JP3363195B2 - プローブヘッド及び集積回路の測定方法 - Google Patents

プローブヘッド及び集積回路の測定方法

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JP3363195B2 JP05280793A JP5280793A JP3363195B2 JP 3363195 B2 JP3363195 B2 JP 3363195B2 JP 05280793 A JP05280793 A JP 05280793A JP 5280793 A JP5280793 A JP 5280793A JP 3363195 B2 JP3363195 B2 JP 3363195B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はプローブヘッドに関
し、特にそのプローブ針の構造、及び測定用信号の入出
力インピーダンス整合回路の配置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来のプローブヘッドの主要部の
構成を示す模式図であり、図において、200はシリコ
ン(Si),ガリウムヒ素(GaAs)等のウエハ上に
作成された集積回路(IC)の電気特性,高周波特性等
を測定するプローブヘッドである。211はタングステ
ンで作られたプローブ針、201はその先端部、7は表
面上にICが形成されたSi,GaAs等のウエハもし
くはチップ、8は金等で作られたICのパッド、216
はプローブ針211を保持するためのプラスチック等に
より作られたプローブヘッドのプローブ針保持板であ
り、その表面の、金メッキ等より形成された線路217
には、上記プローブ針211が半田により固着されてい
る。
【0003】また、図8は従来の高周波測定専用プロー
ブヘッドの主要部の構成を示す模式図であり、図におい
て、300はシリコン(Si),ガリウムヒ素(GaA
s)等のウエハ上に作成された集積回路(IC)の高周
波特性を測定するプローブヘッドである。311はプロ
ーブ針で、セラミック等からなるプローブ針本体の一端
側に金等で作られた信号線接触部301、及びグランド
線接触部312が形成されており、上記プローブ針本体
の表面には上記信号線接触部311と接続された信号線
路及びグランド線接触部312と接続されたグランド線
路が、金メッキ等で形成されている。また、313は薄
く破壊しやすいプローブ針311を保護し、保持する、
プラスチック等で作られたプローブ針固定部材、314
は該プローブ針固定部材に組み込まれたコネクタで、こ
のコネクタには、測定器からの信号を伝えるケーブルが
接続されるようになっている。また、8a,8bはそれ
ぞれ上記ウエハ又はチップ7上に形成された、高周波信
号の入出力パッドで、パッド8aは接地用パッド、8b
は信号用パッドである。
【0004】次に動作について説明する。ICの電気特
性及び高周波特性をオンウエハ上で測定する場合、IC
上の所定の位置に設けられた入力,出力,バイアス印加
等に用いるパッド8あるいは8a,8bに、プローブヘ
ッド200又は300の電気信号,高周波信号等を伝送
するためのプローブ針211又は311をコンタクト
し、IC上に測定用信号を印加する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図7に示し
た従来のプローブヘッドは、以上のように構成されてい
るので、プローブ用接触針211の先端部201に整合
回路を接続することは不可能であり、通常整合回路は、
プローブヘッドあるいは、プローブ針保持板上に搭載し
ており、このため、オンウエハ上で高周波測定を行う場
合に、入出力インピーダンスの整合をICの近辺でとる
ことはできないという問題点があった。
【0006】また、上記プローブ針211は比較的長い
ものであるため、このプローブ針が不要な信号を拾って
しまい、発振を生じたりするという恐れもあった。
【0007】一方、図8に示した従来の高周波測定専用
プローブヘッドは、上記のような特定の構造を有するも
ののみが市販されており、汎用的なものでないことと、
プローブ針本体として比較的高価なセラミックを使用し
ていること等から、プローブ針の価格が高く、さらに、
針当ての際に強い押圧力がプローブ針本体にかかると、
すぐに破壊してしまう等,耐久性の面での問題点があっ
た。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ICパッド近辺で入出力インピ
ーダンスの整合をとることができ、針による発振が生じ
にくいプローブヘッドを得ることを目的とする。
【0009】また、本発明は、耐久性の面で優れ、しか
も安価な汎用型のプローブヘッドを得ることを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るプローブ
ヘッドは、被測定物との電気的なコンタクトをとる接触
子を有し、この接触子を介して被測定物への測定用信号
の入出力を行うプローブヘッドにおいて、上記接触子と
電気的に接続し、上記接触子と被測定物とのコンタクト
部分からみた測定用信号の入出力インピーダンスの整合
をとる整合回路と、この整合回路が搭載され、かつ上記
接触子が固定されているテープ状担体と、上記テープ状
担体を挟んで上記被測定物とは反対側に配置され、上記
接触子を上記被測定物とのコンタクト部分に接触するよ
う押圧する押圧部材とを備えたものである。
【0011】また、この発明にかかるプローブヘッド
は、請求項1記載のプローブヘッドにおいて、押圧部材
は弾性体を内蔵し、接触子を被測定物に一定の圧力で接
触するように押圧するものである。
【0012】また、この発明に係るプローブヘッドは、
請求項記載のプローブヘッドにおいて、接触子は針状
の先端部を有し、この先端部の被測定物の信号入出力用
パッドと接触する部分を幅広にしたものである。
【0013】また、この発明に係るプローブヘッドは、
請求項1記載のプローブヘッドにおいて、整合回路はテ
ープ状担体の被測定物に近い側の面に搭載されている
のである。
【0014】また、この発明に係るプローブヘッドは、
請求項記載のプローブヘッドにおいて、テープ状担体
が接触子を覆うように配設されたものである。また、こ
の発明に係る集積回路の測定方法は、請求項1ないし5
のいずれか一項に記載のプローブヘッドを使用した集積
回路の測定方法である。
【0015】
【作用】この発明においては、被測定物との電気的なコ
ンタクトをとる接触子を有し、この接触子を介して被測
定物への測定用信号の入出力を行うプローブヘッドにお
いて、上記接触子と電気的に接続し、上記接触子と被測
定物とのコンタクト部分からみた測定用信号の入出力イ
ンピーダンスの整合をとる整合回路と、この整合回路が
搭載され、かつ上記接触子が固定されているテープ状担
体と、上記テープ状担体を挟んで上記被測定物とは反対
側に配置され、上記接触子を上記被測定物とのコンタク
ト部分に接触するよう押圧する押圧部材とを備えるよう
にしたから、接触子と被測定物とのコンタクト部分に近
い位置でインピーダンスの整合をとることが可能とな
り、これによりインピーダンスの整合性を高め、高周波
測定時の発振を防ぐことができる。
【0016】また、この発明においては、上記プローブ
ヘッドにおいて、上記押圧部材は弾性体を内蔵し、接触
子を被測定物に一定の圧力で接触するように押圧する
うにしたので、上記整合回路を接触子先端部のみのイン
ピーダンスを考慮して設計することができ、整合回路や
接触子の設計を容易とすることができる。
【0017】また、この発明においては、上記プローブ
ヘッドにおいて、接触子は針状の先端部を有し、この先
端部の被測定物の信号入出力用パッドと接触する部分を
幅広としたので、接触子と被測定物のパッドとの接触部
分での反射等を極力抑えることができ、発振等を起こり
にくくすることができる。
【0018】また、この発明においては、上記プローブ
ヘッドにおいて、整合回路はテープ状担体の被測定物に
近い側の面に搭載されているようにしたので、接触子と
して別の部材を設ける必要をなくすことができる。
【0019】この発明においては、上記プローブヘッド
において、テープ状担体が接触子を覆うよう配設したの
で、コンタクト時、薄板状部材により高周波信号がシー
ルドされることとなる。
【0020】
【実施例】
実施例1.図1(a),(b) は本発明の第1の実施例におけ
るプローブヘッドのプローブ針周辺部の構成を示す断面
図及び模式図である。図において、100はシリコン
(Si),ガリウムヒ素(GaAs)等のウエハ上に作
成された集積回路(IC)の高周波特性を測定するプロ
ーブヘッドである。110は上記プローブヘッド100
に用いられているプローブ針で、その先端部1はタング
ステン,金メッキ等で形成され、先端が細くなってい
る。2はバネを内蔵したタングステン等で形成されたプ
ローブ針の本体側部(以下プローブ針元部ともいう。)
で、このプローブ針元部2はガラス等で形成された絶縁
部材3を介してプローブ針先端部1と電気的に絶縁され
ており、上記プローブ針先端部1、プローブ針元部2お
よび絶縁部材3は、ゴム等からなる固定材4で1本のプ
ローブ針として固定されている。ここで、上記プローブ
針元部2は、プラスチック等からなるプローブヘッドの
プローブ針保持板16に固定されている。
【0021】また、5はポリイミド等で構成されたテー
プ状担体で、その上面には金,銅等でパターニングされ
た、所定の整合回路60を構成する線路6が搭載され、
電気信号,高周波信号等を上記整合回路60を介して印
加可能な構成となっている。7は被測定物であるICを
搭載したウエハ状態のチップで、該チップ7上にはIC
の入出力,バイアス印加用のパッド8が搭載されてい
る。
【0022】上記構成において、上記プローブ針110
はテープ状担体5を貫通して配置され、上記プローブ針
110の先端部112は、該テープ状担体5上の整合回
路60等につながる線路6上に接合され、例えば半田等
で固定されている。また、プローブ針先端部1の長さは
整合回路60の入力インピーダンスに合わせるよう設計
されており、上記テープ状担体5上の整合回路60等
は、同軸ケーブル等のケーブルを介し、測定装置本体に
接続されている。
【0023】次に動作について説明する。チップ7上に
搭載されたICの電気的特性、高周波特性を評価する場
合、チップ7上に形成されたICへの信号入出力,バイ
アス印加のためのパッド8に上記プローブ針先端部1を
一定の針圧でコンタクトし、このプローブ針先端部1を
通して測定装置本体からの測定用信号,バイアスをIC
へ印加する。この時上記測定用信号,バイアスは、伝送
線路6,プローブ針先端部1を通してパッド8上に印加
される。
【0024】このように本実施例では、プローブ針先端
部に固定した薄板状部材に入出力インピーダンスの整合
回路60を搭載したから、プローブ針と被測定物とのコ
ンタクト部分に近い位置でインピーダンスの整合をとる
ことが可能となり、これによりインピーダンスの整合性
を高め、高周波測定時の発振を防ぐことができ、プロー
ブ針としてタングステン等の安価な素材を使用してな
り、低価格で耐久性に優れた汎用型プローブヘッドを提
供することができる。
【0025】また、プローブ針先端部1とプローブ針元
部2との間に、絶縁部材3を挟んだ構成とし、プローブ
針先端部1をプローブ針元部2と絶縁したので、整合回
路60の設計は、プローブ針先端部のみを考慮して行え
ばよく、整合回路60による針の長さによって生じる発
振抑制効果を高めることができる。
【0026】また、本実施例においては、針元部2をバ
ネを内蔵した構造としたことにより、プローブ針をコン
タクトさせる際の押圧を一定とすることが可能となり、
針当ての際の押圧の変動によるプローブ針の破壊を抑え
ることができる。このため、コンタクト時の作業におい
て、押圧操作に注意を払う必要がなくなり、コンタクト
を簡単に行うことができる。
【0027】また、本実施例においては、プローブ針先
端部1にタングステン等の単ピンを使用しているため、
従来のセラミック等を使用した高周波測定専用プローブ
針に対して耐久性に優れ、しかも安価なプローブ針が得
られる。
【0028】なお、本実施例においては、プローブ針先
端部1を絶縁部材3によりプローブ針元部2と絶縁した
構成としたが、プローブ針110の構造は、プローブ針
元部2を絶縁部材により構成したものであってもよい。
【0029】実施例2.図2は本発明の第2の実施例に
よるプローブヘッドを示し、図中120は本実施例にか
かるプローブヘッドに用いているプローブ針で、これは
プローブ針先端部121の先端を、チップ7上のICの
入出力,バイアス印加用のパッド8と線接触するよう
に、直線形状としたものである。すなわち、121はパ
ッド8と接触する先端部分が直線状になっているくさび
型形状のプローブ針先端部、122は台形型のプローブ
針元部で、このプローブ針元部122は絶縁部材(図示
せず)を介して電気的に絶縁されており、上記プローブ
針先端部121,プローブ針元部122,及び絶縁部材
は、ゴム等からなる固定材124で1本のプローブ針と
して固定されている。
【0030】この実施例では、被測定物との電気的なコ
ンタクトを取るプローブ針の、上記被測定物のパッドと
接触する部分を、これが上記パッドと線接触するよう直
線形状としたので、プローブ針先端部1とパッド8とが
線接触することとなり、接触を良好とし、発振等を起こ
りにくくすることができ、プローブヘッドによる高周波
特性の測定精度を高めることが可能である。
【0031】実施例3.図3は、本発明の第3の実施例
におけるプローブヘッドのプローブ針の断面を示す図で
あり、図において、400はシリコン(Si),ガリウ
ムヒ素(GaAs)等のウエハ上に作成された集積回路
(IC)の高周波特性を測定するプローブヘッドであ
る。5aはポリイミド等で構成されたテープ状担体で、
その上面には金,銅等でパターニングされた、所定の整
合回路を構成する線路6が搭載され、電気信号,高周波
信号等を上記整合回路等を介して印加可能とした構成と
なっている。10は上記テープ状担体上面に形成された
線路6をテープ状担体端部まで延ばし、この延長部分を
下側に折り返した突起部で、この部分がICのパッドと
接着するようになっている。また、9は上記テープ状担
体の突起部10に対応する部分を押圧して、該突起部1
0をICのパッドに圧接する押圧針で、バネを内蔵して
いる。9aは該押圧針の先端に取りつけられた絶縁部材
である。
【0032】本実施例においては、上記突起部10を押
圧針9によりICのパッド上に押圧して、プローブヘッ
ドとICのコンタクトをとる。これにより、上記実施例
1と同様にして測定を行うことができる。
【0033】また、本実施例においては、入力インピー
ダンスの整合回路を搭載した薄板状部材の裏面側に、上
記整合回路と電気的につながった突出部を形成し、上記
薄板状部材表面の上記突起部に対応する部分を一定の押
圧力で押圧して、突出部をプローブ針として被測定物に
接触させるようにしたので、プローブ針として別の部材
を設ける必要をなくすことができる。
【0034】また、本実施例においては、突起部10を
バネ式の押圧針9で抑えて、ICのパッドに接触させる
ようにしたので、突起部10とパッドとを一定の押圧力
により接触させることが可能となり、突起部10に過剰
の押圧力がかかることを防ぎ、コンタクト時の針の破壊
等を抑えることができる。
【0035】実施例4.図4は本発明の第4の実施例に
おけるプローブヘッドのプローブ針を示す断面図であ
り、図において、500はシリコン(Si),ガリウム
ヒ素(GaAs)等のウエハ上に作成された集積回路
(IC)の高周波特性を測定する本実施例のプローブヘ
ッドである。5bは、ポリイミド等で構成されたテープ
状担体で、その上面及び下面には、銅等でパターニング
された、整合回路の線路6a,6bが形成されており、
上下の線路は、上記テープ状担体5bに形成したスルー
ホール15を介して電気的に接続されている。また、上
記下側の線路6bはテープ状担体15の端部まで延在し
ており、その側端部の下側に折り曲げた部分が、ICの
パッドと接触する突起部となっている。その他の構成は
上記第3の実施例と同じである。この実施例4において
も、上記第3の実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【0036】実施例5.図5は本発明の第5の実施例に
おけるプローブヘッドのプローブ針を示す断面図であ
る。図において、600は本実施例のプローブヘッド、
5cは該プローブヘッド100を構成するポリイミド等
からなるテープ状担体で、その上面には、銅等でパター
ニングされた整合回路の線路6が形成されており、テー
プ上担体5cの端部に形成されたスルーホール15に
は、柱状部材10aが、その一部が突出するように挿入
されており、該突出部10aがICのパッドに接触する
部分となっている。本実施例5においても、上記実施例
4と同様の効果を得ることができる。
【0037】実施例6.図6は本発明の第6の実施例に
おけるプローブヘッドのプローブ針周辺部を示すもので
あり、図中700は本実施例のプローブヘッドであり、
これは上記実施例1のテープ状担体5に複数のプローブ
針110を接合したものである。
【0038】このように、本実施例6においては、複数
のパッド8を有する被測定物に対しても上記実施例1と
同様の効果を得ることが可能となり、さらに、テープ状
担体5が被測定物表面に対してパッケージ等のフタのよ
うな役目をし、測定時に他の信号の影響を防ぐシールド
としての効果を得ることが可能となる。
【0039】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係るプローブヘ
ッドによれば、被測定物との電気的なコンタクトをとる
接触子を有し、この接触子を介して被測定物への測定用
信号の入出力を行うプローブヘッドにおいて、上記接触
子と電気的に接続し、上記接触子と被測定物とのコンタ
クト部分からみた測定用信号の入出力インピーダンスの
整合をとる整合回路と、この整合回路が搭載され、かつ
上記接触子が固定されているテープ状担体と、上記テー
プ状担体を挟んで上記被測定物とは反対側に配置され、
上記接触子を上記被測定物とのコンタクト部分に接触す
るよう押圧する押圧部材とを備えるようにしたので、接
触子と被測定物とのコンタクト部分に近い位置でインピ
ーダンスの整合をとることが可能となり、これによりイ
ンピーダンスの整合性を高め、高周波測定時の発振を防
ぐことが可能な汎用型プローブヘッドを提供できる効果
がある。
【0040】また、この発明によれば上記プローブヘ
ッドにおいて、押圧部材は弾性体を内蔵し、接触子を被
測定物に一定の圧力で接触するように押圧するようにし
たので、被測定物と接触子との接触の際に押圧の変動に
よる接触子の破壊を抑えることができ、押圧操作に注意
を払う必要がなくなり、接触を簡単に行うことができる
効果がある。
【0041】また、この発明に係るプローブヘッドによ
れば、接触子は針状の先端部を有し、この先端部の被測
定物の信号入出力用パッドと接触する部分を幅広とした
ので、接触子と被測定物のパッドとの接触部分での反射
等を極力抑えることができ、発振等を起こりにくくする
ことができる効果がある。
【0042】また、この発明に係るプローブヘッドによ
れば、整合回路はテープ状担体の被測定物に近い側の面
に搭載されているようにしたので、押圧部材と整合回路
とが直接接することがなく、整合回路に対する機械的及
び電気的な影響を低減することができる。
【0043】この発明によれば、請求項記載のプロー
ブヘッドにおいて、テープ状担体が接触子を覆うように
配設したので、コンタクト時、上記薄板状部材により高
周波信号をシールドすることができる。また、この発明
に係る集積回路の測定方法によれば、請求項1ないし5
のいずれか一項に記載のプローブヘッドを使用するよう
にしたので、耐久性の面で優れ、かつ安価で汎用的な集
積回路の測定を行うことができる。
【0044】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例によるプローブヘッド
におけるプローブ針周辺部を示す図である。
【図2】この発明の第2の実施例によるプローブヘッド
におけるプローブ針周辺部を示す斜視図である。
【図3】この発明の第3の実施例によるプローブヘッド
におけるプローブ針を示す断面図である。
【図4】この発明の第4の実施例によるプローブヘッド
におけるプローブ針を示す断面図である。
【図5】この発明の第5の実施例によるプローブヘッド
におけるプローブ針を示す断面図である。
【図6】この発明の第6の実施例によるプローブヘッド
におけるプローブ針周辺部を示す断面図である。
【図7】従来のプローブヘッドの主要部を示す模式図で
ある。
【図8】従来の高周波測定専用プローブヘッドの主要部
を示す模式図である。
【符号の説明】
1 プローブ針先端部 2 プローブ針元部 3 絶縁部材 4 固定部材 5,5a,5b テープ状部材 6,6a,6b 伝送線路 7 チップ(ウエハ) 8 パッド 9 バネ式押圧針 9a 絶縁部材 10 突起部 15,15a スルーホール 16 プローブヘッド針保持板 60 整合回路 100,400,500,600,700 プローブ
ヘッド 110,120 プローブ針

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物との電気的なコンタクトをとる
    接触子を有し、この接触子を介して被測定物への測定用
    信号の入出力を行うプローブヘッドにおいて 記接触子と電気的に接続し、上記接触子と被測定物と
    のコンタクト部分からみた測定用信号の入出力インピー
    ダンスの整合をとる整合回路と、この整合回路が搭載され、かつ上記接触子が固定されて
    いるテープ状担体と、 上記テープ状担体を挟んで上記被測定物とは反対側に配
    置され、上記接触子を上記被測定物とのコンタクト部分
    に接触するよう押圧する押圧部材と を備えたことを特徴
    とするプローブヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプローブヘッドにおい
    て、押圧部材は弾性体を内蔵し、接触子を被測定物に一定の
    圧力で接触するように押圧する ことを特徴とするプロー
    ブヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項記載のプローブヘッドにおい
    て、 接触子は針状の先端部を有し、この先端部の被測定物の
    信号入出力用パッドと接触する部分を幅広にしたことを
    特徴とするプローブヘッド。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のプローブヘッドにおい
    て、整合回路はテープ状担体の被測定物に近い側の面に搭載
    されている ことを特徴とするプローブヘッド。
  5. 【請求項5】 請求項記載のプローブヘッドにおい
    て、 テープ状担体が接触子を覆うように配設されたことを特
    徴とするプローブヘッド。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか一項に記載
    のプローブヘッドを使用した集積回路の測定方法。
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