Nella realizzazione dei due sensori si è sfruttata la tecnica dei circuiti stampati, a partire dai prototipi costruiti sulle classiche basette “millefori” con il metodo del wire-wrap. Nella figura 1 si riportano i vari passi eseguiti per giungere al prodotto finale. Dopo aver disegnato lo schema elettrico si associa ad ogni componente il suo foot-print, il quale contiene le informazioni sul suo aspetto reale riguardanti la forma e le dimensioni. A questo punto si sceglie un template, ossia il tipo di basetta sulla quale si vuole imprimere il circuito stampato e si esegue la fase di sbroglio con una opportuna strategia che porterà alla costruzione delle varie piste. I files prodotti vengono manipolati con il programma Isolator, che produce altri files (di tipo Gerber), da far leggere al software che pilota una fresa a controllo numerico. L’ultima fase è appunto
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Fig 1 – Varie fasi per la costruzione dei circuiti stampati a partire dallo schema circuitale.
quella della fresatura, che porterà alla realizzazione finale del circuito. Un esempio delle varie fasi è riportato nella figura seguente (parte superiore del sensore grossolano).
Fig 2 – A) Schema del circuito come appare dopo aver associato ad ogni componente il suo foot-print. B) Schema del circuito dopo la fase di sbroglio.
Se si osserva la fig. 2 relativa alla scheda contenente il microprocessore, si può notare che quest’ultimo è montato su uno zoccolo adattatore verde. Nella fig. 3 si può osservare lo zoccolo adattatore senza il DSP montato.
Fig 3 - Zoccolo adattatore per il DSP. E’ stato realizzato con delle tecniche serigrafiche presso una ditta specializzata. Sono visibili le piazzole sulle quali è stato saldato il processore ed i fori che ospitano i pin dello zoccolo.
Il DSP impiegato, appartenente alla famiglia di chip denominata
fine-pitch, ossia caratterizzati da un passo tra i terminali di
contatto inferiore a 0.65 mm (nel nostro caso è di 0.5 mm) necessita,
per un montaggio sicuro, di tecniche al di fuori della portata dell’istituto
(ING). Quindi si è ritenuto ragionevole progettare uno zoccolo adattatore
da far realizzare presso una ditta specializzata, con l’ausilio di complicate
tecniche serigrafiche in grado di garantire un ottimo isolamento tra una
piazzola e l’altra. Una volta ottenuto lo zoccolo, in laboratorio è
stata effettuata la saldatura (tramite una stazione saldante ad aria) con
l’impiego di una pasta saldante eutettica (composta al 63% di Sn e al 37%
di Pb, con un punto di fusione di 183° C) caratterizzata da una granulometria
adatta per i chip di tipo fine-pitch, ossia composta da una soluzione
di microsfere aventi diametro dell’ordine di 50 mm
(fig. 4).
La costruzione dello zoccolo ha inoltre reso indipendente il DSP dal
resto del circuito consentendone, se necessaria, una veloce sostituzione
(a patto di saldarne un altro su un diverso zoccolo) senza compromettere
l’intera basetta.
Fig 4 - Lega Sn63/Pb37; sulla sinistra sono visibili sfere il cui diametro è compreso tra 25 e 75 mm (impiegate per saldare componenti di tipo fine-pitch, cioè con piedinatura avente il passo inferiore a 0.65 mm), sulla destra le particelle hanno diametro compreso tra 20 e 40 mm. (impiegate per saldare componenti di tipo ultra-fine-pitch, cioè con piedinatura avente il passo inferiore a 0.3 mm).