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記者6月16日從天津大學獲悉，該校精儀學院感知科學與工程系的黃顯教授團隊打破微型LED晶圓測試瓶頸，通過“柔性觸手+智能之眼”組合拳，實現(xiàn)微型LED晶圓高通量無損測試。相關(guān)研究成果于13日刊發(fā)在國際期刊《自然·電子學》上。

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

傳統(tǒng)剛性測試探針如“鐵筆刻玉”，一旦與晶圓接觸，將會造成晶圓表面不可逆的物理損傷；常用的視覺表面缺陷測量和光致發(fā)光檢測方法又只能“觀其大概”，存在較高的漏檢率和錯檢率。如何實現(xiàn)微型LED晶圓從生產(chǎn)到終端集成的全過程良率檢測，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)。

研究團隊開創(chuàng)性地提出了一種“以柔克剛”的LED晶圓無損檢測新方法。這項技術(shù)猶如給檢測設(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（相當于呼吸的力度）就能完成精準測量。

這種“溫柔以待”的檢測方式展現(xiàn)出驚人的耐用性：在經(jīng)歷100萬次“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秘在于獨特的三維減壓結(jié)構(gòu)設(shè)計，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)部應力也始終安全可控。通過精確調(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檢測提供了全新的解決方案。

研究團隊還自主研發(fā)了配套的智能檢測系統(tǒng)。這套系統(tǒng)就像給柔性探針裝上了“火眼金睛”——通過獨特的球形調(diào)平裝置確保探針與晶圓完美平行，配合同軸光路實時捕捉LED點亮狀態(tài)，同步完成電學參數(shù)和接觸壓力的精準測量。

更令人驚喜的是，團隊成功研制出針對微型LED的100×100高密度柔性探針陣列，可輕松應對10×30微米的超小尺寸檢測，為下一代高速晶圓檢測鋪平了道路。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)把控提供了強大工具。該技術(shù)不僅解決了LED產(chǎn)業(yè)痛點，更為CPU、FPGA等復雜晶圓檢測開辟了新路徑。

目前，這項“中國智造”已在天開園啟動產(chǎn)業(yè)化進程，未來將為國內(nèi)LED行業(yè)提供批量化、低成本的檢測方案。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，這項柔性電子“黑科技”還將在晶圓級集成檢測、生物光子學等領(lǐng)域大展拳腳。