TW201530148A - 大電流用探針 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠不產生應變、疲勞破壞且長時間保持穩定的低電阻接觸的大電流用探針。該大電流用探針在由導電體構成的基本元件的頂端部設有導電用的接觸元件，所述接觸元件包括：固定部，其以與所述基本元件的頂端部相接觸的狀態，被固定於所述基本元件的頂端部；以及多個腿部，其自所述固定部呈放射狀突出，在將所述接觸元件按壓於被檢體時，所述多個腿部被檢體按壓而擴開變形並與被檢體相接觸，在所述基本元件的頂端部突出有止擋件，其在將所述接觸元件向被檢體按壓預定距離時鄰接於被檢體而限制所述接觸元件向被檢體方向的移動。

Description

大電流用探針

本發明係有關一種用於測量電阻值、電壓值等的大電流用探針。

習用之具有一種能夠通過使導電性的頂端部固鄰接於被檢體而建立電連接可測量電阻值、電壓值等的檢查用探針。尤指專用於大電流(例如從數十安培到數百安培)的探針，為了抑制發熱及確保接觸面積等需要，探針的頂端形成為在多點與被檢體相接觸。

然而，由於在大氣中使用檢查物件的被檢體，有時在被檢體的表面層形成有氧化覆膜。另外，也有時進行例如鉻酸鹽處理等對電極元件等施加高電阻塗層。若如此自形成於被檢體的表面層的氧化覆膜、高電阻塗層等高電阻覆膜之上按壓探針，則由於接觸電阻增大，因此無法確保低電阻的穩定的接觸。由此，期望去除或者穿破高電阻覆膜而使探針的頂端接觸被檢體。

例如在專利文獻1中記載有如下方法：通過使探針的頂端形成銳利的多頂點的形狀，並通過將該探針的頂端按於被檢體的表面層而貫穿高電阻覆膜。

然而，在使探針的頂端形成銳利的多頂點的形狀的情況下，由於探針的頂端在連結了該銳利的多頂點而成的虛擬平面上與被檢體的表面層相接觸，因此無法跟隨被檢體表面的凹凸、傾斜等而改變接觸點。因此，存在只能對應於沒有傾斜的平滑表面、用途被限定的問題。另外，即使是沒有傾斜的平滑表面，在存在小的紋路等的情況下也存在接觸狀態不穩定的問題。另外，由於必須將多個頂點加工成均等的高度，因此存在要求較高的加工技術而成本變高的問題。

作為解決這樣的問題的方法，專利文獻2中提出了如下方法：在探針的頂端形成呈放射狀分叉的多個接觸部，用該多個接觸部磨刷被檢體的表面層而去除高電阻覆膜。採用這樣的方法，多個接觸部的各個接觸部跟隨被檢體表面的凹凸、傾斜等而使接觸點變化，因此即使在電極存在凹凸、傾斜的情況下也能夠確保穩定的接觸。另外，由於通過將各接觸部向電極按壓而進行磨刷，能夠去除電極表面的高電阻覆膜，因此能夠防止由於高電阻覆膜所導致的接觸電阻的增大，從而能夠確保低電阻的穩定的接觸。並且，由於即使在探針頂端固定粘著有被檢體的電極材料的情況下，也能夠通過磨刷動作使該固定黏著著的電極材料剝離，因此能夠防止接觸電阻的增大，並且能夠確保低電阻的穩定的接觸。另外，由於能夠利用衝壓的沖切加工作為大電流用探針的製作方法，因此能夠廉價地進行製造。

現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本實開昭62-114366號公報

專利文獻2：日本特開2011-137791號公報

但是，由於上述的專利文獻2記載的結構是通過使多個接觸部彈性變形而磨刷被檢體的表面層的結構，因此可能存在在接觸部殘留有無法恢復的應變、或者接觸部疲勞破壞的問題。如此，若接觸部產生應變或者發生疲勞破壞，則無法實現穩定的低電阻接觸。

因此，本發明要解決的問題在於提供一種能夠不產生應變、疲勞破壞且長時間保持穩定之低電阻接觸的大電流用探針。

本發明係為了解決上述問題而做成的，其特徵如下。

請求項1所記載的發明係由導電體構成基本元件的頂端部設有導電用接觸元件的大電流用探針，其特徵在於，所述接觸元件包括：固定部，其以與所述基本元件的頂端部相接觸的狀態，被固定於所述基本元件的頂端部；以及多個腿部，其自所述固定部呈放射狀突出，將所述接觸元件按壓於被檢體時，所述多個腿部被被檢體按壓而擴開變形並與被檢體相接觸，在所述基本元件的頂端部突出有止擋件，其在將所述接觸元件向被檢體按壓預定距離時鄰接於被檢體而限制所述接觸元件向被檢體方向移動。

請求項2所記載的發明，在上述請求項l所記載的發明的技術特徵的基礎之上，其特徵在於：所述止擋件突出設置於所述接觸元件的中央附近。

請求項3所記載的發明，在上述請求項1或2所記載的發明的技術特徵的基礎之上，其特徵在於：所述止擋件能夠用作四探針測量的電壓測量用感測針。

請求項1所記載的發明正如上述，在將接觸元件按壓於被檢體時，多個腿部被被檢體按壓而擴開變形並與被檢體相接觸。即，由於多個腿部跟隨電極的凹凸、傾斜而變形，因此能夠不受電極的凹凸、傾斜影響且確保穩定的接觸。另外，由於通過將各腿部的頂端按壓於電極地進行磨刷，從而能夠去除電極表面的高電阻覆膜，因此能夠確保低電阻且穩定的接觸。並且，即使在腿部的頂端固定黏著有被檢體的電極材料的情況下，也能夠通過磨刷動作使該固定黏著著的電極材料剝離，因此能夠確保低電阻且穩定的接觸。另外，由於能夠利用衝壓的沖切加工作為大電流用探針的製作方法，因此能夠廉價地進行製造。另外，即使在假設接觸元件產生磨損、劣化的情況下，也僅更換接觸元件即可，因此能夠大幅降低大電流用探針的使用成本。

並且，由於在所述基本元件的頂端部突出有止擋件，其在將所述接觸元件向被檢體按壓預定距離時鄰接於被檢體而限制所述接觸元件向被檢體方向的移動，因此腿部的變形量被限制，從而能夠使腿部變形時產生的應力處於腿部的彈性範圍內(優選的是疲勞極限內)。由此，即使在反復使用大電流用探針的情況下，也能夠抑制應變、疲勞破壞，從而能夠長時間保持穩定的低電阻接觸。

另外，請求項2所記載的發明正如上述，所述止擋件突出設置於在所述接觸元件的中央附近，因此能夠使止擋件所發揮的變形抑制大致均等地作用於所有腿部。

另外，請求項3所記載的發明正如上述，所述止擋件能夠用作四探針測量的電壓測量用感測針，因此在四探針測量中也能夠使用大電流用探針，並能夠進行精度較高的測量。

10‧‧‧大電流用探針

11‧‧‧套管

12‧‧‧施力元件

13‧‧‧柱塞(基本元件)

13a‧‧‧頂端部

13b‧‧‧貫通孔

13c‧‧‧後端部

14‧‧‧圓形板(接觸元件)

14a‧‧‧固定部

14b‧‧‧圓孔

14c‧‧‧腿部

15‧‧‧止擋件

15a‧‧‧平坦面

15b‧‧‧突起

15c‧‧‧軸部

15d‧‧‧後端部

16、17‧‧‧絕緣法蘭盤

20‧‧‧大電流用探針

21‧‧‧板狀元件(基本元件)

21a‧‧‧頂端部

22‧‧‧矩形板(接觸元件)

22a‧‧‧固定部

22b‧‧‧圓孔

22c‧‧‧腿部

23‧‧‧止擋件

25‧‧‧四探針測量用探針

26‧‧‧針引導部

27‧‧‧針施力件

28‧‧‧連接部

30‧‧‧被檢體

圖1係大電流用探針的外觀立體圖。

圖2係圓形板(接觸元件)的外觀立體圖。

圖3係大電流用探針的剖視圖。

圖4係大電流用探針的局部放大剖視圖。

圖5係表示利用腿部磨刷被檢體的表面層的情形的說明圖。

圖6係改變了腿部的數量的變形例的大電流用探針的側視圖。

圖7係是使用了矩形板(接觸元件)的變形例的大電流用探針的外觀立體圖。

圖8係矩形板(接觸元件)的外觀立體圖。

圖9係變形例的大電流用探針的剖視圖。

圖10係變形例的大電流用探針的局部放大剖視圖。

參照附圖說明本發明的實施方式。

本實施方式的大電流用探針10通過使導電性的頂端鄰接於被檢體30而與被檢體30建立電連接，並用於測量被檢體30的電阻值、電壓值等。如圖1所示，該大電流用探針10通過在其頂端以多點與被檢體30相接觸而確保接觸面積，即使在使用於大電流(例如從數十安培到數百安培)的情況下也能夠抑制發熱。

如圖1和圖2所示，該大電流用探針10包括：套管11、施力元件12、柱 塞13、圓形板14、止擋件15、以及絕緣法蘭盤16、17。

套管11是如圖3所示的由導電體構成的筒狀元件，在套管11的中空部以能夠滑動的方式保持有柱塞13。該套管11是在例如合成樹脂制的板形成孔，並將該套管11貫穿該孔的狀態下固定於合成樹脂制的板來使用的。如此固定有套管11的板與被檢體30(電極)相對地配置為能夠接近、遠離被檢體30(電極)。在欲建立電連接的情況下，通過使板接近被檢體30，能夠將大電流用探針10的頂端(更具體地是後述的圓形板14)按壓於被檢體30而使其與被檢體30相接觸。另一方面，在欲使大電流用探針10的頂端形成為不與被檢體30相接觸的狀態的情況下，通過使板向自被檢體30分開的方向移動，能夠使大電流用探針10的頂端形成為不與被檢體30相接觸的狀態。

施力元件12是用於對後述柱塞13施力的彈簧元件，施力元件12對柱塞13朝相對於套管11突出的方向施力。通過設置該施力元件12，能夠在將柱塞13的頂端向被檢體30按壓時，利用施力元件12的反彈力確保穩定的接觸。

柱塞13(基本元件)由導電體構成，如圖3所示貫穿於套管11而以能夠前後移動的方式保持於套管11。該柱塞13能夠在後端部13c與電線相連接，並能夠利用電線與測量設備(未圖示)電連接。在柱塞13的頂端部13a固定有後述導電用的圓形板14。另外，柱塞13是圖3所示的中空元件，其在長度方向上貫通形成有貫通孔13b。

圓形板14(接觸元件)由導電體構成，如圖1等所示，其以與柱塞13的頂端部13a相接觸的狀態，被固定於柱塞13的頂端部13a。具體地，圓形板14通過被夾持於後述的絕緣法蘭盤16和柱塞13之間，而被固定於柱塞13的頂端面。能夠對例如鈹銅合金進行加工而製造該圓形板14。另外，也可以通過時效處理提高該圓形板14的剛性而提高耐久性。另外，也可以通過鍍敷鎳金提高該圓形板14的耐久性和電導率。

如圖2所示，該圓形板14形成為將一塊板加工成皇冠狀的形狀，通過例如衝壓的沖切加工而製造的。該圓形板14包括：中央的圓形的固定部14a，以及自該固定部14a呈放射狀突出的多個腿部14c。

固定部14a是在與柱塞13的頂端部13a相接觸的狀態下被固定於柱塞13的頂端部13a的部分，並且是被夾持於後述的絕緣法蘭盤16和柱塞13之間地被保持的部分。在該固定部14a的中央形成有圓孔14b，其能夠使後述的止擋件15的軸部15c貫穿。

腿部14c是自固定部14a的外周緣呈等間隔地突出形成的部位，其形成為自固定部14a朝向被檢體30的方向往斜向外方向突出。如圖5所示，在將柱塞13向被檢體30按壓時，該腿部14c被被檢體30按壓而擴開變形並與被檢體30相接觸。此時，如圖5所示，腿部14c頂端的邊緣磨刷被檢體30的表面層，能夠去除形成於被檢體30的表面層的高電阻覆膜。

此外，如圖6所示，腿部14c的數量也可以根據電流的大小等而適當地改變。另外，也可以提供腿部14c的數量不同的多個圓形板14，從而能夠通過更換該圓形板14而與使用環境相匹配地改變腿部14c的數量。

止擋件15是如圖3所示的棒狀元件，在軸部15c的頂端部形成有平坦面15a，並在該平坦面15a的中央部形成有圓錐狀的突起15b。該止擋件15配置為軸部15c貫穿柱塞13的貫穿孔13b，並且形成為頂端部的平坦面15a朝柱塞13的頂端方向突出。另外，如圖4所示，自平坦面15a突出的突起15b與圓形板14的腿部14c同樣地朝被檢體30的方向突出，但該突起15b的突出量設定為比腿部14c的突出量小(換言之，突起15b形成為不自連結腿部14c的頂端而成的虛擬平面突出)。

在將柱塞13向被檢體30按壓到預定距離時，該止擋件15鄰接於被檢體30，限制接觸元件14朝被檢體30方向的移動。通過該止擋件15限制接觸元件14的移動，從而抑制為腿部14c不超過預定的範圍地變形。

具體地，如圖5所示，若將柱塞13向被檢體30按壓，則腿部14c被被檢體30按壓而擴開變形，並且設於止擋件15的頂端的突起15b紮入被檢體30。而且，若突起15b紮入被檢體30到一定程度的位置，則無法將柱塞13進一步向被檢體30按壓。如此，通過設置止擋件15，從而使柱塞13無法向被檢體30按壓需要以上距離，則腿部14c不能超過預定的範圍地擴開變形。

此外，該止擋件15與柱塞13同軸配置，並在通過圓形板14的重心的垂線上設有突起15b的頂點。因此，由該止擋件15產生的變形抑制大致均等地作用於所有腿部14c。此外，優選的是，由該止擋件15產生的抑制設定為腿部14c變形時產生的最大應力小於屈服點，更優選的是，由該止擋件15產生的抑制設定為腿部14c變形時產生的最大應力小於疲勞極限。

如圖3和圖4所示，絕緣法蘭盤16、17是嵌合固定於柱塞13的貫穿孔13b的筒狀絕緣元件。此外，前述的止擋件15通過壓入該絕緣法蘭盤16、17的孔而固定於柱塞13。

然而，本實施方式的止擋件15能夠作為四探針測量的電壓測量用感測針而使用。即，通過借助絕緣法蘭盤16、17而固定，止擋件15與柱塞13、圓形板14之間絕緣。另外，能夠將電線與止擋件15的後端部15d相連接，並能夠利用電線與四探針測量用的測量設備(未圖示)電連接。如此，止擋件15能夠利用與柱塞13、圓形板14電氣獨立的系統與測量設備連接起來。此外，由於止擋件15在頂端部具有突起15b，因此通過突起15b紮入被檢體30，能夠刺破被檢體30的表面層的高電阻覆膜，即使在進行四探針測量的情況下，也能夠實現穩定的低電阻接觸。

如以上說明，採用本實施方式，在將柱塞13向被檢體30按壓時，多個腿部14c被被檢體30按壓而擴開變形並與被檢體30相接觸。即，由於多個腿部14c順應電極的凹凸、傾斜而變形，因此能夠不受電極的凹凸、傾斜影響地確保穩定的接觸。另外，通過將各腿部14c的頂端按壓於電極並進行磨刷，能夠去除電極表面的高電阻覆膜，因此能夠確保低電阻且穩定的接觸。 而且，即使在腿部14c的頂端固定黏著有被檢體30的電極材料的情況下，也能夠通過磨刷動作使該固定黏著著的電極材料剝離掉，因此能夠確保低電阻且穩定的接觸。而且，由於能夠利用衝壓的沖切加工作為製作方法，因此能夠廉價地進行製造。另外，即使在假設圓形板14產生磨損、劣化的情況下，也僅更換圓形板14即可，因此能夠大幅降低大電流用探針10的使用成本。

而且，由於在柱塞13的頂端部13a突出有止擋件15，其在將圓形板14向被檢體30按壓預定距離時鄰接於被檢體30，抑制所述腿部14c超過預定範圍地變形，因此腿部14c的變形量被限制，從而能夠使腿部14c變形時產生的應力處於腿部14c的彈性範圍內(優選的是疲勞極限內)。由此，即使在反復使用大電流用探針10的情況下，也能夠抑制應變、疲勞破壞，從而能夠長時間保持穩定的低電阻接觸。

另外，所述止擋件15突出設置於圓形板14的中央附近，因此能夠使止擋件15所發揮的變形抑制大致均等地作用於所有腿部14c。

另外，所述止擋件15能夠用作四探針測量的電壓測量用感測針，因此在四探針測量中也能夠使用大電流用探針10，並能夠進行精度較高的測量。

此外，上述實施方式中，對使用柱塞13作為大電流用探針10的基本元件的例子進行了說明，但本發明的實施方式不限於此。例如，如圖7所示， 也可以將板狀元件21用作基本元件。即，即使是用兩塊板狀元件21夾持被測量物地進行檢查這樣的大電流用探針20，也能夠應用本發明的結構來取得與上述實施方式同樣的效果。

另外，上述實施方式中，對使用圓形板14作為大電流用探針10的接觸元件的例子進行了說明，但本發明的實施方式不限於此。例如，如圖7和圖8所示，也可以使用矩形板22作為接觸元件。該如圖7和圖8所示的例子中，矩形板22包括：長方形的固定部22a，以及自該固定部22a的外周緣以大致相同的高度突出的多個腿部22c。而且，在固定部22a的重心形成有圓孔22b。 通過以貫穿該圓孔22b的方式配置止擋件23，從而止擋件23突出設置於矩形板22的中央附近。如此，即使在改變了接觸元件的形狀的情況下，也能夠應用本發明的結構來取得與上述實施方式同樣的效果。

另外，上述實施方式中，能夠將止擋件23作為四探針測量的電壓測量用感測針而使用，但不限於此，也可以相對於止擋件23獨立地設置四探針測量的電壓測量用感測針。例如，如圖9和圖10所示，也可以以貫穿止擋件23的方式設置四探針測量的電壓測量用感測針即四探針測量用探針25。該圖9和圖10所示的例子中，四探針測量用探針25配置於筒狀的針引導部26的中空部，並被針引導部26保持為能夠前後滑動。而且，四探針測量用探針25被針施力元件27以朝外側突出的方式施力，並通過向被檢體30按壓而能夠朝內側滑動。在針引導部26的後側設有用於與測量設備相連接的連接部28，通過將測量設備與該連接部28相連接，四探針測量用探針25在與被檢體30電連接時能夠執行電壓測量。此外，四探針測量用探針25與柱塞13、圓形板14之間絕緣。如此，以貫穿大電流用探針10的柱塞13的方式設置四探針測量的電壓測量用感測針，在四探針測量中也能夠使用大電流用探針10，並能夠進行精度較高的測量。

14‧‧‧圓形板(接觸元件)

14c‧‧‧腿部

15‧‧‧止擋件

15a‧‧‧平坦面

15b‧‧‧突起

30‧‧‧被檢體

Claims (3)

1. 一種大電流用探針，其在由導電體構成的基構件的頂端部設有導電用的接觸元件，所述接觸元件包括：固定部，其以與所述基本元件的頂端部相接觸的狀態被固定於所述基本元件的頂端部；以及多個腿部，其自所述固定部呈放射狀突出，在將所述接觸元件按壓於被檢體時，所述多個腿部被被檢體按壓而擴開變形並與被檢體相接觸，在所述基本元件的頂端部突出有止擋件，該止擋件在將所述接觸元件向被檢體按壓預定距離時鄰接於被檢體而限制所述接觸元件向被檢體方向的移動。
2. 如請求項第1項所述之大電流用探針，其中該止擋件突出設置於所述接觸元件的中央附近。
3. 如請求項第1項或第2項所述之大電流用探針，其中該止擋件能夠用作四探針測量的電壓測量用感測針。