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车载激光雷达的关键----陶瓷基板

2023-06-08 00:13:00

车载激光雷达，又称车载三维激光扫描仪，是一种移动式三维激光扫描系统。其原理是在三维激光扫描仪中添加三维激光扫描仪POS系统装载在车辆上。目的是在更长更远的范围内建立DTM模型。

一、激光雷达分类：

由于目前激光雷达技术方案的不同在于扫描方法，通常按照扫描方法进行划分，可以分为:机械旋转激光雷达、混合固体激光雷达和全固体激光雷达。

1.机械激光雷达BQ4013YMA-85是指其发射系统和接收系统在宏观意义上的旋转，即发射头通过不断旋转变得更快、激光发射更准确“线”变成“面”并在垂直方向布置多束激光，形成多个面，达到动态扫描和动态接收信息的目的。

2.微转镜激光雷达(混合固态):转镜与机械式相似，接收模块保持静止，激光反射到不同方向，激光扫描在一定范围内通过电机驱动。

3.固态激光雷达主要依靠波的反射或接收来检测目标的特性。事实上，它来自红外焦平面成像仪。感光元件阵列排列在焦平面探测器的焦平面上。从无限距离发射的红外线通过光学系统在系统焦平面的这些感光元件上成像。探测器将接收到的光信号通过输出缓冲和多路传输系统转换为电信号，并放大点.取样和维护，最后交付到监控系统形成图像。

二、激光雷达的组成

激光雷达的组成：光学接收机、转盘和信息处理系统。其中，激光将电脉冲转换为光脉冲发射，然后光接收器将从目标反射回来的光脉冲恢复到电脉冲，并将其发送到显示器。

三、激光发射器的组成

激光器由激光工作介质、激励源和谐振腔组成。那么为什么选择陶瓷基板作为激光器呢？主要原因是对散热有特殊要求：VCSEL芯片功率转换效率低，这意味着必须存在散热问题，面临热电分离的问题，而陶瓷基板是为了解决热电分离的问题而诞生的。陶瓷基底具有良好的散热性.稳定的介电常数和稳定的电气性能。不同材料的陶瓷基板包括96%的氧化铝、99%氧化铝、氮化铝、氧化锆、氧化铅、碳化硅和氮化硅，ZAT，玻璃、石英、金刚石、蓝宝石陶瓷基地等。不同的材料具有不同的散热性能，例如氧化铝的导热性为15-35W/m.k，氮化铝的导热率≧170W/m.k；介电常数8-10MHz。

固体晶体技术在半导体激光包装技术中，固体晶体工艺中的温度.压力.如果精度高，时间等应力的控制会影响设备的性能.应力控制不好，会降低半导体芯片的稳定性。

热沉作为激光管芯的直接载体，主要解决管芯散热和电极连接的问题。管芯一般都有P，N上下有两个不同的电极，热沉上有两个电极。通常，管芯的下电极焊接在热沉电极上，管芯的上电极通过金线连接到热沉电极的另一个电极上，然后用金线将热沉电极与外部电路连接。

随着输出功率的增加，对激光散热能力的要求也越来越高。如果激光散热不及时,它将不可避免地导致点温度升高，从而增加激光的阈值电流密度，降低电光转换效率，激光波长会发生严重的温度漂移，严重影响设备的使用寿命和可靠性。作为一种过渡热板，具有良好的散热性能、焊接性能好、电导电性能好、稳定性高的特点。

四、激光散热原理：

VCSEL在操作过程中会产生大量的热量。第一，要及时通过基底排出热量；第二，VCSEL芯片的功率密度很高，需要考虑芯片与基底热膨胀不匹配造成的应力。因此，为了实现有效的散热、热电分离与热膨胀系数的匹配已经成为VCSEL选择元件封装基板很重要。

一般来说，半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃，增加光谱宽度，影响色彩亮度。另外，当正电流通过时，pn结，发热损失导致结区温升。在室温附近，温度每升高一次℃，半导体激光器的发光强度将相应降低约1%。对于激光器来说，始终保持颜色纯度和发光强度是非常重要的。在过去，大多数半导体激光器的驱动电流限制为20mA关于。然而，随着电流的增加，半导体激光器的光输出会增加，许多功率半导体激光器的驱动电流可以达到70mA，100mA甚至1A为了保证激光器的使用寿命，需要改进包装结构。新型半导体激光器包装设计理念采用低热阻包装结构和技术，提高热特性。

陶瓷本身的稳定性保证了传感器信号不会失真；陶瓷基板和芯片的热膨胀系数相匹配，使产品更加可靠。即使在高温下、在高振动和腐蚀性环境下，它仍然可以保证正信号的效率、灵敏度和准确性。它具有高导热性、高绝缘性、高线路精度、高表面平整度和热膨胀系数。

5、车载激光雷达传感器的功能:车载激光雷达传感器在车辆系统中主要具备以下功能:车辆高精度定位、识别和目标跟踪、自动停车系统、辅助系统、防撞和行人保护、车道偏离警告和自动紧急制动。

陶瓷基板主要用于汽车贴片电阻、铜板、MOS管，PTC加热器，LED灯，传感器，IGBT，MOSFET散热、新能源汽车电动驱动器、新能源汽车空调系统等部件。

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