Màquina de microinjecció per a l'encap...

El projecte PICEO:
Els circuits fotònics integrats (PIC - Photonic Integrated Circuits) juguen un paper clau en gairebé qualsevol activitat. Aquests components són més coneguts com LEDs, fibra òptica, etc. El seu impacte econòmic és enorme ja que estan presents en la indústria, la salut, el transport, la il·luminació i moltes altres aplicacions. Un dels elements més importants dels processos de fabricació dels PIC és l’encapsulació. La seva funció és protegir els elements actius, habilitar la connectivitat, dissipar la calor i han de facilitar els procediments d'operació i instal·lació. La importància de l’encapsulació és clau ja que els seus costos  representen aproximadament el 60% del cost final del component.

En l'actualitat, la encapsulació de circuits fotònics integrats es realitza mitjançant la injecció de plàstic termoestable per la seva facilitat d'ús i fiabilitat en el procés de fabricació. El principal inconvenient és el llarg temps de processat de l'etapa de curat del plàstic termoestable i la seva forta influència en el cost final del component.

Fa uns anys, el CD6 va iniciar una línia de recerca per millorar els processos de fabricació de components òptics, inclosos els PIC. El passat mes de setembre es van iniciar les activitats del projecte "Micro-injection Machine for Photonic Integrated Circuits encapsulation with optical performance using thermoplastic materials" amb el suport de la Generalitat de Catalunya, amb l'objectiu de desenvolupar una nova metodologia per a la fabricació de PICs amb elements òptics incrustats. Aquesta metodologia crea dos avantatges competitius principals:

• Simplifica el procés de fabricació ja que es realitza en un sol pas, és totalment automatitzat i més econòmic. S’estima que aquest procés aportarà una reducció del 50% del cost de l’encapsulació.

• Millora el rendiment final del producte (millor eficiència òptica)

La metodologia abasta la cadena de valor completa del procés de fabricació, partint del disseny de components, l’ús d’un nou procés de modelat industrial amb termoplàstics, i finalitza amb una fase de verificació de components.

La prova del concepte a nivell de fabricació de components ja s'ha assolit amb èxit (TRL 3). L'objectiu actual és validar la tecnologia de fabricació desenvolupant un prototip preindustrial que permeti també l'homologació de marcatge CE (TRL 5 i 6).

Reptes a superar:
Gairebé tots els dispositius PIC depenen d'un sistema òptic per tenir la funcionalitat adequada. Aquests sistemes òptics poden ser molt precisos i complexos tractant de millorar el comportament del dispositiu, però actualment el seu rendiment és limitat a causa de la precisió i la tolerància de la fabricació. Com es va ressaltar anteriorment, per millorar aquesta tecnologia quant a costos i característiques, hi ha tres punts clau en el procés d'encapsulació del PIC que s'ha de fer front per superar les limitacions actuals. Aquests punts són:

• Automatització per a la disminució dels errors de posicionament de la corresponent òptica primària
• Validació en línia de components
• Cost del procés de cures i logística associada


Estratègia RIS3CAT:
El projecte està fortament alineat amb l'estratègia de RIS3CAT dins l'àmbit dels Sistemes Industrials i tenint en compte les tecnologies facilitadores clau (KET) de fabricació avançada i fotònica. El desenvolupament de la proposta permetrà generar una instal·lació industrial avançada a Catalunya per a productes d'alt valor afegit i amb un gran potencial de creixement com són els PICs en el cas de la fotònica. Gràcies als avantatges que ofereix el procés, serà possible crear tecnologia propietària capaç de competir amb empreses asiàtiques mitjançant l'automatització i la producció a costos reduïts.


Suport:
El projecte PICEO ha rebut una subvenció de l'AGAUR (Agència d'Universitats i Recerca de la Generalitat de Catalunya) a través del seu programa PRODUCTE (2016 PROD 00064). Aquest programa dóna suport a les fases centrades en l'obtenció de prototips, valorització i transferència dels resultats de la recerca creada per equips de recerca a Catalunya.