Il co-design dei System-in-Package (SiP), nell'industria elettronica, implica un approccio integrato alla progettazione e all’ottimizzazione di tutti i componenti di un sistema all'interno di un unico package. Non vengono prese in considerazione esclusivamente le singole parti e le loro interconnessioni, ma anche l'ambiente meccanico e termico circostante. La simulazione mediante il Metodo degli Elementi Finiti (FEM) gioca un ruolo cruciale in questo processo. Il modello virtuale di un SiP può essere impiegato per prevedere e analizzare accuratamente vari comportamenti del dispositivo quali stress, deformazione, distribuzione della temperatura e vibrazioni. Tutto ciò consente di identificare e mitigare precocemente potenziali problematiche (ad esempio, guasti dei componenti, degrado dell'integrità del segnale e punti caldi). La simulazione FEM consente la rifinitura e l'ottimizzazione del design in itinere, portando a SiP più robusti, affidabili ed efficienti, accelerando in maniera significativa il time-to-market e riducendo i costi di sviluppo nel complesso.

I dispositivi elettronici su scala micro e millimetrica sono oggi cruciali, e le loro prestazioni e funzioni dipendono strettamente dai componenti al loro interno. Il settore dell'elettronica è sempre più orientato verso i SiP (System-in-Package), dispositivi integrati più piccoli ed eterogenei. L'incapsulamento di elementi come componenti passivi e attivi, MEMS ed elementi ottici all'interno di un package è essenziale per garantire la comunicazione e la protezione del dispositivo stesso. I materiali utilizzati sia per il packaging che per i componenti interni, come metalli, polimeri e ceramiche, sono cruciali per la funzionalità, l'affidabilità e la stabilità termica del dispositivo. Il SiP integra diversi chip con funzioni differenti all’interno di un unico sistema. Per realizzarlo, è necessario lo sviluppo di nuovi processi di fabbricazione e strategie di integrazione, passando dalla produzione tradizionale a metodi innovativi quale, ad esempio, l'elettronica additiva.

L'efficienza e il funzionamento di un dispositivo System in Package (SiP) vengono analizzati attraverso protocolli e procedure specifiche. Questo processi prende generalmente il nome di caratterizzazione termica, morfologica e optoelettronica di prototipi innovativi. La ricerca in questo ambito mira a valutare la capacità del packaging di proteggere i moduli da agenti esterni, analizzando la dissipazione termica e il livello di integrazione con i componenti del sistema. Le tecniche di caratterizzazione si avvalgono di strumenti avanzati tra cui una camera climatica, microscopio digitale, profilometro e macchina di test per la conducibilità termica. Parallelamente, il funzionamento del prototipo deve essere valutato attraverso una caratterizzazione elettrica o ottica. L'obiettivo finale è fornire una valutazione completa delle prestazioni e dell'affidabilità dei prototipi di packaging avanzato, con un focus sull'aumento della dissipazione termica, la miniaturizzazione e l'affidabilità del dispositivo.