CN219915455U - 一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，上端压盖的压盖弹簧孔为四个且均布设置在压盖主体的底面上，压力弹簧的一端抵在压盖弹簧孔的顶部，另一端与导电片接触；探针架模块的单探针架的外壁为与内螺纹孔的内螺纹结构相匹配且螺接固定的外螺纹结构，单探针架内设有弹簧探针，压力传感器和导电片相接触且均套设在弹簧探针的上部，弹簧探针的顶端与压力弹簧接触，底端与导电纤维材料样品接触。采用内螺纹孔与单探针架的螺接配合，弹簧探针的压力可以进行较大范围调控且实时反馈。探针模块的结构简单，使用时操作更加方便，流程更加简洁。同时在测试方法上增加欧姆接触的测试，是决定能不能对半导体材料进行测试的决定条件。

Description

一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块

技术领域

本实用新型涉及导电纤维材料测试装置技术领域，尤其涉及一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块。

背景技术

在导电纤维材料制备生产过程中，由于生产工艺及制备目的不同，会在纤维材料涂敷半导体膜层或石墨烯层。导电纤维材料(例石墨烯玻璃纤维)这样的导电材料，电阻率可以作为综合性能指标来对材料进行评价。直排四探针是常见半导体材料电阻率测试工具，可以比较快捷方便地进行测试。直排四探针的探针模块是与材料接触的关键部分，是决定仪器能不能准确测量的先决条件，研究表明四探针的四个接触电阻及单探针压力对测试结果影响较大。现有的直排四探针模块，其探针虽存在一定的压力弹簧来确保与样品接触，但对于导电纤维材料来说，难以保证做到四个探针压力相同，做到稳定有效的测量。

导电纤维材料电阻率测量在常规四探针在测试导电纤维材料电阻率时，现有常规直排四探针测试中由于四探针模组的原因，其很难做到四个探针都具有相同的连接状态，其原因是由于四个探针的压力，探针针尖的直径等无法单独设置导致的。同样对于粗糙度较高的薄板材料，其电阻率在使用直排四探针测试时，由于通常四探针的探针压力调节范围小，探针可伸缩的范围小，且对于高粗糙度材料不同的针尖直径对测试结果存在影响导致的材料适用范围问题。且现有的直排四探针测试时并无欧姆接触验证过程，欧姆接触是验证金属探针与半导体膜材料是否顺利连接的必要条件，所以现有四探针设备测试结果就会出现不可靠不稳定的问题。欧姆接触：在测试半导体材料时，金属与半导体材料良好接触是保证测试成功的前提条件，而此处指的良好接触就是I-V特性呈直线型的欧姆接触而不是具有整流效应的肖特基接触。

另外，研究表明针对不同材料的电阻率测试，探针的参数应作出相应的调整以满足测试要求，例如探针直径等探针参数，但现有直排四探针并不能提供不同长度或探针针尖直径等参数的探针来适应不同材质及规格的样品测试。

因此，需要提供一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，探针规格可调整，探针压力可以实时反馈以排除由于压力不同导致的欧姆接触电阻不同的情况，并且在测试前增设欧姆测试环节，保证良好的欧姆接触作为测试的前提。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，实现每个弹簧探针的压力可实时显示、可大范围调节且能保持压力一致，在电阻炉测试前增加欧姆接触测试以保证弹簧探针与样品良好的欧姆接触，保证测试的准确性。

为解决以上技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，包括上端压盖、探针架模块和弹簧探针，所述上端压盖和探针架模块之间通过螺栓压紧连接；所述上端压盖包括压盖主体、压盖弹簧孔、导电片和压力弹簧，所述压盖弹簧孔为四个且均布设置在压盖主体的底面上，所述压力弹簧的一端抵在压盖弹簧孔的顶部，所述压力弹簧的另一端与导电片接触；所述探针架模块包括探针架主体、压力传感器、内螺纹孔和单探针架，所述内螺纹孔为四个且均布设置在探针架主体的顶面上，所述内螺纹孔的内壁为内螺纹结构，所述单探针架的外壁为与该内螺纹结构相匹配且螺接固定的外螺纹结构，所述单探针架内设有弹簧探针，所述压力传感器和导电片相接触且均套设在弹簧探针的上部，所述弹簧探针的顶端与压力弹簧接触，所述弹簧探针的底端与导电纤维材料样品接触。直排四探针的测试电阻率的方法是由直排四探针模组里的四个导电探针与样品形成良好的接触后，通过导电探针其中两个施加电流与探测电压实现电阻率的测量。所以探针架模块内放置四个弹簧探针且上端压盖是压紧弹簧探针的。导电片的作用是传递电信号与弹簧探针及压力传感器接触，压力传感器可以实时反馈弹簧探针所受压力，所述压力传感器是金属材质。压力弹簧与导电片接触，作用是压紧导电片能与压力传感器以及弹簧探针接触良好从而传导电信号。单探针架的内侧放置弹簧探针并有外螺纹结构与内螺纹孔的内螺纹结构螺接，用来控制弹簧探针的相对高低位置。

优选地，所述弹簧探针包括同轴设置的探针针轴、探针套筒、探针弹簧和探针顶端封盖，所述探针套筒包括套筒腔体和套筒限位部，所述套筒限位部设置在套筒腔体的底端，所述探针弹簧套设在套筒腔体内；所述探针针轴包括针轴本体、针轴卡接部和针轴端部，所述针轴卡接部设置在针轴本体的上部，所述针轴本体的上部套设在套筒腔体内且所述针轴卡接部卡设在套筒限位部之上，所述针轴端部设置在针轴本体的底端且与导电纤维材料样品接触；所述探针顶端封盖设置在套筒腔体的顶端，所述探针弹簧的一端与探针顶端封盖相抵，所述探针弹簧的另一端与探针针轴的顶端平面相抵。

优选地，所述弹簧探针的探针顶端封盖包括封盖顶端、封盖卡接部和封盖连接部，所述压力传感器和导电片均套设在封盖顶端，所述封盖连接部与套筒腔体的顶端卡接固定，所述封盖卡接部卡设在单探针架的顶部且封盖卡接部的外径与单探针架的外径相同。弹簧探针放置于单探针架内，单探针架的外螺纹与内螺纹孔的内螺纹可以形成螺纹连接，依靠螺纹转动，单探针架可以实现升高降低，同时弹簧探针依靠上端压力弹簧的压力与单探针架实现同上同下。每个弹簧探针的压力调节都通过弹簧探针与单探针架的配合实现，单探针架可以实现上下移动，从而将弹簧探针的压缩程度进行控制从而实现压力较大范围调控。

优选地，所述单探针架的内径与探针套筒的外径相同。因为采用了单探针架与内螺纹孔的配合，如果需要根据样品更换弹簧探针的尺寸，只需要将单探针架的内径尺寸改变以适应弹簧探针的探针套筒的外径尺寸即可，实现了更精细的更换弹簧探针这一对测试不同样品很重要的测试要求。

优选地，所述内螺纹孔的底部与探针架主体的底部之间设有通孔，所述弹簧探针底部的探针针轴自该通孔内露出并与导电纤维材料样品接触。

优选地，所述压盖主体上设有压盖螺栓孔，所述探针架主体上设有与压盖螺栓孔相对应的探针架螺栓孔，所述压盖螺栓孔和探针架螺栓孔通过螺栓压紧连接。

本申请在对导电纤维材料进行电阻率测试之前，增加了欧姆测试环节。具体欧姆接触的判断方法是：在探针模块正常测试前，将压力控制相同，选择两端的两个探针及中间的两个探针分别进行正反向阶梯电流导通，并测试其电压值。阶梯电流指的是，正反向电流依次增大或减少从而可以构成多点拟合，当经计算机将测试数据的I-V拟合线性后，并提供线性的拟合度，当线性拟合度大于95％时，可以认为是欧姆接触，可以开始测试。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型由于采用了以上技术方案，采用内螺纹孔与单探针架的螺接配合，改变了现有探针直接与探针架配合而导致的探针尺寸难以依据样品要求而进行的更换，弹簧探针的压力可以进行较大范围调控且实时反馈。本方案的弹簧探针的尺寸可以依照样品要求例如尺寸及粗糙度参数的进行调换，实现只更换探针而不需要更换探针架主体。不同型号的弹簧探针在进行简单的设计后均可与单探针架适配，降低了在使用测量装置时，因使用方法不同对测量结果的稳定性的可能。采用统一标准对结果排除无关因素干扰有很大提升。探针模块的结构简单，使用时操作更加方便，流程更加简洁。同时在测试方法上不仅要求在测试时四个弹簧探针的压力一致，并且需要在测试涂敷半导体及石墨烯材料的导电纤维材料时增加一个欧姆接触的测试前提环节，这个欧姆接触测试是决定能不能对半导体材料进行测试的决定条件。

上述说明仅为本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本实用新型的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的整体结构示意图。

图2示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的上端压盖的结构示意图。

图3示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的上端压盖的剖面结构示意图。

图4示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的导电片的结构示意图。

图5示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的压力弹簧的结构示意图。

图6示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的探针架模块的结构示意图。

图7示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的探针架模块的剖面结构示意图。

图8示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的弹簧探针和单探针架的结构示意图。

图9示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的单探针架的剖面结构示意图。

图10示出本实用新型的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块的弹簧探针的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-上端压盖，101-压盖主体，102-压盖弹簧孔，103-压盖螺栓孔，104-导电片，105-压力弹簧，2-探针架模块，201-探针架主体，202-压力传感器，203-探针架螺栓孔，204-内螺纹孔，205-单探针架，3-弹簧探针，301-探针顶端封盖，302-探针弹簧，303-探针套筒，304-探针针轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

如图1-图10所示，一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，包括上端压盖1、探针架模块2和弹簧探针3，所述上端压盖1和探针架模块2之间通过螺栓压紧连接；所述压盖主体101上设有压盖螺栓孔103，所述探针架主体201上设有与压盖螺栓孔103相对应的探针架螺栓孔203，所述压盖螺栓孔103和探针架螺栓孔203通过螺栓压紧连接。

所述上端压盖1包括压盖主体101、压盖弹簧孔102、导电片104和压力弹簧105，所述压盖弹簧孔102为四个且均布设置在压盖主体101的底面上，所述压力弹簧105的一端抵在压盖弹簧孔102的顶部，所述压力弹簧105的另一端与导电片104接触。

所述探针架模块2包括探针架主体201、压力传感器202、内螺纹孔204和单探针架205，所述内螺纹孔204为四个且均布设置在探针架主体201的顶面上，所述内螺纹孔204的内壁为内螺纹结构，所述单探针架205的外壁为与该内螺纹结构相匹配且螺接固定的外螺纹结构，所述单探针架205内设有弹簧探针3，所述压力传感器202和导电片104相接触且均套设在弹簧探针3的上部，所述弹簧探针3的顶端与压力弹簧105接触，所述弹簧探针3的底端与导电纤维材料样品接触。

直排四探针的测试电阻率的方法是由直排四探针模组里的四个导电探针与样品形成良好的接触后，通过导电探针其中两个施加电流与探测电压实现电阻率的测量。所以探针架模块2内放置四个弹簧探针3且上端压盖1是压紧弹簧探针3的。导电片104的作用是传递电信号与弹簧探针3及压力传感器202接触，压力传感器202可以实时反馈弹簧探针3所受压力，所述压力传感器202是金属材质。压力弹簧105与导电片104接触，作用是压紧导电片104能与压力传感器202以及弹簧探针3接触良好从而传导电信号。单探针架205的内侧放置弹簧探针3并有外螺纹结构与内螺纹孔204的内螺纹结构螺接，用来控制弹簧探针3的相对高低位置。

如图10所示，所述弹簧探针3包括同轴设置的探针针轴304、探针套筒303、探针弹簧302和探针顶端封盖301，所述探针套筒303包括套筒腔体和套筒限位部，所述套筒限位部设置在套筒腔体的底端，所述探针弹簧302套设在套筒腔体内；所述探针针轴304包括针轴本体、针轴卡接部和针轴端部，所述针轴卡接部设置在针轴本体的上部，所述针轴本体的上部套设在套筒腔体内且所述针轴卡接部卡设在套筒限位部之上，所述针轴端部设置在针轴本体的底端且与导电纤维材料样品接触；所述探针顶端封盖301设置在套筒腔体的顶端，所述探针弹簧302的一端与探针顶端封盖301相抵，所述探针弹簧302的另一端与探针针轴304的顶端平面相抵。

所述弹簧探针3的探针顶端封盖301包括封盖顶端、封盖卡接部和封盖连接部，所述压力传感器202和导电片104均套设在封盖顶端，所述封盖连接部与套筒腔体的顶端卡接固定，所述封盖卡接部卡设在单探针架205的顶部且封盖卡接部的外径与单探针架205的外径相同。弹簧探针3放置于单探针架205内，单探针架205的外螺纹与内螺纹孔204的内螺纹可以形成螺纹连接，依靠螺纹转动，单探针架205可以实现升高降低，同时弹簧探针3依靠上端压力弹簧105的压力与单探针架205实现同上同下。每个弹簧探针3的压力调节都通过弹簧探针3与单探针架205的配合实现，单探针架205可以实现上下移动，从而将弹簧探针3的压缩程度进行控制从而实现压力较大范围调控。

所述单探针架205的内径与探针套筒303的外径相同。因为采用了单探针架205与内螺纹孔104的配合，如果需要根据样品更换弹簧探针3的尺寸，只需要将单探针架205的内径尺寸改变以适应弹簧探针3的探针套筒303的外径尺寸即可，实现了更精细的更换弹簧探针3这一对测试不同样品很重要的测试要求。

所述内螺纹孔204的底部与探针架主体201的底部之间设有通孔，所述弹簧探针3底部的探针针轴304自该通孔内露出并与导电纤维材料样品接触。

本申请在对导电纤维材料进行电阻率测试之前，增加了欧姆测试环节。具体欧姆接触的判断方法是：在探针模块正常测试前，将压力控制相同，选择两端的两个探针及中间的两个探针分别进行正反向阶梯电流导通，并测试其电压值。阶梯电流指的是，正反向电流依次增大或减少从而可以构成多点拟合，当经计算机将测试数据的I-V拟合线性后，并提供线性的拟合度，当线性拟合度大于95％时，可以认为是欧姆接触，可以开始测试。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，其特征在于，包括上端压盖(1)、探针架模块(2)和弹簧探针(3)，所述上端压盖(1)和探针架模块(2)之间通过螺栓压紧连接；

所述上端压盖(1)包括压盖主体(101)、压盖弹簧孔(102)、导电片(104)和压力弹簧(105)，所述压盖弹簧孔(102)为四个且均布设置在压盖主体(101)的底面上，所述压力弹簧(105)的一端抵在压盖弹簧孔(102)的顶部，所述压力弹簧(105)的另一端与导电片(104)接触；

所述探针架模块(2)包括探针架主体(201)、压力传感器(202)、内螺纹孔(204)和单探针架(205)，所述内螺纹孔(204)为四个且均布设置在探针架主体(201)的顶面上，所述内螺纹孔(204)的内壁为内螺纹结构，所述单探针架(205)的外壁为与该内螺纹结构相匹配且螺接固定的外螺纹结构，所述单探针架(205)内设有弹簧探针(3)，所述压力传感器(202)和导电片(104)相接触且均套设在弹簧探针(3)的上部，所述弹簧探针(3)的顶端与压力弹簧(105)接触，所述弹簧探针(3)的底端与导电纤维材料样品接触。

2.根据权利要求1所述的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，其特征在于，所述弹簧探针(3)包括同轴设置的探针针轴(304)、探针套筒(303)、探针弹簧(302)和探针顶端封盖(301)，所述探针套筒(303)包括套筒腔体和套筒限位部，所述套筒限位部设置在套筒腔体的底端，所述探针弹簧(302)套设在套筒腔体内；所述探针针轴(304)包括针轴本体、针轴卡接部和针轴端部，所述针轴卡接部设置在针轴本体的上部，所述针轴本体的上部套设在套筒腔体内且所述针轴卡接部卡设在套筒限位部之上，所述针轴端部设置在针轴本体的底端且与导电纤维材料样品接触；所述探针顶端封盖(301)设置在套筒腔体的顶端，所述探针弹簧(302)的一端与探针顶端封盖(301)相抵，所述探针弹簧(302)的另一端与探针针轴(304)的顶端平面相抵。

3.根据权利要求2所述的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，其特征在于，所述弹簧探针(3)的探针顶端封盖(301)包括封盖顶端、封盖卡接部和封盖连接部，所述压力传感器(202)和导电片(104)均套设在封盖顶端，所述封盖连接部与套筒腔体的顶端卡接固定，所述封盖卡接部卡设在单探针架(205)的顶部且封盖卡接部的外径与单探针架(205)的外径相同。

4.根据权利要求3所述的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，其特征在于，所述单探针架(205)的内径与探针套筒(303)的外径相同。

5.根据权利要求4所述的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，其特征在于，所述内螺纹孔(204)的底部与探针架主体(201)的底部之间设有通孔，所述弹簧探针(3)底部的探针针轴(304)自该通孔内露出并与导电纤维材料样品接触。

6.根据权利要求1所述的一种针对导电纤维材料电阻率测试的探针模块，其特征在于，所述压盖主体(101)上设有压盖螺栓孔(103)，所述探针架主体(201)上设有与压盖螺栓孔(103)相对应的探针架螺栓孔(203)，所述压盖螺栓孔(103)和探针架螺栓孔(203)通过螺栓压紧连接。