車載激光雷達的氣密性封裝

轉自：3d tof，來源：智能汽車俱樂部

激光器和探測器是激光雷達的重要部件，很大程度上決定了激光雷達的性能、可靠性和成本。

LIDAR傳感器多數安裝在車輛外部，會經歷雨雪，高低溫，機械沖擊及振動等各種環(huán)境，惡劣的外部環(huán)境使得敏感的雷達部件需要采用高可靠的氣密性封裝產品。防止外界污染造成激光和光學界面損傷，水汽造成光學器件失效等，進而滿足車規(guī)級可靠性設計。

封裝可分為密封封裝和非密封封裝，駕駛環(huán)境的惡劣條件以及極高的光學性能要求迫使敏感的LiDAR部件需要可靠的氣密封裝。在傳感器的密封封裝領域，有不同的技術。

密封封裝主要分為金屬玻璃封裝、金屬陶瓷封裝以及陶瓷封裝三類。

1、玻璃金屬密封

①、玻璃金屬密封概述

對于用于惡劣環(huán)境的汽車和光電子傳感器封裝，最常用的一種技術是玻璃金屬密封，簡稱GTMS。顧名思義，該全密封封裝主要使用金屬和玻璃兩種材料。首先將傳感器部件封裝在金屬管殼內，金屬管殼和導電金屬引腳通過特別的絕緣玻璃來密封。使用專用玻璃密封的優(yōu)點在于無機材料不可滲透且?guī)缀醪粫匣?。氣體和水分不能透過玻璃進入傳感器內部，可近乎永久地保持高度氣密性。相比之下，聚合物等材料會隨時間自然老化，無法保持真正的全密封環(huán)境。

光源(激光二極管)的玻璃金屬密封封裝

傳感器的玻璃金屬封裝，通常采用光學玻璃或透鏡作為光信號傳輸接口。使用高品質玻璃或透鏡對于順利和精確傳輸信號很重要。

MEMS反射鏡的玻璃金屬密封封裝

②、玻璃金屬密封優(yōu)勢

玻璃金屬密封的重要質量標準是選擇具有合適熱膨脹系數（CTE）的特種玻璃和金屬，因為這兩種材料在封接工藝中通常會產生的不同膨脹或收縮。精心的材料匹配和組合還可以直接熔合這兩種材料，不需使用其它連接劑。一旦實現共熔，玻璃和金屬將實現非?？煽康哪陀枚龋踔量梢猿惺芷嚟h(huán)境中的極端壓力和溫度變化。

典型的玻璃金屬密封(GTMS) 封裝設計

典型的GTMS封裝的"引腳設計"—也稱作"通孔設計"—使得傳感器封裝能夠與PCB（印刷電路板）牢固連接。金屬引腳可以插入到PCB中并使用焊錫將其緊緊固定上，使得組件非?？箾_擊和振動。另一種封裝技術是陶瓷表面貼裝（SMD）。SMD是貼裝在PCB上，因此可能對機械撞擊、特別是橫向載荷更敏感。

通孔引腳和焊錫將GTMS封裝固定在PCB上，提高了組件可靠性

2、金屬陶瓷封裝

AlN多層+薄膜金屬化：

• 多層布線，可實現轉孔，而非僅僅垂直互。

• 圖形精度高，實現高精度對位。

• 基板上可預制金錫焊料，實現多芯片依次焊接

3、陶瓷封裝

陶瓷是硬脆性材料，陶瓷封裝屬于氣密性封裝，是高可靠度需求的主要封裝技術，主要材料包括氧化鋁、氧化鈹和氮化鋁等。當今的陶瓷技術已可將燒結的尺寸變化控制在0.1%的范圍，可結合厚膜技術制成30-60層的多層連線傳導結構，因此陶瓷也是作為制作多芯片組件（MCM）封裝基板主要的材料之一。

AlN-HTCC:

• 小型化，高強度，高散熱

• 可以設計成多個異型腔體和凸臺結構、內部立體安裝光收發(fā)芯片、控制芯片等多種器件，達到信號快速響應的高性能要求。

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