VCSEL在3D面部识别、增强现实、汽车舱内传感以及自动驾驶汽车(如激光雷达)和机器视觉等方面有着广阔的应用空间,发展迅速,也是DPC陶瓷基板的热点应用之一。

一、什么是VCSEL激光器?


VCSEL激光器是垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)的简称,是一种以半导体为基础的激光二极管,从其顶面垂直发射高效光束。1977年,日本东京工业大学伊贺健一(Kenichi Iga)教授为首的研究小组首次提出制造垂直腔面发射激光器(VCSEL)的设想,并在1979 年首次实现了 77 K 温度下可脉冲工作的 VCSEL 激光器。

VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板
图 VCSEL的结构

如上图所示,VCSEL 激光器主要由上下的分布布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)、中心的发光区结构组成形成。

VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板
图 VCSEL 的应用,来源麦姆斯咨询

与其他类型的激光器相比,VCSEL具有多种优点,包括:
1.  易于制造和集成:VCSEL的制造过程相对简单,可以用标准半导体工艺制造,而且可以与其他电子元件集成在一起,形成高度集成化的系统。
2.  高效率:VCSEL的电-光转换效率高,能够在低功率下实现高光输出,比如用于光通信、光存储等领域。
3.  高速度:VCSEL的速度可以达到数千兆比特每秒(Gbps),适用于高速数据传输。
4.  窄的光束:VCSEL的光束非常窄,能够更好地聚焦和定位,适用于激光雷达、光通信等领域。
5.  长寿命:VCSEL的寿命长,能够在长时间内保持稳定的输出。
6.  低成本:VCSEL的制造成本相对较低,可以大规模生产,适用于大规模应用。

VCSEL在制造成本、功率转换效率、速度、集成度等方面都具有优势,因此在光通信、光存储、激光雷达、生物医学等领域得到了广泛应用。根据Yole研究数据,全球VCSEL市场将从2021年的12亿美元增长到2026年的24亿美元,期间复合年增长率为13.6%。

VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板图 全球VCSEL市场,来源Yole

二、VCSEL为何要用DPC基板


DPC陶瓷基板具备了高导热、高绝缘、高线路精准度、高表面平整度及热膨胀系数与芯片匹配、可垂直互连等诸多特性,极大满足了VCSEL的封装要求,在VCSEL的应用方面具有广泛的前景。

VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板
来源:芯瓷半导体

1.散热性好


VCSEL的芯片转化效率低导致其存在严重散热问题,DPC基板垂直互连,形成内部独立的导电通道,陶瓷本身既是绝缘体,又能散热,实现热电分离。

2.可靠性高

VCSEL芯片功率密度很高,需要考虑芯片和基板热膨胀失配导致的应力问题,而陶瓷基板具有与VCSEL高匹配的热膨胀系数。此外DPC陶瓷基板可实现金属边框与陶瓷基板的一体成型,紧密结合,避免了后期组装过程中额外的粘贴工序、配位精度等问题,以及胶水老化带来的可靠性问题。

3.垂直互连

VCSEL封装需要把透镜架设到芯片上方,即基板是需要做成三维腔室,DPC基板具有高可靠垂直互连的优势适用于垂直共晶焊接。


三、DPC基板厂商齐聚第五届精密陶瓷展览会


8月29-31日,芯瓷半导体、鼎华芯泰、精瓷半导体、晶弘科技、奔创电子、宇斯特电子、珠海汉瓷、上海蘅滨等DPC陶瓷基板企业齐聚第五届精密陶瓷展览会,地址:深圳国际会展中心8号馆,欢迎各位朋友莅临参观交流。相关展商有:



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深圳市鼎华芯泰科技有限公司

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江西晶弘新材料科技有限责任公司

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DPC陶瓷封装基板

泰安巨浪电子材料有限公司

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陶瓷基覆铜板,柔性电子覆铜板,陶瓷金属化

深圳市奔创电子有限公司

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铝基线路板制造商

浙江精瓷半导体有限责任公司

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DPC薄膜陶瓷电路板、氧化铝DBC覆铜陶瓷封装材料、氧化铝DBC覆铜陶瓷封装材料、AMB氧化硅覆铜封装材料、陶瓷制冷片

惠州市芯瓷半导体有限公司

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DPC陶瓷基板

深圳市博敏电子有限公司

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DPC/AMB/TFC/PCBA/特种电路板

深圳市宇斯特电子有限公司

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厚膜陶瓷电路

珠海汉瓷精密科技有限公司

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DPC陶瓷

合肥伊丰电子封装有限公司

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滨州奥诺新材料科技有限公司

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江西创科新材料科技有限公司

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VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板
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VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板

VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板

原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):VCSEL激光器为什么要用DPC陶瓷基板

作者 gan, lanjie