车载激光雷达的气密性封装

车载激光雷达的气密性封装

转自：3d tof，来源：智能汽车俱乐部

激光器和探测器是激光雷达的重要部件，很大程度上决定了激光雷达的性能、可靠性和成本。

LIDAR传感器多数安装在车辆外部，会经历雨雪，高低温，机械冲击及振动等各种环境，恶劣的外部环境使得敏感的雷达部件需要采用高可靠的气密性封装产品。防止外界污染造成激光和光学界面损伤，水汽造成光学器件失效等，进而满足车规级可靠性设计。

封装可分为密封封装和非密封封装，驾驶环境的恶劣条件以及极高的光学性能要求迫使敏感的LiDAR部件需要可靠的气密封装。在传感器的密封封装领域，有不同的技术。

密封封装主要分为金属玻璃封装、金属陶瓷封装以及陶瓷封装三类。

1、玻璃金属密封

①、玻璃金属密封概述

对于用于恶劣环境的汽车和光电子传感器封装，最常用的一种技术是玻璃金属密封，简称GTMS。顾名思义，该全密封封装主要使用金属和玻璃两种材料。首先将传感器部件封装在金属管壳内，金属管壳和导电金属引脚通过特别的绝缘玻璃来密封。使用专用玻璃密封的优点在于无机材料不可渗透且几乎不会老化。气体和水分不能透过玻璃进入传感器内部，可近乎永久地保持高度气密性。相比之下，聚合物等材料会随时间自然老化，无法保持真正的全密封环境。

光源(激光二极管)的玻璃金属密封封装

传感器的玻璃金属封装，通常采用光学玻璃或透镜作为光信号传输接口。使用高品质玻璃或透镜对于顺利和精确传输信号很重要。

MEMS反射镜的玻璃金属密封封装

②、玻璃金属密封优势

玻璃金属密封的重要质量标准是选择具有合适热膨胀系数（CTE）的特种玻璃和金属，因为这两种材料在封接工艺中通常会产生的不同膨胀或收缩。精心的材料匹配和组合还可以直接熔合这两种材料，不需使用其它连接剂。一旦实现共熔，玻璃和金属将实现非常可靠的耐用度，甚至可以承受汽车环境中的极端压力和温度变化。

典型的玻璃金属密封(GTMS) 封装设计

典型的GTMS封装的"引脚设计"—也称作"通孔设计"—使得传感器封装能够与PCB（印刷电路板）牢固连接。金属引脚可以插入到PCB中并使用焊锡将其紧紧固定上，使得组件非常抗冲击和振动。另一种封装技术是陶瓷表面贴装（SMD）。SMD是贴装在PCB上，因此可能对机械撞击、特别是横向载荷更敏感。

通孔引脚和焊锡将GTMS封装固定在PCB上，提高了组件可靠性

2、金属陶瓷封装

AlN多层+薄膜金属化：

• 多层布线，可实现转孔，而非仅仅垂直互。

• 图形精度高，实现高精度对位。

• 基板上可预制金锡焊料，实现多芯片依次焊接

3、陶瓷封装

陶瓷是硬脆性材料，陶瓷封装属于气密性封装，是高可靠度需求的主要封装技术，主要材料包括氧化铝、氧化铍和氮化铝等。当今的陶瓷技术已可将烧结的尺寸变化控制在0.1%的范围，可结合厚膜技术制成30-60层的多层连线传导结构，因此陶瓷也是作为制作多芯片组件（MCM）封装基板主要的材料之一。

AlN-HTCC:

• 小型化，高强度，高散热

• 可以设计成多个异型腔体和凸台结构、内部立体安装光收发芯片、控制芯片等多种器件，达到信号快速响应的高性能要求。

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