VCSEL are un spațiu larg de aplicații și o dezvoltare rapidă în recunoașterea facială 3D, realitatea augmentată, detectarea cabinei auto, precum și mașinile cu conducere autonomă (de exemplu LIDAR) și viziunea artificială etc. Este, de asemenea, una dintre aplicațiile fierbinți ale substraturilor ceramice DPC.
I. Ce este un laser VCSEL?
Laserul VCSEL este abrevierea lui Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), o diodă laser pe bază de semiconductor care emite un fascicul de lumină extrem de eficient pe verticală de pe suprafața sa superioară. În 1977, un grup de cercetare condus de prof. Kenichi Iga de la Institutul din Tokyo of Technology a propus mai întâi fabricarea unui laser cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL). În 1977, un grup de cercetare condus de profesorul Kenichi Iga de la Institutul de Tehnologie din Tokyo a propus pentru prima dată ideea fabricării unui laser cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL), iar în 1979, primul laser VCSEL care ar putea fi operat pulsat la o temperatură de 77 °C. K a fost realizat.
Laserul VCSEL constă dintr-un reflector Bragg distribuit (DBR) în partea de sus și de jos și o structură de zonă care emiță lumină în centru.
VCSEL-urile oferă mai multe avantaje față de alte tipuri de lasere, inclusiv:
1. Ușurință de fabricare și integrare: VCSEL-urile sunt relativ simple de fabricat folosind procese standard de semiconductor și pot fi integrate cu alte componente electronice pentru a forma sisteme foarte integrate.
2. Eficiență ridicată: Eficiența ridicată a conversiei electrice-optice a VCSEL îi permite să obțină o putere luminoasă ridicată la putere redusă, cum ar fi pentru comunicații optice, stocare optică și alte domenii.
3. Viteză mare: VCSEL-urile pot atinge viteze de câțiva gigabiți pe secundă (Gbps), făcându-le potrivite pentru transmisia de date de mare viteză.
4. Fascicul îngust: Fascicul VCSEL este foarte îngust, permițând focalizare și poziționare mai bune, potrivit pentru LIDAR, comunicații optice și alte domenii.
5. Durată lungă de viață: VCSEL-urile au o viață lungă și pot menține o ieșire stabilă pe o perioadă lungă de timp.
6. Cost scăzut: costul de producție relativ scăzut al VCSEL permite producția în masă și este potrivit pentru aplicații la scară largă.
VCSEL are avantaje în ceea ce privește costul de producție, eficiența conversiei puterii, viteza, integrarea etc., așa că este utilizat pe scară largă în comunicații optice, stocare optică, LIDAR, biomedicală și alte domenii. Potrivit Yole Research, piața globală VCSEL va crește de la 1,2 miliarde USD în 2021 la 2,4 miliarde USD până în 2026, la un CAGR de 13,6% în perioada respectivă.
În al doilea rând, de ce VCSEL cu substrat DPC
Substratul ceramic DPC are multe caracteristici, cum ar fi conductivitate termică ridicată, izolație ridicată, precizie mare a liniei, planeitate mare a suprafeței și coeficient de dilatare termică potrivite cu cip și poate fi interconectat vertical etc., ceea ce îndeplinește în mare măsură cerințele de încapsulare ale VCSEL-urilor și are o gamă largă de perspective în aplicarea VCSEL-urilor.
1. Bună disipare a căldurii
Eficiența de conversie a cipului VCSEL este scăzută, ceea ce duce la probleme serioase de disipare a căldurii, interconectarea verticală a substratului DPC, formarea unui canal conductor intern independent, ceramica în sine este atât un izolator, dar și disiparea căldurii, pentru a realiza separarea termoelectrică.
2. Fiabilitate ridicată
Densitatea de putere a cipului VCSEL este foarte mare, trebuie să se ia în considerare nepotrivirea de expansiune termică a cipului și a substratului cauzată de problema de stres și a substratului ceramic cu coeficient de dilatare termică de potrivire ridicat VCSEL. În plus, substratul ceramic DPC poate realiza cadrul metalic și substratul ceramic al turnării dintr-o singură bucată, strâns integrat, evitând procesul de post-asamblare al procesului suplimentar de pastă, precizia de aliniere și alte probleme, precum și fiabilitatea problemelor de îmbătrânire a lipiciului.
3. Interconectare verticală
Pachetele VCSEL trebuie să fie configurate pe lentila deasupra cipului, adică substratul trebuie transformat într-o cameră tridimensională, substratul DPC are avantaje de interconectare verticală extrem de fiabilă pentru sudarea eutectică verticală.
