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DPCセラミック基板:車載用LiDARチップのパッケージングに最適な選択肢

2024年5月28日

LiDAR(Light Detection and Ranging:光検出と測距)の機能は、赤外線レーザー信号を発射し、障害物に遭遇した後に反射された信号と発射した信号を比較することで、対象物の位置、距離、向き、速度、姿勢、形状などの情報を取得することです。この技術は、障害物回避や自律航行を可能にします。高精度センサーであるLiDARは、高度な自律走行を実現する鍵と広く認識されており、その重要性はますます高まっています。


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車載LiDARの中核部品の中でも、レーザー光源は際立っています。現在、VCSEL(垂直共振器面発光レーザー)光源は、製造コストの低さ、高い信頼性、小さな発散角、そして2D実装の容易さから、車載ハイブリッドソリッドステートLiDARおよびフラッシュLiDARの主要選択肢となっています。VCSELチップは、車載ハイブリッドソリッドステートLiDARにおいて、より長い検出距離と高い認識精度を実現し、厳格な眼の安全基準を満たすことができます。さらに、VCSELチップはフラッシュLiDARの柔軟性と視野の広さを向上させ、大きなコストメリットをもたらします。

しかし、VCSELの光電変換効率は30~60%に過ぎず、放熱と熱電分離の実現が課題となっています。さらに、VCSELは1,000W/mm²を超える非常に高い電力密度を有するため、真空パッケージングが必須となります。このため、基板に3Dキャビティを形成し、チップ上部にレンズを設置する必要があります。そのため、VCSELパッケージ基板の選定においては、効率的な放熱、熱電分離、そして熱膨張係数の整合が重要な考慮事項となります。

セラミック基板は、自動車用 LiDAR アプリケーションに最適なチップ パッケージング材料となっています。

DPC(Direct Copper Plating)セラミック基板は、高い熱伝導率、高い絶縁性、高い回路精度、優れた表面平滑性、そしてチップに適合した熱膨張係数を特徴としています。また、VCSELのパッケージング要件を満たす垂直相互接続も提供します。

1. 優れた放熱性

DPCセラミック基板は垂直相互接続性を有し、独立した内部導電チャネルを形成します。セラミックは絶縁体であると同時に熱伝導体でもあるため、熱電分離を実現し、VCSELチップの放熱問題を効果的に解決します。

2. 高い信頼性

VCSELチップの電力密度は非常に高く、チップと基板の熱膨張係数の不一致が応力問題を引き起こす可能性があります。セラミック基板の熱膨張係数はVCSELと非常に適合性があります。さらに、DPCセラミック基板は、金属フレームとセラミック基板を一体化することで密閉されたキャビティを形成できるため、コンパクトな構造で中間接着層がなく、高い気密性を実現します。

3. 垂直相互接続

VCSELパッケージングでは、チップ上にレンズを設置する必要があるため、基板に3Dキャビティを設置する必要があります。DPCセラミック基板は、垂直相互接続による高い信頼性を特徴としており、垂直共晶接合に適しています。

インテリジェント自動車の開発において、セラミック材料は新エネルギー車のインテリジェント開発においてますます重要な役割を果たしています。技術スタック全体の基盤として、材料技術の継続的な革新は、業界全体の効率的な発展を支える上で不可欠です。


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