순환(cycling)중에, 인쇄 회로 기판은 표면실장된 부품보다 더 큰 비율로 팽창하는 성질이 있다. 이 때문에 납땜 접합부에 비정상적인 응력이 발생되며, 일정한 온도순환에 따라 실제로 납땜 접합부에 피로가 생겨서 인쇄 회로 기판의 완전 파손이 일어난다. 따라서, 이러한 온도 문제를 방지하기 위하여, 여러 제조업자들은 때때로 "버터 코트(butter coat)"라고 불리는 피복물을 사용했다. 이러한 피복물은 기판위에 피복되는 고무형태의 물질과 같은 컴플라이언트 또는 탄성중합체 물질로 된 비교적 얇은 막으로 구성되고, 이 층의 두께 5/1000~10/1000인치 사이가 된다. 컴플라이언트 피복물은 충격 흡수재로서 작용하며, 또한 이러한 피복물이 없었다면 납땜접합부에 직접 연결되었을 에너지를 분산하는 기능을 한다. 이 기술에 있어서, 탄성중합체의 사용은 큰 온도 순환 동작중에 인쇄 회로 기판을 보호하는 역할을 한다. 그러한 어셈블리를 사용하는 특정 사용자에게는 탄성계수가 얼마인지를 산정하는 것이 문제이며, 그래야 회로기판이 요구된 온도 범위에 걸쳐 작동할 것인지를 확인할 수가 있다. 인쇄 회로 기판과 컴플라이언트층 혹은 탄성중합체층으로 구성되는 복합 구조물이, 표면실장 칩 캐리어(carrier) 혹은 부품 회로기판과 함께 사용될 때, 적당한 열 팽창 특성을 제공할 수 있는 것이 바람직하다. 알려진 바와 같이, 표면실장 장치와 함께 사용되는 컴플라이언트 물질의 인수와 관련된 기술은 열 순환 시험 쿠폰(coupon)에 의해 수행되며, 이 시험 쿠폰은 결과적인 인쇄 회로 기판과 정확히 크기 및 두께가 같은 시험장치이다. 이 방법은 극히 비용이 많이 들며, 또한 방법이 완료되는데는 컴플라이언트층이 공급업자(Vendor)로부터 인수되기 전에 수주가 걸린다. 문제의 정확한 성질 및 그의 해결책은 계속해서 설명될 것이다. 이외에도 물질의 물리적 특성에 근거한 컴플라이언트 물질에 대한 인수 방법을 개발할 필요가 있다. 추가로, 각각의 물질들의 인수시에 측정된 물리적인 물성들로 열 순환(cycle)과 파괴(failure)를 관련시키기 위한 방법 및 장치가 요구되었다. 또한, 후술되는 것처럼, 그러한 방법 및 장치에 의해, 길이, 폭 및 두께에 있어서 복잡한 샘플 형태를 준비 및 제조하지 않아도 된다. 따라서, 본 발명의 목적은 컴플라이언트 물질용 탄성계수 시험 장치를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 표면실장되는 인쇄 회로 기판 응용물에 채용된 농축 수지 컴플라이언트층 기부(substrate)용 탄성계수 시험장치를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 컴플라이언트 물질의 탄성계수를 측정하기 위한 방법을 제공함에 있다. 또 하나의 본 발명의 다른 목적은 종래 기술에서 수행되는 것처럼 인쇄 회로 기판 시험 쿠폰으로 물질을 처리할 필요없이, 컴플라이언트층의 작은 각도 변위에 응답하여 탄성계수를 측정하는 탄성계수 측정장치 및 방법을 제공함에 있다. 소정의 두께 및 면적을 갖는 시험샘플의 탄성계수를 측정하기 위한 장치는, 고정된 기준 평면상에 상기 샘플시편의 한쪽 표면을 장착하고 회전가능한 표면에 상기 샘플 시편의 반대쪽 표면을 장착하기 위한 수단과, 상기 회전가능한 표면에 연결되어 상기 시편이 어떤 각도로 비틀리게 상기 회전가능한 표면에 힘을 가하도록 작동하는 토오크 발생 수단과, 상기 회전가능한 표면에 연결되어, 상기 토오크 수단에 인가된 힘과 상기 각도에 대해서 탄성계수를 산정하기 위해 상기 각도를 측정하는 수단을 구비한다. 제1도는 특히 표면실장 부품에 유용한 회로기판 어셈블리를 도시한다. 제1도는 종래의 인쇄 회로 기판(16)을 도시함을 알 수 있다. 인쇄 회로 기판은 광범위하게 사용되고 1/64인치-1/2인치의 두께로 이용될 수 있다. 종래의 기술에서는 인쇄 회로 기판(16)과 같은 형상을 제공하도록 여러물질들이 사용되어 왔다. 이것은 네마(Nema)형(XXP)의 종이 베이스 페놀릭 기판으로 알려진 것으로서, 네마형(FR2)은 종이 베이스 페놀릭기판이고, 네마형(FR3)은 종이 베이스 에폭시 기판이며, 네마형(FR4)은 유리섬유 베이스 에폭시이다. 인쇄회로 기판을 구성하는데 사용되어온 여러 물질들에는 유리, 천, 테프론(Teflon), 실리콘, 고무(rubber), 유리 매트 폴리에스터 수지층, 테프론 필름 등이 포함된다. ITT 코오포레이숀 자회사인 하워드 더블유. 샘즈사에 의해 발간된 "라디오 기술자용 참고 데이타(Reference Data for Radio Engineers)"의 제5장의 페이지 5-32-5-35에는 여러 종류의 인쇄 회로 기판에 대해 설명되어 있다. 여하튼 인쇄 회로 기판은 이미 널리 알려져 있다. 인쇄 회로 기판의 상부 표면의 피복층은 비교적 얇은 컴플라이언트 물질(15)층으로 도시되어 있다. 이 물질(15)은 많은 소우스(source)로부터 이용할 수 있고, 액체 고무나 다른 유연한 합성물과 같은 탄성중합체 물질이다. 또한, 이 물질(15)은 인쇄 회로 기판(16)에 직접 부착된다. 도시된 바와 같이, 다른 형식의 인쇄 회로 기판이 사용될 수도 있지만, 여기에 사용된 인쇄 회로 기판은 상기한 RF-4형이다. 필수적으로, 컴플라이언트층(15)은 인쇄 회로 기판(16) 및 무납 칩 캐리어(Leedless chip carrier, LCC) 모듈(11)과 같은 표면실장 부품 사이에 변형 경감 매체를 제공하므로써, 열팽창 계수의 부조화 문제를 해결코자 하는 것이다. 도시된 바와 같이, 모듈(11)은 종래의 납땜 접합부(12)(14)에 의해 인쇄 회로 기판(16)에 고착되어 있다. 상기한 열 팽창 계수에 관한 문제는 다음과 같이 귀결된다. 온도 순환 과정에서, 인쇄 회로 기판(16)은 캐리어 칩(11)보다 좀더 빠르게 팽창하는데, 동일 온도 범위에 걸쳐 캐리어 칩(11)보다는 인쇄 회로 기판(16)이 좀더 빠르게 팽창된다는 것이 개략적으로 화살표 "A" 및 "B"에 의해 도시되어 있다. 컴플라이언트층(15)이 없으면, 차등 팽창비, 즉 차등 열팽창(D.T.E)으로 인해 납땜 접합부에 큰 응력이 야기된다. 이러한 현상은 특히 온도가 연속해서 올라가고 내려가는 온도 순환 과정에서 나타난다. 이러한 차등 열팽창으로 인해 캐리어 칩(11)을 지지하는 납땜 접합부는 피로를 받게 되고, 마침내는 완전히 파손되게 된다. 도시된 바와 같이, 캐리어 칩(11)은 표면실장 부품이고, 예를 들면, 커넥터, 집적회로칩, 불연속적 부품 등으로 포함하는 어떠한 유형의 표면실장 부품일 수 있다. 많은 표면실장 부품의 예들이 소우스로부터 이용가능하다. 전형적으로 인쇄 회로 기판(16)이 캐리어 칩(11)보다 2배 큰 온도 상승으로 팽창 할려고 하는 2 : 1의 차이가 있을 수 있다. 이해할 수 있듯이, 이로인해 응력이 발생한다. "15"로 나타낸 탄성중합체층 혹은 컴플라이언트층을 이용해서, 인쇄 회로 기판과 표면실장 부품들 사이에 변형경감 매체를 제공하여 열 팽창 계수 부조화의 문제를 해결하려 한다. 컴플라이언트층을 최고 온도의 열 순환에 의해 발생된 변형 에너지를 흡수하여 변형 경감의 기능을 제공하며, 이에 따라 납땜 접합부(12)(14)내의 변형 에너지는 효과적으로 감소된다. 컴플라이언트층은 이용한 방법은 종래의 PCE 기판 제조 공정을 이용하는 신뢰성있는 표면실장 장치의 방법을 제공하며, 또한 이러한 공정은 역시 잘 알려져 있다. 알 수 있는 바와 같이, 컴플라이언트층 방법을 사용하여 소정수의 열 순환 과정에 살아남을 수 있는 능력은 다음과 같은 특성에 따라 좌우된다. 첫째는 무납 칩 캐리어(LCC)의 크기이며, 둘째는 특정 납땜 접합부의 품질 및 특성이고, 셋째는 컴플라이언트층의 품질이다. 컴플라이언트층의 품질은 컴플라이언트 물질의 유효 탄성 계수(E)에 의해 결정된다. 이러한 컴플라이언트층은 많은 제조업자로부터 입수 가능하고, 이러한 층은 때때로 "버터 코트(butter coat)"로 불린다. 이러한 컴플라이언트층은 두께가 0.005~0.007인치 또는 그 이상이 될 수 있고, 상기한 바와 같은 충격 흡수재로써 작용하는 고무와 같이 탄성중합체 물질을 포함한다. 여기에 사용된 유효 탄성계수는 컴플라이언트 물질의 초기 항복점을 넘어선 영역에서의 변형에 대한 컴플라이언트층(15)에 생긴 응력에 관한 것이다. 제2도에서는 수평축에는 변형, 수직축에는 응력을 도시한 전형적인 그래프가 도시되어 있는데, 탄성계수(E)는 응력의 미소변화량을 변위의 미소변화량으로 나눈 것과 같다. 제2도는 기본적으로, 컴플라이언트 물질의 유효탄성 계수(E)를 도시한다. 또한 사람들이 탄성을 논할 때, 기본적인 물리적 관점으로부터 알 수 있듯이, 다양한 계수를 고려한다. 예를 들면, 인장력을 받은 막대의 신장도는 비산장된 길이에 대한 길이의 증가비로써 표현된다. 또한 선형 압축은 신장도의 역이다. 선형 압축 및 신장에는 직경의 미소 변화가 수반되며, 신장의 경우에는 그 비가 포와슨 비(Poisson ratio)로 불린다. 전단(shear)은, 가상적인 정육면체 형상을 갖는 비변형 상태의 물질이 마름모꼴 프리즘 형상으로 되는 형상의 변화와 관련된 변형이다. 전단은 모서리가 그 처음 수직한 방향으로부터 경사지게 이동된 각도의 탄젠트(tangent)로 측정된다. 체적 변형은 정상 체적에 대한 체적 감소비이다. 굽힘 또는 비틀림은 이러한 보다 기본적인 변형들의 조합이다. 상기한 바와 같은 탄성 이론은 널리 알려져 있으며, 많은 교재와 논문에 여러 계수 및 그 계수의 다양한 성질이 설명되어 있다. 각각의 응력 및 변형유형에 대하여, 상응하는 변형에 대한 응력의 비인 계수가 존재한다. 신장 또는 선형 압축의 경우 통상적으로 영의 계수(Young's modulus)라 부른다. 또한 강도의 체적 계수 및 전단 계수있고, 이러한 계수는 탄성 계수와 동등하다. 제3도는 제1도에 도시된 칩과 같은 캐리어 칩을 나타내는 도면 참조번호 "11"로 표시된 직사각형 입방체의 부품과 함께 유효 인쇄 회로 기판의 부분 횡단면을 도시한 개략도이다. 인쇄 회로 기판은 제1도에 도시된 바와 같이 참조번호 "16"으로 나타낸 반면에, 컴플라이언트층응 참조번호 "15"로 나타내었다. 제3도에서 알 수 있는 바와 같이, 컴플라이언트층을 두께 "h"로 가정하였으며, 점(X)에서 반경(R)거리만큼 떨어져 가해진 힘, 즉 캐리어 칩(11)의 상부 표면에 평행하게 작용하는 힘을 "F"로 나타내었다. 제3도에서는, 캐리어 칩(11)의 원래의 장방형 혹은 직사각형 횡단면이 힘(F)에 의해 마름모꼴로 변화된, 캐리어 칩(11)의 변형이 조그많게 도시되어 있다. 캐리어 칩(11)을 마름모꼴로 변형시키는 성질이 있는 전단력(F)은 상기 설명했다. 제3도에 도시된 다양한 항목 및 고려사항에 근거하여, 다음과 같은 수학적 방정식은 여기에 사용된 방법의 성질을 나타내고, 이론 및 이 이론에 의해 개발된 장치를 고려하는데 큰 도움이 된다. 따라서, 상세히 후술되는 것처럼, 다음의 수학 방정식은 제3도에 적용가능하다. 제3도를 보면, 토오크가 제3도에 도시된 복합장치에 부가되거나 또는 "θ"로 지시된 각도가 부가되면, 각 또는 토오크는 다음과 같은 방정식에 따라 측정될 수 있다. 토오크(T)를 부가한 경우에는 "θ"를 측정하거나 또는 "θ"를 부가한 경우에는 토오크(T)를 측정한다. 여기서 T = 부가 토오크 (In(inch)-1bs) θ =비틀림 각(라디안) (1)  여기서 θ = 비틀림 각(라디안) γ = 전단병형 L = 모든 컴플라이언트 물질의 총두께(IN) R =샘플의 반경 크기(IN) 전단변형은 다음과 같은 식에 의해 전단 응력과 관계된다. (2) 여기서 τ = 전단응력(1b/In2) G = 강성계수(1b/In2) (3) 여기서 E = 탄성계수(1b/In2) μ = 포와슨 비 원형 샘플 형상이 비틀림 하중을 받으면, 전단응력(τ)은 제(4)식에 의해 부가 토오크(T)에 관계된다. (4) 여기서 J = 원형샘플에 대해 인 극관성 모멘트 "L"은 각각의 컴플라이언트층의 샘플 두께와 관련된다. 즉 (5) L = Nh 여기서 N = 측정된 컴플라이언트층의 수 h = 샘플 컴플라이언트층의 두께(인치) 제2도에 정의된 유효 탄성계수(E)는 최초 항복점을 넘어선 영역에서의 두 분리점 사이의 경사도로 나타낸다. 방정식 (2),(3),(4),(5)를 (1)식에 대입하면 다음과 같다. 여기서 △T = 두개의 부가 토오크 값의 차이 △θ = 각 변위 상기 분석한 바로 부터 알 수 있는 것처럼, 각 "△θ"는 탄성 계수에 반비례를 한다. 따라서, 각도 또는 부가 토오크 값을 알면, 상기 방정식으로부터 탄성계수를 결정할 수 있다. 설명되겠지만, 상기 분석에 따라, 샘플 물질의 탄성도를 정확히 측정할 수 있다. 특별히 인수된 작은 샘플 물질이 샘플로서 사용되며, 다음과 같은 방법 및 장치에 의해 유효 탄성 계수를 측정할 수 있다. 이에 따라, 원료품의 품질이 결정되며, 최종 인쇄 회로 기판의 기대 성능이 그 원료품의 품질로부터 예측될 수 있다. 여기에서 사용된 측정은 제3도에서 알 수 있는 바와 같이 각 변위이다. 따라서, 개발된 방법에 따르면, 상세한 절차없이도 도입 물질로부터 직접 측정이 가능하고, 계수값은 측정된 변위로부터 직접 산정될 수 있다. 본 발명에 의해 제공된 방법은 아주 간단하며, 전단력에 의해 생긴 각 변위를 열 순환 분위기하에서 전단력을 받으면 응력이 생기는 컴플라이언트층의 물성과 관련시킨다. 여기에 상술된 방법은, 비록 종래의 계수 측정 방법용으로 이용될 수도 있지만, 표면실장 부품에 대해 특히 적용가능하다. 제4도를 참조하여, 컴플라이언트층 또는 탄성중합체 물질로 피복되어거나 상부 표면에 농축수지를 갖는 프린트 와이어링 박판(printed wiring laminate sheet)의 탄성계수의 시험에 대해 상세히 설명될 것이다. 제4도는 시험 고정대(20)의 부분 평면 단면도이다. 시험 고정대(20)는 그 상부표면에 번호 "22"로 표시된 다수의 오목부를 구비하고 있으며, 그 각각은 소정의 치수를 갖고 있다. 제1도에 도시된 바와 같이 시험 고정대(20)에는 직립한 기둥(21)이 있고, 제5도에 좀더 상세히 설명되는 바와 같이 시험 고정대의 양측에 하나씩 상기 기둥이 배치되어 있다. 지지판(25)은 제4도에 도시되어 있으며 좀더 상세히 설명되겠지만, 적당한 금속이나 다른 물질로도 만들 수 있으며, 도시된 바와 같이 직사각형 지지판(25)의 대향하는 모퉁이에 두개의 구멍(26)(27)이 있다. 지지판은 시험 고정대(20)의 상부표면상에 위치한 오목부(22)내로 끼워 맞춰질 수 있는 크기를 갖는다. 지지판의 중앙에는 접착제(29)가 부착되는 지점 혹은 영역이 도시되어 있다. 그 접착제(29)는 "슈퍼 본더(Super Boner )496"으로 알려진 접착제를 판매하는 록타이트(Loctite)사에 의해 판매 및 유통되는 유형과 같은 종래의 접착제일 수도 있다. 또한, 전형저긴 에폭시 등과 같은 임의의 적당한 접착제가 사용될 수도 있다. 접착영역 위에는 박판 즉, 시험샘플(30)이 위치해 있으며, 이 박판은 전형적인 박판의 인쇄 회로 기판 물질로부터 제거된 시험샘플로 구성되어 있다. 도시된 시험 샘플은 원형이나 임의의 형태로도 될 수 있다. 특히, 좀더 상세히 설명되겠지만, 도시된 시험샘플(30)은 직경이 거의 1인치이고, 또한 박판 물질로부터 취해져, 제4도에 도시된 바와 같이 저부의 시험 고정대(20)의 오목부(22)에 위치된 지지판에 장착된다. 적당한 시험샘플(30)이 인수된 박판 물질로부터 제거된 후에, 400그리트(grit) 샌드 페이퍼를 사용하여 인쇄 회로 기판과 연관된 동(copper) 터미날 구역을 벗겨낸다. 이러한 것은 접착제에 웨이퍼를 고착시키기 전에 행해지고, 시험샘플의 둘레 주변에서 양호한 접착이 얻어지도록 충분한 접착제가 가해진다. 제5도를 보면, 제4도에 도시된 시험 샘플과 같은 4개의 샘플들을 포함하는 저부의 시험 고정대(20)가 도시되어 있다. 이 샘플들은 각기 그와 연관된 "31", "32", "33"의 지지판을 지니고, 접착제에 의해 그 지지판에 고착되는 시험샘플(30)과 같은 박판 시편을 구비하고 있다. 또한, 상부 고정대(34)가 도시되어 있는데, 이 상부 고정대는 4개의 구멍 즉, "35", "36", "37", "38"을 포함하고, 그 각가의 구멍은 하부 고정대에 지지되어 있는 지지판상에 장착된 박판의 시험 샘플과 연관되어 있다. 상부 고정대(34)는 직립 기둥(21 및 21A)을 둘러싸는 역할을 하는 두개의 측면 구멍(39)(40)을 구비하는 있다. 시험샘플(30)이 접착제에 의해 지지판(25)상에 고정된 후에, 비교적 중금속으로 만들어진 상부 고정대는 제5도에 도시된 바와 같이, 좀더 상세히는 시험 고정대(20)의 상부 측면도인 제6도에 도시된 바와 같이 위치되어, 접착제가 지지판(25)에 시험샘플(30)을 견고하게 접착시킬만큼의 적당한 시간동안 유지되어 진다. 이러한 방법으로, 전체 고정대는 제6도에 도시된 바와 같이 모든 준비된 샘플에 대해 설치되어져, 접착제(29)가 경화하기에 알맞은 시간이 될때까지 유지되어진다. 이 공정에서 다음 단계는 직경이 거의 1/2인치의 두번째 시험샘플을 준비하는 것이다. 제7도를 보면, 상부 고정대(34)가 도시되어 있다. 상부 고정대(34)와 연관된 구멍(35)내에 토오크 소켓부재(42)가 설치되어 있다. 토오크 소켓부재(42)는 적당한 금속으로 제조되며, 보강된 중앙 주변 영역을 구비하고 있다. 토오크 소켓부재(42)는 구멍(35)에 삽입되는 한쪽 단부에 나사산이 형성될 수 있다. 토오크 소켓부재(42)에 인접해서, 구멍(36)과 결합되는 동등한 토오크 소켓부재(44)가 도시되어 있다. 또한, 토오크 소켓부재위에 추가의 시험샘플(40)이 놓여져 있는 것이 도시되어 있다. 상기된 바와 같이, 이 시험샘플(40)은 필수적으로 직경이 1/2인치가 된다. 토오크 소켓부재(42)의 주변 영역(41)은 상기한 접착제와 같은 적당한 접착제로 다시 피복되고, 시험샘플(40)이 토오크 소켓부재의 주변 영역(41)상에 설치된다. 한편 관련된 토오크 소켓부재(44)에 고착된 다른 소켓부재(43)가 인접하여 도시되어 있다. 따라서, 직경 1/2인치의 모든 박판의 시험샘플(40)(43)이 배치된 후에, 접착제가 박판의 접촉면에 붙여지고, 상기 고정대(34)는 제8도에 도시된 바와 같이 거꾸로 올려진다. 이러한 방법으로 두 박판 시험 샘플들은 함께 연결되어 진다. 제9도에 도시된 바와 같이, 박판 시험 샘플들을 함께 고착하도록 접착제가 가해진다. 따라서, 제9도에서 알 수 있는 바와 같이, 상부 고정대(34)는, 접착제에 의해 고정된 직경이 1인치인 박판 시험 샘플을 갖는 지지판(25)을 포함하는 저부의 시험 고정대(20)상에 설치된다. 대응하는 구멍내에 위치된 토오크 소켓부재(42)를 구비한 상부 고정대 판에는 보다 작은 직경의 박판 시험샘플(30)이 고착되어 있다. 두개의 박판들 사이에 접차제가 가해져서, 상부 및 하부 박판 시험샘플이 서로 고착된다. 한쪽 박판 시험 샘플이 다른쪽에 확실히 결합되도록, 전체 유니트 또는 어셈블리는 박판 접촉면 사이의 접착제가 경화하는데 필요한 시간주가 동안 이 상태로 유지되도록 한다. 이 절차의 다음 단계는 상부 고정대의 구멍으로부터 토오크 소켓부재(42)를 제거하는 것이다. 토오크 소켓부재에는 박판 시험 샘플(40), 박판 시험샘플(30), 및 지지판(25)이 고착되어 있을 것이다. 이로써 전체 어셈블리가 구성되어지며, 이 어셈블리는 제10도에 도시된 것처럼 계수 시험기내로 삽입된다. 제9도에서 알 수 있는 바와 같이, 토오크 소켓부재(42)의 상부 표면에는 그 표면을 가로지르는 방향으로 슬롯(45)이 형성되어 있다. 설명이 되겠지만, 지지판에 고착된 이중 박판 시험 샘플층과 지지판을 구비한 토오크 소켓부재는 제10도에 도시된 바와 같이 계수시험장치(50)내에 놓인다. 제10도는 계수 측정기(50)의 전면도이며 작동에 대해 간단히 설명될 것이다. 계수 측정기(50)는 직사각형의 하우징(51)이 될 수 있는 하우징을 포함한다. 설명되겠지만, 측정기는 구조가 아주 간단하다. 또한, 하우징에는 두 베어링 블록(53), 56)이 자착되어 있으며, 이 베어링 블록들은 종래의 육각형 스크류(52)에 의해 하우징에 고착되어 있고, 스페이서(spacer)(57)에 의해 하우징의 저부와 이격되어 있다. 각 베어링 블럭에는 회전을 용이하게 하는 볼 베어링 어셈블리(60)(61)가 포함되고, 각 베어링 블럭에는 또한 기어(55)가 수용되어 있다. 또한, 베어링 블럭(53)은, 예를 들면, 중심점에서 0°으로부터 20°까지 눈금이 매겨진 분할 휘일(54)을 수용하고 있다. 0°-20°로 눈금이 정해진 이유는 기술에 따라 측정될 각도의 유형 때문이다. 베어링 블럭(53)과 연관된 보다 작은 기어와 기어(55)는 스프로킷 체인(sprocket chain) 또는 피치 체인(pitch chain)(63)과 같은 무단 벨트에 의해 함께 연결되어 있다. 기어(55)는 베어링 블럭(53)과 연관된 기어 직경의 5배이므로, 5 : 1의 기어비 감속이 된다. 베어링 블럭(56)은 중심축(70)에 결합되어 있으며, 그 중심축(70)은 뻗은 토오크 아암(73)을 유지 및 지지하기 위한 중심 구멍을 구비한 수용너트(72)와 결합되어 있다. 이 아암(73)의 우측에는 평형추(75)가 위치되며, 아암의 좌측에는 보조의 평형추를 고정시킬 여유가 있다. 분할 휘일(54)이 결합된 베어링 어셈블리(52) 또는 기어 메카니즘은, 벨트의 인장력을 적절히 조절하여 적절한 측정을 가능케하는 조절 수단(65)을 구비하고 있다. 제10도에 관해 설명되겠지만, 평형추(75)는 토오크 아암(73)의 단부에 위치된다. 지지판 및 각각의 박판 시험 샘플과 결합된 상기한 토오크 소켓부재는 기어(55) 뒤의 메카니즘내에 위치된다. 그 다음, 평형추가 토오크 아암(73)의 단부상에 놓여져 소정의 시간 간격동안 유지된다. 이러한 각각의 시간 간격 동안, 베어링 블럭(53)에 연관된 분할 메카니즘의 각도 표시가 후술되는 것처럼 읽혀져 기재된다. 제11도는 제10도 장치의 상부 평면도이다. 지지판은 참조 번호(80)으로 지시되어 있고, 제9도의 판(25)과 같은 지지판이다. 이 지지판에는, 상기된 바와 같이, 토오크 소켓부재(81)에 결합된 두 박판 샘플로 구성되는 시험 샘플(86)이 고착되어 있다. 상기한 바와 같이 토오크 소켓부재(81)는 알맞은 결합 배치에 의해 축(70)에 결합되는 연장 플랜지내에 놓은 상부 슬롯을 구비하고 있다. 축의 플랜지 단부(82)는 스크류 드라이버와 매우 유사하고, 토오크 소켓부재(81)와 연관된 슬롯내에 맞춰진다. 또한 제11도는 토오크 아암(73) 및 평형추(75)의 정확한 특성을 나타낸다. 기어(55) 및 보다 작은 기어(91)가 점선으로 도시되어 있다. 양 기어는 체인(63)과 연결되고, 각 베어링 블럭(53)(56)과 각기 연관된 상부 베어링 어셈블리 및 어셈블리(60)와 같은 적당한 로울러 베어링 어셈블리와 연관되어 있다. 상기의 모든 부품은 종래의 기술에서 잘 알려져 있다. 또한, 클램프 허브(clamp hub)(92)와 연관된 스페이서(96)와 같은 적절한 스페이서 및 베어링 블럭(53)과 연관된 전형적인 기어 클램프(94)가 도시되어 있다. 다이얼 판(93)은 설명된 바와 같이 각도를 나타내기 위해 그 판 전면부에 놓여진 적절한 다이얼 메카니즘과 연관되어 있다. 이 메카니즘(95)은 체인(63)의 인장력에 대하여 메카니즘을 조절할 수 있는 나비 나사(thumb screw)이다. 좀더 설명해보면, 상기한 지지판은, 하우징(51)의 후방 표면과 베어링 블럭 사이에 도시된 바와 같은 지지판을 유지하는 스크류(83)(84)를 수용하는 두개의 구멍을 구비하고 있다. 제11도로부터 알 수 있는 바와 같이, 토오크 아암(73)이 회전하면, 지지판에 고착되어 있는 탄성중합체 부재, 즉 시험샘플(86) 상에 축(70)에 의해 힘이 가해져, 시험 샘플이 비틀리거나 혹은 각도 변위를 일으키게 된다. 정확한 비틀림 각 또는 변위각이 좌측 베어링 어셈블리(53)와 연관된 다이얼, 즉 분할 휘일(54)로부터 직접 읽혀지므로, 각도의 정확한 치수가 도시된 시험 장치에 의해 산정될 수 있다. 이 시험 장치는 비교적 간단하고 자유롭게 운반 가능한 장치이며 또한 시험이 수행될 때 다음과 같은 방법으로 작동되는 점을 명심해야 한다. 제11도에 베어링 블럭(56)과 연관된 축(70)과 결합되어 있고 하우징(51)의 표면과 베어링 블럭사이에 놓인 전체 샘플 어셈블리가 도시되어 있다. 토오크 아암(73)은 평형추(75)를 구비하고 있고 너트(72)에 의해 축(70)에 지지되어 있다. 시험은 다음의 방식으로 수행된다. 첫째, 토오크 아암(73)은 토오크 아암 하중으로 인한 시험 결과의 변동을 없애기 위해 평형이 맞춰진다. 다이얼 즉, 지시 눈금 또는 분할 휘일(54)은 "0"상태로 세팅된다. 제11도에 도시된 바와 같이 제 위치에 시험 샘플이 위치된 계수 측정기는 이제 다음과 같은 테스트 방법에 따라 탄성측정을 할 준비가 된 것이다. 첫째로 행해야 될 것은 1파운트 9온스 중량을 좌측의 토오크 아암에 가하는 것이다. 토오크 아암에 설치된 이 중량에 대하여 다음의 측정이 이루어진다. 30초, 1분, 2분, 3분, 4분, 5분의 순으로 각도를 측정한다. 이 데이터가 기록되고, 상기한 시간 간격에서 각 변위는 테이터 용지에 입력시킨다. 1파운트 9온스의 평균 편향값은 각 θ1로 한다. 상기 마지막 5분의 값이 기록된 후에는, 추가의 1파운드 9온스의 중량을 부가시켜서, 5분 30초, 6분, 7분, 8분, 9분, 10분의 순으로 각 변위를 기록한다. 이러한 각 변위는 다시 총 혼합중량인 3파운드 2온스에 대해서 전형적인 데이터 용지에 기록된다. 이러한 3파운드 2온스의 평균 평향값은 각 θ2로 표시 및 산정된다. 그 다음, 탄성계수가 다음 방정식으로부터 계산된다. 여기서 h = 박판 샘플 두께 μ = 포와슨 비 = 0.25 T2= 18.75in-1bs. T1= 9.375in-1bs. N = 접촉 패드의 수 = 1 R = 샘플의 반경 크기 = 0.25 θ1, θ2= 측정 각 변위 (주의 : 각도를 각 라이안으로 변환) 상기 각 방정식은 제3도와 관련하여 도시 및 유도된 방정식으로부터 유도되어진 것이다. 각각의 각도는 기어 비 5 : 1과 직접 관련된 인자(factor) 5에 의해 수정되어짐을 명심하라. 포와슨 비는 모든 형태의 탄성중합체에 대해 매우 양호한 근사치인 0.25로 가정된다. 상기 테이블에 도시된 것처럼, 토오크(T2)는 18.75인치-파운드이고, 토오크(T1)는 9.375인치-파운드이다. 이러한 값은 토오크 아암(73)의 길이와 상기 중량의 결합으로부터 도출된 정확한 값이다. 모든 다른 인자는 고정되어 있고 또한 장치의 특정 크기의 함수이다. 물론, 이러한 모든 크기는 실제 장치에 사용된 예에 의해 주어지므로 변화될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 주지하는 바와 같이, 측정의 본질은 다양한 길이 및 직경의 함수라는 점에 있으므로, 토오크 아암(73)은 임의의 소정 길이가 될 수 있다. 토오크 아암에 놓인 중량은 임의의 중량이 될 수 있으며, 이러한 모든 기계적인 제약 조건은 상기 방정식을 검토하므로써 알 수 있다. 상기 사항으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 구조에 의해 제공되는 방법 및 장치는 간단하며, 전단하에서 발생된 각 변위를 측정하는 것에 관한 것이다. 이 변위는 열 순환 과정에서 전단하에 응력을 받게 되는 컴플라이언트층의 물성을 정의한다. 특히 본 발명의 방법은 표면실장 부품에 적합하다. 또한 본 발명의 방법은 임의의 탄성중합체 표면의 탄성 계수를 측정하는데 사용될 수 있다. 당업자에게는 상술된 명세서를 검토함으로써 많은 변형 및 개조가 가능할 것이며, 그러한 변경 및 개조는 이하에 첨부된 특허청구의 범위의 사상 및 범주내에 포함된다. |
Youngs modulus 측정 방법
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