Microsistemi, packaging microelettronico, applicazioni

Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
Intervento dal titolo
Microsistemi, packaging microelettronico, applicazioni
industriali – innovazione dei prodotti con OPTOI
A cura di
Alfredo Maglione
Presidente Optoi Microelectronics
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
Presentazione Optoelettronica Italia
Optoelettronica Italia S.r.l. é un’azienda, con sede a Trento, operante nei settori del
packaging microelettronico, dei sensori al silicio e della produzione di micro-sistemi. La
produzione front-end dell’azienda è fatta in collaborazione con il centro pubblico di
ricerca scientifica e tecnologica (ITC-IRST), fondato nel 1976 e situato nelle vicinanze
dell’azienda stessa.
L’ITC-IRST possiede una linea di produzione completa che permette la realizzazione del
wafer integrato partendo dal lingotto di materia prima di silicio. La stretta collaborazione
con ITC-IRST è uno dei punti di forza dell’Otpoi, in quanto le permette di seguire
attivamente il completo processo produttivo di prodotto.
Nei primi anni della sua attività, dal 1995 al 1999, l’Optoi ha realizzato produzioni in
serie limitate di sensori progettati e sviluppati seguendo le specifiche dei clienti
industriali italiani. Nel 2000, viene avviata la vera e propria produzione industriale
affiancata dal marketing internazionale basato sul nuovo nome commerciale dell’azienda,
“Optoi Microelectronics”. Da questo momento in poi l’azienda prende piede anche nel
mercato estero (Europa, Asia, America) offrendo una linea di produzione di prodotti
microelettronici basati su sensori al silicio e microsistemi.
La maggiore attività dell’azienda prevede lo sviluppo e la produzione di sensori al silicio,
di microsistemi e di circuiti integrati per applicazioni specifiche. L’azienda fornisce inoltre
un servizio di packaging microelettronico (COB, CSD; MCM; etc.) e il collaudo finale del
prodotto. L’attività attuale consiste nella produzione di sensori ottici, sensori chimici e
fisici, assemblaggi di microsistemi miniaturizzati e MEMs. L’80% dell’attività si basa sulla
produzione di prodotti specifici richiesti dal cliente, solo il 20% si basa sulla produzione
di prodotti standard. L’azienda collabora con università, istituti di ricerca e partner
industriali in programmi di R&S. I campi applicativi dei prodotti sono: controlli industriali,
sistemi di sicurezza, domotica, automotive e monitoraggio ambientale.
Contatti:
Optoelettronica Italia S.r.l
località Spini, 115
38014 Gardolo (TN)
Tel: +39-0461-991121
Fax. +39-0461-990164
email: [email protected]
73
Presentazione
Azienda Optoi
Microsistemi e
Packaging Microelettronico
Innovazione dei prodotti
e applicazioni industriali
Vicenza, 13/10/2006
Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
A. Maglione
Microsistemi e Innovazione
Prodotti & Servizi
Punti di Forza
• Azienda Spin-off
• Microsistemi
• Produzioni Custom
• Microelettronica custom
• Sensori in silicio
• Sviluppi Innovativi
• Prodotti Innovativi
• Packaging Microelettronico
• High Tech e R&D
• Dal Silicio al Dispositivo
• Interfacce elettroniche
• Qualità e Professionalità
Azienda Innovativa
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Evoluzione aziendale
Background iniziale
Istituto ITC-irst
• Progettazione e Realizzazione di Microsistemi in Silicio
• Ingegneria dei Materiali
• Esperienza in Applicazioni Industriali
Passi Principali nei primi 10 anni
• 1994 - Idea iniziale di fare uno spin-off,
Azienda Microelettronica Innovativa
Nuova sede Optoi
• 1995 - Fondata società spin-off Optoelettronica Italia srl
dalla Divisione Microsistemi dell’istituto ITC-irst
• 1996 - Completati i laboratori, primi sviluppi innovativi
e inizio produzione di piccole serie industriali
• 2000 - Progetti e produzioni industriali, inizio mercato estero,
marchio internazionale “OPTOI Microelectronics”
• 2004 - Costruzione nuova sede in zona industriale Spini di Gardolo,
Certificazione ISO 9001:2000 del Sistema Gestione Qualità
• 2005 - Completata nuova sede Optoi con linea di produzione
microelettronica, incremento progetti, produzioni e tecnologie
Linea di produzione Optoi
Produzione e Servizi
Qualità e Professionalità
Azienda “Full Service”
• Prodotti Microelettronici
• Progettazione
• Servizi Assemblaggio
• Produzione
• Sviluppi Innovativi
• Controllo Qualità
• Progetti Ricerca
• Rete Commerciale
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Linee di attività
Produzione, Sviluppi, Ricerca
per Applicazioni Innovative
• dispositivi optoelettronici
Produzione • sensori per fibre ottiche
• sensori per controllo automotive
• sensori di pressione
• sensori di flusso
Sviluppi • sensori di gas
innovativi • microfoni
• bio-microsistemi
• LED ad alta luminosità
• dispositivi aerospaziali
Progetti
di ricerca
• sensori e sistemi per la domotica
• sonde per la qualità dell’acqua
• celle fotovoltaiche innovative
Rete Commerciale
Clienti e Partner
Rete commerciale
•
•
•
•
•
•
•
•
Italiani
Italia (sede)
Germania
Regno Unito
Irlanda
Francia
Belgio
Olanda
Slovacchia
2005 - anno di inizio della
rete commerciale estera
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
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ITC-irst
ST Microelectronics
Hamamatsu Italia
Datalogic
CAEN
Alenia Spazio
ACCO
Far System
Dana
Giuliani
Askoll
Eltra
Givi
Esteri
•
•
•
•
•
•
•
Honeywell
iC-Haus
Osram
Bosch
Adcon Telemetry
Bartec
FEM Heinl
Crescita attività
KEuro
Optoi turnover
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
years
• Staff: 23 persone in Optoi (18 dipendenti interni, 2 amministratori, 3 collaboratori),
in convenzione con ITC-irst con il supporto di 70 persone nella divisione MIS e MT-Lab
• Fatturato: 1.9 MEuro nel 2006 (+ 30% rispetto a 1,5 MEuro nel 2005)
• Contratti: 90% attività con aziende private (PMI), 10% progetti di ricerca finanziati
• Produzione: oltre 1.000.000 di sensori prodotti nel 2005
• Progetti: oltre 30 progetti e sviluppi innovativi nel 2005
Prospettive
• Nuovi filoni tecnologici attivati
Fotovoltaico, Bio-Microsystems, MEMS Sensors, RF-MEMS, Imaging Termico, Mon. Ambientale
• Distretto Tecnologico Trentino - “Energia e Ambiente” - habitech
Optoi è attiva in progetti per Fotovoltaico Innovativo, Domotica, Monitoraggio Ambientale.
• Network Microsistemi
Optoi e ITC-irst in un network di imprese ed enti di ricerca in sinergia sui microsistemi
Budget previsionale Optoi 2005 - 2015
25000
• Obiettivi Optoi dei prossimi anni:
+ 30 %
+ 20 %
20000
Staff: > 100 persone
Fatturato: > 10 MEuro
KEuro
15000
10000
Estero: > 50%
5000
0
77
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Anni
Packaging di Microsistemi
Nuova sede Optoi
Sensori e Microsistemi
Packaging microelettronico
linea in Optoi
Know-How e Tecnologie
Progettazione
Materiali
• Package Microelettronico
• Semiconduttori
• Microsistemi
• Compositi
• Sensori in Silicio
• Polimerici
• Interfacce Elettroniche
• Ceramici
• Metallici
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Tecnologie
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
direct die bonding
wire bonding
hermetic welding
encapsulation
oven curing
substrate dicing
die shear test
wire pull up test
on line and final test
microsystesm dicing saw
thick film deposition
SMD assembly line
…. upgrading with
• flip chip die bonding
• microsystems automatic test
Tecnologie di Packaging
Packaging
Design
• Package Custom
• COB (Chip On Board)
• Package Standard
• CSP (Chip Scale Package)
• Microsistema Custom
• MCM (Multi Chip Module)
• Stack 3D (3 Dim. Stacking)
Package Substrate
• Polimerici:
G200
Kapton
Teflon
FR4
• Ceramici:
Alumina
LTCC
Glass
• Metallici:
Kovar
Al-clad
Inox
• SMD (Surface Mount Device)
• SiP (System in Package)
Dispositivi Optoelettronici
Prodotto
Prodotti
•
•
•
•
Fototransistori
Fotransistori
Fotodiodi
FotoASIC
LEDs
Tecnologie di Packaging
• COB o CSP
• SMD
Applicazione
Applicazioni
Encoder Ottico
• Automazione Industriale, Encoder Ottici
o Macchine Utensili, Robot Industriali
• Barriere Ottiche di Sicurezza
o Cancelli, Ascensori, Strade, Aereoporti
• Lettori di Codici a Barre
o Tracking, Gestione Magazzini
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Sensori per Fibre Ottiche
Progetto
Prodotti
Prodotto
• FotoASIC
• Emettitori LED
Tecnologie di Packaging
FotoASIC
Dispositivo CMOS
• ASIC in SMD o TO package
• COB o MCM
Applicazione
Applicazioni
• Trasmissione Dati su Fibra Ottica
o Reti Ottiche e Automazione Industriale
BUS ottico indutriale
Sensori per Automotive
Prodotto
Prodotti
• Sensori ed Emettitori Ottici
• Elettronica embedded
Sensore a Riflessione
Tecnologie di Packaging
Applicazione
• SMD
• COB
Applicazioni
• Controlli Automatismi, Assali per Ruote
o Macchine Movimento Terra
Macchine Movimento Terra
80
Sensori di Pressione
Dispositivo
Prodotti
• Sensori di Pressione in silicio
Tecnologia Micromaching (MEMS)
Tecnologie di Packaging
Sensori di Pressione in Silicio
Componente
• COB
• MCM con ASIC
Applicazioni
• Controlli Industria del Bianco
o Circuiti Acqua, Lavatrici,
• Controlli Civili e Industriali
o Sistemi Idraulici, Sistemi Pneumatici
Sensori di Pressione in package SMD
Sensori di Flusso
Progetto
Prodotti
• Sensori di Flusso in silicio o quarzo
Tecnologia Micromaching (MEMS)
Tecnologie di Packaging
Sensore di Flusso
• COB
• MCM con ASIC
Dispositivo
Applicazioni
• Controlli Industria del Bianco
o Sistemi di Erogazione, Lavatrici
• Controlli Civili e Industriali
o Sistemi Idraulici, Impianti Ricircolo
Package SMD con Pipe
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Microfoni e Sensori di Vibrazioni
Applicazione
Prodotti
• Microfoni e Trasduttori di Vibrazioni
Tecnologia Micromaching (MEMS)
Tecnologie di Packaging
Macchine CNC
Applicazione
• MCM con ASIC
• SMD
Applicazioni
• Controlli per Vibrazioni
o Macchine Utensili, CNC, Sistemi Sicurezza
• Microfoni per voce
o Telefonini, Videocitofoni, Videogames
Videogames,
Telefonini
LED ad Alta Luminosità
Dispositivo
Prodotti
• Sistemi Illuminazione a LED
• Interfacce Elettroniche
Tecnologie di Packaging
LED su PCB
• COB
• SMD
Sistemi
Applicazioni
• Illuminazione Civile
o Nautica, Camper, Casa, Strade
• Illuminazione Industriale
o Sistemi per Telecamere
Illuminatori a LED
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Bio-Microsistemi
Dispositivi
Prodotti
• BioMicrosistemi
• Array di sensori
• Microfluidica
Substrato per BioMicrosistema
Tecnologie di Packaging
• COB
• MCM in Microsistema
Applicazione
Applicazioni
• Controlli in Laboratorio
o Sistemi Miniaturizzati per Analisi
• Settore Medicale e Farmacologico
o Sistemi per Test in Vitro
Analisi Biomedica
Dispositivi MCM per Aerospaziale
Prodotto
Prodotti
• Circuiti integrati in Multi Chip Module
• Elettronica embedded SMD
Dispositivo MCM + SMD
Tecnologie di Packaging
• MCM
• Stack 3D
Applicazione
Applicazioni
• Controlli Elettronici per Aerospaziale
o Satelliti, Base Spaziale
Satellite Aerospaziale
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Sensori e Sistemi per Domotica
Dispositivo
Prodotti
• Sensori Temperatura, Umidità, Luce
• Sensori Gas: CH4, CO, H2
Tecnologia Micromaching (MEMS)
Sensore Multiparametrico Wireless
Tecnologie di Packaging
• COB
• SMD
Applicazione
Applicazioni
• Controllo Automatico per Case/Edifici
o Sistemi di Monitoraggio e Sicurezza
o Sistemi di Ausilio per Alloggi Sociali
• Monitoraggio Gas Inquinanti
o Controllo Emissione Gas (Protocollo Kyoto)
Sistema di Controllo della Casa
Sistema Monitoraggio Qualità dell’Acqua
Dispositivo
Prodotti
• Sonda Multiparametrica Integrata
con sensori Temp, pH, cond, red-ox,
livello, portata, salinità, torbidità, ...
Tecnologie di Packaging
Sonda Integrata
• MCM in Microsistema
• SiP
Applicazione
Applicazioni
• Monitoraggio Qualità Ambienti Acquatici
o Laghi, Fiumi, Mari, Falde
• Controlli Qualità Acque Civili e Industriali
o Rete Idrica, Impianti Depurazione
Monitoraggio Ambientale
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Sistema Fotovoltaico Innovativo
Dispositivo
Prodotti
• Cella Solare a Concentrazione
• Pannelli Fotovoltaici Innovativi
Tecnologie di Packaging
• COB
• SiP
Celle Solare
a Concentrazione
Applicazione
Applicazioni
• Produzione Energie Rinnovabili
o Impianti Fotovoltaici
Pannelli Fotovoltaici a inseguimento
Sviluppo Microsistema Custom
Sviluppo
Costi
Tempi
Progetti
Package
1 - 10 KEuro
2 - 3 mesi
60 %
Package + Sensore
10 - 100 KEuro
6 - 9 mesi
30 %
Package + Sensore + ASIC
100 - 500 KEuro 10 - 18 mesi
85
10 %
Investimenti
adatti alle PMI
Nuovi Sviluppi Possibili
Settore
Applicazione
Microsistema
Confezionamento
Controllo in linea di inclusioni nelle confezioni
Array lineari di sensori ottici o raggi X
Alimentare
Controllo della qualità del cibo
Array di LED, sensori ottici e chimici
Medicale
Macchinari per radiografie digitali a raggi X
Array sensori per imaging a raggi X
Cosmesi
Misura dello stato di benessere della pelle
Array sensori pH, conducibilità, ecc.
Vetro
Monitoraggio e tracking dello stress nel vetro
Sensori vibrazioni e stress + RFID
Pneumatici
Controllo in produzione e tracking pneumatici
Sensori temperatura e stress + RFID
Termotecnica - Edilizia
Strumenti basso costo per termografie
Array bolometri per imaging termico
Monitoraggio Ambiente
Reti WSN - Wireless Sensor Network
Multisensori autonomi e wireless
grazie per l’attenzione
86
[email protected]
www.optoi.com
A. Maglione