PCB-Designstar und SI-Guru Rick Hartley

Warner: Willkommen zurück, Rick. Bei unserem ersten Treffen haben wir uns darüber ausgelassen, wie sehr wir uns wünschen, dass mehr Entwickler ihre Leiterplattenlieferanten besuchen, um mehr über den Herstellungsprozess der Leiterplatten zu erfahren. Welche anderen Tipps würden Sie heutigen Ingenieuren und Elektronikentwicklern gern geben?

Hartley: Interessant, dass Sie das sagen. Als ich 1977/78 zum ersten Mal als PCB-Designer arbeitete, nahm einer der für unsere Firma tätigen Hersteller mich und den anderen Elektronikentwicklerin der Firma einmal beiseite und sagte: „Wir wissen, dass die Ingenieure Ihrer Firma Sie lieben, weil Sie beide Ingenieure sind, die sich für das PCB-Design entschieden haben.“ Wir lächelten und nickten einander wissend zu, nach dem Motto: „Ja, wir sind wunderbare Menschen, das wissen wir.“ Dann schaute er uns an und sagte: „Sie verstehen vielleicht Schaltungen und verstehen vielleicht auch, wie sie funktionieren, aber von der Herstellung haben Sie keine Ahnung. Unglaublich, wie wenig Sie wissen. Alles, was Sie entwerfen, ist für uns unmöglich herzustellen.“ Mein Stolz löste sich in Luft auf. Ich brauchte eine ganze Woche, um mich davon zu erholen! Aber als ich darüber nachdachte, wurde mir klar, dass er recht hatte. Ich wusste nichts über die Herstellung. Wir beschlossen als Firma, Norm Einarson einzustellen. Die alten Hasen, die dieses Interview lesen, werden den Namen kennen und jetzt lächeln, denn Norm war damals ein echter PCB-Gott. Er war ein Hersteller, der auch Ahnung vom Design hatte. Er kam für eine Woche in unser Unternehmen. Für die gesamte Entwicklungsabteilung bestand Anwesenheitspflicht, auch für Elektroingenieure, die gesamte Schulungswoche lang. Er zeigte uns, wie wir den Herstellungsprozess beeinflussen und wie der Herstellungsprozess uns beeinflusst.

Warner: Was für eine großartige und einmalige Gelegenheit für Sie alle!

Hartley: Das war die beste Schulungswoche meines Lebens. Seitdem habe ich mehrere Fachzeitschriften aus dem Herstellungsbereich abonniert, weil ich wissen will, was sich in der Welt der Herstellung im vergangenen Jahr verändert hat, was es Neues gibt und was noch kommt. Ich kann Leiterplatten nur dann richtig entwerfen, wenn ich sie für die verwendeten Prozesse verwenden kann.

Warner: Ich kenne viele Leiterplattenhersteller, die sich freuen würden, wenn mehr Designer so proaktiv wären. Das ist wirklich sinnvoll.

Hartley: Absolut, oder? Und das wäre einer meiner Tipps, die ich geben würde: Wenn man als Elektronikentwickler an Designentscheidungen beteiligt ist, muss man die Herstellungsabläufe verstehen. Man muss die Herstellung, den Zusammenbau und das Testen der Leiterplatten verstehen, ebenso wie den eigenen Einfluss auf alle drei Disziplinen.

Warner: Da stimme ich Ihnen voll und ganz zu. Vor allem, weil ich früher zur Herstellungs- und Bestückungsseite der Elektronikbranche gehört habe. Ich habe erlebt, wie es immer wieder Probleme und Verzögerungen gab, die eigentlich leicht vermeidbar gewesen wären, wenn wir vorher miteinander geredet hätten.

Hartley: Ein weiterer Rat für Elektronikentwickler, die zusammenarbeiten, wäre, sich und ihre Arbeit gegenseitig besser kennenzulernen. Ich glaube nicht, dass viele Entwickler verstehen, wie komplex das PCB-Design wirklich ist. Für eine gute Zusammenarbeit müssen beide die Disziplin des jeweils anderen umfassend genug verstehen. Anderenfalls wirft man der anderen Seite das eigene Resultat einfach vor die Füße nach dem Motto: „Hier ist der Schaltplan, machen Sie Ihr Ding.“ Das funktioniert aber nicht gut, wie ich schon vor Jahren erfahren musste. Die meisten Entwickler, mit denen ich bei L-3 und in der Telekommunikationswelt zusammengearbeitet habe – sogar schon vor Ende der Siebziger- bis in die Achtziger-Jahre – haben gut mit mir zusammengearbeitet und ich habe immer versucht, gut mit ihnen zusammenzuarbeiten. Ich garantiere Ihnen, dass sie alle nicken und sagen werden: „Ja, wir haben wirklich gut zusammengearbeitet“, wenn sie diesen Artikel lesen. Wir haben uns nämlich gegenseitig verstanden, und das ist wichtig.

Warner: Was heutzutage anscheinend nur selten der Fall ist. Entstehen zwischen den zwei Disziplinen Spannungen, wenn sie nicht zusammenarbeiten?

Hartley: Ja, natürlich. Es wird Gegeneinander statt Miteinander gearbeitet, und das ist niemals hilfreich.

Warner: Absolut nicht. Und haben Sie noch einen dritten Tipp für uns, Rick?

Hartley: Tun Sie in Sachen PCB-Layout nichts, was in der Applikationsschrift zu einem IC steht.

Warner: Das haben Sie schon auf der diesjährigen IPC APEX gesagt. Ich musste damals lachen!

Hartley: Es stimmt. Ich beginne jeden Kurs, den ich gebe, mit einem Zitat von Lee Ritchey aus dem Jahr 1993. Als er das sagte, musste ich schmunzeln, weil ich dachte, dass ich der einzige Mensch auf der Welt mit dieser Einstellung bin. Ich war so froh, diese Aussage von einem wirklich fachkundigen Mann zu hören. Lee sagte, „IC-Applikationsschriften sollten man so lange als falsch ansehen, bis ihre Richtigkeit bewiesen wurde.“ Damit sagt er nicht, dass sie falsch sind, sondern dass hinreichend viele falsch sind und dass man nicht ungeprüft davon ausgehen sollte, dass sie korrekt sind. Dan Beeker, ein Freund und Application Engineer bei NXP / Qualcomm, glaubt fest daran. In seinen Schulungen sagt er den Teilnehmern: „Wenn Sie einen Schaltungstipp in einer Applikationsschrift lesen, stimmt er wahrscheinlich.“ Applikationsingenieure aber kennen sich in der Regel nicht mit dem Leiterplattendesign aus und machen in den Applikationsschriften Aussagen, die nicht auf solider Physik basieren. Zum Beispiel schreiben sie, dass man die Massefläche in kleine Teile aufteilen soll – eines hier, eines hier und ein weiteres dort. Man soll an Stellen entkoppeln, an denen das überhaupt keinen Sinn ergibt. Man soll keine 90-Grad-Winkel verwenden. Diese Aussagen aber basieren nicht auf solider Physik. Damit will ich nicht sagen, dass alle Applikationsingenieure falsch liegen. Ich will nur sagen, dass viele der Applikationsschriften schlecht gemacht sind, was die Hinweise zum Leiterplatten-Layout angeht. Passen Sie auf, was Sie glauben!

Warner: Interessant. Ich weiß noch, wie Sie das in Ihrer Schulung zitierten und ich lachen musste. Es scheint sehr kontraintuitiv, weil wir uns alle auf Datenblätter verlassen.

Hartley: Die Informationen in Datenblättern stimmen normalerweise schon, weil sie einem Timing-Angaben, die maximale Stromaufnahme und ähnliches mitteilen. Das sind in der Regel verlässliche Daten. Ich wünschte nur, die Datenblätter würden auch Anstiegs- und Abfallzeiten veröffentlichen, denn diese gehören zu den wichtigsten Dingen, die Ingenieure und Elektronikentwickler für intelligente Schaltungsentscheidungen kennen müssen. Fakt ist, dass die Taktfrequenz, mit dem eine Schaltung angesteuert wird, wenig bis gar nichts mit den Frequenzen zu tun hat, bei denen Probleme auftreten. Sie hat fast nichts mit elektromagnetischen Störungen und auch wenig mit Signalintegritätsproblemen zu tun. Signalintegritätsprobleme und elektromagnetische Störungen haben viel mehr mit den Anstiegs- und Abfallzeiten zu tun. Diese bleiben allerdings ziemlich unklar und lassen sich nicht leicht feststellen. Wenn man wenigstens die minimalen und maximalen Anstiegs- und Abfallzeiten veröffentlichen würde, die Extremfälle also, dann wüssten Ingenieure und Elektronikentwickler, was beim Layout vom jeweiligen PCB zu erwarten ist, und sie könnten dann für wichtige Frequenzen vorausplanen.

Warner: Weshalb fehlen diese Angaben Ihrer Ansicht nach in den Datenblättern?

Hartley: Weil sie sich nur schwer bestimmen lassen.

Warner: Liegt das an Umgebungseinflüssen oder weshalb sonst gibt es diese Unklarheiten?

Hartley: Temperaturänderungen beeinflussen die Anstiegs- und Abfallzeiten, genau wie die Belastung und weitere Faktoren. Je nach den Gegebenheiten fallen sie kürzer oder länger aus. Verlustfaktoren der Platine haben ebenfalls Einfluss auf die Anstiegs- und Abfallzeiten. Diese Informationen sind in den IBIS- und SPICE-Modellen verfügbar. Die Modelle sind im ASCII-Format und leicht lesbar. Wenn man das Modell in einem Simulationstool wie zum Beispiel Hyperlynx verwendet, braucht das Modell die Anstiegs- und Abfallzeit, um das Verhalten von Übertragungsleitungen genau vorauszubestimmen. Die Daten sind also vorhanden, man muss sie nur finden.

Warner: Interessant, das wusste ich nicht. Okay, nächste Frage: Was sollten die Anbieter von EDA-Tools Ihrer Ansicht nach anders machen? Oder was tun sie bereits, das heutigen PCB-Designern hilft oder sie behindert?

Hartley: Das ist eine gute Frage. Ich denke, dass alle EDA-Tools, die ich bisher benutzt habe, ziemlich leistungsstark waren, nachdem ich gelernt hatte, sie richtig einzusetzen. Vor vielen Jahren hatte ich ein Tool namens „Theda“ von der Firma Incases. Es war das absolute Gegenteil von benutzerfreundlich. Es war furchtbar, seine Handhabung zu lernen, aber als ich den Dreh endlich raus hatte, war es wirklich leistungsstark. Das gilt auch für die Mentor Board Station – schwierig zu erlernen, aber leistungsstark.

Ich fand den ersten P-CAD (Master Designer) leistungsstark, vor allem weil es das erste PC-basierte Tool war.Benutzerfreundlich war es allerdings nicht.  PADS PCB erschien 1985.  Das war meines Erachtens von Anfang an ein sehr benutzerfreundliches Tool. All diese Tools waren sehr leistungsstark, nachdem ich mit ihnen umgehen konnte.  Das Problem ist, dass sie alle völlig verschiedene Lernkurven und Benutzeroberflächen haben. Einige wurden von Leuten entwickelt, die wirklich verstehen, was PCB-Designer machen. Einige wiederum wurden  von Programmierern entwickelt, die keine Ahnung vom PCB-Design haben. Die von Programmierern entwickelten Systeme sind in der Regel nicht benutzerfreundlich, weil sie einfach nicht verstehen, was wir brauchen. Ich wünschte einfach, sie würden einen Schritt zurücktreten und sich fragen: „Wie können wir die Benutzeroberfläche und die Benutzerfreundlichkeit unseres Tools verbessern?“

In den 1990er-Jahren wurde P-CAD von Tango gekauft, grundlegend überarbeitet und in Accel umbenannt. Danach funktionierte es eher wie PADS PCB anstatt wie P-CAD Master Designer. Es war wirklich benutzerfreundlich und meisterhaft überarbeitet worden.  Als ich mich in die Welt der Telekommunikation begab, arbeitete man dort mit Accel. Ich hatte es noch nie benutzt, also setzte ich mich vor die Anleitung und beherrschte es nach nur drei Tagen.  Später wurde es in P-CAD 2001 und dann 2003 usw. umbenannt.  Viele Funktionen dieses Tools sind heute in Altium enthalten.

Accel war unglaublich einfach zu erlernen. PADS fand ich fast genauso einfach. Board Station brachte mich auch nach sechs Monaten manchmal noch zum Grübeln. Board Station gibt es jetzt nicht mehr, das Tool wurde unter der Domäne von Mentor in Xpedition übernommen. Das haben sie wirklich gut gemacht. Ich mag die Tools von Mentor. Ich mag die Tools von Altium. Ich mag viele der Tools, die es heutzutage gibt, aber ich wünschte, sie würden alle an ihrer Erlernbarkeit und Benutzerfreundlichkeit arbeiten. Ich habe noch keine Tools von Cadence benutzt, also kann ich dazu nichts sagen.

Warner: Das klingt alles sehr sinnvoll. Was denken Sie über Lizenzmodelle bzw. hatte das je Einfluss auf Sie, als Sie für große OEMs gearbeitet haben, die den Kauf von Tools verwaltet haben?

Hartley: Bei L-3 hat sich die IT-Abteilung um Lizenzierungsfragen gekümmert. Davor war ich selbst für meine Lizenzierungen zuständig. Einige Tools ließen sich sehr leicht starten und ihre Lizenz ließ sich einfach installieren, aber einige waren auch ein absoluter Albtraum. Das ist noch so eine Sache, an der man arbeiten sollte. Ich weiß, dass die Anbieter ihr firmeneigenes Material schützen wollen. Das verstehe ich auch. Aber einige dieser Unternehmen schaffen es mit benutzerfreundlichen Lizenzsystemen, während andere extrem komplexe Lizenzen haben, mit denen sich schwierig umgehen lässt. Ich wünschte, diese Unternehmen würden sich damit etwas mehr beschäftigen.

Warner: Ein guter Tipp! Und zum Schluss: Ich weiß, dass Sie dem Vorstand des IPC Designers Council Committee angehören. Wie und wann hat Ihr Engagement dort begonnen? Und welchen Wert und welche Herausforderungen sehen Sie in der Zukunft für regionale Designer-Ausschüsse?

Hartley:  Das stimmt, ich bin seit 1996 oder 1997 Vorstandsmitglied des IPC DC, also seit rund 20 Jahren. Gary hat mich angeworben. Ich lernte ihn 1993 bei der PCB West kennen und wir verstanden uns einfach prima. Als sie den Designer Council gründeten, war ich neugierig und fragte ihn, wie man so etwas in unserer Region ins Leben rufen könnte. Er und andere Mitglieder des IPC halfen mir mit Informationen. Er war damals stark involviert und unterstützte mich wirklich sehr. Pete Waddel von UP Media (Printed Circuit Design, Fab und Assembly Magazine) hat auch viel mitgeholfen. Pete bot an, unser erstes Mitgliedswerbungsschreiben an jeden in einem Umkreis von rund 150 Kilometern um Columbus, Ohio, zu versenden, also an alle Leser, die er in dieser Region hatte.

Warner: Kommt Pete nicht ursprünglich aus der Designbranche?

Hartley: Pete war tatsächlich früher einmal Designer. Das erste Designers Council hatte seinen Standort in Atlanta und Pete war damals ein Mitglied. Deshalb verstand er den Nutzen und die Notwenigkeit. Ich selbst bin jedenfalls schon ziemlich lange dabei. Um die Jahre 1993, 1994 herum gab es einen Designerverband für den Raum Zentral- und Südwest-Ohio. Damals gewann diese Idee so richtig an Fahrt. Unser Designer Council sollte 12 erfolgreiche Jahre lang bestehen. Wir verfolgten allerdings ein anderes Konzept als ihr in San Diego und Orange County. Was auch immer wir wussten oder konnten, teilten wir mit anderen. Wir hatten damals wohl so um die 35 ordentliche Mitglieder und trafen uns 12 Jahre lang einmal pro Monat. Zweimal im Jahr kamen wir zusammen, um gemeinsam zu feiern; die anderen zehn Treffen waren lehrreich, wir habeneinander praktisch alles, was wir wussten, beigebracht. Unter uns gab es Leiterplattenhersteller, Elektroingenieure und PCB-Designer, also Leute aus allen Geschäftsbereichen.

Ein- oder zweimal im Jahr luden wir Gastdozenten für ganztägige Schulungen ein. Unsere Mitglieder mussten nur einen symbolischen Beitrag zahlen, und es konnte sowieso jeder teilnehmen, der wollte. Nichtmitglieder zahlten das Doppelte. Weil jeder eine geringe Gebühr zahlte, konnten wir unseren Gastdozenten für ihre Zeit und Expertise eine Gage zahlen. Nach etwa 12 Jahren allerdings konnten wir uns gegenseitig einfach nichts mehr beibringen. Ungefähr 2005 kam dann das endgültige Aus unseres Designer Councils.

Der Vorteil eines regionalen Designer Councils ist, den Menschen die Möglichkeit zum Lernen zu geben. Leuten, die es sich nicht leisten können oder nicht die Zeit haben, zur PCB West zu gehen, die IPC APEX zu besuchen oder 100 Bücher zu kaufen, wie ich es getan habe.  Der echte Wert eines regionalen Designer Councils besteht darin, alle ein oder zwei Monate zu einem Meeting gehen zu können, das im fortwährenden Kampf im Leben als Ingenieur oder als PCB-Designer kostbar sein könnte. Bildung ist unbezahlbar.

Warner: Auch für mich war das Networking all die Jahre von unschätzbarem Wert.

Hartley: Für mich ist Networking absolut erforderlich, es ist der Schlüssel zum Erfolg. Viele Leute wünschen sich mehr Online-Schulungen. Ich mag Online-Schulungen, verstehen Sie mich nicht falsch, allerdings sind sie kein Ersatz für den direkten Kontakt zwischen einem Vortragenden und seinem Publikum. Hinzu kommt das Networking während und nach der Schulung. Sie haben Recht – Networking ist enorm wertvoll. Meine Karriere hat so viel von direkten Kontakten profitiert, die ich geknüpft habe; es ist schwer, deren Wert zu beziffern.

Warner: Es gibt einfach keinen Ersatz für direkte Kontakte bei Fachveranstaltungen. Genau so hab ich Sie glücklicherweise ja auch kennengelernt, Rick!

Hartley: Stimmt genau. Und sehen Sie sich einmal an, wo wir heute sind.

Warner: Also ich bin jedenfalls sehr froh, dass wir uns damals kennengelernt haben. Und ich kann Ihnen nicht genug dafür danken, dass Sie sich die Zeit genommen haben, Ihren illustren Werdegang im PCB-Design und in der Elektronik sowie Ihre hart erkämpfte Weisheit in diesem hochkomplexen Fachgebiet zu teilen.

Hartley: Sehr gerne, Judy, das habe ich gerne gemacht.