DPC陶瓷基板：汽車激光雷達(dá)芯片封裝的理想選擇

LiDAR（光探測(cè)和測(cè)距）的功能是發(fā)射紅外激光信號(hào)，并將遇到障礙物后反射回來的信號(hào)與發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得目標(biāo)的位置、距離、方位、速度、姿態(tài)和形狀等信息。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)避障或自主導(dǎo)航。激光雷達(dá)作為高精度傳感器，被廣泛認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高水平自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵，其重要性日益凸顯。

在車用激光雷達(dá)的核心部件中，激光光源脫穎而出。目前，VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）光源因其制造成本低、可靠性高、發(fā)散角小、易于二維集成等優(yōu)點(diǎn)，成為車用混合固態(tài)激光雷達(dá)和閃存激光雷達(dá)的首選。 VCSEL 芯片可實(shí)現(xiàn)更長的檢測(cè)距離、更高的感知精度，并符合汽車混合固態(tài)激光雷達(dá)中嚴(yán)格的眼睛安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，它們使 Flash LiDAR 能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活、更廣闊的視野，并具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)。

然而，VCSEL的光電轉(zhuǎn)換效率僅為30-60%，這給散熱和熱電分離帶來了挑戰(zhàn)。此外，VCSEL 具有非常高的功率密度，每平方毫米超過一千瓦，因此需要真空封裝。這需要基板形成一個(gè)三維腔室，并在芯片上方安裝一個(gè)透鏡。因此，實(shí)現(xiàn)高效散熱、熱電分離和熱膨脹系數(shù)匹配是選擇VCSEL封裝基板時(shí)的重要考慮因素。

陶瓷基板已成為汽車激光雷達(dá)應(yīng)用的理想芯片封裝材料。

DPC（直接鍍銅）陶瓷基板具有高導(dǎo)熱性、高絕緣性、高電路精度、高表面平整度以及與芯片匹配的熱膨脹系數(shù)。它們還提供垂直互連，滿足 VCSEL 的封裝要求。

1、散熱優(yōu)良 

DPC陶瓷基板具有垂直互連性，形成獨(dú)立的內(nèi)部導(dǎo)電通道。由于陶瓷既是絕緣體又是導(dǎo)熱體，可以實(shí)現(xiàn)熱電分離，有效解決VCSEL芯片的散熱問題。

2、高可靠性 

VCSEL芯片的功率密度非常高，芯片和基板之間的熱膨脹不匹配會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力問題。陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)與 VCSEL 非常匹配。此外，DPC陶瓷基板可以將金屬框架和陶瓷基板形成一體，形成密封腔體，結(jié)構(gòu)緊湊，無中間粘合層，氣密性高。

3、垂直互聯(lián) 

VCSEL 封裝需要在芯片上方安裝透鏡，因此需要在基板中設(shè)置三維腔室。 DPC 陶瓷基板具有適合垂直共晶鍵合的高可靠性垂直互連的優(yōu)點(diǎn)。

在汽車智能化發(fā)展的背景下，陶瓷材料在新能源汽車智能化發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。作為整個(gè)技術(shù)棧的基礎(chǔ)，材料技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新對(duì)于支撐整個(gè)行業(yè)的高效發(fā)展至關(guān)重要。

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【文章來源】：展至科技

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