晶圓級耐高溫車用光學透鏡製造技術

刊登日期:2017/4/5
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無人駕駛車,又稱為自動駕駛車,為這一年來最熱門的話題之一。自動駕駛車主要的核心來自能以雷達、光達、GPS及電腦視覺等技術感測行車環境,並將感測資料轉換成適當的行車導航資訊,以達到導航、避礙及自動化之目的。

因應無人車之需求,駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems; ADAS)為目前所能接受的最佳方案。而ADAS的主要功能是提供駕駛者了解目前汽車狀況及環境,並預先警告有可能發生的危險或意外,進而使駕駛者在危險發生前,提早採取應變措施。其中所對應的影像辨認系統,為各家大廠所注目的主流技術之一。圖一為國外知名研究單位Yole Développement在2015年所呈現的智慧車影像模組之發展里程碑,由圖中可看到未來5年後,具智慧化的車輛需搭載10個以上的影像模組,以全方位視角支援ADAS系統。以目前國內現況而言,大多還是應用在後裝市場(Aftermarket; AM)上,如行車記錄器及倒車影像等,針對歐美車系的原裝(Original Equipment Manufacturer; OEM)市場而言,仍是停留在車廠驗證的階段。

圖一、智慧車影像模組之發展里程碑
圖一、智慧車影像模組之發展里程碑

市場趨勢
根據Yole Développement在2015年的調查研究報告指出,拜智慧車輛的需求所賜,車載相機模組的產值在未來4年內,將呈現穩定的成長,成長率約為37%,如圖二所示。相較於3C相機模組的市場(成長率約為1~2%),足以說明車載相機模組可望成為下世代的新藍海。

晶圓級光學
藉由多個相機模組共用同一個晶圓基板,具有共平面的優勢,即可降低多個相機模組在水平對位的複雜性及後端影像資料校正等問題;此外,採用晶圓級相機製造方式之概念,來實現360度的環繞成像及深度3D資訊取得,可大幅降低製造成本及達到體積微型化之需求。但是立意甚好的技術卻有其缺點,耐高溫考驗及可靠度驗證為此技術是否能攻佔市場的最大挑戰。

對此車規的高溫需求,工研院近年來開發及建立耐高溫的晶圓級透鏡製程。如表一所示,晶圓級透鏡之材料選用日本Daicel公司所生產的OTH樹脂,其玻璃轉換溫度(Tg)可達185˚C以上,符合現有的車載透鏡。整個晶圓級製程步驟如圖三所示。

除了製造車用需求的陣列透鏡之外,工研院同時也發展紅外雷射夜間照明模組,並應用在車用照明中。對應的實驗結果如圖六所示。由於車用照明之紅外雷射模組需要搭配大功率(>1 W)雷射光源,以實現遠距離(>100 m)照明。因此,對應的透鏡材料需承受高溫環境下測試,而晶圓級熱固型透鏡之製造方式可符合此需求,整個模組…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

圖六、(a)一般環境下;(b)夜間環境下;(c)夜間環境在紅外雷射夜間照明模組下之成像實驗結果
圖六、(a)一般環境下;(b)夜間環境下;(c)夜間環境在紅外雷射夜間照明模組下之成像實驗結果

作者:張高德、林俊廷、陳鑾英、古鎮南 / 工研院機械所
★本文節錄自「工業材料雜誌」364期,更多資料請見下方附檔。


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