VCSEL memiliki ruang aplikasi yang luas dan perkembangan pesat dalam pengenalan wajah 3D, augmented reality, penginderaan kabin otomotif serta mobil self-driving (misalnya LIDAR) dan visi mesin, dll. Ini juga merupakan salah satu aplikasi panas dari substrat keramik DPC.
I. Apa itu laser VCSEL?
Laser VCSEL adalah singkatan dari Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), sebuah dioda laser berbasis semikonduktor yang memancarkan berkas cahaya yang sangat efisien secara vertikal dari permukaan atasnya. Pada tahun 1977, sebuah kelompok penelitian yang dipimpin oleh Prof. Kenichi Iga dari Tokyo Institute of Technology pertama kali mengusulkan pembuatan laser pemancar permukaan rongga vertikal (VCSEL). Pada tahun 1977, sebuah kelompok penelitian yang dipimpin oleh Profesor Kenichi Iga di Tokyo Institute of Technology pertama kali mengusulkan gagasan pembuatan laser pemancar permukaan rongga vertikal (VCSEL), dan pada tahun 1979, laser VCSEL pertama yang dapat dioperasikan berdenyut pada suhu 77 K terwujud.
Laser VCSEL terdiri dari reflektor Bragg terdistribusi (DBR) di bagian atas dan bawah, dan struktur zona pemancar cahaya di tengah.
VCSEL menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan jenis laser lainnya, termasuk:
1. Kemudahan fabrikasi dan integrasi: VCSEL relatif sederhana untuk dibuat menggunakan proses semikonduktor standar dan dapat diintegrasikan dengan komponen elektronik lainnya untuk membentuk sistem yang sangat terintegrasi.
2. Efisiensi tinggi: Efisiensi konversi listrik-optik VCSEL yang tinggi memungkinkannya mencapai keluaran cahaya tinggi dengan daya rendah, seperti untuk komunikasi optik, penyimpanan optik, dan bidang lainnya.
3. Kecepatan tinggi: VCSEL dapat mencapai kecepatan beberapa gigabit per detik (Gbps), menjadikannya cocok untuk transmisi data berkecepatan tinggi.
4. Sinar sempit: Sinar VCSEL sangat sempit, memungkinkan pemfokusan dan pemosisian yang lebih baik, cocok untuk LIDAR, komunikasi optik, dan bidang lainnya.
5. Umur panjang: VCSEL memiliki umur panjang dan dapat mempertahankan keluaran yang stabil dalam jangka waktu yang lama.
6. Biaya rendah: Biaya pembuatan VCSEL yang relatif rendah memungkinkan produksi massal dan cocok untuk aplikasi skala besar.
VCSEL memiliki keunggulan dalam biaya produksi, efisiensi konversi daya, kecepatan, integrasi, dll., sehingga banyak digunakan dalam komunikasi optik, penyimpanan optik, LIDAR, biomedis, dan bidang lainnya. Menurut Yole Research, pasar VCSEL global akan tumbuh dari USD 1,2 miliar pada 2021 menjadi USD 2,4 miliar pada 2026, dengan CAGR 13,6 persen selama periode tersebut.
Kedua, mengapa VCSEL dengan substrat DPC
Substrat keramik DPC memiliki banyak karakteristik seperti konduktivitas termal yang tinggi, insulasi tinggi, akurasi garis tinggi, kerataan permukaan yang tinggi, dan koefisien ekspansi termal yang cocok dengan chip, dan dapat saling berhubungan secara vertikal, dll., Yang sangat memenuhi persyaratan enkapsulasi VCSEL, dan memiliki berbagai prospek dalam penerapan VCSELs.
1. Pembuangan panas yang baik
Efisiensi konversi chip VCSEL rendah menyebabkan masalah pembuangan panas yang serius, interkoneksi vertikal substrat DPC, pembentukan saluran konduktif independen internal, keramik itu sendiri adalah isolator, tetapi juga pembuangan panas, untuk mencapai pemisahan termoelektrik.
2. Keandalan tinggi
Kepadatan daya chip VCSEL sangat tinggi, perlu mempertimbangkan ketidaksesuaian ekspansi termal chip dan substrat yang disebabkan oleh masalah stres, dan substrat keramik dengan koefisien ekspansi termal pencocokan tinggi VCSEL. Selain itu, substrat keramik DPC dapat mewujudkan bingkai logam dan substrat keramik dari cetakan satu bagian, terintegrasi erat, menghindari proses perakitan pasca proses pasta tambahan, akurasi pelurusan dan masalah lainnya, serta keandalan masalah penuaan lem.
3. Interkoneksi Vertikal
Paket VCSEL perlu diatur ke lensa di atas chip, yaitu, substrat perlu dibuat menjadi ruang tiga dimensi, substrat DPC memiliki keunggulan interkoneksi vertikal yang sangat andal untuk pengelasan eutektik vertikal.
