TWI621859B - 量測系統 - Google Patents

Abstract

一種量測系統，用以對一待測物進行量測，其包含有：一量測平台，具有一承載面，該承載面供放置該待測物；一懸臂，其一端連接於該量測平台，且可相對於該量測平台移動；一探針模組，設置於該懸臂上，該探針模組具有至少一探針；一握持件，連接於該懸臂上，該握持件用以供使用者握持，藉以帶動該懸臂相對於該承載面移動；其中，該懸臂係設有一擋止部，該擋止部用以抵靠於一參考面上，以使該懸臂與該承載面之間相距一預定距離。

Description

量測系統

本發明係與量測系統有關；特別是指一種是用於量測電子元件或電路基板的量測系統。

隨著電子產品發展日漸蓬勃，為確保電子產品出廠時的品質，製造、組裝及出廠前，通常都會透過量測系統檢測電子產品之各精密電子元件間的電性連接是否確實或者電路基板上各表面線路及內埋線路的電性是否有錯誤。

而電子元件或者電路基板的尺寸並非單一化，會因應各種不同的要求改變，而用以對待測物進行電性檢測的探針模組亦然，因此，光靠檢測人員直接手持探針模組對極為精細的待測物進行電性檢測，檢測人員不免地會因為呼吸、心跳等生理因素或是緊張、疲勞等生理因素影響，而有無法將探針模組精準地移動至適當的位置以對待測物進行檢測。除此之外，由於待測物與探針模組皆屬於高單價且精密的零件，因此，一但出了什麼差錯，恐將造成測試期程的延宕與測試成本的提高。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種量測系統，可提高檢測人員對待測物進行電性檢測的效率以及準確性。

緣以達成上述目的，本發明提供的量測系統，用以對一待測物進行量測，其包含有：一量測平台，具有一承載面，該承載面供放置該待測物；一懸臂，其一端連接於該量測平台，且可相對於該量測平台移動；一探針模組，設置於該懸臂上，該探針模組具有至少一探針；一握持件，連接於該懸臂上，該握持件用以供使用者握持，藉以帶動該懸臂相對於該承載面移動；其中，該懸臂係設有一擋止部，該擋止部用以抵靠於一參考面上，以使該懸臂與該承載面之間相距一預定距離。

緣以達成上述目的，本發明另提供一種適用於一量測系統的量測方法，該量測系統包含有一量測平台、一懸臂以及一探針模組，該量測平台承載有一待測物，該懸臂一端連接於該量測平台上，該探針模組設置於該懸臂上，且該探針模組具有至少一探針，另外該懸臂設有一擋止部；該量測方法包含有以下步驟：移動該懸臂與該探針模組，並使該擋止部抵靠於一參考面上，使該懸臂與該量測平台相距一預定距離；限制該懸臂與該量測平台之間的距離為該預定距離，以固定該探針與該待測物之間於垂直方向上的距離；驅動該探針模組，使該探針往該待測物所在之方向移動一行程距離並接觸該待測物，藉以對該待測物進行電性量測。

緣以達成上述目的，本發明另提供一種量測系統，用以對一待測物進行量測，其包含有：一量測平台，具有一承載面，該承載面供放置該待測物；一懸臂，包含有複數個彼此相樞接的支臂，該些支臂包含有一第一臂以及一第二臂，該第一臂一端連接於該量測平台，且可相對於該量測平台移動；一探針模組，設置於該第二臂上，該探針模組具有至少一探針；一握持件，連接於該第二臂上，該握持件用以供使用者握持，以帶動該懸臂相對於該承載面移動。

本發明之效果在於，透過上述設計，檢測人員只要握持著該握持件，便可輕易地帶動探針模組移動，進而對待測物進行電性檢測，且透過懸臂的支撐更可有效地輔助探針模組保持於穩定的狀態而不易晃動，而可提高檢測人員的檢測效率與精準度。

〔本發明〕

100‧‧‧量測系統

10‧‧‧量測平台

12‧‧‧基座

122‧‧‧座體

124‧‧‧載板

125‧‧‧承載面

14‧‧‧立柱

20‧‧‧懸臂

22‧‧‧第一臂

24‧‧‧第二臂

242‧‧‧平行連桿組

244‧‧‧承架

30‧‧‧探針模組

32‧‧‧探針

40‧‧‧握持件

50‧‧‧水平限位機構

50a‧‧‧第一水平限位件

50b‧‧‧第二水平限位件

60‧‧‧垂直限位機構

60a‧‧‧滑軌組件

60b‧‧‧擋止件

60c‧‧‧動力驅動件

70‧‧‧控制器

A1~A3‧‧‧箭頭方向

R‧‧‧參考面

圖1為本發明一較佳實施例之量測系統的立體圖。

圖2為上述較佳實施例之量測系統的頂視圖。

圖3為上述較佳實施例之量測系統的側視圖。

圖4為上述較佳實施例之量測系統的側視圖，揭示擋止部抵靠於一參考面上，以設定一預定距離。

圖5為上述較佳實施例之量測系統的側視圖，揭示該預定距離設定完畢後，收回該擋止部。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1至圖3所示，為本發明一較佳實施例之量測系統100，其包含有一量測平台10、一懸臂20、一探針模組30、一握持件40、一水平限位機構50、一垂直限位機構60以及一控制器70。

於本實施例中，該量測平台10包含有一基座12以及一立柱14，該基座12包含有一座體122以及一載板124，該載板124係以可活動的方式設置於該座體122上，較佳者，該載板124係以可相對於該座體122 在水平方向上移動的方式設置於該座體122上，及/或亦可相對於該座體122在垂直方向上移動的方式設置於該座體122上，換言之，亦可作兼具有可升降之載板124設計，其中，該載板124具有一承載面125，該承載面125可供放置一待測物(圖未示)，該待測物可為電子元件或電路基板。該立柱14係設置於該座體122上。

該懸臂20一端連接於該量測平台10，且可相對於該量測平台10移動，該懸臂20包含有複數個彼此樞接的支臂，於本實施例當中，該些支臂包含有一第一臂22以及一第二臂24，該第一臂22的一端係連接於該量測平台10的立柱14上，且可相對於該量測平台10上之承載面125而於水平方向上擺動，其中，配合圖2所示，所述第一臂22可於水平方向上擺動係指第一臂22以立柱14為旋轉軸心沿箭頭方向A1擺動；該第二臂24的一端與該第一臂22的另一端連接，且該第二臂24係可相對於該第一臂22於水平方向上與垂直方向上擺動，其中，配合圖2所示，所述第二臂24可於水平方向上擺動，係指第二臂24以與第一臂22相連接的一端為旋轉軸心沿箭頭方向A2擺動，於本實施例當中，該第二臂24包含有一平行連桿組242以及一承架244，該平行連桿組242的一端與該第一臂22樞接，另一端與該承架244樞接，藉此，透過該平行連桿組242的設計，可使得承架244得以與平行連桿組242與第一臂樞接的一端為支點，作相對於承載面125的垂直方向上的運動(如圖3所示，第二臂24可沿箭頭方向A3上下移動)。

該探針模組30設置於該承架244上，且具有至少一探針32，用以接觸待測物，藉以對待測物進行電性量測。

該握持件40設置於該承架244上，且位於該探針模組30的上方，該握持件40用以供使用者握持，藉以可帶動懸臂20以及設置於懸 臂20上的探針模組30相對於該承載面125移動，進而可將探針模組30移動至所欲進行測試之待側物的上方或其他適當的測試位置。

該水平限位機構50係設置於該懸臂20上，與該控制器70電性連接，且受控於該控制器70，該水平限位機構50係受控制而用以限制該等支臂無法於水平方向相對地樞擺，舉例而言，當水平限位機構50受觸發時，係可限制該第一臂22與第二臂24無法相對於該量測平台於水平方向上移動。復參圖1所示，於本實施例當中，所述的水平限位機構50包括有一第一水平限位件50a以及一第二水平限位件50b，該第一水平限位件50a設置於第一臂22與立柱14之間，供限制第一臂22於水平方向上的擺動，該第二水平限位件50b設置於第二臂24與第一臂22之間，供限制第二臂24相對第一臂22而言在水平方向上的擺動。於本實施例中，該第一水平限位件50a及該第二水平限位件50b電磁煞車或以馬達通電達到電磁煞車的效果。

請一併配合圖4所示，該垂直限位機構60係設置於該第二臂24上，並與該控制器70電性連接，而受控於該控制器70，該垂直限位機構60用以受控制而限制該懸臂20與該承載面125之間保持於一預定距離，或者用以限制設置於該懸臂20上的探針模組30與待測物之間保持於一預定距離。於本實施例中，該垂直限位機構60主要包含有三部分，分別為一滑軌組件60a、一擋止件60b以及一動力驅動件60c，該滑軌組件60a與該擋止件60b連接，用以調整該擋止件60b在垂直方向上的高度(或稱垂直位置)；該擋止件60b的一端具有一擋止部，用以抵靠於一參考面R上，以使得該懸臂20與該承載面125之間相距一預定距離，於本實施例當中，該擋止件60b係設置於該懸臂20上，而使得擋止部設於該懸臂20上；另請配合圖3所示，該動力驅動件60c與第二臂24連接， 該動力驅動件60c在本實施例當中為一氮氣缸，用以驅動該平行連桿組242帶動承架244於該垂直方向上移動，但於其他實際實施上，所述之動力驅動件60c不以氮氣缸為限，亦可採用如油壓缸、電動缸、氣壓缸或螺桿等其他動力驅動件。

於本實施例中，該控制器70係設置於該握持件40上，並與該探針模組30、水平限位機構50以及垂直限位機構60電性連接，該控制器70包含有一探針開關(圖未示)、一水平限位開關(圖未示)以及一垂直限位開關(圖未示)，其中，上述之各個開關係供使用者點擊或觸擊而觸發對應的作動，例如：當該探針開關受觸發時，該探針模組30受驅動而驅使該探針32往待測物所在的方向移動一行程距離，並接觸該待測物，藉以對該待測物進行電性量測；另一方面來說，當探針開關未受觸發時，該探針32不會主動往待測物方向移動。

當該水平限位開關受觸發時，該水平限位機構50係限制懸臂20無法相對於該量測平台10於水平方向上移動，如於本實施例當中，係限制第一臂22與第二臂24無法相對於量測平台10於水平方向上移動，或者稱之為將懸臂20固定在承載面上的一特定X、Y軸座標上。另一方面來說，當水平限位開關未受觸發時，該懸臂20係可受使用者的帶動而任意移動、擺轉。

當該垂直限位開關受觸發時，該垂直限位機構60係限制該懸臂20與該承載面125之間保持在一預定距離，亦即，可限制設置於該懸臂20上的探針模組30保持在待測物上方的一預定距離，如此一來，便可相對於該承載面125將探針模組30定位在一預定的高度，或者稱之為固定在承載面125上的一特定的Z軸座標上；例如在本實施例中，係透過 控制氮氣缸固定該平行連桿組242，以使得承架244在垂直方向上無法移動，進而達到限制懸臂20與承載面125之間保持在該預定距離的效果。另一方面來說，當垂直限位開關未受觸發時，該第二臂24係可相對於該承載面125垂直地移動，或稱可沿Z軸方向移動。

較佳者，上述之各個開關係設置於該握持件40的表面，藉此，當使用者握持於該握持件40上欲對上述之開關進行操控時，較符合人體工學而易於使用者操控，且其操作手感也可顯著提升。

於後茲舉例說明適用上述量測系統的量測方法，首先，係先將待測物靜置於承載面125上，並且使用者可視需求調整載板124相對於座體122的水平位置與垂直位置，接著，調整完畢後，使用者便可握持於該握持件40上，並帶動懸臂20以及探針模組30相對於承載面125移動，進而接近或遠離該待測物或待測物的測試點。

其中，若為避免因誤操作或不熟悉量測系統的操作，而將探針模組30移動下探過低的距離而與待測物或載板124產生碰撞等意外發生，係可先設定該懸臂20相對於該承載面125或待測物的預定量測高度(又可稱為一預定距離)。請配合圖4所示，首先，使用者先調整該滑軌組件60a，以設定該擋止件60b的垂直位置，用於設定擋止件60b的擋止部自承架244伸出的高度，此時該垂直限位機構60處於一設定模式，接著，使用者觸發該滑軌組件60a上的擋止件60b伸出，而操控該握持件40以移動懸臂20與探針模組30，並使該擋止件60b的擋止部抵靠於參考面R上，以使懸臂20及探針模組30與量測平台10的承載面125相距一預定距離，藉由上述設定模式先定義出所需的預定距離、量測高度，之後再進行擋止部抵靠參考面R的動作。其中，上述該擋止件60b伸出的 幅度須使其擋止部超過探針32的針尖，如此一來，於設定量測高度時，探針32之針尖才不會直接觸及參考面R而損毀。

接著，於抵靠參考面R完畢後，該滑軌組件60a上的擋止件60b係受觸發而收回，亦即，提高該擋止件60b的垂直位置並使其處在比探針模組30針尖還高的位置，而該垂直限位機構60則可處於一工作模式，此時，該動力驅動件60c將受觸發而固定該平行連桿組242，以使得該承架244在垂直方向上無法移動，換言之，使得承架244固定在一特定之Z軸座標上。於後，使用者在操作懸臂20時，懸臂20便可受先前垂直限位機構60所進行的高度限制步驟，使得懸臂20移動時其與量測平台10或待測物之間的最短垂直距離受到限制，藉以可有效地避免使用者於操作時，懸臂20過於貼近承載面125，而使得探針32撞擊承載面125或待測物的風險。

另一提的是，前述擋止件60b的伸出與收回的動作與觸發動力驅動件60c進行懸臂20垂直限位與否的動作是可以同時進行的，舉例而言，當使用垂直限位開關觸發擋止件60b伸出時，動力驅動件60c便解除對懸臂20在垂直高度上的限位，而懸臂20便可隨使用者的控制上下移動；另外，當擋止部抵靠參考面R的動作執行完畢，而使用垂直限位開關觸發擋止件60b收回時，該動力驅動件60c同時受到觸發，進而限制懸臂20在垂直方向上的移動，亦即限制懸臂20在特定的Z軸座標上。另外，於一實施例中，擋止件60b的伸出與收回的動作亦可與觸發動力驅動件60c進行懸臂20垂直限位的動作是不同時進行的，此時，擋止件60b的伸出與收回需另外設置擋止件開關進行觸發，動力驅動件60c則使用垂直限位開關觸發進行垂直高度上的限位或開放，而不以前述說明為限。

接著，使用者便可操控握持件40，帶動懸臂20及探針模組30相對於量測平台10移動，以將探針模組30移動靠近至待測物的所在位置處，例如移動至待測物的其中一個測試點的正上方，此時，使用者可視需求觸發垂直限位開關及/或水平限位開關，以啟動垂直限位機構60及/或水平限位機構50來限制懸臂的移動，舉例而言，當使用者已將探針模組30移動至所欲量測之量測點的正上方時，亦即，探針模組30相對於待測物的水平方向(X-Y平面)上的位置已確定，那麼便可啟動水平限位機構50來固定住懸臂20相對於量測平台10的水平位置；接著，當使用者已將探針模組30移動至待測物上方的一量測高度時，便可再啟動垂直限位機構60來固定住懸臂20相對於量測平台的垂直位置，藉以固定探針32與待測物之間於垂直方向上的距離。

於後，使用者便可觸發該探針開關，以驅動探針模組30之探針32朝待測物所在之方向移動一行程距離並接觸該待測物，藉以斷該待測物進行電性量測。其中，較佳者，前述之探針32所移動的行程距離係大於該探針32與該待測物之間於垂直方向上的距離，如此一來，探針32才可略微刺入待測物的測試點，以與待測物產生有效的接觸，以及完成正確的量測數據的採集。在本實施例中，使用者觸發該探針開關，以驅動電動缸、油壓缸、氣壓缸等其他動力驅動件帶動探針模組30之探針32移動。

藉此，透過上述的量測系統與量測方法，使用者便可輕鬆地帶動懸臂20、探針模組30移動至理想的測試位置，並透過其水平限位機構50、垂直限位機構60的輔助與懸臂20的支撐，可有效地降低使用者因呼吸等生理因素或緊張等心理因素而誤操作的問題產生，並同時可有 效地輔助探針模組在測試過程中、下針期間都可保持於穩定狀態而不意晃動，進而可提高檢測的效率與準確率。

其中，所述的預定距離可是一個距離區間，例如介於3cm至6cm之間、介於5mm至10mm之間，另外，所述的預定距離也是可以一特定的數值，例如預定距離可以是3mm、5mm或是5cm等的特定數值，端看使用者欲將懸臂20的第二臂24限制在一特定的垂直高度範圍內可移動，或者是限制在一特定的垂直高度範圍區間之內可移動。

另外一提的是，前述鎖定懸臂相對於量測平台在水平方向或垂直方向上的移動的順序，並非以上述示範性的說明為限，在其他實際應用上，當然亦可先鎖定懸臂於垂直方向再鎖定懸臂於水平方向的移動，或者同時鎖定懸臂於垂直方向與水平方向上的移動。

另外，於一實施例中，所述之懸臂亦可包含有一第三臂，樞接於該第一臂與該第二臂之間，藉以提升懸臂之移動範圍、移動角度等，而具有更多樣的量測範圍的可能性。

另外，於一實施例中，請參圖5所示，在前述之承架上可設置有一承載部246，該承載部246可供設置如光點標示裝置，用以朝探針模組的下針位置發射出光點提示，例如透過投射雷射光點以輔助或引導使用者準確地找出下針位置；另外，該承載部246亦可設置放大鏡，藉以供使用者可透過該放大鏡看清楚待測物與探針的下針位置；另外，亦可在承載部246設置一攝影機，例如設置一CCD攝影機，以對探針及待測物進行拍攝，而可供使用者作量測位置點的參考。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

Claims (13)

1. 一種量測系統，用以對一待測物進行量測，其包含有：一量測平台，具有一承載面，該承載面供放置該待測物；一懸臂，其一端連接於該量測平台，且可相對於該量測平台移動；一探針模組，設置於該懸臂上，該探針模組具有至少一探針；一握持件，連接於該懸臂上，該握持件用以供使用者握持，藉以帶動該懸臂相對於該承載面移動；其中，該懸臂係設有一擋止部，該擋止部用以抵靠於一參考面上，以使該懸臂與該承載面之間相距一預定距離。
2. 如請求項1所述之量測系統，更包含有一垂直限位機構以及一控制器，該垂直限位機構設置於該懸臂上，用以受控制而限制該懸臂與該承載面之間保持於該預定距離，以固定該探針與該待測物之間於垂直方向上的距離；該控制器包含有一垂直限位開關，當該垂直限位開關受觸發時，該垂直限位機構限制該懸臂與該承載面保持該預定距離。
3. 如請求項1或2所述之量測系統，該控制器包含有一探針開關，當該探針開關受觸發時，該探針模組受驅動而驅使該探針往該待測物所在的方向移動一行程距離並接觸該待測物，藉以對該待測物進行電性量測。
4. 如請求項3所述之量測系統，其中該探針往該待測物移動的該行程距離大於該探針與該待測物之間於垂直方向上的距離。
5. 如請求項2所述之量測系統，其中該垂直限位機構包含有一滑軌組件、一擋止件以及一動力驅動件；該滑軌組件與該擋止件連接，用以調整擋止件在垂直方向上的高度；該擋止件具有該擋止部；該動力驅動件與該懸臂連接，用以驅動該懸臂於垂直方向上移動。
6. 如請求項1所述之量測系統，其中該懸臂包含有一第一臂以及一第二臂，該第一臂的一端連接於該量測平台上，且可相對於該量測平台於水平方向上擺動，該第二臂的一端與該第一臂的另一端連接，另一端連接有該探針模組以及該握持件，且該第二臂可相對於該第一臂於水平方向與垂直方向上擺動。
7. 如請求項6所述之量測系統，更包含有一水平限位機構以及一控制器，該水平限位機構設置於該懸臂上，並與該控制器電性連接，且受控於該控制器；該控制器更包含一水平限位開關，當該水平限位開關受觸發時，該水平限位機構限制該第一臂與該第二臂無法相對該量測平台於水平方向上移動。
8. 如請求項7所述之量測系統，其中該水平限位機構包含有一第一水平限位件以及一第二水平限位件，該第一水平限位件設置於該第一臂上，用以限制第一臂於水平方向上的擺動；該第二水平限位件設置於該第一臂與該第二臂之間，用以限制該第二臂相對於該第一臂而言在水平方向上的擺動。
9. 如請求項6所述之量測系統，其中該第二臂包含有一平行連桿組以及一承架，該平行連桿組的一端與該第一臂樞接，另一端與該承架樞接；該探針模組與該握持件係設置於該承架上。
10. 如請求項1所述之量測系統，其中該量測平台包含有一基座以及一立柱，該基座包含有一座體以及一載板，該載板係以可水平移動的方式設置於該座體，且該載板具有該承載面；該立柱係設置於該座體上，且該立柱供與該懸臂的一端連接。
11. 一種適用於一量測系統的量測方法，該量測系統包含有一量測平台、一懸臂以及一探針模組，該量測平台承載有一待測物，該 懸臂一端連接於該量測平台上，該探針模組設置於該懸臂上，且該探針模組具有至少一探針，另外該懸臂設有一擋止部；該量測方法包含有以下步驟：移動該懸臂與該探針模組，並使該擋止部抵靠於一參考面上，使該懸臂與該量測平台相距一預定距離；限制該懸臂與該量測平台之間的距離為該預定距離，以固定該探針與該待測物之間於垂直方向上的距離；驅動該探針模組，使該探針往該待測物所在之方向移動一行程距離並接觸該待測物，藉以對該待測物進行電性量測。
12. 如請求項11所述的量測方法，其中於驅動該探針模組之前更包含有：帶動該懸臂與該探針模組相對於該量測平台移動，藉以將該探針移動至該待測物的正上方；其中於帶動該懸臂與該探針模組相對於該量測平台移動後更包含有：限制該懸臂於水平方向上無法相對於該量測平台移動。
13. 如請求項11所述的量測方法，其中該探針往該待測物移動的該行程距離大於該探針與該待測物之間於垂直方向上的距離。