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ATTI DEL CONVEGNO
Microelectronic packaging
per applicazioni intelligenti
e nuove evoluzioni
nel design di prodotto
Vicenza, Fiera IMPAtec ’06
Venerdì 13 Ottobre 2006
IN COLLABORAZIONE CON:
Atti del Convegno
Microelectronic packaging per applicazioni
intelligenti e nuove evoluzioni nel design di
prodotto
Vicenza, 13 Ottobre 2006
In occasione della Fiera IMPAtec’06
A cura di
Sportello Tecnologico – Area Innovazione R&S
Fondazione Giacomo Rumor – Centro Produttività Veneto (CPV)
Via E. Fermi, 134, 36100 Vicenza
Tel. 0444 994725, Fax. 0444 994740
Email: [email protected]
www.cpv.org
La riproduzione totale o parziale della pubblicazione è vietata.
Per la citazione di questo volume si raccomanda la seguente dizione:
Fondazione Giacomo Rumor – Centro Produttività Veneto (CPV) (a cura di) 2007. Atti del
Convegno “Microelectronic Packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel
design di prodotto”.
INDICE
Foto convegno
V
Prefazione
VII
Relazioni
Indirizzi di saluto
pag. 11
Valentino Ziche – Presidente della Fiera di Vicenza.
Dino Menarin – Presidente della Camera di Commercio IAA di Vicenza
Introduzione ai lavori
pag. 12
Franco Masello –Componente di Giunta della Camera di Commercio IAA di Vicenza
Dall’idea alla produzione – lavorare con il Fraunhofer IZM
Nuove tecnologie per l’integrazione e la miniaturizzazione dei sistemi
microelettronici
Esempi di applicazioni innovative
pag. 13
Frank Ansorge – Head of Department Micro-Mechatronic Systems of
Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)
Microsistemi in silicio –
ricerca e sviluppo in collaborazione con ITC-IRST
pag. 50
Mario Zen – Direttore Centro per la ricerca scientifica e tecnologica (ITC – IRST),
Fondazione Bruno Kessler
Microsistemi, packaging microelettronico, applicazioni industriali
– innovazione dei prodotti con OPTOI
pag. 72
Alfredo Maglione – Presidente Optoi Microelectronics
Nuove soluzioni di prodotto con il microelectronic packaging
pag. 87
Marco Gilioli – DGTech Engineering Solutions
Adolfo Deltodesco – GS Generale Sistemi div. TagItalia
Renè Razvan – Synapto S.r.l
Microelectronic packaging – nuovi materiali –
compact design: il contributo del disegno industriale
per la competitività dei prodotti
Raimonda Riccini – Vicedirettore Corso di Laurea Disegno Industriale
Istituto Universitario di Architettura di Venezia (IUAV)
III
pag. 119
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006
FOTO CONVEGNO
V
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
PREFAZIONE
L‘integrazione di sistema e il packaging miniaturizzato dei prodotti elettronici si è
trasformato sempre di piú in un fattore di successo economico nei settori elettronici,
delle telecomunicazioni, dell’ingegneria meccanica e automotive.
La ricerca e lo sviluppo di prodotti elettronici sono in continua evoluzione. L’adozione di
componenti micro-elettronici, micro-meccanici e micro-optomeccanici, permette di
costruire sistemi multifunzione altamente miniaturizzati. L’utilizzo delle micro-tecnologie
permette la produzione di prodotti di dimensioni sempre piú ridotte e sempre piú
autonomi dal punto di vista funzionale ed energetico.
Il packaging microelettronico gioca un ruolo fondamentale nella miniaturizzazione, con
aumento delle funzionalità, riduzione dei costi e possibilità di realizzare forme di design
compatibili con ambienti e modalità d’uso impensabili alcuni anni fa. Si pensi ai cellulari,
alle fotocamere dell’ultima generazione, ai display integrati nei capi d’abbigliamento, ai
sistemi di riconoscimento (RFID compresi), ai microrobot impiegati in medicina, ai
cruscotti delle nostre auto, ove viene concentrata una elevatissima quantità di elettronica
in soluzioni di design sempre meno ingombranti e in continua evoluzione tecnologica.
Nel corso della manifestazione fieristica IMPATEC, tenutasi a Vicenza a cura dell’Ente
Fiera di Vicenza il 13 Ottobre 2006 è stato organizzato il convegno “Microelectronic
packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
per aprire una nuova finestra nel mondo del packaging, molto meno ampia di quella
che guarda ai settori dell’ imballo per alimenti o ai contenitori speciali per l’asporto
dei rifiuti, ma altrettanto importante nel futuro sviluppo delle applicazioni
industriali intelligenti, di cui si stanno dotando i prodotti delle PMI del Nordest.
Il convegno ha inteso anche mettere in evidenza da un lato che le soluzioni di
micropackaging sono a portata di mano delle PMI sia in Germania con il Fraunhofer
Institut che in Italia con Aziende e Istituzioni di rilievo e dall’altro che i designer e i
progettisti non possono prescindere da tali soluzioni per conferire maggiore competitività
a nuovi prodotti ( basti pensare alle miniaturizzazioni che il designer spesso richiede alle
funzionalità elettroniche, che devono essere immerse e distribuite nei prodotti per
conferire loro l’intelligenza diffusa ). I lavori del convegno sono stati coordinati dall’ing.
Donato Bedin con la collaborazione dell’ing. Cristina Tiziani e dello Staff dell’Area
Innovazione della Fondazione Giacomo Rumor – Centro Produttività Veneto (CPV).
Di seguito sono riportati, gli estratti degli interventi salienti dei numerosi e qualificati
ospiti intervenuti.
Atti del Convegno
“Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e
nuove evoluzioni nel design di prodotto”
RELAZIONI
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
INDIRIZZI DI SALUTO
A cura di Valentino Ziche - Presidente della Fiera di Vicenza
A cura di Dino Menarin – Presidente della Camera di Commercio IAA di Vicenza e della Fondazione
Giacomo Rumor - Centro Produttività Veneto (CPV)
Valentino Ziche
“Per accompagnare le imprese bisogna fare molta ricerca, bisogna trovare mestieri nuovi
e anche Vicenza, che è la vetrina del mondo produttivo, si deve adoperare per
accompagnare non soltanto l’esposizione dei prodotti ma indirizzare la ricerca.
Mi è doveroso ringraziare il Fraunhofer Institute – IZM, di Berlino e l’IRST di Trento per la
loro disponibilità a partecipare al convegno e il CPV che ha organizzato l’evento.
Questo incontro ha un significato molto importante perché vuol dire affiancare il mondo
della ricerca a quello del lavoro, generare idee e portare innovazione e quindi dare una
grossa mano al nostro mondo produttivo.
Non mi rimane che augurarvi buon convegno e passare la parola al presidente Menarin.”
Dino Menarin
”Desidero salutarvi brevemente perché credo che la giornata debba essere dedicata
soprattutto a quelli che sono i temi che più direttamente interessano le aziende. Sono
presidente non solo della CCIAA di Vicenza ma anche del CPV che è nato negli anni 50
per applicare le nuove azioni organizzative provenienti dagli USA dove era necessario
procedere con una ricostruzione e dare nuovo slancio alle attività produttive.
Oggi siamo in una condizione diversa, ma per certi versi simile a quella in cui ci siamo
trovati alla fine della seconda guerra mondiale. Siamo di fronte alla necessità di un
miglioramento. In questa provincia l’export, fino a qualche anno fa pari al 74%, è
rappresentato da produzioni a basso valore aggiunto, per così dire tradizionali,
manifatturiere. E’ assolutamente evidente che bisogna contare certamente su quella che è
una generazione imprenditoriale che è straordinaria, ma anche sulla necessità di
procedere ad una trasformazione che può trovare soprattutto nei temi della ricerca e
dell’innovazione a 360° quelle che sono le motivazioni di quest’evoluzione.
Il trasferimento di conoscenze per le piccole aziende deve essere facilitato: ecco la
funzione del CPV.
Ringrazio i relatori, in particolare il Fraunhofer Institute, con il quale abbiamo avuto una
collaborazione ancora un paio d’anni fa. Sentiamo la necessità di incrementare ed
implementare questa collaborazione, visto il lavoro che il Fraunhofer svolge soprattutto in
Germania, è assolutamente importante. Dobbiamo imparare, inoltre, a trasferire questa
conoscenza sul nostro territorio.
Un ringraziamento anche all’istituto ITC-IRST di Trento per la sua partecipazione al
convegno e allo IUAV di Venezia perché, dicevo prima, l’innovazione non è
un’innovazione che dobbiamo percepire solo in termini tecnologici; l’innovazione deve
essere un’innovazione a 360° e spetta alle aziende individuare quello che più
specificatamente riguarda il loro business. Può essere un’innovazione organizzativa,
un’innovazione tecnologica, può essere un’innovazione di marketing, può essere
un’innovazione di presenza sui mercati internazionali e può essere, e lo vedremo oggi,
un’innovazione anche in termini di comunicazione e di design.
Ecco l’importanza di questa giornata: un’altra tappa nell’aumento del valore aggiunto
delle nostre imprese, come lo è stata anche la giornata di ieri con il convegno
sull’importanza della brevettazione.
Auguro a tutti buon lavoro.
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
INTRODUZIONE AI LAVORI
A cura di Franco Masello – Componente di Giunta della Camera di Commercio IAA di Vicenza
Ringrazio i presenti per la partecipazione a questo convegno dagli elevati contenuti
innovativi e spesso poco familiari alla piccola e media impresa, in quanto sovente le PMI
ritengono che la miniaturizzazione elettronica sia figlia solo delle grandi imprese e di
produzioni di massa.
Se questo è in parte vero, è altrettanto vero che le Istituzioni che sono funzionali allo
sviluppo delle imprese e che io rappresento hanno il dovere di guardare in anticipo a
nuove opportunità di sviluppo industriale anche se gli spazi appaiono stretti e per pochi
specialisti.
La realtà sta cambiando e di microelettronica si parla nei laboratori delle Università, nei
Centri di Ricerca, e ora anche in aziende vere e proprie, che assistono le PMI a fare circuiti
piccoli, miniaturizzati ed integrati con funzioni eterogenee rispetto all’elettronica, come
ad esempio azionamenti micro meccanici.
Mi diceva una delle aziende presenti a questo convegno che oggi loro svolgono spesso e
volentieri commesse di qualche migliaio di euro per sviluppare progetti di
micropackaging in favore di medie imprese.
Questo è sicuramente un segnale molto incoraggiante, ma ritengo ancora molto tenue ed
isolato. Dobbiamo perciò fare molta attenzione a non perdere, come spesso avviene,
l’autobus dell’innovazione.
Tra la microelettronica ed il micropackaging ed il mondo delle applicazioni si stanno oggi
sviluppando dei ponti di collegamento, su cui si basano le strategie vincenti di molte
aziende eccellenti, più all’estero che in Italia, oserei dire.
Spesso non tutte le PMI vedono questi nuovi ponti, che per molte risultano invisibili, cosa
che fortunatamente non è avvenuta per alcune aziende innovative che oggi gentilmente ci
propongono significativi casi aziendali durante questo convegno.
Noi vogliamo rendere visibili questi ponti e se possibile contribuire anche a
costruirli.
Il mio non vuole essere solo un messaggio di speranza, ma un contributo reale al mondo
Vicentino su quest’attraente tema, che inizia con quest’incontro internazionale dal forte
contenuto tecnologico e a cui cercherò, attraverso il CPV, di far seguire ulteriori sviluppi
nel breve termine.
Grazie a tutti e buon lavoro
12
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
Dall’idea alla produzione – lavorare con il Fraunhofer IZM
Nuove tecnologie per l’integrazione e la miniaturizzazione
dei sistemi microelettronici
Esempi di applicazioni innovative
A cura di
Frank Ansorge – Head of Department Micro-Mechatronic Systems of Fraunhofer
Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
DALL’IDEA ALLA PRODUZIONE – LAVORARE CON IL FRAUNHOFER IZM
NUOVE TECNOLOGIE PER L’INTEGRAZIONE E LA MINIATURIZZAZIONE DEI
SISTEMI MICROELETTRONICI
ESEMPI DI APPLICAZIONI INNOVATIVE
A cura di Frank Ansorge & Harald Pötter - Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und
Mikrointegration IZM (www.izm.fhg.de)
Working with Fraunhofer IZM
The Fraunhofer Gesellschaft is leading in applied research for industry in Germany. 58
Institutes are researching for today’s market success in 12 topics: Internet of things,
smart production and environment, micro power engineering, adaptronics, simulated
reality, human machine interaction, grid computing, integrated lightweight construction
systems, white biotechnology, tailored light, polytronics, security. The Fraunhofer IZM is
part of these activities, with the task to bridge the gap between chip (Nano/MicroStructures) and application (automotive, consumer…). The focus of IZM activities is Wafer
Level integration, Smart system integration, Materials & reliability and System design &
sustainable development. 43% (contract research) of IZM´s income is funded by industry.
34% is funded by industry & public for cooperative contracts (e.g. EU Funding).
Novel technologies for the further integration and miniaturization of microelectronic
systems with increasing breadth of function
The development trends moves from micro system technology to smart system
integration. In order to do this the research priorities are: Reliability-modeling-simulationdesign, wafer level integration, substrate level integration, 1st level interconnects,
assembly packaging, 2nd level packages and interconnects testing & quality.
The trends for integration on wafer have the focus of Bumping, redistribution, integration
of passive components, on chip assembly and Wafer level Molding, integration of
functional layers and finally building up functional systems blocks.
The trends for substrate level integration have the focus of redistribution of signal /
power layers, integration of 2 dimensional systems, the 3 dimensional stackable systems
and the polymeric functional blocks.
Due to this for the interconnection embedded active devices, optical interconnects, high k
& low k dielectrics, heat dissipation mechanisms for the assembly of sensors, actuators,
chips and stacking of chips are investigated.
Packaging by transfermolding, injection molding as well as rapid prototyping is crucial for
proper product evaluation.
A future vision of smart plastics is the reel to reel production of large area electronics.
Examples of innovative applications
In the automotive area examples are intelligent pixel reflector, intelligent ball bearing,
integration of acceleration sensors on 3dimensional substrates, power- electronic
packaging, leadframe/substrate combination for power packages (200W). The focus of
the logistic area research is in autarkic sensor networks, self sufficient wireless sensor
nodes and thin, flexible and extreme reliable customized packages. Lifestyle applications
have lower reliability requirements but demand for new interconnection technology like
wearable electronics, textile bus structures washable and cleanable electronics for smart
jackets or EKG T-Shirts. Medical products range form peace makers, eye implants, fluidic
systems for analysis and intelligent caps.
Contatti:
Dr. Ing. Frank Ansorge
Dipl. Ing. Harald Pötter
Phone: +49-8153-9097-500
Phone: +49 30 46403-136
email: [email protected]
email: [email protected]
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Herbert Reichl - Director Fraunhofer IZM
14
Excellence in Microelectronic Packaging
Working with Fraunhofer IZM
Working with Fraunhofer IZM
From idea to production
Presentation at the seminar
„Microelectronic packaging for intelligent
applications and new design shapes“
by
Frank Ansorge, Harald Pötter
Fraunhofer Institut Zuverlässigkeit und Mikrointegration
e-mail: [email protected],
[email protected]
Excellence in Microelectronic Packaging
Fraunhofer Gesellschaft
Leading in Applied Research for Industry
Information
Technology
Itzehoe
Rostock
58 Institutes
Micro
Electronics
Bremen
Hannover
Oberhausen
Dortmund
Duisburg
Aachen Schmallenberg
St. Augustin
Euskirchen
Berlin
Golm
Braunschweig
Magdeburg
Dresden
Jena
Chemnitz
Darmstadt
Würzburg
Kaiserslautern
Erlangen
St. Ingbert
Saarbrücken
Karlsruhe
Pfinztal
Stuttgart
Freiburg
app. 12.500
Employees
app. 1.300 Mio. €
Turn Over
Surface
Engineering/
Photonics
Materials
app. 65%
Contract Research
Freising
München
Production
Technologies
Life Science
Holzkirchen
15
Source: IAP
Excellence in Microelectronic Packaging
Signposts to Tomorrow’s Markets É Researching with Fraunhofer
Today for Market Success Tomorrow
1. Internet of things – Parcels that deliver themselves
2. Smart products and environments – Invisible helpers at the ready
3. Micro power engineering – Mobile power supplies
4. Adaptronics – Self-regulating structures
5. Simulated reality: Materials, products, processes
– Future worlds inside a computer
6. Human-machine interaction – An end to button-pushing
7. Grid Computing – Link up wherever you like
8. Integrated lightweight construction systems
– Weight-loss diet for four-wheel patients
9. White biotechnology – Nature's own chemical plant
10. Tailored Light – Using light as a tool
11. Polytronics – Printed circuits – luminescent wallpaper
12. Security – The reassuring face of high tech
ZV-A2/ Sept 05
Excellence
Microelectronic
Packaging
Excellenceinin
Applied Research
Structure of the Fraunhofer-Gesellschaft
Presidential Council
Executive Board (4)
Alliance Spokesmen (6)
Production
8 Institutes
Materials
12 Institutes
Surface Technology,
Photonics
6 Institutes
Microelectronics
10 Institutes
Life Sciences
4 Institutes
Information/
Communication
17 Institutes
Defense & Security
5 Institutes
58
Fraunhofer Institutes
16
Excellence
Microelectronic
Packaging
Excellenceinin
Applied Research
Growth of Fraunhofer-Gesellschaft
Development of the Fraunhofer Institutes since 1949
60
8 GMD Institutes
Institutes of the
eastern German Länder
50
40
30
20
appr. 12 500
employees
10
0
1949
1954
1959
1964
1969
1974
1979
1984
1989
1994
1999
2005
Contract Research with own Institutes
without own Institutes
Establishment of the “Fraunhofer Model“
Excellence
Microelectronic
Packaging
Excellenceinin
Applied Research
Microelectronics Alliance
ƒ Fraunhofer IZM is a member of the Fraunhofer
Microelectronics Alliance, founded in 1996
ƒ Chairman of the Board of Directors:
Prof. Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser
ƒ Currently 10 Fraunhofer Institutes with about 1 600
employees cooperate in the Fraunhofer μE Alliance
ƒ They offer services in the areas of
ƒ Networks
ƒ Miniaturized appliances
ƒ Service and content
ƒ Components and technologies
17
Excellence in Microelectronic Packaging
Excellence in
Electronic Packaging
Excellence in Microelectronic Packaging
Our Task
nm
Electronic Packaging:
Bridging the Gap
between Chip and Application
m
Application
Nanostructures
18
Excellence in Microelectronic Packaging
Partners (selection)
Consumer
Communication
Equipment Manufacturers
Automotive
Material Suppliers
Excellence in Microelectronic Packaging
Fraunhofer IZM – Focus of Activities
Materials & Reliability
System Integration
Technologies
ƒ Polymeric Materials
& Composites
ƒ Chip Interconnection Technologies
ƒ Micro Materials
ƒ Board Interconnection
Technologies & Module Integration
ƒ Analysis & Test of
Integrated Systems
ƒ Micro-Mechatronic Systems
ƒ Polytronic Systems
Wafer Level Integration
ƒ Advanced System
Engineering
ƒ Micro Devices &
Equipment
ƒ System Design & Integration
ƒ Vertical System
Integration
ƒ Wafer Level
Packaging
Material characterisation
Process evaluation
System Design &
Sustainable Development
Reliability testing
Failure analysis
19
ƒ Environmental Engineering
ƒ Micromechanics,
Actuators & Fluidics
Sample production
Training courses
Excellence in Microelectronic Packaging
Fraunhofer IZM – Facts
Figures
Locations
ƒ30 Mio. € turn over
ƒ Berlin
ƒ80 % contract
research
Dr.-Ing. Dr. sc. tech. K.-D. Lang
ƒ Munich
Dr.-Ing. Karlheinz Bock
ƒ230 employees
ƒ Chemnitz
Prof. Dr. Dr. Prof. h.c. mult.
T. Geßner
Director
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h.
Herbert Reichl
ƒFrank Ansorge
Head Micro Mechatronics
ƒHarald Pötter
Head Marketing, PR
Your Contact Partner
Material characterisation
Process evaluation
Reliability testing
Failure analysis
Sample production
Training courses
Excellence in Microelectronic Packaging
Fraunhofer IZM – Our Income
ƒ Industrial Contract Research
(e.g. R&D-projects world-wide, feasibility studies,
technology & process development)
43% by bilateral
contracts, funded
by industry
ƒ Services for Industry
(e.g. demonstrators, prototypes, technology service,
equipment, personnel)
ƒ Technology Transfer
(technologies and processes)
ƒ Strategic Alliances
34% by cooperative contracts,
cofunded by
industry & public
(e.g. Packaging Manufacturing Lines)
ƒ Cooperative Projects
(funded jointly by public & industrial sources e.g.
Federal Ministry for Education & Research, State, EU)
ƒ Common Basic Research
(with institutes and universities world-wide)
20
Excellence in Microelectronic Packaging
Novel Technologies from Fraunhofer IZM
Novel technologies for the further
integration and miniaturization of
microelectronic systems with
increasing breadth of function
Presentation at the seminar
„Microelectronic packaging for intelligent
applications and new design shapes“
by
Frank Ansorge, Harald Pötter
Fraunhofer Institut Zuverlässigkeit und Mikrointegration
e-mail: [email protected], [email protected]
Excellence in Microelectronic Packaging
Trend 1: From focus microsystem technology . . .
Independent system
as component
Example:
rotation rate sensor
and acceleration
sensor
Source: Bosch
21
Excellence in Microelectronic Packaging
. . towards Smart System Integration
Integration
into the
application
system
Excellence in Microelectronic Packaging
On that way Packaging is one bottle neck
Application Environments
Application
Integration
Technology
Macro
Systems
Requirements
System Integration
“Heterogenous Integration”
Multi Chip
Integration
Single Chip
Integration
Micro
Systems
SoC
More Moore
Nanoelectronics
n
Microelectronics
22
More than Moore
(Nano) Electronics +
Sensors & Actuators
(e.g. Opto-/
Biotechnology)
Excellence in Microelectronic Packaging
Technological Trends
Wafer Level System
Integration
System in Package
Multifunctional Boards
Application specific
technologies
20xx
Nano Technologies
Excellence in Microelectronic Packaging
lTInt, sAss, NMat, NAna
chip-chip optical
interconnect
Large Area
Electronics
WL-Systemintegration
SIP
MF-PCB
MEMSIntegration
2006 -
μe-Grain
2003
2005
<2003
23
Excellence in Microelectronic Packaging
Research Priorities
μm Æ Æ Æ nm
2nd Level Package
Wafer level
integration
Substrate
level
integration
1st Level
Interconnects,
assembly,
packaging
Testing and
quality
management
2nd Level
Package with
interconnects
Excellence in Microelectronic Packaging
1. System Integration on Wafer Level
24
Generic technologies
modularization, zero defects, environment
Priorities
Reliability, modelling, simulation, design,
Excellence in Microelectronic Packaging
Wafer Level Integration Technology
Interface to BEOL for the 65/45/22 nm node
-
Adaption of the first level interconnect to the BEOL
Wafer level rewiring and interconnect metallization
Planarization processes (polymers on wafer)
Low k dielectric interface
System integration on wafer level
Stacking/ 3D Integration
Excellence in Microelectronic Packaging
Wafer Level Packaging
Conventional Package
Dicing
Packaged IC
Wafer Level Package
Wafer
Packaging
MEMS
ASIC + memories
- Embedded devices (devices/ passives by layer
deposition, thin devices in cavity/ in polymer layers)
- Integration of III/V components, antennas
- Bio interface and micro fluidics
- Integration of batteries, energy scavenger,
photonic components, MEMS
- Encapsulation technologies
Wafer
Energy source
Packaged IC
25
Embedded passives
Excellence in Microelectronic Packaging
System Integration on Wafer Level
RF and Passives
Integration
MEMS and Bio
Integration
Environmental Smart Devices
(Energy Integration)
Functional System
Blocks
Separation
Redistribution
Bumping
2003
Passive
Integration
Functional Layer
Integration
On Chip Assembly
and WL-Molding
2006
2009
2012
Excellence in Microelectronic Packaging
2. System Integration on Substrate Level
26
Excellence in Microelectronic Packaging
Substrate Level Integration Technology
Power dissipation, mechanical-electromagnetic shieldings…
Multifunctional
Board and
Substrate
Technologies
By micro-nano bumpings, wiring, soldering, gluing…
IC’s
stacking
big
passives
IC’s
discretes
L
R
C
isolation
D
Mems/sensors
Ultra thin
IC
batteries
Embedded IC
C
balling
distribution
Excellence in Microelectronic Packaging
Chip In Polymer
Embedding of thin chips into build-up layers
of printed circuit boards
via to substrate
via to chip
chip
core substrate
RCC
adhesive
27
Power
via
Excellence in Microelectronic Packaging
Folded Flex Version 10 mm
flip chip
CC 1000
RF-Chip
4 metal layers
3 polymer layers 10 μm
5 μm
Size: 9,8 mm x 31,2 mm x 35 μm
Technische Universität Berlin
Research Center of
Microperipheric Technologies
Excellence in Microelectronic Packaging
Thermo-mechanics – Simulation
Model with 333,000
nodes
Switching material
properties in selected
regions allows to model
different configurations
Visco-elastic data for
RCC
Loading: thermal cycle 40°C / 120°C
28
Excellence in Microelectronic Packaging
Thermo-mechanics – Simulation
Large copper area on top
Small Cu lines on top
Deformation scale factor: 50
Copper on top stressed
plastic deformation?
Excellence in Microelectronic Packaging
Chip In Polymer
chip
FR4
300 μm total
thickness
RCC
cross-section after Jedec
level 3 test
x-section of embedded
chip on thin core FR4
• no delamination after
3rd reflow
• interconnection to chip
intact
18” x 24” panel including
12 test vehicle substrates
29
Excellence in Microelectronic Packaging
Systemintegration
SMD Test Module
embedded chips
test module with SMD´s on top of embedded chips
Contact:
Erik Jung, [email protected]
Excellence in Microelectronic Packaging
System Integration on Organic Substrate Level
Signal/Power
Redistribution
-fine line
-CTE match with Si
-high Tg
-bare die assembly
-low cost bumping
2D System
Integration
3D System
Integration
Polymer multi
functional block
-embedded passives
-ultra fine line
-compatible molding proc.
Memory
ASIC
CPU
DSP
-autonoumous system
-thin film wiring
-ultra thin interconnects
-functional layer concept
-reactive contacts
-embedded active IC´s
-self assembly
-optical interconnects
-high k and low k dielectrics -plastic electronics integr.
-energy storage
-heat dissipation
-micro bumping
-sensor interfaces
2003
2006
30
2009
2012
Excellence in Microelectronic Packaging
3. Interconnects, Assembly and Packaging
Excellence in Microelectronic Packaging
Interconnects, Assembly and Packaging
Interconnects
- Low cost reliable microbumps
(for high current density, high temperature)
- Low temperature interconnects
- Printable interconnects
Assembly
- Package stacking
- Low cost high speed assembly
- High precision assembly of optical components
(self alignment/ alignment support)
- Die stacking (higher alignment accuracy, thin die
(10μm) handling)
Packaging
- Mechatronic packaging
- Advanced cooling concepts
31
Excellence in Microelectronic Packaging
Ultra thin interconnect
ACA - interconnect
Si-chip 40μm
Ni-bump 1.5μm
SnCu-solder 1.8μm
Cu-line 6μm
PI-flex 25μm
Excellence in Microelectronic Packaging
Introduction of Nano Interconnects Technologies
in Nano Hetero System Integration
32
Excellence in Microelectronic Packaging
. . . in Reel to Reel Production
Æ Application center for flexible electronics
UV exposure
mask alignment
despooler
spooler
Sheet and continous substrate
(Roll-to-Roll) fabrication processes
for electronics systems integration
Excellence in Microelectronic Packaging
Working with Fraunhofer IZM
Examples of innovative applications
Presentation at the seminar
„Microelectronic packaging for intelligent
applications and new design shapes“
by
Frank Ansorge, Harald Pötter
Fraunhofer Institut Zuverlässigkeit und Mikrointegration
e-mail: [email protected], [email protected]
34
Excellence in Microelectronic Packaging
Trends in Electronic Applications
Today
Tomorrow
Logitech
Fraunhofer IZM
Casio
Infineon
Philips
Research
Excellence in Microelectronic Packaging
Fraunhofer IZM - Vision
2002-2003
2003 -2004
Time
2005 - 2007
2007…
Fraunhofer IZM Vision
Miniaturization
Enabling technology
for
advanced product concepts
and
new applications
35
Excellence in Microelectronic Packaging
Future Packaging Development
Hetero System Integration
10E6
System Volume a.u
10E5
Through-Hole Wave
Mo
10E4
ore
Surface-Mount Wave
‘s L
a
Area Array Wave
w
HDI - Wave
1000
Cubic Integration
e-grain/e-cubes
Polytronics
Reel to Reel
Reactive Contacts
Nanomaterials
Nanotechnologies
Packaging Gap
100
10
e-Grain
1
1970
1980
1990
2000
2010
„System
Packaging
Wave“
2020
Excellence in Microelectronic Packaging
Where Packaging Technologies are good for?
Technology
at Work:
Applications
36
Excellence in Microelectronic Packaging
Bridging the Gap
between Electronics and Application
Automotive
Excellence in Microelectronic Packaging
Tasks and Requirements: Automotive Electronics
Technical Requirements
Tasks
-
Motor-/ Power Train
Management
-
Vehicle Management
-
Comfort
Safety
Communication and
Information
- Harsh environments, esp.
- High temperature
- Vibrations/ humidity/ fluids
- EMC
- Integration of non-microelectronic functions
- Sensors
- MEMS/ Mechatronics
- Power electronics
- Optical functions
- Cost sensitive solutions for mass production
- Assured reliability
- Spare part supply over 20 years
- Conformity with EU directives
37
Excellence in Microelectronic Packaging
Example: Automotive
Tasks of IZM
- Combination
mechanical, electrical,
and optical parts
- Functional packages
- Integrated micro
systems & Packaging
- 3D-Packages
- Power Electronic
Packaging
- Molding
- Reliability
Prototype – Functional Pixel Reflector
Excellence in Microelectronic Packaging
Package Concept
IDF 2.0
IDF 2.0
Driver information realized by
pixel light
IGES
Functional PixellightDemonstrator
-500
Simualtion of thermal flow of an UHP
Light source
Design
Check
38
0
Harmonic
Frequencies of an
individual mirror
mm/s²
500
Simulation of Heat Distribution of
one individual Mirror
Excellence in Microelectronic Packaging
4. Large Area Electronics
?!
Excellence in Microelectronic Packaging
Polytronic ÎFuture Vision Smart Plastic . . .
- Polymer electronics,
displays, polymer
sensors
- Flexibility, large area
production, distributed
systems, Îcost-efficient
multi-functional Sensors
and (Micro-) Systems
- Combination of existing
(i.e.silicon...)
technologies with
system functions based
on organic and other
smart materials
Organic displays
human interface
polymer solar
cells,batteries
energy
Fluidics &
pneumatics
anorganic electronic
for high functionality
Ambient
Intelligence
polymer
electronic
low cost,
large area
33
actuator
foil
sensors coating
output
input
Excellence in Microelectronic Packaging
Advantage of the Pixel Light Reflector
Ÿ direct control of the light enables projection or sign and
letters
dynamic and intelligent high beam
Fading out of halfway driving vehicles
Driver information eneabled by
pixel light
Ÿ adaptation of light brightness and shape
depending on speed and weather and street
conditions
Ÿ Illumination of sidewalks
Fading out of halfway driving cars by pixel
light
Ÿ light shape depends on speed, steering angle,
acceleration intelligent curve light
Excellence in Microelectronic Packaging
Project intelligent roller bearing
multifunctional tasks of the bearing ring encapsulation:
- protection of the strain gage sensors from humidity, oil and grease
- protection of the flexible substrate based ASIC´s from mechanical, chemical and thermal strain
while the bearing is in use
- cord grip function for the external flex substrate
bearing ring with mounted flexible substrates
encapsulated bearing ring with external
flexible substrate
39
Excellence in Microelectronic Packaging
Intelligent Ball Bearing with FAG-Kugelfischer
Ball Bearing with Flex-Circuit
Encapsulated ready to measure
temperature and deformation profile
for each ball during rotation
Excellence in Microelectronic Packaging
Bridging the Gap
between Electronics and Application
Logistics
40
Excellence in Microelectronic Packaging
Tasks and Requirements
Logistics
Technical Requirements
Tasks
ƒ Fleet / Resource
Management
ƒ Supply Chain Control
(Tracking, Sensing, …)
ƒ Security
ƒ Production Logistics
ƒ Harsh environments, esp.
ƒ High range of temperatures
ƒ Vibrations/ humidity/ EMC
ƒ Integration of non-microelectronic functions
ƒ Sensors/ MEMS
ƒ RF interface
ƒ Energy supply
ƒ Autarkic operation/ long operation periods
ƒ Cost sensitive solutions for mass production
ƒ Secure against manipulation
Excellence in Microelectronic Packaging
Example: Logistics
Tasks of IZM
ƒ Autarkic sensor
networks
ƒ Modularized sensor
nodes
ƒ Integration of sensors,
display and interface
ƒ Customized: extremly
thin, reliable, flexible
ƒ Functional packages
ƒ Low cost
(reel to reel/
polytronics)
41
Excellence in Microelectronic Packaging
Self-sufficient Wireless Sensor Node
Building Block
Concept
Stacked Package
10mm x 10mm x 10mm
Excellence in Microelectronic Packaging
Miniaturized wireless Sensor-Actor-Network for security
applications
Server
Client2
Sensor
Sensormodul
erkannt
Sensor
Client3
Sensor
e-grain
42
Excellence in Microelectronic Packaging
Self-sufficient Wireless Sensor Node
Folded flex version
6mm x 6mm x 6mm
Excellence in Microelectronic Packaging
3D Stacking for an Intelligent Golfball
• 3D Stacking
• Integration of
• Acceleration
Sensor
• Signal Processing
• RF Interface
43
Excellence in Microelectronic Packaging
Bridging the Gap
between Electronics and Application
Life Style
Excellence in Microelectronic Packaging
Tasks and Requirements
Life Style/ Information/ Communication Technology
Technical Requirements
Demand
- Mobility
- Security and safety
- High-Performance
- Bidirectional cross linking
with high data rates
- Autarkic sensor networks
- Miniaturization
- Chip / substrate
- Integrated passives
- 3D integration
- High frequencies (up to 60 GHz)
- Merging of functions
- electrical -optical signal coupling
- MEMS/ MOEMS
- Autarkic energy supply and minimized energy demand
- Flexible, low cost solutions
- Electrical and thermo- mechanical reliability
- Environmental benign technologies and materials
44
Excellence in Microelectronic Packaging
Example: Wearable Electronics
IZM Competence
- New interconnect
systems
- Textile devices
- Textile bus structures
- Washable and
cleanable electronics
for wearables
- Product example
functional clothes for
bicycle courier
Excellence in Microelectronic Packaging
Embroidered Interconnect
Fraunhofer IZM
45
Excellence in Microelectronic Packaging
Project Example
EKG T-Shirt
embroidered EKG pads
amplifier and BlueTooth
module on flexible polymer
substrate
stretchable zigzag
embroidery with silver
coated polyamide threads
embroidered
interconnections
Excellence in Microelectronic Packaging
Bridging the Gap
between Electronics and Application
Medical
46
snap fasteners
for battery
Excellence in Microelectronic Packaging
Tasks and Requirements Medical Technology
Technical Requirements
-Special environments
-Bio-compatibility
-Humidity/Fluids
-Miniaturization
Tasks
- Diagnostic (in/ex vito)
- Tele medicine/
monitoring
- New Surgery
techniques
- Therapy (in vito)
- Prosthesis (in/ex vito)
-Integration of non-electric functions
-Sensors/actuators
-MEMS/mechatronic
-Optoelectronics
-Energy supply
-RF Interface
-Assured Reliability
-Interference resistance (EMC)
-Fail safety
Excellence in Microelectronic Packaging
Example: Medical
Tasks of IZM
- System Integration &
sustainability
- Wafer level integration
- Hybrid microsystems
- Micro mechatronic
- Flexible systems
- Fluidic systems
- Chemical sensors
State of the Art
Pacemaker
(courtesy of Biotronik)
47
Excellence in Microelectronic Packaging
Fraunhofer IZM: Bio-Systemintegration
Micro Systems
meets Life Sciences
MOF-structure
- Bio-Chip & Diagnostic Systems
- Lab-on-chip, Micro-OptoFluidic MOF structures
- Plastic-MEMS, systems in a
foil
- Implantables, Bio
Compatibles
- Bio-Interfaces, Foil Sensors
- Health Care Sensors, Low
Power
- Fluidics, Sensors, Micro
Reactors
K. Bock, Polytronics Systems Department
Excellence in Microelectronic Packaging
Intelligent CAP --- ICAP
- Storage of date and kind of
content during filling
- Control of pressure and
temperature
- Detailed alert functions
- Data logging
- Logging of all times unscrewing
the cap
48
Excellence in Microelectronic Packaging
Fraunhofer-Institut
für
Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Phone: +49 (0) 30 / 4 64 03 - 1 00
E-Mail: [email protected]
URL:
www.izm.fraunhofer.de
Please contact:
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Herbert Reichl
Director Fraunhofer IZM
Dipl.-Ing. Harald Pötter
Phone: +49 30 46403-136
email: [email protected]
49
Dr. Frank Ansorge
++49-8153-9097-500
[email protected]
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 in silicio – ricerca e sviluppo in
collaborazione con ITC - IRST
A cura di
Mario Zen
Direttore Centro per la ricerca scientifica e tecnologica (ITC – IRST)
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
Presentazione ITC-IRST
Il Centro per la ricerca scientifica e tecnologica (ITC-IRST) è un centro di ricerca pubblico
della Provincia Autonoma di Trento, fondato nel 1976. Per quasi trenta anni ha portato
avanti ricerche nelle aree delle Tecnologie dell’Informazione, dei Microsistemi e della
Fisica Chimica delle Superfici e delle Interfacce.
Oggi l’ITC-IRST è un centro di ricerca riconosciuto internazionalmente, con un bilancio di
circa 20 milioni d’euro, attento alle esigenze del territorio, che collabora con il sistema
locale e con altri centri, università, laboratori pubblici e privati in Italia e all’estero.
Le attività di ricerca sono orientate verso la soluzione di problemi reali e sono guidate
dalla necessità d’innovazione tecnologica della società e delle imprese. Il centro si occupa
anche di diffusione e disseminazione dei risultati della ricerca e di trasferimento
tecnologico alle imprese e agli enti pubblici. Il personale è costituito da circa 220
ricercatori.
Il centro è articolato in cinque divisioni: Sistemi di Ragionamento Automatico (SRA),
Sistemi Sensoriali Interattivi (SSI), Tecnologie Cognitive e della Comunicazione (TCC),
Fisica Chimica delle Superfici e Interfacce (FCS), Microsistemi (MIS).
Contatti:
ITC - IRST
Via Sommarive, 18
38050 Povo (TN)
Tel: +39-0461-314444
Fax. +39-0461-302040
email: [email protected]
51
“Silicon Microsystems – research and
development at ITC-irst ”
Mario Zen
Direttore ITC-irst
Oct. 2006 - Vicenza
1
Birth (1976) and role of IRST
“ …it is worth underlining the great and maybe decisive role that IRST can
play in the economic and especially industrial development of our
Province, in particular by activating the process of the so-called reindustrialization of the Trentino Province. The development of IRST may
represent the first real step in this direction.”
said by Bruno Kessler (founder of ITC and IRST and senator of the Italian Republic)
Three fundamental concepts:
• From the basic research to the product
• Critic Mass and focalization on innovative themes
• Less papers, more patents
Oct. 2006 - Vicenza
52
2
ITC-irst in 2006
Oct. 2006 - Vicenza
3
Twofold Goal
Excellence in
Problems
Scientific Research
Know How
Theoretical & Applied Research
medium & long term planning
Usability of results
Technology Transfer
Solutions
Joint industrial projects
Full support to SMEs (from design to production)
Lower the electronic barrier
Spin-offs
Oct. 2006 - Vicenza
53
4
The Local Context
Local
Government
Te
Tr chn
an o
sf log
er y
c
ifi ch
t
enear
i
Sc es
R
ITC-irst
Innovative
Solutions
Spin-offs
Private &
Public Bodies
University
of Trento
Market
Oct. 2006 - Vicenza
54
Know how
Competence
PhDs
Education
5
Information Technology
250 researchers
Materials and Microsystems
Oct. 2006 - Vicenza
55
8
Automated Reasoning Systems
•
•
•
Distributed Intelligence
Software Engineering
Knowledge Management
Oct. 2006 - Vicenza
9
Interactive Sensory Systems
•
•
•
Human Language Technologies
Image Understanding
Bio Informatics
•
Medical Informatics
Oct. 2006 - Vicenza
56
10
Cognitive and Communication Technologies
•
•
Intelligent Multimodal Interfaces
Intelligent Working Spaces
Oct. 2006 - Vicenza
11
Physics-Chemistry of Surfaces and Interfaces
•
•
•
•
Nanomaterials
Surface Analysis
Numerical Simulation
Surface Engineering
Oct. 2006 - Vicenza
57
12
Microsystems
•
•
•
•
MEMS
Biosensors
Micromachining
3D sensors
Oct. 2006 - Vicenza
13
MT-Lab
•
•
•
•
Microfabrication
Optical Sensors
Detectors for High Energy Physics
Lab-on-Chip
Oct. 2006 - Vicenza
58
14
ITC-irst Spin off
GST
OPTO-I s.r.l.
NEURICAM
eCTRL Solutions
EYE-PRO-SYSTEM
D-THINK
MPA Solutions
BioSiLab s.r.l.
MTT Pro s.r.l.
Waycom s.r.l.
…. five more in the next months, one of them with MIT Boston
Oct. 2006 - Vicenza
15
In cooperation with
the local University and industries
First part:
lessons
Second part:
join projects with the companies which
sponsor the initiative
59
Definitions
A MEMS* can be defined as a miniaturized system made up of more
than one of the functions of sensing, elaborating and actuating
Typically MEMS devices include the mechanical physical domain
plus one or more of the following: electrical, optical, chemical,
biological, magnetic
BioMEMS are “biomedical or biological applications of MEMS” or
‘‘devices or systems, constructed using techniques inspired from
micro/ nano-scale fabrication, that are used for processing, delivery,
manipulation, analysis, or construction of biological and chemical
entities’’
(*) MEMS = Micro Electro Mechanical System
MST = Micro Systems Technology
(USA acronym)
(European acronym)
Oct. 2006 - Vicenza
17
Materials and Processes: from IC to MEMS
MEMS Technology Goes Beyond
Standard MicroElectronics Manufacturing
Oct. 2006 - Vicenza
60
18
Materials and Processes: from IC to MEMS
Nano/Micromachining Technology
Oct. 2006 - Vicenza
19
Current fabrication methods
Bulk micromachining
Surface micromachining
LIGA
Oct. 2006 - Vicenza
61
20
Other techniques…
Polymers-Quartz / Silicon
Mobile parts are realized in SU8
ITC-irst Microsystems Division
Oct. 2006 - Vicenza
21
MEMS
RF MEMS technology platform; switches and
Passive RF components
• Satellite based telecommunication
• mobile phone applications
• Automotive
Capacitive microphones
• Consumer applications (mobile phone)
•
Industrial applications (ultrasound sensors)
Microbolometers
• Basic Research (neutrino mass, CMB etc..)
• Satellite based observation (IR, THz )
Sensors for industrial applications
• Applied research
Oct. 2006 - Vicenza
62
22
MEMS -Industrial Sensors
•
In the past many different type of physical sensors have been
developed manly for PMI’s
•
The group has the know how to develop these devices for special
applications and to act as a technical reference point for the local
and national industry
•Electrochemical sensors (ISFET’s)
•Gas sensors
•Pressure sensors
•Hot film flow sensors
•Anemometers
Oct. 2006 - Vicenza
23
Integrated sensor for advanced vision
IR and THz DETECTOR ARRAYS (ROIC)
StarTiger (ESA)
Oct. 2006 - Vicenza
63
24
Biosensors
Biosensors are ‘analytical devices that combine a biologically sensitive element with a
physical or chemical transducer to selectively and quantitatively detect the presence
of specific compounds in a given external environment’.
Oct. 2006 - Vicenza
Adapted from R. Bashir. Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 1565–1586
25
A case study: DNA sensors
Electronic detection of DNA by its intrinsic molecular charge. Microfabricated
silicon field-effect sensors were used to directly monitor the increase of the
surface change when DNA hybridizes on the sensor surface.
After DNA hybridization
Before DNA hybridization
ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistors) are microelectronic electrochemical
sensors that can detect surface potential changes resulting from the surface
adsoption of charge molecules in aqueous environment.
Drain
Source
Gate
Oct. 2006 - Vicenza
64
26
DEI and CRIBI - Univ. of Padova, ITC-irst - Trento
Oct. 2006 - Vicenza
27
Microfluidics
Pressure driven flow
– Parabolic profile
– No-slip boundary condition
(Velocity at interface is zero)
Electrokinetic flow
1. Electroosmosis (EOF)
2. Electrophoresis (EP)
3. Dielectrophoresis (DEP)
Oct. 2006 - Vicenza
65
28
Lab-on-a-chip
Lab-on-a-chip or μTAS (micro total analytic system)
-
A device that performs laboratory functions on a microchip platform
A microfluidic system for generation, manipulation, or analysis
biochemical informations
The Lab-on-a-chip concept
of
Applications
1. Bioscience and Bioengineering
(genetics, proteomics, cell biology)
2. Medical science
(Diagnostics, drug
delivering/discovery)
3. Homeland security
(biochemical agent detection)
Oct. 2006 - Vicenza
29
Towards Lab-on-a-cell
Oct. 2006 - Vicenza
66
30
Towards Lab-on-a-cell
Large array of CMOS microsensors for monitoring neuron electrophysiological
activity
Oct. 2006 - Vicenza
31
Towards Lab-on-a-cell
High density MEAs for electrophysiological signal monitoring
Surface micromachining on quartz
Oct. 2006 - Vicenza
67
32
Hole (5 um)
Cortex neurons (DIBE – UniGE)
Oct. 2006 - Vicenza
33
Multi-site single-cell electroporation: principle
Addressable electrical stimulation through microelectrodes in a microchamber filled with DNA
or other macromolecules electroporates a single cell
The developed Silicon Chip* (10 mm x 10mm) consists of an array of 61 Gold
microelectrodes (Ø = 20μm) realized on TiN/Al/TiN multilayer wires
(*) BioChip® for BioSiLab S.r.l.
Oct. 2006 - Vicenza
68
34
Multi-site single-cell electroporation:concepts
•
•
•
•
Electroporation allows to introduce in the cell molecules that
won’t enter it naturally
– Drugs
– Genes
– …
This technology allows to:
– Electroporate single cells (not populations)
– Work with adherent cells
– Identify the electroporated cell
– Electroporate several times the same cell
…with
– the greatest control and repeatability available
– high efficiency and cell viability
Oct. 2006 - Vicenza
35
Multi-site single-cell electroporation: technology
Oct. 2006 - Vicenza
69
36
Multi-site single-cell electroporation: technology
• Bright field and fluorescence images
•
A DNA labeled with a fluorescent molecule is introduced into the
cell.
Only the cell above the electrode is electroporated
•
Oct. 2006 - Vicenza
37
Other activities & projects with SME
¾
Solar energy
(Collaborations with Ditta KLOBEN S.a.s., Povegliano Veronese)
¾
Innovative Geothermal plants
(Collaborations with Ditta GEOTRENTINA S.r.l., Borgo Valsugana)
¾
Innovative cooling systems
(Collaborations with Ditta KLOBEN S.a.s., Povegliano Veronese)
¾
Environmental Security systems
(Collaborations with Ditta EUROSTANDARD S.p.A., Tesero)
¾
Progettazione di sistemi di interpretazione,
trasmissione dei dati per controlli ambientali
elaborazione
e
(Collaborations with Consorzio Piccoli Frutti Sant’Orsola S.C.A.R.L., Pergine Valsugana)
Oct. 2006 - Vicenza
70
38
Future tends and Conclusions
• Integrated device for analysis of single
cells
• Building cell by cell/tissue engineering
using micro and nano fabrication
Techniques
• Integrated diagnostics and therapeutics
(drug delivery)
• Tools for genetic manipulation of
microorganisms and viruses
BUT….
“quisque suum”
Oct. 2006 - Vicenza
71
39
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
74
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
75
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
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
76
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
KEuro
15000
Fatturato: > 10 MEuro
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
78
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
Design
Packaging
• 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
79
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
81
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
82
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
83
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
84
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
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
Nuove soluzioni di prodotto con il microelectronic
packaging
A cura di
Marco Gilioli – DGTech Engineering Solutions
Adolfo Deltodesco – GS Generale Sistemi div. TagItalia
Renè Razvan – Synapto S.r.l
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
Intervento DGTech Engineering Solutions
A cura di Marco Gilioli - Azienda DGTech Engineering Solutions (www.dg-tech.it)
In questa presentazione vengono descritte nel dettaglio le caratteristiche tecniche del
data glove DG5-VHand, un sistema integrato hardware-software per il rilevamento dei
movimenti della mano.
Particolare attenzione viene rivolta ai futuri sviluppi del prodotto in questione e su come
la riduzione, sia degli spazi occupati che dei consumi di microcontrollori e sensori,
permetta lo sviluppo di un nuovo dispositivo le cui funzionalità e il comfort per
l’utilizzatore risultino migliorate.
Contatti:
Ing. Marco Gilioli
DGTech Engineering Solutions
Via Calzolara, 20
40053 Bazzano (BO)
Tel: +39-051-832149
Fax. +39-051-830292
email: [email protected], [email protected]
Intervento GS Generale Sistemi div. TagItalia
A cura di Adolfo Deltodesco – Azienda GS Generale Sistemi div. TagItalia (www.tagitalia.com)
Un settore dove le tecnologie di integrazione dei circuiti elettronici e micropackaging
hanno portato ad una vera e propria rivoluzione è quello della identificazione a
radiofrequenza, altrimenti chiamata RFID.
Siamo, infatti, di fronte ad una tecnologia vecchia di oltre 50 anni,
veniva, infatti, già usata nell’ultima guerra mondiale per la
identificazione degli aerei “amici” in avvicinamento alle postazioni di
difesa. Esattamente come oggi, veniva inviata una prima
interrogazione, a seguito della quale ci si aspettava una risposta codificata che doveva
corrispondere ad un codice convenzionale e/o identificativo. Un’evoluzione tecnologica
quindi, con funzionalità quasi immutate, con la sola differenza che oggi possiamo portare
al polso o addirittura “sotto pelle” un dispositivo radio che era grande come un televisore.
Un campo, quello della Radio Frequency IDentification che è al centro delle attività di
TAGITALIA; una accurata e continua ricerca delle innumerevoli applicazioni oggi
configurabili grazie al un continuo adeguamento nella miniaturizzazione e del packaging
unito ad una conseguente riduzione dei costi.
Circuiti Tag e Lettori quindi, continuamente adattati
ad
ogni
ambiente
rendono
oggi
possibile
l’Identificazione di Veicoli, Treni, Containers sino alla
gestione d’Utenti che si muovono liberamente
all’interno di un’area Ricreativa come una piscina, una
palestra, uno stabilimento balneare o termale. Un
circuito Tag è oggi integrato in un comodo
braccialetto, un identificativo univoco, assegnato al
cliente e trattato come un titolo di credito per tutte le
esigenze d’identificazione agli accessi e/o addebiti
per servizi offerti.
Un mercato, quello delle applicazioni RFID ove
TagItalia si è conquistata una posizione importante,
con centinaia d’impianti installati nel Controllo
Accessi Veicolare, Parcheggi, Aree Urbane a Traffico
Limitato, Tracciabilità su linee di Produzione,
88
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
Identificazione di Convogli e Vagoni Ferroviari. Nel settore dei Tag “indossabili” sono
ormai oltre 100.000 i dispositivi usati nel settore delle “Aree Ricreative”.
L’evoluzione tecnologica crea quindi opportunità e spazi
per nuove applicazioni; un esempio di innovazione di
soluzione a base RFID è il nuovo Sistema di
Identificazione Automatica su Connessione Elettrica
denominato IN-PRESA.
L’uso della tecnologia RFID, con un Tag inserito nella
Spina come identificativo dell’Utente ed un piccolo circuito Lettore inserito nella Presa,
consentono di gettare le basi per un nuovo sistema di gestione automatica nella
distribuzione di Energia Elettrica.
Se l’energia elettrica sarà una parte importante dell’energia del futuro,
i distributori d’energia elettrica saranno dei “parcheggi” di
rifornimento,
la
cui
automazione
passa
inevitabilmente
dall’Identificazione dell’Utente per poi concludersi con il conteggio e
successivo addebito del consumo. Un sistema di Distribuzione
Automatica, con controllo centralizzato su Web Server.
Contatti:
Adolfo Deltodesco
email: [email protected]
Mobil: +39-348-6500737
Fax: +39-348-8965417
Presentazione Synapto
GS Generale Sistemi
div. TagItalia
Via fra i Campi 13/c
59012 Prato Galciana
Tel: +39-0574-816434
Synapto, nuova società del Gruppo Masi, è un centro di ricerca e prototipazione nel
campo delle tecnologie per System in Package (SiP), che opera in stretta collaborazione
con le società sorelle M.D. Micro Detectors Spa (www.microdetectors.com) e Cistelaier Spa
(www.cistelaier.com). In Synapto crediamo che i SiP siano una soluzione fattibile ed
efficace per l'integrazione dei sistemi elettronici nel futuro. Nostri obiettivi sono lo
sviluppo di nuove tecnologie, metodi d’analisi e strategie di progettazione per
applicazioni SiP. La filosofia alla base dei SiP è quella di integrare le funzionalità di un
sistema elettronico, cioè dispositivi elettronici attivi e circuiti integrati, componenti
passivi, antenne, sensori, ecc., nello stesso package anziché sullo stesso substrato
semiconduttore, come è nell'idea di di System-on-Chip (SoC). Da un punto di vista
generale, il "package" è evoluzione del ben noto Circuito Stampato (nel seguito Printed
Circuit Board o PCB), che può essere visto come una complessa rete d’interconnessioni
tra sistemi elettronici differenti. L'approccio SiP presenta svariati vantaggi rispetto al SoC
quali, per esempio, tempi di sviluppo più brevi, maggiore modularità, costi ridotti, ampie
opportunità di mercato e maggiore adattabilità a specifiche applicazioni.
Contatti:
Ene A. Razvan
Azienda Synapto S.r.l.
Tel: +39-095-292349
Fax. +39-095-292027
email:[email protected]
89
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
Nuove soluzioni di prodotto con il microelectronic
packaging
A cura di
Marco Gilioli – DGTech Engineering Solutions
Engineering Solutions
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
IMPATEC ’06: Case Studies
Il data glove DG5 VHand:
problematiche di design e nuovi
sviluppi
Marco Gilioli,
DGTech Engineering Solutions
www.dg-tech.it
Email:
Email: mgilioli@[email protected]
M. Gilioli
Engineering Solutions
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
Schema della presentazione
DG5 VHand: descrizione del prodotto
Wearable Device: problematiche di design
DG5 VHand 2.0: più funzionalità in uno
spazio ridotto
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
91
02/10/2006
Engineering Solutions
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DGTech Engineering Solutions
Curiosità, competenza e innovazione
COSA FACCIAMO: sviluppiamo sistemi integrati per
l’elaborazione e la trasmissione dei dati e delle informazioni.
Lavori
conto terzi
Nostri
progetti
M. Gilioli
Engineering Solutions
- Setup moto;
- Sistema di pagamento centralizzato;
- DG5 VHand
- BioSwitch (in fase di sviluppo)
- Sensor over Ethernet (in fase di sviluppo)
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand
DG5 VHand è una piattaforma integrata hardware-software
per la rilevazione e l’elaborazione dei movimenti delle dita di
una mano
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
92
02/10/2006
Engineering Solutions
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: descrizione del prodotto
Obiettivo: rilevare il movimento delle dita
BEND SENSOR: variazione di resistenza
al variare del raggio di curvatura
M. Gilioli
Engineering Solutions
02/10/2006
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: descrizione del prodotto
Schema di funzionamento
Bend Sensor
Bend Sensor
RS232
Bend Sensor
A/D
Micro
Bend Sensor
PC o
Embedded Device
Bend Sensor
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
93
02/10/2006
Engineering Solutions
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: descrizione del prodotto
Applicazioni:
- Motion Capture
Partner
Internazionali
LAR
Casa dei
Risvegli
- Virtual Reality
- Robotica
- Riabilitazione
Robotica: collaborazione con
il LAR di Bologna
M. Gilioli
Engineering Solutions
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: descrizione del prodotto
Applicazioni intelligenti: ausilio per disabili
Proposta di progetto con la “Casa dei
Risvegli” di Bologna: utilizzare il data glove
come strumento per rilevare i movimenti delle
dita e pilotare di conseguenza una carrozzina
motorizzata
Problematiche aperte:
- Interpretazione delle misure
- Controllo intelligente di un dispositivo mobile
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
94
02/10/2006
Engineering Solutions
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: problematiche di sviluppo
Il data glove inizialmente nasce come prodotto su commissione
Vincoli di progetto:
- Case
e scheda esistenti;
- Facilmente interfacciabile a diversi PC e
S.O.;
- Dispositivo da indossare: diverse taglie;
- Costo limitato;
- Volumi limitati;
- Look moderno;
M. Gilioli
Engineering Solutions
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: problematiche di sviluppo
Scelte di progetto:
Scelta
obbligata
Facilmente
programmabile
Guanto
Artigianale
Cavo
aggiuntivo
M. Gilioli
- Guanto e case separati, collegati da un cavo flat
16 poli;
- Compatibilità e sviluppo applicazioni:
comunicazione RS-232;
- Guanto elasticizzato per garantire l’indossabilità
ad un esteso range di persone;
- Alimentazione esterna;
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
95
02/10/2006
Engineering Solutions
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: problematiche di sviluppo
Risultato finale
Caratteristiche tecniche:
- Campionamento a 10bit;
- Sample Rate: 100Hz
- Comunicazione RS232 a 38400
bps
- Microcontrollore a 20 MHz
- 3 pulsanti programmabili sulla
control board
- SDK e software a corredo
M. Gilioli
Engineering Solutions
02/10/2006
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand: feedback dei consumatori
PRO
Contro
• Buona risoluzione di misura
scomodi
• Alta frequenza di
campionamento
• mancanza di un sistema di
tracking integrato
• Basso costo
VHand II:
rilascio
stimato per
Marzo 2007
M. Gilioli
• case ingombrante e cavi
• Buona integrazione software
• mancanza della versione
wireless
• Look moderno
• taratura complicata
VHAND
2.0
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
96
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
Engineering Solutions
2.0
DG5 VHand 2.0: caratteristiche
OBIETTIVO: aumentare le funzionalità e la praticità d’uso del
guanto
ROADROAD-MAP
•
Integrare guanto e control board in un unico oggetto
•
Diminuire le dimensioni e il peso della control board
•
Funzionalità aggiuntive:
1. Batteria ricaricabile interna
2. Comunicazione RS-232 e USB
3. Trimmer digitali programmabili
4. Tracker 6DOF integrato
M. Gilioli
Engineering Solutions
2.0
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand 2.0: integrazione
Le dimensioni
della scheda
dovrebbero
ridursi del 70%
pur aumentando le funzioni
implementate
Bend sensors
Tracker Board per la
rilevazione del movimento della
mano
Control Board:
Board acquisizione e
trasmissione dati.
Dimensioni approx:
70x40x10 mm
Dimensioni scheda attuale:
117x77x18 mm
T.B.
Scelta dei
componenti:
dimensioni
ridotte,
consumi
ridotti
M. Gilioli
02/10/2006
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
C.B.
Connettori per USB, seriale
e alimentazione esterna
Output
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
97
02/10/2006
Engineering Solutions
2.0
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand 2.0: funzionalità aggiuntive
Comunicazione RSRS-232 e USB
VANTAGGI:
- possibilità di alimentare da USB;
- nuovo standard de facto per la comunicazione dispositivo-PC
Microcontrollore scelto: PIC 18F4550
Passaggio
obbligato da
tecnologia
PDIP a
tecnologia
TQFP
• interfaccia USB 2.0 integrata
• 13 porte di conversione A/D a 10 bit
• interfaccia USART integrata
• dimensioni ridotte:12x12 mm (pic16f877 dip: 45x12mm)
• consumo ridotto: <1W
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
Engineering Solutions
2.0
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand 2.0: funzionalità aggiuntive
Trimmer digitali
Problema: le resistenze degli operazionali devono essere regolate
in funzione del range di utilizzo dei bend sensors, il quale varia da
utente a utente. Al momento la regolazione avviene in fabbrica una
volta per tutte ma non si utilizza al massimo il range degli A/D
I trimmer necessari sono
10, 2 per ogni
bend sensor,
quindi lo
spazio realmente occupato è minore
Possibile soluzione: utilizzo di trimmer digitali
programmabili (es. CAT5259 oppure MAXIM
DS1844). Nello spazio occupato da 6 trimmer
analogici possono stare c.ca 12 trimmer digitali
programmabili
Miglior performance a parità
parità di spazio occupato
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
98
02/10/2006
Engineering Solutions
2.0
ST LIS3L02AS4
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand 2.0: funzionalità aggiuntive
Localizzazione del guanto nello spazio: tracker 6Dof
Dispositivi in fase di test
• power: 3.5V
• Idd = 850uA
• 15x15mm
ADIS1680
ST LIS3L02AS4
ADIS 1680
• Misura proporzionale delle
accelerazioni lungo i 3 assi
• misura della velocità angolare
lungo asse y (yaw)
• Misura assoluta degli angoli di
roll e pitch
• Basso consumo
• Low cost
• Basso consumo
• Dimensioni ridotte (15x15mm)
• Dimensioni ridotte
(8.2x8.2mm)
• Necessario per avere un
tracker 6dof
• power: 5V
• Int. SPI
• 8.2x8.2mm
M. Gilioli
Utilizzando i 2 dispositivi insieme si può ottenere un tracker 6dof low cost
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
Engineering Solutions
2.0
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
DG5 VHand 2.0
Scelta accurata dei dispositivi
microelettronici:
• aumento delle funzionalità del sistema
• aumento del comfort complessivo e
dell’utilizzabilità del sistema
• riduzione dei consumi
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
99
02/10/2006
Engineering Solutions
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
Altri progetti in corso
BioSwitch: sistema biometrico per il pilotaggio di
carichi;
E’ composto da uno scanner biometrico USB, da
una scheda a relè dotata di interfaccia RS232 e da
un software di gestione per sistemi Windows
Sensor Over Ethernet: framework per la
trasmissione su rete ethernet delle
informazioni provenienti da sensori remoti.
E’ composto da una scheda di acquisizione
ethernet a da un software di gestione
centralizzato.
M. Gilioli
Engineering Solutions
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
02/10/2006
Case Study:
Study: il Data Glove DG5 VHand
Conclusioni e ringraziamenti
Micropackaging = maggiori possibilità di design e aumento delle
prestazioni del sistema.
Abbattimento dei costi dei dispositivi: anche la
piccola/piccolissima impresa può sviluppare e commercializzare
prodotti innovativi e tecnologicamente avanzati.
Necessarie sinergie tra il mondo dell’impresa e le associazioni e
i centri di ricerca.
Ringraziamo l’organizzazione dell’incontro per l’opportunità
concessaci!
M. Gilioli
DGTech Engineering Solutions – IMPATEC ‘06
100
02/10/2006
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
Nuove soluzioni di prodotto con il microelectronic
packaging
A cura di
Adolfo Deltodesco – GS Generale Sistemi div. TagItalia
“
Microelectronic Packaging per
“Microelectronic
applicazioni intelligenti e
nuove evoluzioni nel
design di prodotto”
In qualità di “Caso Aziendale”
A cura di: Adolfo Deltodesco
Vicenza, venerdì 13 Ottobre 2006
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
1
Sommario
TAG Italia: L’azienda
La Tecnologia
Applicazioni
Evoluzione della Tecnologia
Conclusioni
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
102
2
TAG Italia: L’Azienda
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
3
• Divisione della GS Generali Sistemi
• Da oltre 10 anni nel settore dei Sistemi di
identificazione Automatica per il controllo
Accessi di veicoli e persone
• Capace di offrire una ampia gamma di Soluzioni,
Tecnologie e Servizi nel campo RFID
• Fornisce soluzioni complete in tutta Italia
attraverso una rete di Partners Specializzati in
varie applicazioni
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
103
4
La Tecnologia
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
5
L'estrema miniaturizzazione dei circuiti consente di
produrre transponder di pochi millimetri di diametro
funzionanti a frequenze nella fascia "microonde";
velocità di comunicazione altissime e sofisticati
protocolli criptati e con funzionalità in anticollisione.
Tag Passivi
Tag Attivi
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
104
6
TAG Passivi
Lettori
(125 KHz, 13,56 MHz)
- World Tag
Short Range 0-70 cm
- Glass Tag
Prossimity 0-7 cm
- ISO Card
- Combitag (Passivo + Semiattivo)
7
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
TAG Attivi (2,45 GHz)
Lettori
Long Range
3m
- ISO Card
6m
12 m
Short Range 0-70 cm
Prossimity 0-7 cm
- Combitag
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
105
8
Applicazioni
9
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
TAG Semiattivi: controllo veicoli su gomme
Flotta bus Firenze
Industria chimica Milano
Park Aeroporto Verona
Flotta Trasporti R.Emilia
Flotta Industria Livorno
Flotta RSU Prato
Flotta Militare Roma
Flotta Bus Roma
Flotta Ospedale Trento
In Italia sono installati oltre 100 impianti ad oggi in funzione,
funzione, per motivi di riservatezza non possiamo
pubblicare i riferimenti, sono comunque possibili visite guidate e demo impianti previo appuntamento.
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
106
10
TAG Semiattivi: identificazione automatica convogli
Controllo a Terra - Tag a Bordo
- Localizzazione: verifica della composizione dei convogli in transito.
- Informazione: rilevamento del treno in arrivo per info ai passeggeri in attesa.
- Diagnostica: Identificazione automatica
automatica del
del vagone
vagone in
in transito
transito su
su postazioni
postazioni di
di Pesatura
Pesatura
dinamica, Controllo di Assetto, Verifica e Diagnosi del materiale rotabile.
- Segnalamento: trasferimento di informazioni o istruzioni a terra attraverso la memoria
del Cable Tag che viene proposto in lettura durante il passaggio.
Controllo a Bordo - Tag a Terra
- Localizzazione: verifica della posizione con preciso riferimento a terra in ausilio alla
guida.
- Informazione: rilevamento di posizione per info ai passeggeri a bordo.
- Diagnostica: Identificazione della precisa posizione nel controllo diagnostico del percorso.
- Segnalamento: trasferimento di informazioni o istruzioni a bordo attraverso la memoria
del Cable Tag che viene proposto in lettura durante il passaggio.
11
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
TAG Passivi: aree ricreative
- Identificare con precisione un alto numero di utenti
- Controllo degli accessi all’uso di ogni singola macchina,
attrezzatura o servizio, sino al pagamento delle consumazioni
•Palestre
•Piscine
•Centri Fitness
Controllo
Accessi
•Stabilimenti Balneari
Bracciale Plastico
Identificazione RFID
Materiale
Chiusura
Protezione
Resistenza
Sistema di Gestione Area Ricreativa
Jbox richiede solo un file File contenente:
- Calendario Autorizzazioni
- Credito Esistente / Affidato
- Lista delle prenotazioni
- Listino degli Addebiti
- Altre Funzioni di Servizio
PVC Saldatura a microonde
Antistrappo con clip metallico anallergico
IP67
Immersione in acqua
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
107
Jbox Server
Riceve le istruzioni di
Funzionamento dal sistema
Gestionale e si occupa
delle Periferiche
in modo autonomo
12
Brevetto di sistema di identificazione
di stazioni elettriche
- Ricarica Veicoli Elettrici
- Gestione Erogazione Energia Elettrica
Il sistema In-Presa è stato studiato per gestire e migliorare la
In
In-Presa
sicurezza nella fase di erogazione dell’energia elettrica in
tutti quei servizi, pubblici e privati, in cui è prevista la
connessione spina-presa.
spina
spina-presa.
Tag Passivo
Miniaturizzato
Lettore RFID
Unità di
Controllo
Erogazione
Un sistema di erogazione in sicurezza in grado di erogare energia
energia solo in
presenza di identificazione positiva: la presa infatti rimane senza
senza tensione nel
caso in cui la spina sia sprovvista di tag oppure nel momento in cui la
connessione venga interrotta.
13
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
Brevetto di sistema di identificazione
di stazioni elettriche
Autorizzazione Utenti ed Addebito Consumi
- Ricarica Veicoli Elettrici
Registrazione Utenti
Definizione Autorizzazioni
Modalità di Pagamento
Gestione Addebiti Chiave/Spina RFID
in dotazione all’Utente
Host
LAN
WAN
PuntiPunti-Presa Controllati
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
108
14
Brevetto di sistema di identificazione
di stazioni elettriche
Autorizzazione Utenti ed Addebito Consumi
- Ricarica Veicoli Elettrici
- Colonnine porto
Registrazione Utenti
Definizione Autorizzazioni
Cessione della Chiave - Spina
Richieste Accesso di Abilitazione
Report dei Consumi e relativi Addebiti
Monitoraggio e Condizionamento dei Consumi
Host
LAN
WAN
Controllo Autorizzazione / Addebito Consumi
15
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
Brevetto di sistema di identificazione
di stazioni elettriche
Autorizzazione Utenti ed Addebito Consumi
- Ricarica Veicoli Elettrici
- Colonnine porto
- Colonnine campeggio
Registrazione Utenti
Definizione Autorizzazioni
Cessione della Chiave - Spina
Richieste Accesso di Abilitazione
Report dei Consumi e relativi Addebiti
Monitoraggio e Condizionamento dei Consumi
Host
LAN
WAN
Controllo Autorizzazione / Addebito Consumi
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
109
16
Brevetto di sistema di identificazione
di stazioni elettriche
Autorizzazione Utenti ed Addebito Consumi
Controllo Autorizzazione e Consumi
- Elettropark Camion Frigo
- Ricarica Veicoli Elettrici
- Colonnine porto
- Colonnine campeggio
Registrazione Utenti
Definizione Autorizzazioni
Cessione della Chiave - Spina
Richieste Accesso di Abilitazione
Report dei Consumi e relativi Addebiti
Monitoraggio e Condizionamento dei Consumi
Host
LAN
WAN
Controllo Autorizzazione / Addebito Consumi
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Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
Brevetto di sistema di identificazione
di stazioni elettriche
Autorizzazione Utenti ed Addebito Consumi
Controllo Autorizzazione e Consumi
- Elettropark Camion Frigo
- Ricarica Veicoli Elettrici
Controllo Autorizzazione e Consumi
- Colonnine porto
- Colonnine campeggio
- Abitazioni
Registrazione Utenti
Definizione Autorizzazioni
Cessione della Chiave
Richieste Accesso Abitazione / Servizi Comuni
Report dei Consumi e relativi Addebiti
Monitoraggio e Condizionamento dei Consumi
Controllo Accessi
Host
LAN
WAN
Controllo Consumi
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
110
18
Evoluzione Tecnologica
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
19
Switch TAG
I Tag a microonde sono ormai diffusamente utilizzati anche in ambito
ferroviario per l’identificazione dei convogli. nel controllo dei transiti i
tag sono solitamente fissati sui vagoni con il lettori installati lungo il
percorso, mentre nel controllo di posizione e localizzazione dinamica il
lettore viene installato sulla motrice, in grado così di legge i tag installati
a terra come riferimento di posizione.
In pratica, installando la unità di lettura sulla motrice, si possono leggere
in temporeale, ad alta velocità e con estrema precisione, i Tag segnali
predisposti e/o attivati lungo la tratta.
SwitchTag viene quindi presentato come un nuovo dispositivo Tag
segnale facile da applicare, una semplice interfaccia consente il
collegamento a sorgenti di segnale sia Analogiche (semafori) che
Digitale (unità intelligenti). Sul Tag segnale viene quindi memorizzata
l’informazione che verrà letta dalla motrice in fase di passaggio.
In situazioni come quella illustrata, il sistema di bordo è in grado di
rilevare precisamente ed in modo automatico il segnale in quel
momento attivo, anche a velocità di oltre 400Km/h.
Un interessante ausilio alla sicurezza del convoglio con dei costi di
installazione a terra molto bassi.
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
111
20
End
Host
Control
Digital
Signal
Rs485
Interfaccia
di controllo
Analogic
Signal
Security
Sequence
Control
I Tag considerati sono del tipo HDS
con codice riscrivibile attraverso
la Interfaccia di Controllo.
L’interfaccia “legge” lo stato del segnale
e “scrive” il codice convenzionale sul Tag,
Attraverso il Tag, lo stato del segnale viene
trasferito a bordo anche ad a velocità elevata.
I tag di START / END consentono
di verificare la procedura di lettura
assicurando la massima sicurezza.
I tag START / END possono essere
autoalimentati (batteria interna).
Start
GS Generale Sistemi Via fra i campi 13/c 59012 Galciana PRATO Tel 0574 816434 Fax 0574 815476 www.tagitalia.com - e-mail: [email protected]
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
21
“
Microelectronic Packaging per
“Microelectronic
applicazioni intelligenti e
nuove evoluzioni nel
design di prodotto”
In qualità di “Caso Aziendale”
A cura di: Adolfo Deltodesco
Vicenza, venerdì 13 Ottobre 2006
Tag Italia - Radio Frequency Identification Systems & Technology
112
22
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
Nuove soluzioni di prodotto con il microelectronic
packaging
A cura di
Renè Razvan – Synapto S.r.l
Synapto
Technologies for interconnection
Oct-13
1
SYNAPTO was founded in 2004 in the Scientific and
Technological Park
Synapto means “I connect” in greek
Centre entirely dedicated to the most advanced
connection technologies
System in Package technologies (SiP)
embedded components
micro-sensors
wireless and optical connection
technologies
Oct-13
SensoWare
Competere Innovando
2
114
Research topics
The center studies new solutions for
interconnection for System-in-Package (SiP)
passive embedded technologies
materials and components for wireless
applications
direct chip attach
optical guides
chemical mediators
Development of new sensors addressing the
whole electromagnetic spectrum
Most advanced methodologies of concurrent
design for electronic products
Underfill
Device
Cu Pad
Ni, Au metalliz.
Solder mask
Substrate
SensoWare
Competere Innovando
Oct-13
3
Synapto’s expertise
Avant-garde packaging solutions that do not involve
silicon materials, designed with great attention to cost
and size reduction
DFx
Oct-13
DFP: design for performance: electrical, price, size, etc.)
DFM: design for manufacturing: deciding the optimum production
approach and the most suitable materials for project
implementation
DFA: design for assembly: finding the best solutions to optimise
the assembly process, also opting for non-conventional solutions
DFT: design for testing: simplifying the testing process by using
new technologies such as JTAG
SensoWare
Competere Innovando
4
115
SensoWare
Electronic Technologies
for innovating together
You !
Oct-13
5
Competing through Innovation
SensoWare = an instrument for the creation of highly competitive
innovative solutions, tailored to the client’s field of application
Exploiting the most advanced electronic technologies
Working in a tight team that covers a wide-range of expertise
Microelectronics and RF
Sensors
You !
Packaging
PCB/
PCBA
Oct-13
SensoWare
Competere Innovando
6
116
The Value of SensoWare
The combination of expertise allows us to develop intelligent systems that
are sensitive and interact with external environment variations, by
offering optimal solutions in terms of:
Technology
Intelligent, flexible and high-performing products
Project synergies
Reduction of project risks
– Perfect combination of technical specifications and technological components
– A real technical optimization of the product
– First time success guarantee
Reduction of the product cost and optimization of the cost/performance
ratio
Reduction of time-to-market and time-to-volume
– Elimination of inefficiencies connected to production process management
Path to Production
The team offers both prototyping and production, whatever the volumes concerned
SensoWare
Competere Innovando
Oct-13
7
Components of a smart sensor
paper
SMART
SENSOR
μC
LCD
LED
Display
cable
Interface
Mech.
Th.
IR
RF
Sensing
Power
EM
Oct-13
SensoWare
Competere Innovando
8
117
Inductors / Inductive Sensors
GEOMETRIES
Solenoid
CMOS INDUCTIVE SENSORS
Planar or Spiral
S. Baglio, S. Castorina, N. Savalli, Integrated inductive
sensors for the detection of magnetic microparticles, IEEE
Sensors Journal, Vol. 5 , No. 3, Jun 2005,pp 372 - 384
Ø 370 μm
0.8 μm std.
CMOS
Technology
EXAMPLES
Planar or Spiral
Particle Ø 4 μm
Solenoid
Oct-13
SensoWare
Competere Innovando
9
Conclusion
We at Synapto believe that SiP is a feasible and
effective solution for electronic system integration in
the future
Our objective is to develop novel technologies,
analysis methods and design approaches for SiP
applications
Oct-13
SensoWare
Competere Innovando
10
118
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
Microelectronic packaging – nuovi materiali – compact
design: il contributo del disegno industriale per la
competitività dei prodotti
A cura di
Raimonda Riccini
Direttore della Laurea Specialistica in Disegno Industriale del Prodotto
Istituto Universitario di Architettura di Venezia (IUAV)
Atti del Convegno “Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design di prodotto”
Fiera IMPAtec ‘06, Vicenza, 13 ottobre 2006.
Quando siamo di fronte a un campo di innovazione tecnologica così ampio e ricco di
sviluppi come quello prospettato dalle microtecnologie, è vitale per qualunque sistema
produttivo mettere a confronto esperienze, istituzioni, centri di ricerca, imprese, per
cogliere tutte le opportunità che le tecnologie mettono a disposizione. A loro volta le
istituzioni, in particolare l’Università, da questi incontri traggono il vantaggio di potersi
misurare con problemi concreti. Per questa ragione sono particolarmente contenta
d’essere presente a questo convegno, che affronta una tematica cruciale anche per il
design. Almeno per il design così come viene inteso all’interno della mia Università.
Infatti, ciò che caratterizza tutto il nostro sistema formativo è l’aver posto al centro un
forte spirito di sperimentazione, insieme a una forte attenzione all’innovazione e alle sue
sfide. In breve, ricordo che nella Facoltà di Design e Arti (http://www.iuav.it) sono
presenti diversi livelli di formazione del design: una laurea triennale (con sede a Treviso),
due lauree magistrali in prodotto o in comunicazione, un dottorato di ricerca, un master
di primo livello in Design medicale. L’apparire d’innovazioni potenzialmente radicali ha
sempre suscitato – e suscita ancora oggi –una certa diffidenza. Nel caso del sistema
produttivo e delle imprese coinvolte nella dinamica tecnologica, la diffidenza nei
confronti del nuovo e della sperimentazione è comprensibile, perché dettata dalla
prudenza di chi deve investire ingenti risorse e quindi affrontare rischi rilevanti. Talvolta
però questa diffidenza nasce anche da veri e propri malintesi. Rispetto al design, per
esempio, molti nutrono la convinzione che esso sia semplicemente un’operazione di
“cosmetica” del prodotto, o addirittura solo un vezzo di moda. Nel migliore dei casi, ne
viene riconosciuto il valore aggiunto in termini di vendite e di mercato soltanto in alcuni
pochi e circoscritti settori merceologici. Vorrei cercare, con questo mio intervento, di
sfatare almeno in parte questi malintesi, provando a dimostrare come il design sia, da
sempre, un elemento inserito a pieno titolo nel sistema d’innovazione dei prodotti, che
contribuisce a risolvere – all’interno di tutto il processo d’ideazione, progettazione e
produzione – la questione del “dar forma” alle tecnologie. In particolare, la riduzione
dimensionale degli oggetti, degli strumenti, delle macchine, è stata da sempre al centro
dell’attività del design, in tutte le fasi in cui una nuova tecnologia o nuovi materiali hanno
determinato un profondo ripensamento dei prodotti. Pensiamo al percorso che dai grandi
elaboratori elettronici a schede perforate ha portato alle piccole macchine odierne. In
questo percorso il design è intervenuto non soltanto in termini d’abbellimento, ma di
contributo essenziale alla configurazione dei nuovi prodotti, agli aspetti d’ergonomia e di
interfaccia, di maneggevolezza e piacevolezza delle forme. Da questo punto di vista,
cerco di mostrare esempi nei quali il contributo del design è stato rilevante, come quelli
dell’elettronica di consumo, delle attrezzature domestiche ecc. Anche oggi, di fronte ai
processi di miniaturizzazione sempre più spinta grazie alle microtecnologie elettroniche e
alle nanotecnologie (e alla loro integrazione) il design si sta già interrogando su come la
progettazione può garantire lo sviluppo di nuovi prodotti. In base a queste premesse, i
temi che mi sembrano più rilevanti da sottolineare nel rapporto fra design è
micropackaging sono:
¾ micropackaging come design
¾ il design serve alle nuove tecnologie e le nuove tecnologie servono al design
¾ dar forma ai prodotti guardando l’utente, il mercato, il consumatore
¾ il design nello sviluppo di nuovi prodotti in seguito a processi di riduzione
dimensionale
¾ scocca, carrozzeria, involucro, incorporazione
¾ la situazione attuale e la ricerca di design rispetto alle nuove tecnologie
¾ esempi di micropackaging e design in diversi settori (abbigliamento, protesi,
medicale)
¾ ruolo del design nel valorizzare le tecnologie verso il mercato
¾ forme e aspetto estetico, moda, attenzione agli stili di vita, ergonomia e interfaccia
¾ convergenze fra microtecnologie e design: beni per la persona, servizi, salute, beni
culturali.
Contatti:
Prof.ssa Raimonda Riccini
email: [email protected]
120
_microelectronic packaging _nuovi materiali _compact design
Raimonda Riccini _fDA _ disegno industriale _università iuav di Venezia
Relazione al convegno
Microelectronic packaging per applicazioni intelligenti e nuove evoluzioni nel design del prodotto
Vicenza _fiera IMPAtec ’06 _venerdì 13 ottobre 2006
COMPACT DESIGN
121
COMPACT DESIGN
_ micropackaging come design
_ il design serve alle nuove tecnologie e le nuove tecnologie servono al design
_ dar forma ai prodotti guardando l’utente, il mercato, il consumatore
_ il design nello sviluppo di nuovi prodotti in seguito a processi di riduzione dimensionale
_ scocca, carrozzeria, involucro, incorporazione
_ la situazione attuale e la ricerca di design rispetto alle nuove tecnologie
_ esempi di micropackaging e design in diversi settori (abbigliamento, protesi, medicale)
_ ruolo del design nel valorizzare le tecnologie verso il mercato
_ forme e aspetto estetico, moda, attenzione agli stili di vita, ergonomia e interfaccia
_ convergenze fra microtecnologie e design: beni per la persona, servizi, salute, beni culturali
history
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history
history
123
history
history
Primo
apparecchio
acustico
digitale
Il vibratore osseo
trasferisce i suoni
attraverso il cranio
Synchro,
possibilità di
regolazione
Primi apparecchi
acustici elettrici
1876
1904
1892
1932
1953
1908
1947
1996
1995
2004
2001
Alonzo e Miltmore:
primo apparecchio
acustico elettrico
Cornetto
acustico
Microfono con
polvere di carbonio
2006
Delta,
privo di
chiocciola
che chiude
l’orecchio
Transistor
124
Primo
Apparecchio
apparecchio con
acustico
tecnologia
programmabile
Voice Finder
COMPACT DESIGN
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Fax
Cap
nego il mio consenso
Timbro e/o Firma
Data
4. I dati non saranno comunicati ad altri soggetti, nè saranno oggetto di
diffusione.
La informiamo inoltre che ai sensi dell’art. 7 del D. LGS. 196/2003, Lei ha il
diritto di conoscere, aggiornare, rettificare o cancellare i Suoi dati ovvero
opporsi all’utilizzo degli stessi, se trattati in violazione della legge. Il
titolare è la Fondazione Giacomo Rumor CPV, presso la sede operativa di
Vicenza, Via E. Fermi 134.
presto il mio consenso
Informativa ai sensi del D. LGS. N. 196/2003 (Privacy)
Ai sensi del D. LGS. N. 196/2003 (Codice in materia di protezione dei dati
personali), La informiamo che il trattamento delle informazioni che La
riguardano sarà improntato ai principi di correttezza, liceità, trasparenza
e di tutela della Sua riservatezza e dei Suoi diritti. In conformità all’art.13
di tale Codice, Le forniamo le seguenti informazioni:
1. I dati da Lei forniti verranno trattati per finalità di invio di documentazione relativa all’attività del Centro Produttività Veneto.
2. Il trattamento sarà effettuato con le seguenti modalità: a mani e/o via
posta e/o via e-mail.
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fiscale, recapito telefonico è obbligatorio al fine di usufruire del servizio
di informazione/formazione richiesto e l’eventuale rifiuto a fornire tali
dati potrebbe comportare la mancata o parziale esecuzione del servizio
fornito dal Centro Produttività. Il conferimento dei dati relativi
all’indirizzo di posta elettronica è facoltativo ed ha scopo di permettere
alla Fondazione di informarLa ed aggiornarLa sulle attività del Centreo
produttività e sui servizi offerti.
Si prega di inviare via fax al n. 0444 994 740 entro
il 09/10/06
E-mail
Tel.
Città
Via
Posizione
Nome
Azienda
Scheda di Iscrizione
Formazione & Innovazione
Centro Produttività
Veneto
Fondazione Giacomo Rumor
Centro Produttività Veneto
Sportello Tecnologico
Area Innovazione R&S
Via Enrico Fermi 134
36100 Vicenza
Tel. 0444 994725, Fax 0444 994740
[email protected] www.cpv.org
Organizzazione e coordinamento:
FONDAZIONE GIACOMO RUMOR
Come raggiungere la Fiera
ICT irst
Centro per la ricerca scientifica e tecnologica
Centro Produttività Veneto
Fondazione Giacomo Rumor
IZM Fraunhofer
Institut Zuverlässigkeit und Mikrointegration
Vicenza, Fiera IMPAtec ’06
Venerdì 13 Ottobre 2006
Microelectronic packaging
per applicazioni intelligenti
e nuove evoluzioni
nel design di prodotto
CONVEGNO
L‘integrazione di sistema e il packaging miniaturizzato dei prodotti elettronici si è trasformato
sempre di piú in un fattore di successo economico
nei settori elettronici, delle telecomunicazioni,
dell’ingegneria meccanica e automotive.
La ricerca e lo sviluppo di prodotti elettronici è in
continua evoluzione. L’adozione di componenti
micro-elettronici, micro-meccanici e micro-optomeccanici, permette di costruire sistemi multifunzione altamente miniaturizzati. L’utilizzo delle
micro-tecnologie permette la produzione di
prodotti di dimensioni sempre piú ridotte e sempre
piú autonomi dal punto di vista funzionale ed
energetico. Il packaging microelettronico gioca un
ruolo fondamentale nella miniaturizzazione, con
aumento delle funzionalità, riduzione dei costi e
possibilità di realizzare forme di design compatibili
con ambienti e localizzazioni sempre meno usuali
ed impensabili alcuni anni fa. Si pensi ai cellulari,
alle fotocamere dell’ultima generazione, ai display
integrati nei capi di abbigliamento, ai sistemi
di riconoscimento (RFID compresi), ai microrobot
impiegati in medicina, ai cruscotti delle nostre
auto, ove viene concentrata una elevatissima
quantità di elettronica in soluzioni di design sempre
meno ingombranti e in continua evoluzione
tecnologica.
Il convegno vuole mettere in evidenza da un lato
che le soluzioni di micropackaging sono a portata
di mano delle PMI sia in Germania con il Fraunhofer
Institut che in Italia con Aziende e Istituzioni di
rilievo e dall’altro che i designer e i progettisti non
possono prescindere da tali soluzioni per conferire
maggiore competitività a nuovi prodotti.
11.15 Microsistemi in silicio - ricerca e sviluppo in
collaborazione con ITC-IRST
(Mario Zen - Direttore, ITC-IRST)
11.00 Coffee Break
(Dr. - Ing. Frank Ansorge, Head of
Fraunhofer IZM Micro-Mechatronic-Center)
Esempi di applicazioni innovative
Nuove tecnologie per l’integrazione
e la miniaturizzazione dei sistemi
microelettronici
10.10 Dall’idea alla produzione - lavorare con il
Fraunhofer IZM
9.55 Introduzione ai lavori
(Franco Masello - Componente di Giunta
della Camera di Commercio IAA di Vicenza)
9.45 Indirizzi di saluto
(Valentino Ziche - Presidente della Fiera
di Vicenza)
(Dino Menarin - Presidente della Camera
di Commercio IAA di Vicenza)
9.30 Registrazione partecipanti
Programma
Ai partecipanti che si registreranno al
convegno verranno trasmessi gli atti in
formato elettronico.
13.50 Buffet
13.30 Chiusura dei lavori
13.00 Microelectronic packaging - nuovi
materiali - compact design:
il contributo del disegno industriale per la
competitività dei prodotti
(Raimonda Riccini - Vicedirettore Corso
di Laurea Disegno Industriale IUAV di
Venezia)
12.10 Nuove soluzioni di prodotto con il
microelectronic packaging
(Presentazione casi aziendali)
11.40 Microsistemi, packaging microelettronico,
applicazioni industriali - innovazione dei
prodotti con Optoi
(Alfredo Maglione - Presidente, Optoi
Microelectronics)
Sportello Tecnologico – Area Innovazione R&S
Fondazione Giacomo Rumor – Centro Produttività Veneto (CPV),
Via E. Fermi 134, 36100 Vicenza,
Tel. 0444 994725, Fax. 0444 994740
Email: [email protected]
www.cpv.org