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DPC陶瓷基板:汽车激光雷达芯片封装的理想选择

2024年5月28日

激光雷达(LiDAR,光探测和测距)的功能是发射红外激光信号,并在遇到障碍物后将反射信号与发射信号进行比较,从而获取目标的位置、距离、方向、速度、姿态和形状等信息。这项技术可以实现避障或自主导航。作为一种高精度传感器,激光雷达被广泛认为是实现高水平自动驾驶的关键,其重要性日益凸显。


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激光光源是汽车激光雷达的核心组件之一。目前,垂直腔面发射激光器(VCSEL)光源因其制造成本低、可靠性高、发散角小、易于二维集成等优点,已成为车载混合固态激光雷达和闪光激光雷达的首选光源。VCSEL芯片能够实现更远的探测距离、更高的感知精度,并符合汽车混合固态激光雷达严格的人眼安全标准。此外,VCSEL芯片还能使闪光激光雷达拥有更灵活、更广阔的视角,并具有显著的成本优势。

然而,VCSEL的光电转换效率仅为30-60%,这给散热和热电分离带来了挑战。此外,VCSEL具有极高的功率密度,超过1000W/mm²,因此需要真空封装。这就要求基板形成三维腔体,并在芯片上方安装透镜。因此,在选择VCSEL封装基板时,实现高效散热、热电分离以及匹配热膨胀系数是重要的考虑因素。

陶瓷基板已成为汽车激光雷达应用的理想芯片封装材料。

DPC(直接镀铜)陶瓷基板具有高导热性、高绝缘性、高电路精度、高表面光滑度以及与芯片相匹配的热膨胀系数。它们还提供垂直互连,以满足VCSEL的封装要求。

1. 优异的散热性能

DPC陶瓷基板具有垂直互连性,形成独立的内部导电通道。由于陶瓷既是绝缘体又是导热体,因此可以实现热电分离,有效解决VCSEL芯片的散热问题。

2. 高可靠性

VCSEL芯片的功率密度非常高,芯片与基板之间的热膨胀系数不匹配会导致应力问题。陶瓷基板的热膨胀系数与VCSEL非常匹配。此外,DPC陶瓷基板可以将金属框架与陶瓷基板集成,形成密封腔,结构紧凑,无需中间键合层,且气密性高。

3. 垂直互连

VCSEL封装需要在芯片上方安装透镜,因此需要在基板上设置三维腔体。DPC陶瓷基板具有垂直互连高可靠性的优势,适用于垂直共晶键合。

在智能汽车发展的背景下,陶瓷材料在新能源汽车智能化进程中扮演着日益重要的角色。作为整个技术栈的基础,材料技术的持续创新对于支撑整个行业的高效发展至关重要。


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