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智能化汽車,必然離不開這些陶瓷材料!


來源:中國粉體網(wǎng)   空青

[導(dǎo)讀]  汽車智能化發(fā)展背景下,陶瓷材料在新能源汽車智能化進(jìn)程中占據(jù)越來越重要地位。

中國粉體網(wǎng)訊  近年來,新能源汽車與智能化、網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)加速融合,使得自動駕駛技術(shù)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。2020年2月,國家發(fā)改委等11部門聯(lián)合發(fā)布了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》。作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的頂層規(guī)劃文件,該政策進(jìn)一步明確提出推進(jìn)車載高精度傳器產(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)是通過發(fā)射紅外激光束的探測信號,與障礙物相遇后將反射回來的信號與發(fā)射信號進(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)為是實現(xiàn)高等級自動駕駛的必要傳感器,重要性愈發(fā)突出。


不同技術(shù)路線激光雷達(dá)優(yōu)缺點


其中,激光光源是車載激光雷達(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,是車載混合固態(tài)激光雷達(dá)與 Flash 激光雷達(dá)的不二選擇。VCSEL芯片幫助車載混合固態(tài)激光雷達(dá)實現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測距離、更高的感知精度以及滿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)實現(xiàn)更靈活寬闊的視場角,且極具成本優(yōu)勢。


但VCSEL光電轉(zhuǎn)換效率僅為30-60%,這意味著要面臨散熱問題和熱電分離問題,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。


因此,陶瓷基板便成為了車載激光雷達(dá)等產(chǎn)品的芯片封裝理想材料



DPC陶瓷基板具備了高導(dǎo)熱、高絕緣、高線路精準(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,極大滿足了VCSEL的封裝要求。


DPC陶瓷基板3D感測方案,來源:芯瓷半導(dǎo)體


01 散熱性好


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


02 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,無中間粘結(jié)層,氣密性高。


03 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)勢適用于垂直共晶焊接。


除了陶瓷基板之外,還有透明陶瓷


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。



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,為車輛提供周圍數(shù)百米外場景的高分辨率地圖。基于這一背景,II-VI公司開發(fā)出一種專用生產(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開關(guān)。


II-VI推動的陶瓷和晶體光學(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能夠在滿足客戶需求的基礎(chǔ)上規(guī)模化生產(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)程汽車激光雷達(dá)固態(tài)激光器的競爭力。


高級輔助自動駕駛系統(tǒng)怎么能少MLCC


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


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


來源:三星機(jī)電


目前,三星電機(jī)已成功開發(fā)了兩款無人駕駛汽車的必備安全運(yùn)行系統(tǒng)ADAS中裝載的車載MLCC,其特點小型化、高容量。


小結(jié)


汽車智能化發(fā)展背景下,陶瓷材料在新能源汽車智能化進(jìn)程中占據(jù)越來越重要地位。而其在整個技術(shù)層面處于基礎(chǔ),只有材料不斷的技術(shù)創(chuàng)新,才能支撐產(chǎn)業(yè)整體高效發(fā)展。


參考來源:

滴水石開:【滴水研究】覆銅陶瓷封裝基板

吳喜慶等:車載激光雷達(dá)市場潛力巨大.業(yè)界視點

熱點科技、懂車帝、東吳證券


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青)

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作者:空青

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