TWI627411B - 電流探針結構 - Google Patents

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Abstract

一種電流探針結構包含一導電套筒、一第一電連接埠及一探針組件。導電套筒用以固定於一基板。第一電連接埠電性連接於導電套筒。探針組件包含一第一針軸及一第一探針。第一針軸可滑移地穿設導電套筒，且第一針軸透過導電套筒電性連接於第一電連接埠。第一探針設置並電性連接第一針軸。

Description

電流探針結構
本發明係關於一電流探針結構，特別是一種具有導電套筒的電流探針結構。
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流，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，進而造成探針組在抵觸待測物而滑移時，位於量測裝置內的電線會隨之移動，而造成多條電線之間相互摩擦，或是造成多條電線與量測裝置的結構摩擦而破損，使得電流形成短路的狀態而使量測裝置失效。此外，量測裝置內部空間因配置有多條粗大的電線，使得大電流在流經電線時所產生的熱不易消散。
本發明在於提供一種電流探針結構，藉以解決先前技術中量測裝置內電線擁擠所造成之電線容易摩擦破損及散熱不易的問題。
本發明之一實施例所揭露之一種電流探針結構包含一導電套筒、一第一電連接埠及一探針組件。導電套筒用以固定於一基板。第一電連接埠電性連接於導電套筒。探針組件包含一第一針軸及一第一探針。第一針軸可滑移地穿設導電套筒，且第一針軸透過導電套筒電性連接於第一電連接埠。第一探針設置並電性連接第一針軸。
根據上述實施例所揭露的電流探針結構，藉由固定於基板的導電筒體及固定於導電筒體的第一電連接埠取代傳統探針組中會隨著探針組移動的大電流電線，使得電流探針結構的滑移不會帶動導電套筒及第一電連接埠移動，進而降低了具有電流探針結構的測量裝置內部電線的摩擦機率。此外，由於原本用來傳輸大電流的電線已被取代，使得具有電流探針結構的量測裝置之內部空間相對的寬敞，以令具有電流探針結構的量測裝置之散熱能力提升。
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，圖1為本發明第一實施例所揭露的多個電流探針結構裝設於基板的立體示意圖。
本實施例的電流探針結構10適於固定於一基板11，基板11例如為裝設於量測裝置，且基板11為絕緣體。如圖1所示，基板11通常設有多個電流探針結構10，以針對待測物進行多點的量測。電流探針結構10例如透過大電流 (例如從數十安培到數百安培) 來量測待測物的電性特性，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結構10為例。
請參閱圖2至圖5。圖2為圖1的其中一電流探針結構的立體示意圖。圖3為圖2的分解圖。圖4為圖3的部分的放大分解圖。圖5為圖2的剖視圖。
電流探針結構10包含一導電套筒100、一第一固定件200、一第一電連接埠300、一第二固定件400、二導電彈片500及一探針組件600。
導電套筒100包含一柱體部110及一凸緣部120。凸緣部120沿柱體部110的徑向凸出於柱體部110，且柱體部110用以穿設基板11並部分凸出於基板11，以令凸緣部120抵靠基板11。第一固定件200套設柱體部110並抵靠基板11遠離凸緣部120的一側，用以固定導電套筒100於基板11。第一電連接埠300套設柱體部110並抵靠第一固定件200，以令第一電連接埠300電性連接於導電套筒100。第二固定件400套設柱體部110，以令第一電連接埠300被夾持於第一固定件200與第二固定件400之間。
導電套筒100的柱體部110具有一滑槽111。滑槽111沿導電套筒100的軸向貫穿，且滑槽111具有二組配槽111a，二組配槽111a皆自滑槽111的一內壁面111b凹陷形成。二導電彈片500分別設置於二組配槽111a內。導電彈片500例如為二側較寬且中間較窄的束緊套筒，其中間較窄的部分是由多條細金屬結構環繞而形成類似柵欄的形式。
如圖2至圖5所示，探針組件600包含一第一針軸610、一彈性件620、一第一絕緣件630、一第二絕緣件640、一第二針軸650、一固定環660、一扣環670、一第一探針680及一第二探針690。
第一針軸610具有沿柱體部110之徑向凸出的一凸塊611，第一針軸610穿過彈性件620並可滑移地穿設柱體部110的滑槽111，以令彈性件620的二端分別抵靠凸塊611及導電套筒100，且二導電彈片500夾持第一針軸610並與第一針軸610電性接觸。第一針軸610透過第一針軸610與二導電彈片500之間的電性接觸，而使第一針軸610電性連接導電套筒100。
第一針軸610更具有沿柱體部110之軸向貫穿的一穿槽612，穿槽612包含一第一槽部612a、一第二槽部612b、一第三槽部612c、一第一止擋部612d及一第二止擋部612e。第一槽部612a及第三槽部612c分別連接於第二槽部612b的相對二端，且第一槽部612a與第三槽部612c連通於第二槽部612b。第一止擋部612d位於第一槽部612a與第二槽部612b之間，且第二止擋部612e位於第二槽部612b與第三槽部612c之間。第一絕緣件630與第二絕緣件640分別設置於第一槽部612a及第三槽部612c。
第二針軸650包含一插設頭651、一軸身652及一第二電連接埠653，插設頭651與第二電連接埠653分別連接軸身652的相對二端。插設頭651的寬度D1大於第一絕緣件630的內徑R1，軸身652穿設第一絕緣件630，以令插設頭651與第一止擋部612d分別抵靠第一絕緣件630的相對二側，且第一絕緣件630被夾持於軸身652與第一針軸610之間。軸身652具有一環形凹槽652a，軸身652穿設第二絕緣件640。固定環660扣住環形凹槽652a，以令固定環660與第二止擋部612e分別抵靠第二絕緣件640的相對二側，且第二絕緣件640被夾持於軸身652與第一針軸610之間。
在本實施例中，第二針軸650透過第一絕緣件630及第二絕緣件640而與第一針軸610電性絕緣，以確保電流流經第二針軸650時，電流不會又流向第一針軸610而造成量測的誤差。此外，第二電連接埠653例如為外徑4公厘且內徑2公厘的凹槽結構，故可供博士端子插設於2公厘的凹槽，或是直接套設於4公厘的外緣，使得第二針軸650與電線連接之處的區域加大，以令電線更穩固地固定於第二電連接埠653上。
第二針軸650的插設頭651具有四個溝槽651a及一探針插槽651b，四個溝槽651a共同環繞探針插槽651b，並將插設頭651分為四個夾持片651c。每一夾持片651c各具有一凹槽6511c，且扣環670扣設於每一夾持片651c的凹槽6511c。第一探針680設置於第一針軸610鄰近於凸塊611的一端，並電性連接於第一針軸610。在本實施例中，第二探針690例如為11號探針，第二探針690插設於探針插槽651b，以令第二探針690固定於探針插槽651b內並電性連接於第二電連接埠653。第一探針680具有多個導電端子681，這些導電端子681環繞第二探針690。
在本實施例中，第二針軸650的插設頭651被四個溝槽651a分為四個夾持片651c的設置，並非用以限定本發明。在其他實施例中，溝槽的數量可做增減以調整夾持片的數量。舉例來說，若溝槽的數量為二，則可將插設頭分為二夾持片。
此外，扣環670扣緊每一夾持片651c的凹槽6511c的設置，並非用以限定本發明。在其他實施例中，可於各夾持片之表面可無凹槽的設置，扣環可直接扣緊四個夾持片。
再者，固定第二探針690是透過扣環670扣緊四個夾持片651c的設置，但並不以此為限。在其他實施例中，可無扣環的設置，取而待之地透過四個夾持片提供夾持第二探針的力量。
本實施例的電流探針結構10中，大電流(例如120安培)經由第一電連接埠300流至與第一電連接埠300連接的導電套筒100，接著再藉由二導電彈片500與第一針軸610之電性接觸的關係傳導至設置於第一針軸610的第一探針680。藉由第一探針680接觸待測物，使得大電流傳輸至待測物後，再從第二探針690傳導至第二電連接埠653，以令具有電流探針結構10的裝置接收回傳的電流，以分析得知待測物的電性特性。
前述大電流的流動過程中，大電流從導電套筒100流至第一針軸610藉由二導電彈片500的環狀細金屬結構與第一針軸610的多點接觸，使得導電套筒100與第一針軸610之間的跨壓可大幅減少，使得大電流得從導電套筒100順利流至第一針軸610。此外， 在本實施例中，導電彈片500之數量為二的設置，並非用以限定本發明。在其他實施例中，導電彈片可以依據所經過之大電流的安培數調整數量。也就是說，導電彈片的數量與其所能承受的電流成正比。
本實施例之電流探針結構10在裝設於測量裝置的過程中，可將導電套筒100、第一電連接埠300與探針組件600先行各別分開組裝，再各別裝設於量測裝置。詳細來說，可先將導電套筒100與第一電連接埠300先安裝至裝設於量測裝置的基板11，接著再將組裝好的探針組件600直接裝設於導電套筒100。如此一來，電流探針結構10在裝設於測量裝置時，可不用先將整組電流探針結構10組裝好再安裝於量測裝置，因此增加了電流探針結構10的組裝便利性。
此外，在替換探針組件600的過程，因電流探針結構10中僅第二電連接埠653透過博士端子連接於電線，探針組件600僅需要分離電線於博士端子即可將探針組件600拔下，故相較於傳統的探針組電線為焊接於探針組之設置增加了替換探針組件的便利性。再者，若是僅需要更換第二探針690，則可直接將第二探針690抽離於探針插槽651b即可替換。
前述實施例的電流探針結構10中，導電套筒100僅供一探針組件600穿設的設置，並非用以限定本發明。請參閱圖6及圖7。圖6為本發明第二實施例所揭露的電流探針結構中的多個探針組件穿設導電筒體的立體示意圖。如圖6所示，導電套筒700供多個探針組件800穿設，且這些探針組件800為直列式的排列。圖7為本發明第三實施例所揭露的電流探針結構中的多個探針組件穿設導電筒體的立體示意圖。如圖7所示，導電套筒900供多個探針組件950穿設，且這些探針組件950為環形的排列。
綜上所述，根據上述實施例之電流探針結構，藉由固定於基板的導電筒體及固定於導電筒體的第一電連接埠取代傳統探針組中會隨著探針組移動的大電流電線，使得電流探針結構的滑移不會帶動導電套筒及第一電連接埠移動，進而降低了具有電流探針結構的測量裝置內部電線的摩擦機率。
此外，由於原本用來傳輸大電流的電線已被取代，使得具有電流探針結構的測量裝置之內部空間相對的寬敞，以令具有電流探針結構的測量裝置之散熱能力提升。
另外，藉由二導電彈片的環狀細金屬結構與第一針軸的多點接觸，使得導電套筒與第一針軸之間的跨壓可大幅減少，使得大電流得從導電套筒順利流至第一針軸。
再者，電流探針結構在裝設於測量裝置的過程中，可將導電套筒、第二電連接埠與探針組裝先行各別分開組裝，再各別裝設於量測裝置，故可大幅提升電流探針結構裝設於量測裝置的便利性。
因第二連接埠可供博士端子設置，使得第二針軸與電線連接之處的區域加大，以令電線更容易固定於第二連接埠上。此外，再替換探針組件的過程中，僅需將電線與第二探針分離即可替換探針組件，故使得探針組件的替換的便利性增加。再者，若是僅需要更換第二探針，則可直接將第二探針抽離於探針插槽即可替換。
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‧‧‧電流探針結構
11‧‧‧基板
100、700、900‧‧‧導電套筒
110‧‧‧柱體部
111‧‧‧滑槽
111a‧‧‧組配槽
111b‧‧‧內壁面
120‧‧‧凸緣部
200‧‧‧第一固定件
300‧‧‧第一電連接埠
400‧‧‧第二固定件
500‧‧‧導電彈片
600、800、950‧‧‧探針組件
610‧‧‧第一針軸
611‧‧‧凸塊
612‧‧‧穿槽
612a‧‧‧第一槽部
612b‧‧‧第二槽部
612c‧‧‧第三槽部
612d‧‧‧第一止擋部
612e‧‧‧第二止擋部
620‧‧‧彈性件
630‧‧‧第一絕緣件
640‧‧‧第二絕緣件
650‧‧‧第二針軸
651‧‧‧插設頭
651a‧‧‧溝槽
651b‧‧‧探針插槽
651c‧‧‧夾持片
6511c‧‧‧凹槽
652‧‧‧軸身
652a‧‧‧環形凹槽
653‧‧‧第二電連接埠
660‧‧‧固定環
670‧‧‧扣環
680‧‧‧第一探針
681‧‧‧導電端子
690‧‧‧第二探針
D1‧‧‧寬度
R1‧‧‧內徑
圖1為本發明第一實施例所揭露的多個電流探針結構裝設於基板的立體示意圖。 圖2為圖1的其中一電流探針結構的立體示意圖。 圖3為圖2的分解圖。 圖4為圖3的部分的放大分解圖。 圖5為圖2的剖視圖。 圖6為本發明第二實施例所揭露的電流探針結構中的多個探針組件穿設導電筒體的立體示意圖。 圖7為本發明第三實施例所揭露的電流探針結構中的多個探針組件穿設導電筒體的立體示意圖。

Claims (10)

  1. 一種電流探針結構，適於固定於一基板，包含：一導電套筒，用以固定於該基板，該導電套筒具有一滑槽；一第一電連接埠，電性連接於該導電套筒；至少一導電彈片，該至少一導電彈片設置於該滑槽；以及至少一探針組件，包含：一第一針軸，可滑移地穿設該導電套筒而與該至少一導電彈片電性接觸，以令該第一針軸透過該至少一導電彈片及該導電套筒電性連接於該第一電連接埠；以及一第一探針，設置並電性連接該第一針軸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電流探針結構，其中該至少一導電彈片之數量為二個，且該滑槽更具有二組配槽，該二組配槽凹陷於該滑槽的一內壁面上，該二導電彈片分別位於該二組配槽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電流探針結構，更包含一第一固定件，該導電套筒包含一柱體部及一凸緣部，該凸緣部沿該柱體部的徑向凸出於該柱體部，該柱體部穿設該基板並部分凸出於該基板，以令該凸緣部抵靠該基板，該第一固定件套設該柱體部並抵靠該基板遠離該凸緣部的一側，該滑槽貫穿該柱體部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電流探針結構，更包含一第二固定件，該第一電連接埠套設該柱體部並抵靠該第一固定件，且該第二固定件套設該柱體部，以令該第一電連接埠被夾持於該第一固定件與該第二固定件之間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電流探針結構，其中該至少一探針組件更包含一彈性件，該第一針軸具有沿該柱體部之徑向凸出的一凸塊，該第一針軸穿過該彈性件，以令該彈性件的相對二端分別抵靠該凸塊與該導電套筒。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電流探針結構，其中該至少一探針組件更包含一第二針軸及一第二探針，該第二針軸穿設該第一針軸並與該第一針軸電性絕緣，該第二針軸包含一插設頭、一軸身及一第二電連接埠，該插設頭與該第二電連接埠分別連接該軸身的相對二端，該第二探針插設並電性連接於該插設頭，以令該第二探針透過該軸身電性連接於該第二電連接埠。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電流探針結構，其中該至少一探針組件更包含一第一絕緣件，該第一針軸更具有沿該導電套筒之軸向貫穿的一穿槽，該穿槽包含一第一槽部、一第二槽部及一第一止擋部，該第一槽部連通於該第二槽部，且該第一止擋部位於該第一槽部及該第二槽部之間，該第一絕緣件設置於該第一槽部內，該插設頭的寬度大於該第一絕緣件的內徑，該軸身穿設該第一絕緣件，以令該插設頭與該第一止擋部分別抵靠該第一絕緣件的相對二側，且該第一絕緣件被夾持於該軸身與該第一針軸之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電流探針結構，其中該至少一探針組件更包含一第二絕緣件及一固定環，該穿槽更包含一第三槽部及一第二止擋部，該第三槽部連通於該第二槽部遠離該第一槽部的一側，該第二止擋部位於該第二槽部及該第三槽部之間，該第二絕緣件設置於該第三槽部，該軸身具有一環形凹槽，該軸身穿設該第二絕緣件，該固定環扣住該環形凹槽，以令該固定環與該第二止擋部分別抵靠該第二絕緣件的相對二側，且該第二絕緣件被夾持於該軸身與該第一針軸之間。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之電流探針結構，其中該至少一探針組件更包含一扣環，該插設頭具有多個溝槽及一探針插槽，該些溝槽環繞該探針插槽，並將該插設頭分為多個夾持片，該扣環扣設於該些夾持片，且該第二探針插設於該探針插槽。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電流探針結構，其中該至少一探針組件的數量為多個。
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