DE202015102364U1 - Detector assembly and system for analyzing the high frequency performance of a probe card - Google Patents
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Abstract
Detektoranordnung (3) mit: einem Hochfrequenzaufnahmeelement (14) zum Empfangen eines Hochfrequenzsignals von einer Prüfkarte (10), einem Sensor (13), welcher ausgebildet ist, um das Hochfrequenzsignal von dem Hochfrequenzaufnahmeelement (14) zu empfangen, wobei der Sensor (13) ausgebildet ist, einen Betrag des Hochfrequenzsignals zu messen und ein Messsignal, welches nur den Betrag des Hochfrequenzsignals darstellt, auszugeben, wobei das Hochfrequenzaufnahmeelement (14) und der Sensor (13) mechanisch gekoppelt sind.A detector assembly (3) comprising: a radio frequency receiving element (14) for receiving a radio frequency signal from a probe card (10), a sensor (13) adapted to receive the radio frequency signal from the radio frequency detector (14), the sensor (13) is configured to measure an amount of the high-frequency signal and output a measurement signal which represents only the amount of the high-frequency signal, wherein the high-frequency receiving element (14) and the sensor (13) are mechanically coupled.
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen wie z. B. integrierten Schaltungen werden die einzelnen Komponenten der Halbleitervorrichtungen im Allgemeinen auf einem Wafer hergestellt. Nachdem die Herstellung der einzelnen Vorrichtungen abgeschlossen worden ist, werden die Komponenten und die Halbleitervorrichtungen getestet. Zum Beispiel können die integrierten Schaltungen auf funktionelle Mängel durch Anlegen von speziellen Testmustern an die integrierte Schaltung getestet werden. Nach dem Testen wird der Wafer in einzelne Chips vereinzelt, und die funktionierenden Chips werden weiter verpackt und verkauft.In the manufacture of semiconductor devices such. As integrated circuits, the individual components of the semiconductor devices are generally produced on a wafer. After the fabrication of the individual devices has been completed, the components and the semiconductor devices are tested. For example, the integrated circuits may be tested for functional deficiencies by applying special test patterns to the integrated circuit. After testing, the wafer is singulated into individual chips and the working chips are further packaged and sold.
Üblicherweise werden für das Testen der Komponenten und der Halbleitervorrichtungen Prüfkarten verwendet. Insbesondere dient die Prüfkarte als eine elektromechanische Schnittstelle zwischen der zu testenden Komponente und der Testvorrichtung. Da es eine zunehmende Nachfrage nach Hochfrequenzkomponenten und -vorrichtungen gibt, steigt der Bedarf, das Hochfrequenzverhalten einer Prüfkarte zu charakterisieren.Usually, test cards are used for testing the components and the semiconductor devices. In particular, the probe card serves as an electromechanical interface between the component under test and the test device. As there is an increasing demand for high frequency components and devices, the need to characterize the high frequency performance of a probe card is increasing.
Das Verhalten und die elektrischen Eigenschaften bzw. Charakteristika der Prüfkarte sind wichtig zum Bewerten der tatsächlichen Eigenschaften bzw. Charakteristika der zu testenden Komponenten. Dementsprechend gibt es einen Bedarf an einem Verfahren und einem System zum Messen und zum Quantifizieren des Hochfrequenzverhaltens einer Prüfkarte.The behavior and electrical characteristics of the probe card are important in assessing the actual characteristics of the components under test. Accordingly, there is a need for a method and system for measuring and quantifying the high frequency performance of a probe card.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Detektoranordnung und ein verbessertes System zum Analysieren des Hochfrequenzverhaltens einer Prüfkarte bereitzustellen.An object of the present invention is to provide an improved detector assembly and system for analyzing the high frequency performance of a probe card.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.The object is achieved by the subject matter of the independent claims. Further developments are defined in the dependent claims.
Die begleitenden Figuren sind beigefügt, um ein tieferes Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen und sind in dieser Beschreibung enthalten und bilden einen Teil davon. Die Figuren veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien zu erklären. Weitere Ausführungsformen der Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile sind selbsterklärend, wenn sie unter Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende, gleiche Teile.The accompanying drawings are included to provide a more thorough understanding of the embodiments of the invention and are included in and constitute a part of this specification. The figures illustrate the embodiments of the present invention and, together with the description, serve to explain the principles. Other embodiments of the invention and many of the intended advantages are self-explanatory as they become better understood by reference to the following detailed description. The elements of the figures are not necessarily to scale. Like reference numerals designate corresponding, like parts.
Ein Fachmann wird zusätzliche Eigenschaften und Vorteile beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Betrachten der begleitenden Figuren erkennen.One skilled in the art will recognize additional features and advantages upon reading the following detailed description and upon viewing the accompanying figures.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die begleitenden Figuren Bezug genommen, welche einen Teil hiervon bilden und in welchen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen, in welchen die Erfindung ausgeführt werden kann, veranschaulicht sind. In diesem Zusammenhang wird eine richtungsbezogene Terminologie wie z. B. „Oberseite”, „Unterseite”, „Vorderseite”, „Rückseite”, „davor”, „dahinter” etc. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figuren, verwendet. Da Bestandteile von Ausführungsformen der Erfindung in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, wird die richtungsbezogene Terminologie für Veranschaulichungszwecke verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es ist selbstverständlich, dass weitere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder logische Veränderungen gemacht werden können, ohne vom Umfang, welcher durch die Patentansprüche definiert ist, abzuweichen.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this context, a directional terminology such. As "top", "bottom", "front", "back", "before", "behind" etc. with reference to the orientation of the figures described, is used. Because components of embodiments of the invention can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting. It is to be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope defined by the claims.
Die Beschreibung der Ausführungsformen ist nicht einschränkend. Insbesondere können Komponenten der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen mit Komponenten anderer bzw. verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden.The description of the embodiments is not limiting. In particular, components of the embodiments described below may be combined with components of other or different embodiments.
Wie in dieser Beschreibung verwendet, sind die Begriffe „mit”, „enthalten”, „beinhalten”, „umfassen” und ähnliches offene Begriffe, welche das Vorhandensein von angegebenen Elementen oder Eigenschaften andeuten, aber zusätzliche Elemente oder Eigenschaften nicht ausschließen. Die Artikel „ein/e” und „der/die/das” sind dafür vorgesehen, sowohl Plural als auch Singular zu umfassen, außer der Kontext weist klar auf etwas anderes hin.As used in this specification, the terms "with,""include,""include,"" include "and the like, open terms that suggest the presence of specified elements or properties, but do not preclude additional elements or properties. The articles "a / e" and "the" are intended to encompass both plural and singular, unless the context clearly indicates otherwise.
Mit denen in dieser Beschreibung benutzten Begriffen „gekoppelt” und/oder „elektrisch gekoppelt” ist nicht gemeint, dass die Elemente direkt miteinander verbunden sein müssen – dazwischengeschaltete Elemente können zwischen den „gekoppelten” oder „elektrisch gekoppelten” Elementen vorgesehen sein. Ebenso ist mit dem Begriff „verbunden” nicht gemeint, dass die Elemente unmittelbar miteinander verbunden sein müssen – dazwischengeschaltete Elemente können zwischen den „verbundenen” Elementen vorhergesehen sein. Der Begriff „elektrisch verbunden” beabsichtigt, eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den elektrisch verbundenen Elementen zu beschreiben.By the terms "coupled" and / or "electrically coupled" used in this specification, it is not meant that the elements must be directly connected to each other - intervening elements may be provided between the "coupled" or "electrically coupled" elements. Likewise, the term "connected" does not mean that the elements must be directly interconnected - intervening elements may be foreseen between the "connected" elements. The term "electrically connected" is intended to describe a low-resistance electrical connection between the electrically connected elements.
Die Begriffe „lateral” und „horizontal”, die in dieser Beschreibung verwendet werden, beabsichtigen, eine Orientierung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder eines Halbleiterkörpers zu beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips sein.The terms "lateral" and "horizontal" used in this specification are intended to describe an orientation parallel to a first surface of a semiconductor substrate or a semiconductor body. This may be, for example, the surface of a wafer or a chip.
Der Begriff „vertikal”, welcher in dieser Beschreibung verwendet wird, beabsichtigt, eine Orientierung senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats oder des Halbleiterkörpers zu beschreiben.The term "vertical" used in this specification intends to describe an orientation perpendicular to the first surface of the semiconductor substrate or the semiconductor body.
Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „mechanisch gekoppelt” beabsichtigt zu beschreiben, dass es eine annähernd feste lokale bzw. räumliche Beziehung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element gibt, wenn das erste Element und das zweite Element mechanisch gekoppelt sind. Zum Beispiel kann dies durch Befestigen oder Anbringen des ersten Elements am zweiten Element erreicht werden. Weiterhin können das erste Element und das zweite Element unmittelbar oder mittelbar an einem gemeinsamen Trägerelement angebracht sein. Gemäß einer weiteren Realisierung kann ein starres Verbindungselement eine mechanische Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Element bieten. Es ist selbstverständlich, dass die mechanische Kopplung auf beliebige Weise umgesetzt werden kann, um eine annähernd feste lokale bzw. räumliche Beziehung zu bieten.The term "mechanically coupled" as used in this specification intends to describe that there is an approximately fixed spatial relationship between a first element and a second element when the first element and the second element are mechanically coupled. For example, this can be accomplished by attaching or attaching the first member to the second member. Furthermore, the first element and the second element can be attached directly or indirectly to a common carrier element. According to a further realization, a rigid connecting element can provide a mechanical coupling between the first and the second element. It will be understood that the mechanical coupling can be implemented in any manner to provide an approximately fixed local or spatial relationship.
Der Begriff „Hochfrequenz” (HF) bezieht sich im Allgemeinen auf Frequenzen größer als 1 kHz. Insbesondere bezieht sich dieser Begriff auf elektromagnetische Wellen, welche eine Frequenz größer als 1 kHz, z. B. 3 kHz bis 300 GHz, haben.The term "radio frequency" (HF) generally refers to frequencies greater than 1 kHz. In particular, this term refers to electromagnetic waves having a frequency greater than 1 kHz, z. B. 3 kHz to 300 GHz, have.
Signale, insbesondere „Hochfrequenzsignale” können Leistungssignale umfassen. Ein Leistungssignal kann durch das Produkt der zeitabhängigen Spannung und des zeitabhängigen Stroms dargestellt werden. Für gewöhnlich kann jedes dieser Signale durch Betrag (oder Pegel) und Phase dargestellt werden. Alternativ kann jedes dieser Signale durch einen Realteil und einen Imaginärteil dargestellt werden. Weitere Beispiele von Hochfrequenzsignalen können elektrische und magnetische Feldstärke umfassen.Signals, in particular "high frequency signals" may include power signals. A power signal can be represented by the product of the time-dependent voltage and the time-dependent current. Usually, each of these signals can be represented by magnitude (or level) and phase. Alternatively, each of these signals may be represented by a real part and an imaginary part. Other examples of high frequency signals may include electrical and magnetic field strength.
Ein Signalgenerator kann verschiedene Typen von periodischen Signalen, z. B. bei einer festen Frequenz, erzeugen. Zum Beispiel kann der Signalgenerator CW („continuous wave”) Signale oder pulsartige Signale erzeugen. Der Signalgenerator kann eine reine Sinus- oder eine reine Kosinusschwingung bei einer festen Frequenz erzeugen. Die Frequenz kann verändert werden.A signal generator may include various types of periodic signals, e.g. B. at a fixed frequency, generate. For example, the signal generator CW ("continuous wave") may generate signals or pulsed signals. The signal generator can generate a pure sine or a pure cosine oscillation at a fixed frequency. The frequency can be changed.
Der Begriff „Computer” kann sich auf jegliche prozessorbasierte Rechnereinheit oder andere Vorrichtung, welche ausgebildet ist, digitale Daten, beispielsweise digitale Signale, zu verarbeiten, beziehen. Beispiele umfassen PCs, Notebooks, PDAs und jegliche andere Vorrichtung, welche ausgebildet ist, Eingangssignale oder eingegebene Werte zu verarbeiten und ein Ergebnis auszugeben. Zum Beispiel kann der Computer in einen Signalgenerator oder in jegliche andere geeignete Vorrichtung oder Komponente der beschriebenen Systeme integriert sein.The term "computer" may refer to any processor-based computing device or other device configured to process digital data, such as digital signals. Examples include personal computers, notebooks, PDAs, and any other device configured to process input signals or input values and output a result. For example, the computer may be integrated into a signal generator or any other suitable device or component of the described systems.
Der Begriff „ein Signal empfangen”, wie hierin verwendet, umfasst bestimmungsgemäß den Fall, dass eine erste Komponente mit einer zweiten Komponente verbunden ist, so dass das Signal von der ersten Komponente zur zweiten Komponente und zurück übertragen werden kann.As used herein, the term "receive a signal" includes, as intended, the case where a first component is connected to a second component such that the signal may be transmitted from the first component to the second component and back.
Der Begriff „eine erste Komponente ist an einer zweiten Komponente angebracht” bedeutet nicht notwendigerweise, dass die erste Komponente und die zweite Komponente in physischem Kontakt stehen. Dazwischenliegende Elemente können zwischen der ersten und der zweiten Komponente angeordnet sein.The term "a first component is attached to a second component" does not necessarily mean that the first component and the second component are in physical contact. Intermediate elements may be disposed between the first and second components.
Der innerhalb des Kontexts der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff „Prüfkarte” bezieht sich auf eine elektromechanische Schnittstelle zwischen einem Testsystem und einer zu testenden elektrischen Komponente, wie z. B. einer Halbleitervorrichtung oder einem Halbleiter-Wafer. Die Prüfkarte stellt einen elektrischen Kontakt zwischen dem Testgerät und der zu testenden Vorrichtung bereit. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Kontaktflächen oder Bereichen auf beliebiger Seite der Prüfkarte angeordnet sein. Die Prüfkarte kann eine Leiterplatte und Kontaktelemente aufweisen. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Pins auf einer Oberfläche, welche in Kontakt mit der zu testenden Vorrichtung sein wird, angeordnet sein. Weiterhin können die Kontakte, welche auf der zum Testgerät angrenzenden Seite angeordnet sind, einen größeren Abstand haben, um so einen Anschluss an Verbindungselemente zu ermöglichen.The term "probe card" as used in the context of the present specification refers to an electromechanical interface between a test system and an electrical component to be tested, such as a tester. A semiconductor device or a semiconductor wafer. The probe card provides electrical contact between the tester and the device under test. For example, a plurality of pads or areas may be disposed on either side of the probe card. The probe card can have a printed circuit board and contact elements. For example, can a plurality of pins may be disposed on a surface which will be in contact with the device under test. Furthermore, the contacts, which are arranged on the side adjacent to the test device, have a greater distance, so as to allow a connection to connecting elements.
Da halbleiterbasierte Elemente zunehmend in Hochfrequenzanwendungen, wie beispielsweise Datenübertragung, etwa in Mobiltelefonen oder ähnlichem, verwendet werden, gibt es einen Bedarf zum Testen der Chips mit Hinblick auf ihre Hochfrequenzeigenschaften. Zum Beispiel können diese Messungen ausgeführt werden, indem Hochfrequenzsignale den einzelnen Chips eingegeben werden und die elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Frequenzen bewertet werden. Für gewöhnlich werden diese Hochfrequenzsignale über die Prüfkarte eingegeben.As semiconductor-based elements are increasingly being used in high-frequency applications such as data transmission, such as mobile phones or the like, there is a need to test the chips for their high-frequency characteristics. For example, these measurements may be performed by inputting high frequency signals to the individual chips and evaluating the electrical characteristics as a function of the frequencies. Usually, these high frequency signals are input through the probe card.
Dementsprechend ist es wünschenswert, die Hochfrequenzeigenschaften der Prüfkarte zu kennen, um aussagekräftige Messresultate zu erhalten. Weiterhin können sich die elektrischen Eigenschaften der Prüfkarte während der Benutzung der Prüfkarte oder nach Wartung der Prüfkarte verändern. Dementsprechend gibt es auch einen Bedarf zum kontinuierlichen Überwachen der elektrischen Eigenschaften der Prüfkarte mit Hinblick auf ihr Hochfrequenzverhalten. Während existierende Messtechnikwerkzeuge in der Lage sind, die mechanischen und grundlegenden (DC) elektrischen Eigenschaften einer Prüfkarte zu messen, scheint nichts zu existieren, um das Hochfrequenzverhalten von wichtigen Signalpins der Prüfkarte zu bestimmen.Accordingly, it is desirable to know the high frequency characteristics of the probe card in order to obtain meaningful measurement results. Furthermore, the electrical properties of the probe card may change during use of the probe card or after maintenance of the probe card. Accordingly, there is also a need to continuously monitor the electrical characteristics of the probe card for its high frequency performance. While existing metrology tools are capable of measuring the mechanical and fundamental (DC) electrical properties of a probe card, there does not seem to exist anything to determine the high frequency performance of key probe test pins.
Das Trägerelement
Für gewöhnlich wird der Streuparameter bestimmt, wenn die Hochfrequenzeigenschaften eines Prüflings (DUT ”device under test”) bestimmt werden. Insbesondere wird das Hochfrequenzsignal als eine Schwingung mit einer Amplitude und einer Phase zugeführt. Amplitude und Phase der zugeführten Schwingung, der übertragenen Schwingung und der reflektierten Schwingung werden bestimmt. Die entsprechenden Signale werden vom Anschluss
Als Ergebnis können die Hochfrequenzeigenschaften der Prüfkarte bestimmt werden.As a result, the high-frequency characteristics of the probe card can be determined.
Das System umfasst weiterhin einen Signalgenerator
Das System kann weiterhin ein Verarbeitungselement
Das Verarbeitungselement kann weiterhin ausgebildet sein, eine Frequenz des vom Signalgenerator
Gemäß einer Ausgestaltung können die Messungen einer Kalibrierungsprüfkarte als Kalibrierungswert verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann, wenn bestimmt wurde, dass es eine große Abweichung zwischen den Hochfrequenzeigenschaften einer gemessenen Prüfkarte und einer Kalibrierungsprüfkarte gibt, die gemessene Prüfkarte aussortiert bzw. verworfen oder einer Reparatur zugeführt werden. Genauer gesagt kann, durch Vergleichen der Hochfrequenzeigenschaften der gemessenen Prüfkarte mit denen der Kalibrierungsprüfkarte, bestimmt werden, ob die Prüfkarte die Anforderungen erfüllt oder ob sie aussortiert bzw. verworfen oder der Reparatur zugeführt werden soll.In one embodiment, the measurements of a calibration test card may be used as the calibration value. In one embodiment, if it has been determined that there is a large deviation between the high frequency characteristics of a measured probe card and a calibration probe card, the measured probe card may be discarded or repaired. Specifically, by comparing the high frequency characteristics of the measured probe card with those of the calibration probe card, it can be determined whether the probe card meets the requirements, or whether it should be discarded or returned for repair.
Das Hochfrequenzaufnahmeelement
Aufgrund der Tatsache, dass der Sensor
Wie die Erfinder herausgefunden haben, kann die Prüfkarte als eine passive Struktur betrachtet werden. Dementsprechend kann die Phaseninformation als nicht entscheidend zum Beurteilen der Hochfrequenzeigenschaften der Prüfkarte angesehen werden. Deshalb kann die Phase vernachlässigt werden und nur das Messen des Betrages des übertragenen Signals, insbesondere des Betrages des übertragenen Signals in Abhängigkeit von der Frequenz, ist ausreichend zum Beurteilen der Hochfrequenzeigenschaften der Prüfkarte.As the inventors have found, the probe card can be considered as a passive structure. Accordingly, the phase information may not be considered critical to assessing the high frequency characteristics of the probe card. Therefore, the phase can be neglected and only the measurement of the amount of the transmitted signal, in particular the amount of the transmitted signal as a function of the frequency, is sufficient for judging the high-frequency characteristics of the probe card.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann das System auf eine einfache Weise ausgestaltet werden, indem relativ günstige Instrumente verwendet werden. Dementsprechend kann das System einfach in bekannte Prüfkartenanalysatoren integriert werden und Messungen können in einer Wafertestumgebung ausgeführt werden. Insbesondere können die Prüfkarten in situ analysiert werden, ohne sie an eine externe Testeinrichtung zu senden. Das Verarbeitungselement
Wie in den
Das System
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Computerprogrammprodukt, wenn es auf einem Verarbeitungselement, z. B. einem Computer, ausgeführt wird das in
Obwohl Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben worden sind, ist es offensichtlich, dass weitere Ausführungsformen realisiert werden können. Zum Beispiel können weitere Ausführungsformen jegliche Unterkombinationen von Merkmalen, welche in den Patentansprüchen definiert sind, oder jegliche Unterkombination von Elementen, welche in den oben beschriebenen Beispielen beschrieben sind, umfassen. Dementsprechend sollte der Sinn und Umfang der angefügten Patentansprüche nicht auf die Beschreibung der hierin enthaltenen Ausführungsformen beschränkt werden.Although embodiments of the invention have been described above, it will be apparent that other embodiments can be practiced. For example, other embodiments may include any sub-combinations of features defined in the claims, or any sub-combination of elements described in the examples described above. Accordingly, the spirit and scope of the appended claims should not be limited to the description of the embodiments contained herein.
Claims (12)
Priority Applications (1)
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DE202015102364.2U DE202015102364U1 (en) | 2015-05-08 | 2015-05-08 | Detector assembly and system for analyzing the high frequency performance of a probe card |
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DE202015102364U1 true DE202015102364U1 (en) | 2015-08-07 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108089114A (en) * | 2017-11-28 | 2018-05-29 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | A kind of power semiconductor material 3 D electromagnetic microscope equipment and method |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108089114A (en) * | 2017-11-28 | 2018-05-29 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | A kind of power semiconductor material 3 D electromagnetic microscope equipment and method |
CN108089114B (en) * | 2017-11-28 | 2019-09-24 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | A kind of power semiconductor material 3 D electromagnetic microscope equipment and method |
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