【第五屆鈣鈦礦論壇】工研院以鈣鈦礦打造可撓式X光偵測器 商規大面積噴塗與微米級解析度成亮點

37×43 cm²「open cell」示範、解析度優於GOS，朝高規醫療與半導體檢測挺進

本場由工業技術研究院綠能與環境研究所技術副理黃國瑋分享「鈣鈦礦X光感測技術」（Perovskite X-ray Detecting Technology at ITRI），聚焦鈣鈦礦（Perovskite）材料在X光偵測的技術突破與產業導入路徑，回應醫療、工業與半導體檢測對高效、可撓與低成本解決方案的迫切需求。

材料優勢與成像機制

黃國瑋指出，鈣鈦礦兼具「光轉電」與「光轉光」的多元機制，應用範圍自紫外至伽馬射線皆具發展潛力；在X光偵測上，對照既有解決方案，可望於靈敏度、成本與製程彈性取得優勢。他強調：「團隊選擇從X-ray切入，一方面貼近國內面板與感測產線需求，另一方面能快速形成實證成果。」

在系統架構上，X光偵測分為直接式（X光直接轉電訊號）與間接式（先由閃爍體〈Scintillator〉將X光轉為可見光，再由感測陣列讀出）。在間接式路線，鈣鈦礦可藉材料工程調控放光波段，與面板端之薄膜電晶體陣列（TFT array）匹配，以提升最終偵測量子效率（DQE, detective quantum efficiency）。

製程突破與應用實證

工研院已完成商規尺寸的大面積均勻噴塗，使用超音波噴塗（Ultrasonic Spray Coating）在50×50 cm²樣品上達成薄膜厚度變異2.1%、放光均勻1.5%，顯示量產友善的製程可行性。在解析度驗證上，ITRI鈣鈦礦閃爍體已達5 LP/mm（100 μm線寬）與10 LP/mm（10 μm線寬），可對應高精度封裝與無損檢測情境。黃國瑋補充，團隊現階段直接式元件最佳解析度已達100 μm，並透過結構設計向10 μm推進，瞄準先進封裝FOPLP等場域。

材料競爭面向上，國內X光平板感測主流閃爍體仍為CsI:Tl，但受限於原料供應、專利規格與高溫真空製程，產業發展受掣肘。相較之下，鈣鈦礦具放光波長可調、微秒等級低延遲、可撓性與溶液製程等優勢，為本土自主化與新市場布局帶來窗口。ITRI已與國內面板大廠製作37×43 cm²鈣鈦礦閃爍體並結合可撓式TFT array，完成可彎折且均勻的X光偵測器 open cell；同時展示解析度優於GOS的成像成果。

X光檢測為醫療影像、工業無損與先進封裝不可或缺之基礎技術，2024年整體市場規模龐大。既有CsI:Tl體系長期由海外掌握，從原料、專利到製程均設有門檻；鈣鈦礦的出現，使本土在材料合成、波段工程與溶液製程上擁有切入點，特別是在可撓式、曲面化偵測器方面，能改善平面成像造成的誤判與盲區，提升醫療與牙科影像可靠度，亦可在半導體2.5D/3D封裝的高穿透檢測上提升效率。 對台灣產業鏈而言，若能整合材料、面板與設備商，於國內落地可撓式模組與關鍵製程能力，將有機會突破裝置所有權長期被國外廠商把持的局面，並擴大在醫療與電子製造供應鏈中的話語權。

本場報告展現工研院以鈣鈦礦材料驅動X光偵測器的關鍵進展：商規大面積噴塗、可撓式open cell實證與微米級解析度驗證，為醫療與半導體檢測提供可量產與可延展的技術途徑。後續若持續提升靈敏度與DQE並擴大產線合作，將成為推動台灣自有檢測解決方案的重要動能。