TWI525326B - Probe and probe module using the probe - Google Patents

Description

探針及使用該探針之探針模組

本發明關於一種用於點觸電子裝置之探針，尤指一種可提升耐電流特性及延長使用壽命之探針，以及使用該探針之探針模組。

如第1及2圖所示之習用探針模組10，主要包含有一上導板11、一相對上導板11之下導板12，以及位於上、下導板11、12之間之多數根探針13。上導板11具有多數個上導孔112，用以分別供各探針13之一針頭132穿設，下導板12具有多數個下導孔122，用以分別供各探針13之一針尖134穿設，此外，各探針13之一針身136藉由沖壓加工方式形成扁平狀，使得探針13之針身136與針尖134之鄰接處會形成一最大寬度大於該下導孔122直徑之承靠部138，用以承靠於下導板12之頂面。藉此，當探針13之針尖134接觸到一待測物時，探針13之針身136便能藉由其扁平狀的設計而朝著一固定方向產生變形，用以提供針尖134穩定的接觸力量。

為了滿足電子產品的小型化需求，習用探針模組10必須朝向減少相鄰兩根探針13之間節距P的方向發展。請配合參照第3圖，若在探針13之針徑不變的情況下將節距P縮短，亦即，僅縮短探針13之中心到探針13之中心(或者探針13之邊緣到探針13之邊緣)之間的相隔間距來達成縮 小節距之目的，則相鄰兩根探針13之扁平狀針身136(特別是在其頂端部位)在受力變形時很容易意外碰觸而造成短路現象。另一方面，假如為了縮短節距P而減少探針13之針徑(但探針13與探針13之間仍保持一定的安全間距)，則探針13本身的耐電流能力便會隨之降低，進而將連帶影響探針13的使用壽命。

本發明之主要目的在於提供一種探針，使用於探針模組時，能在探針與探針之安裝節距與習用者相當之情況下，縱使用針徑較習用探針為大的探針，仍能使探針與探針之間保持有與習用相當的安全間距，以避免探針受力變形時探針與探針之間相互接觸而短路，並藉由使用較大的針徑以提升探針之耐電流能力及延長使用壽命者。

為了達成上述目的，本發明所提供之第一種探針包含有一針頭、一針尖，以及一針身，該針身連接在該針頭與該針尖之間且具有一第一扁平段及一第二扁平段，該第二扁平段鄰接於該第一扁平段之一端，並且可以鄰接於該針尖，用以承靠於一下導板，亦可鄰接於該針頭，用以承靠於一定位膜。其中，該針身之第一扁平段係從該針頭往該針尖呈弧狀等寬度延伸，且該針身之第一扁平段的寬度係大於該針身之第二扁平段的厚度、該針頭之直徑，以及該針尖之直徑；其次，該針身之第一扁平段的厚度小於該針身之第二扁平段的寬度、該針頭之直徑，以及該針尖之直徑；此外，該針身之第二扁平段的寬度係大於該針身之第一扁平段的厚 度、該針頭之直徑，以及該針尖之直徑；而且，該針身之第一扁平段之寬度的延伸方向與第二扁平段之寬度的延伸方向投影在一水平面上時，並非平行。

最好，該針身之第一扁平段之寬度的延伸方向與第二扁平段之寬度的延伸方向投影在一水平面上時，係相互垂直。

為了達成上述目的，本發明所提供之第二種探針包含有一針頭、一針尖，以及一扁平狀針身，該扁平狀針身連接在該針頭及該針尖之間，並且自該針頭朝該針尖的方向呈弧狀延伸，用以在該探針受力時產生適當的變形，該扁平狀針身之寬度自該針頭朝該針尖的方向逐漸增加，而於該針身與針尖之銜接處形成一具有最大寬度之承靠部，用以提供承靠力量。

為了達成上述目的，本發明所提供之第三種探針包含有一針頭、一針尖，以及一扁平狀針身，該扁平狀針身連接在該針頭及該針尖之間，並且自該針頭朝該針尖的方向呈弧狀延伸，此外，該扁平狀針身之一側邊實質上切齊於該針頭及該針尖之外周緣，該扁平狀針身之另一側邊突出於該針頭及該針尖之外周緣，用以提供承靠力量。

藉此，本發明所提供之前述探針均能夠在節距不變的情況下增加本身之針徑，以有效提升耐電流能力及延長使用壽命。

此外，本發明之另一目的在於提供一種使用上述探針之探針模組，其包含有一上導板以及一下導板，用以將 上述探針以針尖突露於該下導板外之方式保持在前述上、下導板之間。

「習用技術」

10‧‧‧探針模組

11‧‧‧上導板

112‧‧‧上導孔

12‧‧‧下導板

122‧‧‧下導孔

13‧‧‧探針

132‧‧‧針頭

134‧‧‧針尖

136‧‧‧針身

138‧‧‧承靠部

「第一實施例」

20‧‧‧探針模組

21‧‧‧上導板

211‧‧‧上導孔

22‧‧‧下導板

221‧‧‧下導孔

23‧‧‧定位膜

232‧‧‧定位孔

24‧‧‧探針

25‧‧‧針頭

26‧‧‧針尖

27‧‧‧針身

272‧‧‧第一扁平段

274‧‧‧第二扁平段

W1、W1’、W2、W2’、W3‧‧‧寬度

W4、W5‧‧‧直徑

P1‧‧‧節距

G‧‧‧間距

「第二實施例」

30‧‧‧探針模組

31‧‧‧探針

32‧‧‧針頭

33‧‧‧針身

34‧‧‧第一扁平段

35‧‧‧第二扁平段

「第三實施例」

40‧‧‧探針模組

41‧‧‧探針

42‧‧‧針頭

43‧‧‧針尖

44‧‧‧扁平狀針身

45‧‧‧承靠部

W3‧‧‧橫截面寬度

「第四實施例」

50‧‧‧探針模組

51‧‧‧探針

52‧‧‧針頭

53‧‧‧針尖

54‧‧‧扁平狀針身

55‧‧‧承靠部

第1圖為習用探針模組之前視圖。

第2圖為習用探針模組之側視圖。

第3圖為習用探針模組之探針的斷面示意圖。

第4圖為本發明之探針的立體圖。

第5圖為本發明第一實施例所提供之探針模組之前視圖。

第6圖為本發明第一實施例所提供之探針模組之側視圖。

第7圖為本發明第一實施例所提供之探針模組之探針的斷面示意圖。

第8圖為本發明第二實施例所提供之探針模組之前視圖。

第9圖為本發明第二實施例所提供之探針模組之側視圖。

第10圖為本發明第二實施例所提供之探針模組之另一前視圖。

第11圖類同於第10圖，主要顯示探針之不同態樣。

第12圖為本發明第三實施例所提供之探針模組之前視圖。

第13圖為本發明第三實施例所提供之探針模組之側視圖。

第14圖為本發明第四實施例所提供之探針模組之側視圖。

第15圖為第14圖沿著剖線15-15方向之剖視示意圖，顯示本發明第四實施例所提供之探針模組之探針之斷面。

請先參閱第5及6圖，圖中顯示有使用本發明第 一實施例之探針24的探針模組20。其中，探針模組20包含有一上導板21、一下導板22、一定位膜23，以及多數根探針24。以下將對前述各個構件之結構特徵以及各構件間之相互關係詳加說明。

上導板21具有多數個呈間隔排列之上導孔211。

下導板22相對於上導板21設置，且具有多數個呈間隔排列之下導孔221。

定位膜23設於上、下導板21、22之間且鄰近上導板21之處，且具有多數個呈間隔排列之定位孔232。

請配合參閱第4至6圖，各探針24具有一針頭25、一針尖26，以及一連接針頭25及針尖26之針身27，在本實施例中，針身27藉由沖壓加工方式形成一具有寬度W1及厚度W1’之第一扁平段272以及一具有寬度W2及厚度W2’之第二扁平段274，第二扁平段274鄰接在第一扁平段272之底端與針尖26之頂端之間。其中，針身27之第一扁平段272朝著一第一方向(如第4圖所示之X軸方向)自針頭25朝針尖26呈弧狀且等寬度延伸突出(亦即第一扁平段272整段的寬度W1係均一相等)，以致針尖26偏離針頭25一預定距離而不在同一軸線上。其次，在面對第一方向上(亦即從第6圖之前視方向觀之)，針身27之第一扁平段272的寬度W1大於針身27之第二扁平段274的厚度W2’、針頭25之直徑W4，以及針尖26之直徑W5。此外，在面對一垂直第一方向之第二方向(如第4圖所示之Y軸方向)上，也就是從第5圖之前視方向看來，針身27之第一扁平段272的厚度W1’小於針 身27之第二扁平段274的寬度W2、針頭25之直徑W4，以及針尖26之直徑W5。再者，針身27之的第二扁平段274的寬度W2大於第一扁平段272的厚度W1’、針頭25之直徑W4、針尖26之直徑W5以及下導板22之下導孔221的孔徑。除此之外，針身27之第二扁平段274係將原本呈圓柱狀之針身利用沖壓加工方式而形成，而且沖壓的方向可位於第一、第二方向所構成之一虛擬平面(如第4圖所示之XY平面)上且非平行於第一方向(如第4圖所示之X軸方向)，亦即，只要針身27之第一扁平段272之寬度W1的延伸方向(在此實施例中為Y軸方向)與第二扁平段274之寬度W2的延伸方向(在此實施例中為X軸方向)投影在一水平面上(例如XY平面)時，並非平行。然而，如本實施例所示，此一沖壓方向以平行第二方向(如第4圖所示之Y軸方向)為最佳選擇，使針身27之第一、第二扁平段272、274之間保持在相互垂直的狀態，亦即，第一扁平段272之寬度W1的延伸方向(Y軸方向)與第二扁平段274之寬度W2的延伸方向(X軸方向)投影在一水平面上(XY平面)時，相互垂直為最佳。

在組裝時，各探針24之針頭25經由定位膜23之定位孔232輔助定位，而穿設於上導板21之上導孔211內，各探針24之針尖26穿設於下導板22之下導孔221內，使各探針24之針身27的第一扁平段272位於上、下導板21、22之間，並且使各探針24之針身27的第二扁平段274承靠於下導板22朝上導板21之一側面，藉此，第二扁平段274將形成一擋止，使各個探針24可以被保持在上、下導板21、22之間 而不致掉落。在探針模組20進行點觸作業時，一旦各探針24之針尖26碰觸到一待測物，各探針24之針身27的第二扁平段274將朝向上導板21方向略微位移，此時各探針24之針身27的第一扁平段272因承受點觸待測物之反作用力，將朝著第一方向(如第4圖所示之X軸方向)產生適當的彎曲變形，不但提供點觸作業時之緩衝作用，以確保待測物或針尖26不致受損，同時也提供針尖26穩定抵接待測物電性接點的接觸力量。

由上述可知，本發明第一實施例利用針身27之第二扁平段274的承靠設計，讓針身27之第一扁平段272只需提供變形功能而不需要提供承靠功能，所以，在使用與習用探針相同之針徑的情況下，可以適當地縮小針身27之第一扁平段272的寬度W1(亦即，前述寬度W1可以比習用相同針徑之探針的扁平狀針身的寬度還小)，以致本發明之探針模組20之相鄰二探針的節距若設定成與習用者相同時，各針身27之第一扁平段272在受力變形時，將較習用者更不易彼此碰觸，換言之，若探針模組使用本發明的探針24結構，則探針24與探針24之間的節距配置，可以較使用習用探針結構者為小，以滿足細微節距(fine pitch)點測之需求。相對地，若本發明之探針24與探針24之間的節距設定係與習用相同之狀況下，則因著本發明之探針24具有特殊的結構，以致在使用比習用探針更大針徑的探針來作為本發明之探針時，探針與探針之間仍可維持與習用者相同之安全間距。詳而言之，請參閱第7圖，因為相鄰兩根探針24之間的節距P1(中心對 中心或邊緣對邊緣之距離)是由相鄰兩根探針24之間的間距G加上各探針24之針身27的第一扁平段272的寬度W1，在間距G是固定不變的情況下，節距P1的大小主要會受到各探針24之針身27的第一扁平段272的寬度W1所限制，因此，本發明第一實施例將針身27之第一扁平段272的寬度W1加以縮小之後，若兩根探針24設置的中心位置仍然保持不變，則相鄰兩根探針24之間在受力變形時發生碰觸短路的機會就能夠大為降低(因為探針24與探針24之間的安全間距相對的變大)。所以，一方面除了可以選擇在不改變探針24之針徑的情況下縮短相鄰兩根探針24之間的節距P1，而使前述兩根探針24仍然保有與習用相同的安全間距G，以致讓上、下導板21、22之間能夠依據實際需要而設置更加密集的探針24之外，另一方面則是可以選擇在不改變節距P1的情況下增加探針24之針徑(但兩根探針之間仍然保有與習用相同的安全間距G)，如此便能有效提升探針24本身之耐電流能力及延長使用壽命。

請再參閱第8及9圖，為使用本發明第二實施例之探針31的探針模組30，此實施例與第一實施例的結構大致相同，主要差異在於各探針31之針身33的第一扁平段34位於定位膜23與下導板22之間，各探針31之針身33的第二扁平段35是鄰接於第一扁平段34之頂端與針頭32之底端之間，而且，各探針31之針身33的第二扁平段35的寬度W2大於定位膜23之定位孔232的孔徑，使得各探針31之針身33的第二扁平段35能夠承靠於定位膜23朝上導板21之一側 面，用以提供承靠力量，同樣可使探針31保持在該上、下導板21、22之間而不掉落。藉此，本實施例之探針31亦可以適當地縮小針身33之第一扁平段34的寬度W1，藉以達到與第一實施例相同的功效。

在此需要補充說明的是，本實施例之探針模組30不一定要每一根探針31之針身33都沖壓出第二扁平段35，實際上只要有其中一根探針31之針身33具有第二扁平段35即可(如第10圖所示)，或者也可以如第11圖所示，將其中一半探針31之針身33沖壓形成第二扁平段35，同時縮小另外一半探針31之針頭32的外徑(例如將針頭32設計成錐狀)，並且將此兩種探針31以兩兩交錯的方式設置，如此兩種方式不但都能夠確保定位膜23不會脫落，同時可以有效縮短相鄰兩根探針31之間的節距。

請參閱第12及13圖，為使用本發明第三實施例之探針41的探針模組40，此實施例與前述兩實施例的主要差異在於探針41的結構不同。詳而言之，探針41具有一針頭42、一針尖43，以及一連接針頭42及針尖43之扁平狀針身44，扁平狀針身44自針頭42朝針尖43的方向呈弧狀延伸，而且，扁平狀針身44之寬度W3自針頭42朝針尖43的方向逐漸增加而呈現上窄下寬的形狀，使得扁平狀針身44與針尖43之鄰接處形成一承靠部45，承靠部45的寬度大於下導板22之下導孔221的孔徑，用以承靠於下導板22朝上導板21之一側面而提供承靠力量，使探針41可保持在上、下導板21、22之間而不掉落。

藉此，本發明第三實施例之探針41利用扁平狀針身44之底端所形成之承靠部45提供承靠功能，並且同時減少了扁平狀針身44之上半段的寬度，所以此設計也可以有效降低前後相鄰兩根探針41之間在受力變形時，在最容易發生碰觸機會的針身44的上半段發生碰觸短路的現象，進而能夠達到與前述兩實施例相同的功效。

請再參閱第14及15圖，為使用本發明第四實施例之探針51的探針模組50，此實施例與前述各實施例的主要差異在於探針51的結構不同。在本實施例中，探針51具有一針頭52、一針尖53，以及一連接針頭52及針尖53之扁平狀針身54，扁平狀針身54自針頭52朝針尖53的方向呈弧狀且等寬度延伸，扁平狀針身54之一側邊實質上切齊於針頭52及針尖53之外周緣，扁平狀針身54之另一側邊突出於針頭52及針尖53之外周緣，使得扁平狀針身54與針尖53之鄰接處形成一承靠部55，承靠部55之寬度大於下導板22之下導孔221的孔徑，用以提供承靠力量。

由上述可知，本實施例之探針51的扁平狀針身54相較於習用技術所使用之探針13的扁平狀針身136減少了將近一半的寬度，因此相對就減少了前後相鄰兩根探針51之間發生短路的機會，同時也就可以根據實際需求而選擇減少相鄰兩根探針51之節距或增加探針51本身之針徑，以達到與前述各實施例相同的功效。

綜上所陳，本發明之前述各種探針藉由不同的結構均能夠在針徑不變的情況下縮短相鄰兩根探針之間的節 距，以符合高密集度的設計要求，另外也可以在節距不變的情況下增加單一探針之針徑，以達到提升耐電流能力及使用壽命的目的。

24‧‧‧探針

25‧‧‧針頭

26‧‧‧針尖

27‧‧‧針身

272‧‧‧第一扁平段

274‧‧‧第二扁平段

W1、W1’、W2、W2’‧‧‧寬度

W4、W5‧‧‧直徑

Claims (14)

1. 一種探針，包含有一針頭、一針尖，以及一連接該針頭及該針尖之針身，其特徵在於：該針身具有一第一扁平段及一第二扁平段，該第二扁平段鄰接該第一扁平段之一端；該針身之第一扁平段係從該針頭往該針尖呈弧狀等寬度延伸，且該針身之第一扁平段的寬度(W1)係大於該針身之第二扁平段的厚度(W2’)、該針頭之直徑(W4)，以及該針尖之直徑(W5)；該針身之第一扁平段的厚度(W1’)小於該針身之第二扁平段的寬度(W2)、該針頭之直徑(W4)，以及該針尖之直徑(W5)；該針身之第二扁平段的寬度(W2)係大於該針身之第一扁平段的厚度(W1’)、該針頭之直徑(W5)，以及該針尖之直徑(W4)；該針身之第一扁平段之寬度的延伸方向與第二扁平段之寬度的延伸方向投影在一水平面上時，並非平行。
2. 如請求項1所述之探針，其中該針身之第二扁平段鄰接在該針身之第一扁平段與該針尖之間。
3. 如請求項1所述之探針，其中該針身之第二扁平段鄰接在該針身之第一扁平段與該針頭之間。
4. 如請求項1所述之探針，其中該針身之第一扁平段之寬度的延伸方向與第二扁平段之寬度的延伸方向投影在一水平面上時，相互垂直。
5. 一種探針模組，包含有：一上導板，具有至少二上導孔；一下導板，相對該上導板且具有至少二下導孔；以及至少二如請求項1所述之探針，各該探針之針頭穿設於該上導板之上導孔內，各該探針之針尖穿設於該下導板之下導孔內，各該探針之針身的第一扁平段位於該上、下導板之間，各該探針之針身的第二扁平段承靠於該下導板朝該上導板之一側面，且各該探針之針身的第二扁平段的寬度大於該下導板之下導孔的孔徑。
6. 如請求項5所述之探針模組，其中該針身之第二扁平段鄰接在該針身之第一扁平段與該針尖之間。
7. 一種探針模組，包含有：一上導板，具有至少二上導孔；一下導板，相對該上導板且具有至少二下導孔；一定位膜，設於該上、下導板之間且具有至少二定位孔；以及至少二如請求項1所述之探針，各該探針之針頭穿經該定位膜之定位孔而穿設於該上導板之上導孔內，各該探針之針尖穿設於該下導板之下導孔內，各該探針之針身的第一扁平段位於該定位膜與該下導板之間，各該探針之針身的第二扁平段承靠於該定位膜朝該上導板之一側面，且各該探針之針身的第二扁平段的寬度大於該定位膜之定位孔的孔徑。
8. 如請求項7所述之探針模組，其中該針身之第二扁平段鄰接在該針身之第一扁平段與該針頭之間。
9. 一種探針，包含有一針頭、一針尖，以及一連接該針頭及該針尖之扁平狀針身，該扁平狀針身自該針頭朝該針尖呈弧狀延伸，且該扁平狀針身之寬度自該針頭朝該針尖逐漸增加。
10. 一種探針模組，包含有：一上導板，具有至少二上導孔；一下導板，相對該上導板且具有至少二下導孔；以及至少二如請求項9所述之探針，各該探針之針頭穿設於該上導板之上導孔內，各該探針之針尖穿設於該下導板之下導孔內，各該探針之扁平狀針身位於該上、下導板之間且與該針尖之鄰接處形成一承靠部，承靠部承靠於該下導板朝該上導板之一側面，各該探針之承靠部的寬度大於該下導板之下導孔的孔徑。
11. 一種探針，包含有一針頭、一針尖，以及一連接該針頭及該針尖之扁平狀針身，該扁平狀針身自該針頭朝該針尖呈弧狀延伸，該扁平狀針身之一側邊實質上切齊於該針頭及該針尖之外周緣，該扁平狀針身之另一側邊突出於該針頭及該針尖之外周緣。
12. 如請求項11所述之探針，其中該扁平狀針身自該針頭朝該針尖呈等寬度延伸。
13. 一種探針模組，包含有：一上導板，具有至少二上導孔； 一下導板，相對該上導板且具有至上二下導孔；以及至少二如請求項11所述之探針，各該探針之針頭穿設於該上導板之上導孔內，各該探針之針尖穿設於該下導板之下導孔內，各該探針之扁平狀針身位於該上、下導板之間且與該針尖之鄰接處形成一承靠部，該承靠部承靠於該下導板朝該上導板之一側面，各該探針之承靠部的寬度大於該下導板之下導孔的孔徑。
14. 如請求項13所述之探針模組，其中該扁平狀針身自該針頭朝該針尖呈等寬度延伸。