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記者6月16日從天津大學(xué)獲悉，該校精儀學(xué)院感知科學(xué)與工程系的黃顯教授團(tuán)隊(duì)打破微型LED晶圓測(cè)試瓶頸，通過(guò)“柔性觸手+智能之眼”組合拳，實(shí)現(xiàn)微型LED晶圓高通量無(wú)損測(cè)試。相關(guān)研究成果于13日刊發(fā)在國(guó)際期刊《自然·電子學(xué)》上。

據(jù)介紹，微型LED被廣泛認(rèn)為是下一代高端顯示技術(shù)的核心元件。然而，其高密度、微米級(jí)的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)搭載微型LED的晶圓載體制造良率帶來(lái)了嚴(yán)苛挑戰(zhàn)，若無(wú)法保障最終產(chǎn)品的100%良率，將會(huì)給終端產(chǎn)品造成巨大的修復(fù)成本，因此，對(duì)微型LED晶圓的測(cè)試格外重要。

傳統(tǒng)剛性測(cè)試探針如“鐵筆刻玉”，一旦與晶圓接觸，將會(huì)造成晶圓表面不可逆的物理?yè)p傷；常用的視覺(jué)表面缺陷測(cè)量和光致發(fā)光檢測(cè)方法又只能“觀其大概”，存在較高的漏檢率和錯(cuò)檢率。如何實(shí)現(xiàn)微型LED晶圓從生產(chǎn)到終端集成的全過(guò)程良率檢測(cè)，一直是困擾業(yè)界的難題，也阻礙了基于微型LED的終端產(chǎn)品如大面積顯示屏、柔性顯示屏的量產(chǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地提出了一種“以柔克剛”的LED晶圓無(wú)損檢測(cè)新方法。這項(xiàng)技術(shù)猶如給檢測(cè)設(shè)備裝上了“柔性手指”——由彈性微柱陣列和可延展電極組成的探針系統(tǒng)，能夠像指紋般完美貼合晶圓表面1—5微米的高度差，僅用0.9兆帕的輕柔壓力（相當(dāng)于呼吸的力度）就能完成精準(zhǔn)測(cè)量。

這種“溫柔以待”的檢測(cè)方式展現(xiàn)出驚人的耐用性：在經(jīng)歷100萬(wàn)次“親密接觸”后，探針依然完好如新，壽命是傳統(tǒng)剛性探針的10倍?！捌鋳W秘在于獨(dú)特的三維減壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就像給探針穿上‘緩沖氣墊’?！秉S顯介紹，即使在100微米的極限形變下，內(nèi)部應(yīng)力也始終安全可控。通過(guò)精確調(diào)控制造工藝參數(shù)，研究人員確保了每一根探針都具備完美的匹配精度，為巨量LED檢測(cè)提供了全新的解決方案。

研究團(tuán)隊(duì)還自主研發(fā)了配套的智能檢測(cè)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)就像給柔性探針裝上了“火眼金睛”——通過(guò)獨(dú)特的球形調(diào)平裝置確保探針與晶圓完美平行，配合同軸光路實(shí)時(shí)捕捉LED點(diǎn)亮狀態(tài)，同步完成電學(xué)參數(shù)和接觸壓力的精準(zhǔn)測(cè)量。

更令人驚喜的是，團(tuán)隊(duì)成功研制出針對(duì)微型LED的100×100高密度柔性探針陣列，可輕松應(yīng)對(duì)10×30微米的超小尺寸檢測(cè)，為下一代高速晶圓檢測(cè)鋪平了道路。這套“柔性觸手+智能之眼”的組合拳，為微型LED的工藝優(yōu)化和品質(zhì)把控提供了強(qiáng)大工具。該技術(shù)不僅解決了LED產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，更為CPU、FPGA等復(fù)雜晶圓檢測(cè)開辟了新路徑。

目前，這項(xiàng)“中國(guó)智造”已在天開園啟動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，未來(lái)將為國(guó)內(nèi)LED行業(yè)提供批量化、低成本的檢測(cè)方案。值得一提的是，該技術(shù)為AR/VR高端顯示面板的良率提升奠定了基礎(chǔ)。隨著技術(shù)迭代，這項(xiàng)柔性電子“黑科技”還將在晶圓級(jí)集成檢測(cè)、生物光子學(xué)等領(lǐng)域大展拳腳。