La clave de la seguridad LiDAR
La seguridad es fundamental en la conducción asistida y totalmente autónoma.
LiDAR, o detección y medición de la luz, es una de las tecnologías más importantes que hacen posible la conducción autónoma. Utiliza láseres seguros para los ojos para escanear el entorno del vehículo, cubriendo distancias de más de 250 metros. A medida que los fotodiodos recogen señales, unos procesadores de alta potencia crean una imagen de nube de puntos 3D en tiempo real y de alta resolución del entorno. En muchos sistemas, las tecnologías de cámara y radar mejoran los detalles de las nubes de puntos y proporcionan la redundancia crucial para alcanzar niveles de conducción autónoma más altos (nivel 3 y superior), que incluyen la automatización completa de las funciones de conducción bajo todas las condiciones.
Los sensores LiDAR del sistema recogen datos y generan un mapa de nubes de puntos 3D en tiempo real y de alta resolución del entorno
Una conducción autónoma segura requiere señales LiDAR precisas
Si bien se han realizado avances significativos en el desarrollo de sistemas de conducción autónoma seguros y confiables, aún quedan algunos problemas por superar. Un problema es la calidad de la transmisión óptica de señales en los sistemas LiDAR. El reto reside en el hecho de que los sensores LiDAR deben ser extraordinariamente precisos, pero se instalan principalmente en el exterior de los vehículos. Esto deja a los sensores expuestos a condiciones adversas, como temperaturas extremas, alta humedad y rayos UV, así como a mayores tasas de impactos y vibraciones. Estos factores pueden dañar o incluso destruir los componentes internos sensibles del sistema, incluyendo los diodos láser, los espejos MEMS y los fotodiodos de recepción de señales.
La penetración de humedad es lo que más temen muchos desarrolladores. Si una gota de agua acaba en componentes críticos y sensibles, como emisores láser, lentes o espejos de galvanómetro, puede causar una reducción significativa del rendimiento; crear un punto ciego o, incluso, provocar un fallo catastrófico del sensor. En un vehículo sin conductor esto podría conducir a una conducción incorrecta e, incluso, a accidentes de tráfico, lo que representaría un riesgo para la vida.
Para obtener señales ópticas precisas son esenciales unos componentes de empaque de alta calidad
Las duras condiciones que se dan en los entornos de conducción, combinadas con requerimientos de prestaciones ópticas extraordinarios, obligan a que los componentes LiDAR sensibles tengan un empaque robusto y hermético al vacío. Además, para establecer la tecnología LiDAR en aplicaciones de automoción para el marcado masivo son fundamentales una seguridad absoluta, la confiabilidad y la durabilidad. Los empaques para sensores LiDAR deben hacer posible una transmisión de señales ópticas estable y de altas prestaciones, no solo durante unas pocas horas o días, sino de forma consistente durante muchos años.
La selección de la tecnología de empaque correcta es crítica para las aplicaciones de automoción
En lo que respecta a los empaques herméticos para sensores hay diferentes tipos de tecnologías disponibles. Una de las tecnologías de máximas prestaciones más comunes para el empaque de sensores para automoción y optoelectrónicos resistentes a entornos adversos es el sellado de vidrio a metal, abreviado GTMS. El empaque hermético con tecnología GTMS encapsula completamente los componentes del sensor en unos materiales inorgánicos. Los componentes del encapsulado metálico se combinan con conductores eléctricos utilizando vidrios técnicos y soldaduras metálicas para proporcionar una envolvente impermeable que prácticamente no envejece en torno a un componente o a un sensor completo. El gas y la humedad no pueden penetrar a través del sello de vidrio, gracias a lo cual se mantienen casi permanentemente altos niveles de hermeticidad. En comparación, los materiales de sellado no herméticos, como los polímeros, envejecen de forma natural con el tiempo y no pueden mantener un entorno verdaderamente hermético.Mediante el uso de la tecnología de sellado de vidrio a metal se pueden añadir ventanas ópticas para proporcionar un camino óptico a través de las paredes del sensor. Hay una variedad de ventanas de vidrio de alta calidad disponible para proporcionar la mejor transmisión posible para la combinación de materiales y longitud de onda de nuestros clientes. Los recubrimientos de filtro de paso de banda y paso alto minimizan el ruido óptico para mejorar la relación señal-ruido.
Empaques con sello vidrio-metal para fuentes de luz
Empaques con sello vidrio-metal para espejos MEMS
Los sellos vidrio-metal presentan una robustez excepcional
Una consideración importante en los sellos vidrio-metal es seleccionar la combinación correcta de vidrio especial y metal. Es fundamental que los dos materiales tengan coeficientes de dilatación adecuados, porque el vidrio y el metal se suelen dilatar o contraer de forma distinta durante el proceso de sellado. Una combinación cuidadosamente seleccionada permite también que los materiales se unan directamente, sin necesidad de materiales intermediarios. Una vez fundidos entre sí, el empaque de vidrio y metal resultante es capaz de soportar de forma duradera incluso las presiones y variaciones de temperatura más extremas existentes en los vehículos.
El diseño de pin típico de un empaque GTMS, también conocido como diseño de agujeros pasantes, permite que el empaque del sensor quede firmemente conectado a la placa de circuito impreso (PCB). Los pins de contacto eléctrico se pueden insertar y unir firmemente a la placa de circuito impreso por medio de soldadura, lo que hace que el conjunto sea altamente resistente a los impactos y las vibraciones. Además, los empaques GTMS se pueden diseñar como dispositivos de montaje superficial (SMD). Esta modalidad proporciona pins cortos, aptos para el montaje pick and place aplicando técnicas de montaje de placas de circuito impreso estándar en el sector.
Un socio comercial adecuado para el empaque es capaz de prestarle asistencia a lo largo de todo el desarrollo
En este nuevo campo emergente están actualmente una serie de tecnologías de sensores LiDAR. Estas tecnologías incluyen los sensores rotativos, los escáneres MEMS, las matrices de semiconductores y los sistemas fotónicos. Aunque los requisitos de empaque de los sensores LiDAR varían entre las diferentes tecnologías y los diferentes clientes, las empresas que fabrican sistemas LiDAR necesitan un socio que entienda el empaque electrónico de alta confiabilidad, disponga de capacidades avanzadas y tenga experiencia en las metodologías de la automoción. Este socio de confianza debe ser capaz de prestar asistencia en cada paso del desarrollo, desde la investigación y la creación de prototipos hasta la producción en masa– todo ello con una calidad consistentemente alta.
Kristina Gruber
Responsable de producto/ventas