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Jul 23, 2023

System Plus analyse le plus petit microbolomètre au monde

Initialement concentrées sur le marché militaire, les ventes de caméras thermiques non refroidies ont considérablement augmenté en raison de la réduction substantielle des coûts des microbolomètres et de leur adoption croissante sur les marchés commerciaux.

Initialement axées sur le marché militaire, les ventes de caméras thermiques non refroidies ont considérablement augmenté en raison de la réduction substantielle des coûts des microbolomètres et de leur adoption croissante sur les marchés commerciaux, notamment dans les applications de thermographie, d'automobile et de surveillance. La société d'études de marché et de conseil en stratégie Yole Développement (Yole) a confirmé cette croissance en juillet dernier : en effet, Yole a annoncé +25% CAGR entre 2014 et 2019 dans son rapport sur l'imagerie infrarouge, Uncooled Infrared Imaging Technology & Market (Ed. juillet 2014).

Dans ce rapport, les analystes de Yole ont également mis en avant les applications grand public : ce marché est entré dans une nouvelle phase de croissance en 2013 - 2014. Dans ce contexte, FLIR a introduit en 2014 deux technologies disruptives : le noyau LEPTON et le plugin smartphone FLIR ONE. « Un nombre élevé de réservations de pré-lancement pour FLIR ONE (plus de 30 000 unités en juillet 2014) confirme déjà le succès commercial de cette innovation », déclare Yole.

System Plus Consulting (System Plus), une société sœur de Yole, spécialisée dans l'analyse des coûts des composants technologiques et électroniques et des systèmes, s'est penchée sur les nouveaux produits FLIR et propose aujourd'hui une analyse complète de démontage, intitulée FLIR Systems FLIR ONE & LEPTON Consumer Thermal Imager with Microbolometer . Le rapport de System Plus détaille la nomenclature (BOM), le flux du processus de fabrication et l'analyse des coûts associés, l'évolution de la chaîne d'approvisionnement et une comparaison avec la caméra infrarouge FLIR i7 et les capteurs microbolomètres.

FLIR est le plus grand fabricant mondial de caméras IR à ondes longues (LWIR) et le principal fournisseur de microbolomètres et, à ce titre, il mène la guerre des prix sur le marché commercial. « La stratégie de FLIR est de prendre la tête du volume sur de multiples marchés, de réaliser des économies d'échelle et de réduire encore les prix », explique Michel Allain, PDG de System Plus, société d'ingénierie et d'analyse des coûts inversés. "Pour y parvenir, elle exploite un modèle commercial intégré verticalement et une structure sans usine, avec une fabrication sous-traitée à ON Semiconductor", ajoute-t-il.

FLIR a également renforcé cette stratégie en acquérant l'activité d'imagerie IR d'Indigo System en 2004 et la division d'optique au niveau des plaquettes (WLO) de Tessera en 2013.

Cette année, la société a lancé deux solutions innovantes : le noyau Lepton et le plugin pour smartphone FLIR ONE.

Branchée à l'arrière d'un IPhone 5 ou 5S, la FLIR ONE est la première caméra thermique grand public dotée de la technologie LWIR. Il contient une caméra VGA visible (640 x 480) et une caméra thermique qui fournissent des images mélangées à l'aide de la technologie FLIR MSX.

La caméra thermique utilise le nouveau noyau Lepton de FLIR, où les coûts ont été réduits dans chaque élément. Le composant le plus cher, le capteur, est un microbolomètre à oxyde de vanadium (VOx) non refroidi, doté d'une résolution de 80 x 60 pixels et d'une taille de pixel de 17 μm. VOx fournit un coefficient de résistance à la température (TCR) élevé et un faible bruit 1/f, ce qui se traduit par une excellente sensibilité thermique et une uniformité stable. Le réseau de microbolomètres est développé de manière monolithique au-dessus d'un circuit intégré de lecture (ROIC) pour comprendre le réseau de plan focal (FPA) complet. Une fenêtre à revêtement antireflet (AR) est collée au-dessus du réseau de capteurs via un processus d'emballage au niveau de la tranche (WLP), encapsulant le réseau dans le vide. Le but du vide est de fournir une résistance thermique élevée entre les éléments du microbolomètre et le substrat ROIC, permettant un changement de température maximal en réponse au rayonnement incident.

L'électronique du système qui reçoit et traite le signal est un dispositif de circuit intégré spécifique à une application (ASIC) personnalisé monté dans une puce retournée sur le substrat. Le WLO de Digital Optics apporte une part importante de la réduction des coûts. Les lentilles en silicium sont fabriquées au niveau de la tranche par des procédés de lithographie et de gravure. La réduction finale des coûts provient du boîtier central, qui est un dispositif interconnecté moulé en trois dimensions (3D - MID). L'intégration d'un circuit conducteur à l'intérieur du boîtier assure la mise à la terre et permet à FLIR d'intégrer un capteur de température. « Grâce à sa forte intégration au niveau du cœur avec le WLO innovant, le packaging au niveau des plaquettes (WLP) et l'utilisation d'ASIC personnalisés, la FLIR Lepton est le plus petit cœur de caméra thermique basé sur un microbolomètre au monde », commente Romain Fraux, chef de projet, MEMS. Appareils, circuits intégrés et emballage avancé, System Plus.