TWI426275B

TWI426275B - 探針裝置

Info

Publication number: TWI426275B
Application number: TW100130720A
Authority: TW
Inventors: Kuo Lung Kuo; Wen Cheng Tsai; Ho Ching Huang
Original assignee: Pegatron Corp
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2014-02-11
Also published as: TW201310038A; CN102955050B; CN102955050A

Description

探針裝置

本發明關於一種探針裝置，尤指一種測試力量可調整之探針裝置。

目前市面上的三用電表、多功能測儀器以及表面阻抗測試計，使用上需要搭配測試探針。測試探針的量測對象可以泛用於各種形式，例如電線、電路板、插座、地板、金屬管或是連接器端子等等。多數是探針型式是棒狀、夾子或是重錘。測試探針的構造多為金屬材質，測試探針前端的頭型多為尖形、夾爪或是鉤子。測試探針後端包覆塑膠做為絕緣供人手持；尾端是電線以及端子。使用時將端子接上電表，人員手持測試探針，施加任意力量接觸被測物。

電子產品機殼為了防止EMI，會在機殼做表面處理，以作為EMI遮蔽，如塑膠機殼鍍膜處理，又如壓鑄機殼做皮膜處理。表面處理工程品質的良莠會影響到EMI防護效果，所以品質的控管是重要的。表面處理後產生的皮膜厚度介於0.01~0.03mm，要量測這層薄膜，需要只測試到薄膜表面不可測試到底材，以避免量測失真。然於前述測試探針設計中，因無測試力量設定之設計，故每次量測值可能不同，甚至量測值變異過大致使品質控制的有效性受到影響，並且於量測過程中可能造成被測物表面的破損，而使被測物功能失效。

鑑於先前技術中的問題，本發明的目的之一在於提供一種探針裝置，能提供可調整的測試力量，使得量測條件得以控制且能避免損傷被測物表面。

本發明之探針裝置包含一裝置本體、一滑動件、一探針頭、一彈簧及一力量調整機構。該裝置本體包含一擋止部及一端面。該滑動件以一可滑動的方式設置於該裝置本體並能被該擋止部擋止以防止繼續朝該端面滑動，該滑動件具有一端部。該探針頭，以一可替換的方式連接於該端部並突出於該端面。該彈簧之一第一端連接該滑動件。該力量調整機構設置於該裝置本體，該力量調整機構包含一套筒及一操作件，該套筒具有一底面及一側壁，該彈簧之一第二端緊抵該底面，該操作件連接該側壁並露出於該裝置本體，該操作件能被操作以調整該套筒與該裝置本體之一相對位置以改變該彈簧之變形量。

於使用上，該探針頭於接觸被測物表面後朝向該裝置本體縮入，使得該彈簧壓縮直至該裝置本體之端面抵住該被測物，此時施加於探針頭的測試力量即由該被壓縮的彈簧提供，因此，本發明利用該力量調整機構來調整該彈簧的變形量，亦即能設定測試力量，以提供每次量測時近乎相同的量測條件，並能避免損傷被測物表面。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱第1至第4圖，第1圖為根據本發明之一較佳具體實施例之探針裝置1之示意圖，第2圖為探針裝置1之分解示意圖，第3圖為探針裝置1沿第1圖中線X-X之剖面圖，第4圖為探針裝置1沿第1圖中線Y-Y之剖面圖。探針裝置1包含一裝置本體12、一滑動件14、一探針頭16、一彈簧18及一力量調整機構20。滑動件14、彈簧18及力量調整機構20設置於裝置本體12內，探針頭16連接滑動件14並能露出裝置本體12，藉由力量調整機構20調整彈簧18之變形量以達到調整施加於探針頭16之測試力量。

詳細而言，裝置本體12包含一管體122、一後蓋124、一螺絲126及一擋止部128。管體122具有一前端開口1222、一後端開口1224、一側邊開口1226及二螺孔1228、1230。管體122於前端開口1222處具有一端面1232。後蓋124相對於端面1232自後端開口1224連接至管體122並具有一第一通孔1242。螺絲126自管體122外部鎖入螺孔1228並突出管體122內壁。擋止部128由一螺絲自管體122外部鎖入螺孔1230並突出管體122內壁形成。滑動件14呈一桿狀，以一可滑動的方式設置於管體122內。滑動件14具有一第一端部142、一第二端部144及分別於第一端部142及第二端部144 形成之盲孔146、148。盲孔148正對第一通孔1242使得一外部連接頭2(以虛線繪示於第3圖及第4圖中)能穿過第一通孔1242插入盲孔148，以實現電連接；於實際量測使用時，外部連接頭2可亦連接至一電表之連接埠。滑動件14亦包含一凸環150，滑動件14藉由凸環150被擋止部128擋止以防止繼續朝端面1232滑動，故可避刷滑動件14滑脫出管體122。探針頭16包含一連接柱162，探針頭16藉由連接柱162插入盲孔146以連接至第一端部142並突出於端面1232。

補充說明的是，於本實施例中，探針頭16係平底探針頭，因探針頭16採可替換的方式設計，故於實作上，探針頭16亦可依需求替換為一字形探針頭17(以虛線繪示於第2圖中)，或其他輪廓之探針頭；又，於本實施例中，探針頭16之輪廓與前端開口1222載面相符，有利於探針頭16相對管體122穩定滑動，但本發明不以此為限。再補充說明的是，前述擋止部128利用結構干涉的設計來防止滑動件14滑脫管體122，因此於實作上，擋止部128亦可直接以管體122內壁結構形成，例如於管體122成形時，於管體122內壁上鏜出一凸環，同樣能擋止滑動件14之凸環150。

此外，彈簧18套於滑動件14上，彈簧18之一端182連接滑動件14，於本實施例中，彈簧18之端182相對於第一端部142直接抵接於凸環150，但本發明不以此為限。例如彈簧18之端182直接插入於滑動件14側表面上的孔中，或是其他方式固定。力量調整機構20包含一套筒202及一操作件204，套筒202具有一底面2022及一側壁2024，套筒202於底面2022具有一第二通孔2026。套筒202設置於管體122內並套於滑動件14上及彈簧18，其中滑動件14能穿過第二通孔2026，彈簧18之一另一端184緊抵底面2022，亦即彈簧18壓縮設置於套筒202與凸環150之間。套筒202於側壁2024上具有一外螺紋2028，操作件204係一環件並具有一內螺紋2042，操作件204設置於管體122內並套於套筒202使得內螺紋2042與外螺紋2028連接，操作件204透過側邊開口1226處露出於裝置本體12使得使用者能操作(例如旋轉)操作件204以調整套筒202與管體122之一相對位置以改變彈簧18之變形量。另外，於本實施例中，後蓋124具有防止套筒202自後端開口1224脫出管體122的功能，但後蓋124之第一通孔1242則容許滑動件14滑動。

請參閱第5圖及第6圖，第5圖為探針裝置1於套筒202位置經調整後之剖面圖，第6圖為第5圖之探針裝置1於量測時之剖面圖，第5圖及第6圖之剖面位置與第4圖相同。請併參閱第4至第6圖。一般而言，於探針裝置1之結構架構中，彈簧18係預壓設置，因此第4圖中彈簧18全長定義為長度L1，此時彈簧18全長並非彈簧18的自然長度，但基於一般彈簧18的線性變化特性，長度L1仍得作為彈簧18因壓縮而產生之彈力值之計算基準。於第5圖中，因經由力量調整機構20調整後，彈簧18進一步縮短，其縮短量定義為長度L2。於量測時，探針頭16會朝管體122縮入，此將進一步壓縮彈簧18。於本實施例中，直至端面1232抵住被測物表面3(以粗實線表示)時，探針頭16始停止縮入管體122，此時壓縮量定義為長度L3，如第6圖所示。

由於長度L1係於裝置後已固定，而長度L2係調整後固定，又長度L3係量測時之固定壓縮量，故於每次量測時彈簧18的總壓縮量固定，亦即測試力量固定，解決先前技術中每次量測時操作員施力不同而造成量測值變異過大或損傷被測物之問題。因此，可藉由調整套筒202與管體122之相對位置來設定前述壓縮量L2，進而設定彈簧18的總壓縮量，亦即設定了測試力量。另外，於本實施例中，為確保操作件204旋轉時，套筒202能相對管體122產生位移而不會隨操作件204一起旋轉，套筒202外表面形成一長槽2030，螺絲126伸入長槽2030中以限制套筒202轉動，並且當套筒202與管體122之相對位置調整好後，可將螺絲126更旋轉深入螺孔1228中以迫緊套筒202，實現固定套筒202的功能。於實作上，前述限制套筒202旋轉之機制亦可藉由具有非圓形截面之管體來實現。

此外，請參閱第1至第3圖，為便於使用者精確調整力量調整機構20，管體122具有一狹長窗口130及形成於狹長窗口130旁之複數個刻度標記132，每一個刻度標記132指示一測試力量值，此測試力量值的數字符號於實作上亦可直接刻於刻度標記132旁；於本實施例中，為簡化圖面，未於刻度標記132旁刻上對應的測試力量值的數字符號。套筒202外表面上形成一指示標記2032，指示標記2032能透過狹長窗口130露出，使用者即能藉由操作力量調整機構20以將指示標記2032對齊其中一個刻度標記132，以將該個刻度標記132所指示之測試力量值作為設定之測試力量。於實作上，對於EMI薄膜電性量測，前述複數個刻度標記132指示範圍可設定在120g至300g之範圍，每個刻度差可設定為15g；但本發明不以此為限。原則上，探針裝置1可適用之測試力量範圍值視彈簧18可設定的總壓縮量、彈性常數等而定，此可為所屬技術領域具有通常知識者基於前述說明即可輕易進行設定，不另贅述。

請參閱第7圖及第8圖，第7圖為探針裝置1測試一具有防EMI鍍膜之殼體4之示意圖，第8圖為殼體4之側壁42沿第7圖中線Z-Z之剖面圖。殼體4其內側表面上均形成有一導電鍍膜，涵蓋殼體4之側壁42、底板44、形成於側壁42的槽422內及設置於底板44上的螺絲柱46之表面。於一般測試環境下，將使用兩組探針裝置1及一電表5，兩組探針裝置1與電表5以電線電連接(以粗實線表示於第7圖中)，先將探針裝置1之探針頭16接觸螺絲柱46之表面，如實線繪示之探針裝置1所示。接著，將探針裝置1下壓(如第7圖中箭圖所示)，直至管體122之端面1232亦接觸螺絲柱46之表面，自電表5讀取量測值。對於底板44表面之量測亦同，如虛線繪示之探針裝置1所示。對於側壁42的槽422內底面的量測，因槽422的寬度不足使探針頭16伸入，故探針裝置1可改用一字形探針頭17，以能伸入槽422中，如第8圖所示；接著，即依前述量測操作程序進行量測，不另贅述。

補充說明的是，如第9圖所示，當外部連接頭2體積過大致使無法伸入後蓋124之第一通孔1242中時，於滑動件14之第二端部144接上一金屬轉接件152，邏輯上延伸第二端部144，有利於外部連接頭2自外部與滑動件14電連接。同理，於滑動件14之第一端部142接上另一金屬轉接件154，邏輯上延伸第一端部142，方便安裝探針頭16(或換裝探針頭17)。再補充說明的是，於前述各實施例中，第一端部142與金屬轉接件154或探針頭16之銜接，或是第一端部142與探針頭16之銜接可採用螺紋結構。

請參閱第10圖及第11圖，第10圖為根據本發明之另一較佳具體實施例之探針裝置7之示意圖，第11圖為探針裝置7沿第10圖中線W-W之剖面圖。探針裝置7與探針裝置1結構大致相同，主要不同之處在於探針裝置7之力量調整機構21之調整機構不同於探針裝置1之力量調整機構20，細節說明如下。配合力量調整機構21，探針裝置7之管體123具有一齒狀開口134，齒狀開口134具有複數個卡合槽1342，力量調整機構21之套筒212設置於管體123內並套於滑動件14及彈簧18，彈簧18之端184緊抵套筒212之底面2122，力量調整機構21之操作件214包含一懸臂部2142、一按壓部2144及一卡合部2146，懸臂部2142之固定端2148連接套筒212之側壁2124，按壓部2144及卡合部2146位於懸臂部2142之自由端2150，卡合部2146與複數個卡合槽1342其中之一卡合，按壓部2144自齒狀開口134突出於管體123。按壓部2144能被按壓以使卡合部2146脫離卡合槽1342，此時，使用者即可經由按壓部2144移動套筒212，以達到調整彈簧18之變形量，亦即可設定測試力量。於實作上，可形成複數個刻度標記136對應於該複數個卡合槽1342旁，每一個刻度標記136指示一測試力量值，可供使用者調整參考。相較探針裝置7與探針裝置1，探針裝置1可提供無段式測試力量調整，增加使用者設定測試力量的彈性；探針裝置7可提供定值測試力量調整，增加設定測試力量的精度。關於探針裝置7各部件之其他說明，請參閱前述探針裝置1之相關說明，不待贅述。

如前述各實施例之說明，本發明之探針裝置於量測被測物時，探針頭會縮入裝置本體中，故被測物被探針頭接觸的表面所承受的力量將由探針裝置內的彈簧決定，而非由使用者之施力決定。實際使用上，使用者即可藉由探針裝置之力量調整機構來調整彈簧的變形量，以間接控制測試力量，進而提供穩定的量測條件。因此，本發明能提供穩定的量測條件以有效抑制量測變異，並能配合待測物不同性質調整測試力量以避免損傷被測物表面。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1、7‧‧‧探針裝置

2‧‧‧外部連接頭

3‧‧‧被測物表面

4‧‧‧殼體

5‧‧‧電表

12‧‧‧裝置本體

14‧‧‧滑動件

16、17‧‧‧探針頭

18‧‧‧彈簧

20、21‧‧‧力量調整機構

42‧‧‧側壁

44‧‧‧底板

46‧‧‧螺絲柱

122、123‧‧‧管體

124‧‧‧後蓋

126‧‧‧螺絲

128‧‧‧擋止部

130‧‧‧狹長窗口

132、136‧‧‧刻度標記

134‧‧‧齒狀開口

142‧‧‧第一端部

144‧‧‧第二端部

146、148‧‧‧盲孔

150‧‧‧凸環

152、154‧‧‧金屬轉接件

162‧‧‧連接柱

182、184‧‧‧端

202、212‧‧‧套筒

204、214‧‧‧操作件

422‧‧‧槽

1222‧‧‧前端開口

1224‧‧‧後端開口

1226‧‧‧側邊開口

1228、1230‧‧‧螺孔

1232‧‧‧端面

1242‧‧‧第一通孔

1342‧‧‧卡合槽

2022、2122‧‧‧底面

2024、2124‧‧‧側壁

2026‧‧‧第二通孔

2028‧‧‧外螺紋

2030‧‧‧長槽

2032‧‧‧指示標記

2042‧‧‧內螺紋

2142‧‧‧懸臂部

2144‧‧‧按壓部

2146‧‧‧卡合部

2148‧‧‧固定端

2150‧‧‧自由端

第1圖為根據本發明之一較佳具體實施例之探針裝置之示意圖。

第2圖為第1圖中探針裝置之分解示意圖。

第3圖為探針裝置沿第1圖中線X-X之剖面圖。

第4圖為探針裝置沿第1圖中線Y-Y之剖面圖。

第5圖為第1圖中探針裝置於套筒位置經調整後之剖面圖。

第6圖為第5圖之探針裝置於量測時之剖面圖。

第7圖為第1圖中探針裝置測試具有防EMI鍍膜之殼體之示意圖。

第8圖為殼體之側壁沿第7圖中線Z-Z之剖面圖。

第9圖為根據本發明之另一實施例之探針裝置之剖面示意圖。

第10圖為根據本發明之另一較佳具體實施例之探針裝置之示意圖。

第11圖為探針裝置沿第10圖中線W-W之剖面圖。