TWI627412B

TWI627412B - 電流探針

Info

Publication number: TWI627412B
Application number: TW106145876A
Authority: TW
Inventors: 許旭昌; 許國彥; 林川澤
Original assignee: 致茂電子股份有限公司
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-06-21
Also published as: KR20190117365A; JP2019120683A; JP6702399B2; TW201928355A; KR102043571B1; US10712366B2; US20190195911A1

Abstract

一種電流探針包含探針組件及第二電連接埠。探針組件包含針軸、第一電連接埠、探針頭及子探針。針軸用以可活動地穿設基板。第一電連接埠設置且電性連接針軸。探針頭設置於針軸相對第一電連接埠之一端，並電性連接針軸，探針頭用以抵壓受測物。子探針穿設探針頭並插設針軸，且子探針與線纜電性連接並與針軸電性絕緣，子探針位於針軸遠離第一電連接埠之一側。第二電連接埠對應第一電連接埠。當探針頭抵壓受測物時，針軸可滑動地令第一電連接埠位於抵靠位置，以令第一電連接埠電性接觸第二電連接埠，且探針頭透過針軸電性連接第二電連接埠。

Description

電流探針

本發明係關於一電流探針，特別是一種具對應第一電連接埠與第二電連接埠的電流探針。

目前業界有用於測量電阻值或電壓值等電性特性的儀器，特別是利用大電流(例如從數十安培到數百安培)的量測儀器。在販賣產品前，業者會利用量測儀器的多個探針組來進行多點的電性測試以確認產品的良率和可靠度。一般而言，量測儀器的探針組固定於一板件上，且通常具有一驅動端及一感測端，驅動端與感測端分別與電線連接。當探針組接觸一待測物時，大電流流經驅動端至待測物，再經由感測端回傳經過此待測物的電壓，以感測此待測物的電性特性。

由於，連接驅動端的電線為大電流輸出之處，因此電線較為粗大，使得具有多個探針組的量測裝置於配線上實為擁擠，造成大電流在流經電線時所產生的熱不易消散，進而使得電線中的電阻值提高並阻礙大電流的流動。此外，探針組在抵靠待測物而滑移時，位於量測裝置內的電線會隨之移動，造成電線可能與量測裝置內部的其他元件摩擦而破損，進而容易造成電線短路而使得量測裝置失效。另外，在維修量儀器時，維修人員會將連接於探針組的電線拆下，當維修完畢時，維修人員容易將電線從原本應連接正極端子而誤接成負極端子，使得量測儀器失效。

本發明在於提供一種電流探針，藉以解決先前技術中量測裝置內電線擁擠所造成之散熱不易，且隨著針頭移動的電線容易破損，以及電線容易誤接的問題。

本發明之一實施例所揭露之一種電流探針適於裝設於一基板並電性連接於一線纜，且用以量測一受測物的電性特性。電流探針包含一探針組件及一第二電連接埠。探針組件包含一針軸、一第一電連接埠、一探針頭及一子探針。針軸用以可活動地穿設於基板，針軸具有一穿線口，穿線口用以供線纜穿設。第一電連接埠設置且電性連接於針軸。探針頭設置於針軸相對第一電連接埠之一端，並電性連接於針軸，探針頭用以抵壓受測物。子探針穿設探針頭並插設於針軸，且子探針與線纜電性連接並與針軸電性絕緣，子探針位於針軸遠離第一電連接埠之一側。第二電連接埠對應第一電連接埠。其中，當探針頭抵壓受測物而令第一電連接埠從一分離位置移動至一抵靠位置時，第一電連接埠與第二電連接埠自相分離變成相抵靠而令探針頭透過針軸與第一電連接埠電性連接第二電連接埠。

根據上述實施例所揭露的電流探針，因傳輸電流至探針頭之電線是裝設於固定不動的第二電連接埠，而非裝設於會隨針軸一併移動的第一電連接埠，故當探針頭與受測物相抵而帶動針軸相對滑動時，電線不會隨著針軸滑動，進而可降低電線摩損的機率。

此外，因透過第一電連接埠與第二電連接埠取代部分電線，故探針組件附近的空間並無設置用來傳輸大電流的電線而可改善量測裝置內電線擁擠所造成之散熱不易的問題。

再者，因電線裝設於第二電連接埠，而非裝設於第一電連接埠，故維修人員在拆卸探針組件時，無需拆除電線與重新接線，進而可降低電線接錯的機率。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

請參閱圖1至圖3，圖1為本發明第一實施例所揭露的電流探針裝設於基板的立體示意圖。圖2為圖1的探針組件分解於基板的分解圖。圖3為圖1的部分剖視圖。

本實施例的電流探針10的數量為多個，並適於裝設於絕緣材質製成的一基板11。每個電流探針10皆電性連接有一線纜12，並透過線纜12傳送從受測物13回傳的電流。電流探針10例如透過大電流 (例如從數十安培到數百安培)來量測受測物13的電性特性，電性特性例如為電阻值或電壓值等性質。以下說明以其中一個電流探針10為例。

電流探針10包含一探針組件100及一第二電連接埠200。探針組件100包含一針軸110、一外彈性件120、二固定件130、二絕緣件140、一針套150、一探針頭160、一子探針170、一第一電連接埠180、一內彈性件190及一扣環195。

針軸110用以可活動地穿設於基板11，針軸110包含軸向相連的一第一軸部111及一第二軸部112。第一軸部111與第二軸部112分別凸出於基板11的相對二側。第二軸部112具有一凸塊1121。第二軸部112穿設外彈性件120，且凸塊1121與基板11分別抵靠外彈性件120的相對二側。固定件130皆裝設於第一軸部111，且固定件130抵靠基板11遠離第二軸部112的一側。

在本實施例中，固定件130的數量以一個為例，但並非用以限定本發明。在其他實施例中，固定件的數量可調整為多個。

第一軸部111具有一穿線口1111，穿線口1111用以供線纜12穿設。第二軸部112更具有一容置槽1122，容置槽1122自遠離第一軸部111之一端朝第一軸部111延伸，且容置槽1122與穿線口1111連通。二絕緣件140與針套150皆設置於容置槽1122，且針套150穿設二絕緣件140，以及二絕緣件140皆被夾持於第二軸部112及針套150之間。探針頭160設置於第二軸部112遠離第一軸部111之一端而電性連接於針軸110，且探針頭160用以抵壓受測物13。子探針170穿過探針頭160並插設位於第二軸部112之容置槽1122內的針套150，且線纜12電性連接於針套150，以令子探針170透過針套150電性連接於線纜12，以及針套150透過二絕緣件140與第二軸部112電性絕緣。

第一電連接埠180包含一柱體部181及一導電部182。柱體部181具有一插槽1811、一端面1812、一槽底面1813及多個溝槽1814。端面1812背對於插槽1811，且槽底面1813位於插槽1811內並背對於端面1812。這些溝槽1814自柱體部181相對端面1812的一端朝端面1812延伸，並將柱體部181分為多個夾持片1815。針軸110的第一軸部111可活動地插設於柱體部181的插槽1811，且第一電連接埠180電性連接於針軸110。內彈性件190設置於柱體部181的插槽1811內，且內彈性件190的相對二端分別抵靠槽底面1813及第一軸部111。扣環195扣住這些夾持片1815，而與這些夾持片1815共同固定第一軸部111。導電部182設置於端面1812，且導電部182具有多個錐形結構1821，第二電連接埠200對應第一電連接埠180的這些錐形結構1821。

在本實施例中，第二電連接埠200是用來將電流傳導至第一電連接埠180，以令電流再經由針軸110傳導至相對於第一電連接埠180一端的探針頭160。此外，本實施例的第二電連接埠200之材質例如為具有良好之電傳導性的金屬銅板，且第一電連接埠180的這些錐形結構1821可與第二電連接埠200之間形成多點電性接觸，以降低第一電連接埠180與第二電連接埠200之間的跨壓。

在本實施例中，扣環195扣住這些夾持片1815是用來加強固定第一軸部111的設置，但並不以此為限。在其他實施例中，也可無扣環的設置。即僅利用夾持片來夾持第一軸部。

在本實施例中，當探針頭160抵壓受測物13而令第一電連接埠180從一分離位置移動至一抵靠位置時，第一電連接埠180與第二電連接埠200自相分離變成相抵靠而令探針頭160透過針軸110與第一電連接埠180電性連接第二電連接埠200。

接著說明電流探針10量測受測物13之電性特性的過程，請一併參閱圖3及圖4。圖4為圖1的第一電連接埠位於抵靠位置的剖視圖。

若欲量測受測物13的電性特性時，將電流探針10的探針頭160及子探針170抵壓受測物13，使針軸110朝第二電連接埠200的方向D1移動，以令設置於針軸110相對於探針頭160另一端的第一電連接埠180的這些錐形結構1821電性接觸於第二電連接埠200，而使第一電連接埠180位於抵靠位置。此時，探針頭160透過針軸110與第一電連接埠180電性連接於第二電連接埠200，故從第二電連接埠200輸入的電流會經由第一電連接埠180及針軸110而傳輸至與探針頭160接觸的受測物13。接著，電流經由探針頭160經過受測物13後，電流再從子探針170流至與子探針170電性連接的線纜12，而令電流傳回至具有電流探針10的量測裝置，以分析得知受測物13的電性特性。

在前述探針頭160抵壓受測物13時，探針頭160會受到受測物13之推抵而沿方向D1移動，並令第一電連接埠180抵靠第二電連接埠200。並且在第一電連接埠180與第二電連接埠200相抵時，設置於柱體部之插槽內之內彈性件190會吸收第一電連接埠與第二電連接埠相抵的衝擊力，以延長電流探針10的使用壽命。

此外，內彈性件190的彈性位移量可吸收針軸110於製作時所產生的尺寸誤差，因此可確保針軸110在抵靠受測物13而滑動至抵靠位置時，第一電連接埠180與第二電連接埠200電性接觸。

在前述針軸110移動的過程中，針軸110之第二軸部112的凸塊1121會朝方向D1壓縮外彈性件120。當取得受測物13的電性特性後，探針頭160脫離受測物13，原本壓縮的外彈性件120的彈力即可釋放，以令外彈性件120推動針軸110之第二軸部112的凸塊1121而使針軸110朝方向D1之反向移動，且第一電連接埠180亦隨針軸110的移動脫離第二電連接埠200。在本實施例中，外彈性件120的設置可幫助電流探針10在量測完受測物13後復歸於原本量測前的位置。其中，在針軸110朝方向D1之反向移動中，第一電連接埠180脫離第二電連接埠200使而得原本壓縮的內彈性件190即可釋放彈力，並推動第一電連接埠180遠離針軸110的第一軸部111。待移動的針軸110令固定件130抵靠於基板11時，第一電連接埠180即位於如圖3所示之分離位置。

在本實施例中，因傳輸電流至探針頭160之電線是裝設於固定不動的第二電連接埠200，而非裝設於會隨針軸110一併移動的第一電連接埠180，故當探針頭160與受測物13相抵而帶動針軸110相對滑動時，電線不會隨著針軸110滑動，進而可降低電線摩損的機率。

此外，因透過第一電連接埠180與第二電連接埠200取代部分電線，故探針組件100附近的空間並無設置用來傳輸大電流的電線而可改善量測裝置內電線擁擠所造成之散熱不易的問題。

再者，因電線裝設於第二電連接埠200，而非裝設於第一電連接埠180，故維修人員在拆卸探針組件100時，無需拆除電線與重新接線，進而可降低電線接錯的機率。

在本實施例中，子探針170為可插拔的插設於針套150，因此子探針170在經電流探針10長期反覆地抵靠於受測物13而摩耗後，可不用將電流探針10拆下即可抽換子探針170，進而提升了更換子探針170的方便性。此外，在本實施例的電流探針10中，扣環195為可分離地扣柱第一電連接埠180的設置，故若第一電連接埠180的錐形結構1821在電流探針10長期使用下發生磨損的情形，即可透過將扣環195拆下的方式更換第一電連接埠180，因此提升了更換第一電連接埠180的方便性。

在前述的實施例中，第一電連接埠180的錐形結構1821為設置於柱體部181的端面1812之設置，並非用以限定本發明。請參閱圖5及圖6，圖5為本發明第二實施例所揭露的電流探針的立體示意圖。圖6為本發明第三實施例所揭露的電流探針的立體示意圖。

如圖5所示，在本實施例的電流探針10’中，第一軸部111’遠離第二軸部112’的一端固定於第一電連接埠180’之柱體部181’的插槽1811’，且導電部182’的數量為多個。每一導電部182’包含相連的一插設柱1822’、一滑動柱1823’及一導電頭1824’，插設柱1822’與導電頭1824’分別連接於滑動柱1823’的相對二端。這些插設柱1822’皆插設於柱體部181’的端面1812’，且這些滑動柱1823’分別可相對這些插設柱1822’滑動，以及這些錐形結構1821’位於這些導電頭1824’上。當第一電連接埠180’位於抵靠位置時，這些錐形結構1821’電性接觸於第二電連接埠(與圖4所示相似)。

如圖6所示，本實施例的電流探針10’’中，第一電連接埠180’’更包含多個組裝柱部183’’，且第一電連接埠180’’的柱體部181’’包含相連的一第一柱部1813’’及一第二柱部1814’’，第一柱部1813’’的直徑R1小於第二柱部1814’’的直徑R2。這些組裝柱部183’’環繞第一柱部1813’’並連接於第二柱部1814’’，且端面1812’’位於第二柱部1814’’遠離第一柱部1813’’之一側，以及插槽1811’’位於第一柱部1813’’。導電部182’’的數量為多個，且每一導電部182’’包含一插設柱1822’’及一導電頭1823’’，且這些錐形結構1821’’位於這些導電頭1823’’上，這些插設柱1822’’分別可活動地穿過端面1812’’並插入這些組裝柱部183’’。第一軸部111’’遠離第二軸部112’’的一端固定於插槽1811’’。當第一電連接埠180’’位於抵靠位置時，這些導電頭1823’’電性接觸於第二電連接埠(與圖4所示相似)。

根據上述實施例之電流探針，因傳輸電流至探針頭之電線是裝設於固定不動的第二電連接埠，而非裝設於會隨針軸一併移動的第一電連接埠，故當探針頭與受測物相抵而帶動針軸相對滑動時，電線不會隨著針軸滑動，進而可降低電線摩損的機率。

設置於第一電連接埠插槽內的內彈性件，可有效緩衝針軸所帶動的第一電連接埠接觸於第二電連接埠的力道，因此可有效地延長第一電連接埠的使用壽命。另外，內彈性件的彈性位移量可吸收針軸於製作時所產生的尺寸誤差，因此可確保針軸在抵靠受測物而滑動至抵靠位置時，第一電連接埠與第二電連接埠電性接觸。此外，外彈性件的設置可幫助電流探針在量測完受測物後復歸於原本量測前的位置。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10、10’、10’’‧‧‧電流探針
11‧‧‧基板
12‧‧‧線纜
13‧‧‧受測物
100‧‧‧探針組件
110‧‧‧針軸
111、111’‧‧‧第一軸部
1111‧‧‧穿線口
112、112’‧‧‧第二軸部
1121‧‧‧凸塊
1122‧‧‧容置槽
120‧‧‧外彈性件
130‧‧‧固定件
140‧‧‧絕緣件
150‧‧‧針套
160‧‧‧探針頭
170‧‧‧子探針
180、180’、 180’’‧‧‧第一電連接埠
181、181’、181’’‧‧‧柱體部
1811、1811’、1811’’‧‧‧插槽
1812、1812’、1812’’‧‧‧端面
1813‧‧‧槽底面
1813’’‧‧‧第一柱部
1814’’‧‧‧第二柱部
1814‧‧‧溝槽
1815‧‧‧夾持片
182、182’、182’’‧‧‧導電部
1821、1821’、1821’’‧‧‧錐形結構
1822’、1822’’‧‧‧插設柱
1823’‧‧‧滑動柱
1824’、1823’’‧‧‧導電頭
183’’‧‧‧組裝柱部
190‧‧‧內彈性件
195‧‧‧扣環
200‧‧‧第二電連接埠
R1、R2‧‧‧直徑
D1‧‧‧方向

圖1為本發明第一實施例所揭露的電流探針裝設於基板的立體示意圖。圖2為圖1的探針組件分解於基板的分解圖。圖3為圖1的部分剖視圖。圖4為圖1的第一電連接埠位於抵靠位置的剖視圖。圖5為本發明第二實施例所揭露的電流探針的立體示意圖。圖6為本發明第三實施例所揭露的電流探針的立體示意圖。

Claims

一種電流探針，適於裝設於一基板並電性連接於一線纜，且用以量測一受測物的電性特性，該電流探針包含：一探針組件，包含：一針軸，用以可活動地穿設於該基板，該針軸具有一穿線口，該穿線口用以供該線纜穿設；一第一電連接埠，設置且電性連接於該針軸；一探針頭，設置於該針軸相對該第一電連接埠之一端，並電性連接於該針軸，該探針頭用以抵壓該受測物；以及一子探針，穿設該探針頭並插設於該針軸，且該子探針與該線纜電性連接並與該針軸電性絕緣，該子探針位於該針軸遠離該第一電連接埠之一側；以及一第二電連接埠，對應該第一電連接埠；其中，當該探針頭抵壓該受測物而令該第一電連接埠從一分離位置移動至一抵靠位置時，該第一電連接埠與該第二電連接埠自相分離變成相抵靠而令該探針頭透過該針軸與該第一電連接埠電性連接該第二電連接埠。
如申請專利範圍第1項所述之電流探針，其中該探針組件更包含一外彈性件及至少一固定件，該針軸包含軸向相連的一第一軸部及一第二軸部，該第一軸部與該第二軸部分別凸出於該基板的相對二側，該第一電連接埠裝設於該第一軸部，且該穿線口位於該第一軸部，該探針頭設置於該第二軸部遠離該第一軸部之一端，且該子探針插設於該第二軸部，該第二軸部具有一凸塊，該第二軸部穿設該外彈性件，以令該凸塊與該基板分別抵靠該外彈性件的相對二側，該至少一固定件裝設於該第一軸部並可分離地抵靠該基板，當該第一電連接埠位於該分離位置時，該至少一固定件抵靠該基板。
如申請專利範圍第2項所述之電流探針，其中該第二軸部具有一容置槽，該容置槽自遠離該第一軸部之一端朝該第一軸部延伸並與該穿線口連通，該探針組件更包含一針套，該針套設置於該容置槽，該子探針插設於該針套而位於該容置槽內，且該線纜電性連接於該針套，以令該子探針透過該針套電性連接於該線纜。
如申請專利範圍第3項所述之電流探針，其中該探針組件更包含至少一絕緣件，該至少一絕緣件設置於該容置槽內，該針套穿設該至少一絕緣件，以令該至少一絕緣件被夾持於該第二軸部及該針套之間，該針套透過該至少一絕緣件與該第二軸部電性絕緣。
如申請專利範圍第2項所述之電流探針，其中該第一電連接埠包含一柱體部及至少一導電部，該柱體部具有一插槽及一端面，該端面背對於該插槽，且該端面較該插槽遠離該第一軸部，該至少一導電部設置於該端面，該第一軸部插設於該插槽，當該第一電連接埠位於該抵靠位置時，該至少一導電部電性接觸於該第二電連接埠。
如申請專利範圍第5項所述之電流探針，其中該探針組件更包含一扣環，該柱體部更具有多個溝槽，該些溝槽自該端面相對的一端朝該端面延伸，並將該柱體部分為多個夾持片，該些夾持片夾持該第一軸部，該扣環扣住該些夾持片。
如申請專利範圍第5項所述之電流探針，其中該探針組件更包含一內彈性件，該第一軸部可活動地插設於該柱體部的該插槽，該柱體部背對該端面之一側具有一槽底面，該內彈性件設置於該插槽，且該內彈性件的相對二端分別抵靠該槽底面及該第一軸部，當該第一電連接埠位於該抵靠位置時，該第一軸部朝該第二電連接埠壓縮該內彈性件。
如申請專利範圍第5項所述之電流探針，其中該第一軸部遠離該第二軸部的一端固定於該第一電連接埠之該柱體部的該插槽，該至少一導電部的數量為多個，每一該導電部包含一插設柱、一滑動柱及一導電頭，該插設柱與該導電頭分別連接於該滑動柱的相對二端，該些插設柱插設於該端面，且該些導電頭分別可相對該些滑動柱滑動，當該第一電連接埠位於該抵靠位置時，該些導電頭電性接觸於該第二電連接埠。
如申請專利範圍第5項所述之電流探針，其中該第一電連接埠更包含多個組裝柱部，該第一電連接埠的該柱體部包含相連的一第一柱部及一第二柱部，該第一柱部的直徑小於該第二柱部的直徑，該些組裝柱部環繞該第一柱部並連接於該第二柱部，該端面位於該第二柱部遠離該第一柱部之一側，該插槽位於該第一柱部，該至少一導電部的數量為多個，每一該導電部包含一插設柱及一導電頭，該些插設柱分別可活動地穿過該端面並插入該些組裝柱部，該第一軸部遠離該第二軸部的一端固定於該插槽，當該第一電連接埠位於該抵靠位置時，該些導電頭電性接觸於該第二電連接埠。
如申請專利範圍第5項所述之電流探針，其中該第一電連接埠的該導電部具有多個錐形結構，當該第一電連接埠位於該抵靠位置時，該些錐形結構與該第二電連接埠電性接觸。