智能化汽車(chē)離不開(kāi)這些陶瓷基板！

陶瓷基板

近年來(lái)，新能源汽車(chē)與智能化、網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)加速融合，使得自動(dòng)駕駛技術(shù)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。2020年2月，國(guó)家發(fā)改委等11部門(mén)聯(lián)合發(fā)布了《智能汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》。作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的頂層規(guī)劃文件，該政策進(jìn)一步明確提出推進(jìn)車(chē)載高精度傳器產(chǎn)品研發(fā)，建設(shè)關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)集群。

激光雷達(dá)（LiDAR）是通過(guò)發(fā)射紅外激光束的探測(cè)信號(hào)，與障礙物相遇后將反射回來(lái)的信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較處理，得到目標(biāo)物的位置、距離、方位、速度、姿態(tài)、形狀等信息，以實(shí)現(xiàn)避障或自主導(dǎo)航功能。激光雷達(dá)作為高精度傳感器，已被廣泛認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高等級(jí)自動(dòng)駕駛的必要傳感器，重要性愈發(fā)突出。

不同技術(shù)路線(xiàn)激光雷達(dá)優(yōu)缺點(diǎn)

其中，激光光源是車(chē)載激光雷達(dá)的核心器件之一，目前VCSEL光源具有低制造成本、高可靠性、小發(fā)散角、易于二維集成的優(yōu)勢(shì)，是車(chē)載混合固態(tài)激光雷達(dá)與Flash激光雷達(dá)的不二選擇。VCSEL芯片幫助車(chē)載混合固態(tài)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測(cè)距離、更高的感知精度以及滿(mǎn)足人眼安全等一系列嚴(yán)苛的需求；也可以幫助Flash激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)更靈活寬闊的視場(chǎng)角，且極具成本優(yōu)勢(shì)。

但VCSEL光電轉(zhuǎn)換效率僅為30-60%，這意味著要面臨散熱問(wèn)題和熱電分離問(wèn)題，其次VCSEL的功率密度非常高，每平方毫米可以做到千瓦以上，所以只能采用真空封裝，即基板要做三維腔室，把透鏡架設(shè)到芯片上方。因此，實(shí)現(xiàn)高效散熱、熱電分離及熱膨脹系數(shù)匹配成為VCSEL封裝基板選擇的重要考量。

陶瓷基板

DPC陶瓷基板具備了高導(dǎo)熱、高絕緣、高線(xiàn)路精準(zhǔn)度、高表面平整度及熱膨脹系數(shù)與芯片匹配、可垂直互連等諸多特性，極大滿(mǎn)足了VCSEL的封裝要求。

DPC陶瓷基板3D感測(cè)方案

① 散熱性好

DPC陶瓷基板垂直互連，形成內(nèi)部獨(dú)立的導(dǎo)電通道，陶瓷本身既是絕緣體，又能散熱，實(shí)現(xiàn)熱電分離，可有效解決VCSEL芯片散熱問(wèn)題。

② 可靠性高

VCSEL芯片功率密度很高，需要考慮芯片和基板熱膨脹失配導(dǎo)致的應(yīng)力問(wèn)題，而陶瓷基板具有與VCSEL高匹配的熱膨脹系數(shù)。此外DPC陶瓷基板可實(shí)現(xiàn)金屬邊框與陶瓷基板的一體成型為密封腔體，結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)中間粘結(jié)層，氣密性高。

③ 垂直互連

VCSEL封裝需要把透鏡架設(shè)到芯片上方，即基板是需要做成三維腔室，DPC陶瓷基板具有高可靠垂直互連的優(yōu)勢(shì)適用于垂直共晶焊接。

陶瓷基板

2021年，II-VI公司在官網(wǎng)宣布推出了可用于固態(tài)激光器和光學(xué)組件的陶瓷YAG（釔鋁石榴石）制造平臺(tái)。

激光雷達(dá)系統(tǒng)依靠穩(wěn)定、一致且能大規(guī)模生產(chǎn)的組件，為車(chē)輛提供周?chē)鷶?shù)百米外場(chǎng)景的高分辨率地圖。基于這一背景，II－VI公司開(kāi)發(fā)出一種專(zhuān)用生產(chǎn)工藝用以生產(chǎn)新型陶瓷YAG。新工藝生產(chǎn)出的陶瓷YAG比晶體YAG具有更好的可擴(kuò)展性，也有著非常高的摻雜均勻性和重復(fù)性，這些優(yōu)勢(shì)使其成為理想的光學(xué)窗口材料，并使固態(tài)激光材料釹摻雜YAG用于增益介質(zhì)，鉻摻雜YAG用于Q開(kāi)關(guān)。

II-VI推動(dòng)的陶瓷和晶體光學(xué)材料的創(chuàng)新結(jié)合，由此催生新型的激光應(yīng)用。與晶體YAG不同，陶瓷YAG能夠在滿(mǎn)足客戶(hù)需求的基礎(chǔ)上規(guī)?；a(chǎn)，并保持非常嚴(yán)格的摻雜均勻性公差，這也增強(qiáng)了遠(yuǎn)程汽車(chē)激光雷達(dá)固態(tài)激光器的競(jìng)爭(zhēng)力。

ADAS是指通過(guò)識(shí)別和判斷自動(dòng)駕駛過(guò)程中可能發(fā)生的情況來(lái)控制機(jī)械設(shè)備的技術(shù)，包括車(chē)道保持輔助系統(tǒng)（LKAS）、360度全景泊車(chē)（SVM）和智能巡航控制（SCC）。隨著車(chē)輛功能不斷進(jìn)步，安裝在車(chē)內(nèi)的高性能半導(dǎo)體和元器件的數(shù)量也在逐漸增加，特別是自動(dòng)駕駛汽車(chē)為了使各種芯片快速接收信號(hào)，需要可靠的能源（電力）供應(yīng)以及消除信號(hào)噪聲。

MLCC是控制電子產(chǎn)品電路內(nèi)電流穩(wěn)定流動(dòng)的電子設(shè)備的核心部件，對(duì)智能手機(jī)、家用電器和汽車(chē)至關(guān)重要。根據(jù)Paumanok數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車(chē)單車(chē)MLCC用量在3000顆左右，而純電動(dòng)車(chē)的單車(chē)用量達(dá)到18000顆，隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)提升和搭載ADAS系統(tǒng)的汽車(chē)數(shù)量提升，MLCC的用量也會(huì)隨之增加。