라이다(LiDAR) 안전의 핵심

첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)에서 고성능 센서 패키징이 중요합니다. 유리 대 금속 밀봉(GTMS) 기술을 사용한 밀폐형 센서 포장은 특별한 견고성을 제공하고 뛰어난 기술 성능으로 센서에 힘을 실어줍니다.

안전은 보조 및 완전 자율 주행 방식의 게임에 적용되는 규칙입니다.

라이다(LiDAR) 또는 라이트 디텍션 및 거리 측정 기능은 자율 주행 기능을 지원하는 가장 중요한 기술 중 하나입니다. 250미터 이상의 거리까지 차량 주변을 스캔할 수 있는 눈에 안전한 레이저를 사용합니다. 포토다이오드가 신호를 수집함에 따라 고성능 프로세서가 환경의 고해상도 3D 포인트 클라우드 이미지를 실시간으로 생성합니다. 카메라와 레이더 기술은 많은 시스템에서 포인트 클라우드의 세부 사항을 강화하고 더 높은 수준의 자율 주행(레벨 3 이상)에 필요한 중요한 이중화를 제공하며, 이는 모든 조건에서 주행 기능의 완전 자동화를 포함합니다.

자율 주행 시스템 스마트 카

시스템의 라이다(LiDAR) 센서는 데이터를 수집하고 환경의 실시간 고해상도 3D 포인트 클라우드 맵을 생성합니다.

정확한 라이다(LiDAR) 신호를 요구하는 안전한 자율 주행

일관성 있고 안전하며 신뢰할 수 있는 자율 주행 시스템을 개발하는 데 상당한 진전이 있었지만, 여전히 정복해야 할 몇 가지 문제가 있습니다. 한 가지 문제는 라이다(LiDAR) 시스템의 광 신호 전송 품질입니다. 이 문제는 라이다(LiDAR) 센서가 매우 정밀해야 하지만 주로 차량 외부에 설치된다는 사실에 있습니다. 이로 인해 센서는 극한 온도, 높은 습도 및 자외선과 같은 가혹한 조건에 노출되고 충격과 진동이 증가합니다. 이러한 위험으로 인해 레이저 다이오드, MEMS 미러 및 신호 수신 광다이오드를 포함한 시스템의 민감한 내부 구성 요소가 손상되거나 심지어 파괴될 수 있습니다.

습기 침입은 많은 개발자들이 가장 두려워하는 것입니다. 물방울이 레이저 이미터, 렌즈 또는 검류계 미러와 같은 중요하고 민감한 부품에 닿으면 상당한 성능 감소, 사각지대 또는 센서의 심각한 장애까지 초래할 수 있습니다. 자율 주행 차량의 경우, 올바르지 않은 운행 또는 주행 중 사고가 발생할 수 있으며, 이로 인해 생명을 위협하는 안전 위험이 있습니다.

라이다(LiDAR) 디바이스가 신호를 감지하고 있습니다
라이다(LiDAR) 센서의 기능 및 내부 구조(예: MEMS 기반 라이다(LiDAR) 센서)

정확한 광학 신호에 필수적인 고품질 패키징 구성품

극도의 광학적 성능 요구 사항과 결합된 운전 환경에서 제시되는 혹독한 조건은 민감한 라이다(LiDAR) 부품에 견고하고 진공 밀폐된 포장이 필요하다는 것을 의미합니다. 또한 대량 시장 자동차 응용 분야, 절대 안전, 신뢰성 및 내구성에 라이다(LiDAR) 기술을 확립하는 것이 중요합니다. 라이다(LiDAR) 센서 패키지는 몇 시간 또는 며칠 동안 뿐만 아니라 수년 동안 일관되게 안정적인 고성능의 광 신호 전송을 가능하게 해야 합니다.

적절한 패키징 기술은 자동차 응용 분야 선택에 있어 매우 중요합니다.

밀폐형 센서 포장에는 다양한 유형의 기술이 있습니다. 가혹한 환경 자동차 및 광전자 센서 패키징에 가장 일반적으로 사용되는 최고 성능 기술 중 하나는 GTMS로 약칭되는 유리 대 금속 밀봉입니다. GTMS 기술을 사용한 밀폐 패키징은 센서 구성품을 무기 소재 안에 완전히 캡슐화합니다. 금속 하우징 구성품은 기술 유리와 금속 브레이즈를 활용하는 전기 전도체와 결합되어 구성품 또는 전체 센서 주변에 불투과성 및 실질적인 비노후화 인클로저를 제공합니다. 가스와 수분이 유리 씰을 통과할 수 없어 높은 밀폐 수준을 지속적으로 유지합니다. 비교하자면, 중합체와 같은 비-밀폐 밀봉 재료는 시간이 지남에 따라 자연적으로 노화되며, 진정으로 밀폐된 환경을 유지할 수 없다.

유리 대 금속 밀봉 기술을 사용하여 광학 창을 추가하면 센서의 벽을 통해 광학 경로를 제공할 수 있습니다. 다양한 고품질 유리창은 소재 조합 및 파장을 최상으로 전송하기 위해 제공됩니다. 밴드패스 및 고역 통과 필터 코팅은 광 노이즈를 최소화하여 신호 대 잡음 비율을 높입니다.
라이다(LiDAR) 레이저광을 위한 몇가지 포장 성분

광원용 유리 대 금속 밀봉 패키지

MEMS를 위한 몇 가지 포장 성분

MEMS 미러용 유리 대 금속 밀봉 패키지

유리 대 금속 밀봉으로 우수한 견고성 제공

유리 대 금속 밀봉에 대한 중요한 고려 사항은 특수 유리와 금속의 올바른 조합을 선택하는 것입니다. 유리와 금속은 일반적으로 밀봉 공정 중에 다르게 팽창 또는 수축되기 때문에 두 소재가 적절한 열팽창 계수(CTE)를 갖는 것이 중요합니다. 또한 엄선된 조합을 통해 추가적인 인터페이스 소재 없이도 소재를 직접 접합할 수 있습니다. 함께 용융하여 만든 유리 및 금속 패키지는 자동차에서 경험하는 가장 극단적인 압력 및 온도 변화조차 견딜 수 있습니다.

GTMS 패키지의 전형적인 핀 설계(쓰루홀 설계라고도 함)를 통해 센서 패키지를 인쇄 회로 기판(PCB)에 단단히 연결할 수 있습니다. 전기 접촉 핀은 어셈블리가 높은 충격과 진동을 견디도록 만들고 땜납을 사용하여 PCB로 삽입하고 단단히 고정할 수 있습니다. 또한 GTMS 패키지는 표면 실장 장치(SMD) 스타일로 설계할 수 있습니다. 이 스타일은 산업용 표준 회로판 어셈블리 기술를 포함한 픽앤플레이스 어셈블리를 위해 이용될 수 있는 짧은 핀을 제공합니다.

유리 대 금속 밀봉 패키지의 분해도
유리 대 금속 밀봉(GTMS) 패키지의 일반적인 설계

올바른 포장 파트너는 전체 개발 여정을 지원할 수 있습니다.

이 새롭게 부상하는 분야에서는 현재 다수의 라이다(LiDAR) 센서 기술이 사용되고 있습니다. 여기에는 회전 센서, MEMS 스캐너, 반도체 어레이 및 광자 시스템이 포함됩니다. 라이다(LiDAR) 센서 패키징 요구 사항은 기술과 고객에 따라 다르지만, 라이다(LiDAR) 시스템을 생산하는 기업은 모두 높은 신뢰성의 전자 패키징을 이해하고 고급 기능을 보유하고 있으며 자동차 방식에서 경험이 풍부한 파트너가 필요합니다. 이렇게 신뢰할 수 있는 파트너는 일관된 고품질로 연구 및 시제품 제작에서 대량 생산에 이르기까지 각 개발 단계를 지원할 수 있어야 합니다.

Kristina Gruber, SCHOTT 라이다(LiDAR) 응용 분야 전문가
"SCHOTT는 표준 패키징 제품뿐만 아니라 고품질, 맞춤 설계 방식으로 빠르게 성장하는 라이다(LiDAR) 기술을 제공할 준비가 되어 있습니다." 그녀는 덧붙였습니다. "통신/데이터콤 및 자동차 산업의 공급업체로서 당사가 수십 년간 축적한 전문 지식 덕분에 고객은 전 세계 IATF 16949 인증 생산 현장을 포함한 당사의 대량 제조 역량은 물론 광전자 노하우의 혜택을 누릴 수 있습니다."

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Seong-won Kim, Sales Manager
Seong-won Kim

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