Bill Brooks acelera el plan de estudios basado en el diseño por sobre la herramienta

Judy Warner: ¿Cuánto hace que estás diseñando PCB y qué te llevó a esta profesión?

Bill Brooks: He estado diseñando tarjetas desde 1970. Mi padre me introdujo a la electrónica. El era un profesional aeroespacial que trabajaba en I+D, en Hughes Aircfraft Company, UCSD, y luego en Aerospace Incorporated. Decidió abrir un taller de circuitos impresos en nuestro garaje en Vista, CA, cuando yo estaba en la escuela secundaria. En 1960, nos enseñó a mis hermanos y a mí todos los procesos involucrados para hacer circuitos impresos. Me introdujo al diseño de circuitos impresos con esquemáticos que yo elegía de un manual de Texas Instrument para un amplificador de audio con base en un transistor de estado sólido de 10 watt. Planifiqué el circuito con lápices de colores sobre vitela y luego explayé la pieza de arte sobre una mesa ligera con Bishop Graphics troquelado y patrones sobre Mylar de 7 mils para CIs e hice la reducción de la foto de la pieza de arte a una escala de 2:1 con una película ortográfica sobre nuestra cámara de proceso para crear los maestros de fotografías de trabajo. Preparé el material revestido de cobre al limpiarlo y cubrirlo con fotorresistencia, y luego lo expuse a luz UV con esas películas que se habían registrado y perforado y desarrollé la imagen en un marco de vacío para preparar el grabado. Luego del grabado, la perfore y la cubrí con soldadura y luego recorté la tarjeta a medida. A continuación, reuní los componentes y monté la tarjeta, y verifiqué el trabajo. Luego la encendí y la probé ¡y funcionó!

Tomé clases de electrónica en la escuela de verano y aprendí a construir mi propia radio de superheterodina basada en tubo y un suministro de CC de 400 watt.  Trabajamos con cloruro férrico como disolvente en esa clase para hacer un circuito impreso, aunque fue más primitivo que el proceso que había utilizado en el taller de mi papá. Ese año, realicé un metrónomo electrónico como mi proyecto de feria de ciencias.

Finalmente, mi papá cerró su taller y comencé a trabajar para otras empresas como dibujante. Los esquemáticos, los dibujos de fabricación y las piezas de arte de circuitos impresos se volvieron mi sustento por un tiempo. Desde allí, me volví un técnico y luego, finalmente, comencé a hacer diseños. También hice algunos diseños mecánicos y empaques de circuitos electrónicos para algunas empresas como empleado temporal. Durante este tiempo, trabajé para docenas de empresas, varias con nombres reconocidos como Teledyne, SAIC y Huges Aircraft.

Estoy involucrado en el IPC Designers Council desde 2000. Di clases de diseño de PCB en Palomar College, en San Marcos, CA, durante 10 años y escribí para la revista PCB Design Magazine.

Warner: Ya que tiene una larga historia en diseño, ¿cuál piensa que es el mayor desafío que tiene un diseñador joven hoy?

Brooks: Hay muchos desafíos que enfrentan los nuevos diseñadores. Uno de los mayores desafíos es encontrar una fuente valiosa para enseñarles cómo hacer diseños de tarjetas que sean confiables, económicos, fáciles de montar, fáciles de probar, funcionales y que puedan cumplir con las aprobaciones de la agencia necesarias para llevar el producto al mercado o cumplir con los requisitos de los clientes, consumidores, comerciales, industriales, militares o médicos.

Warner: ¿Qué tipo de complejidad de tarjeta diseña hoy, y dónde piensa que se dirige la tecnología EDA (o dónde debería dirigirse)?

Brooks: Las tarjetas que hago hoy en día pueden ser razonablemente complejas. Algunas son de circuitos flexibles y algunas son de circuitos rígidos. Los requisitos ambientales y de confiabilidad son muy extremos: se realizan pruebas de alta vibración, requisitos EMI/EMC, pruebas ambientales, HALT/HAST y pruebas EMI en todos los ensambles de nuestras tarjetas. Nuestros clientes esperan que sus equipos duren mucho tiempo. Diez años de funcionamiento de una máquina en servicio no es raro de ver. Hay una mezcla de circuitos analógicos y digitales, interfaces de máquinas especializadas, control robótico de funcionamiento de máquinas, procesos de máquinas transportadas, eficiencia energética y bajas emisiones de radiación o interferencia electromagnética. Tenemos una mezcla de protocolos de comunicación con los que lidiar, incluso comunicación por fibra óptica; generalmente, nuestras tarjetas tienen requisitos de par diferencial.

La tecnología EDA necesita integrar buenas herramientas para hacer frente a los diseños difíciles como diseño de RF y microondas, comunicaciones digitales de alta velocidad, circuitos flexibles, interfaces mecánicas, ensambles de múltiples tarjetas, tolerancias y reducción de potencia, análisis de vibraciones, requisitos EMI/EMC y asuntos de agencias de seguridad y reguladoras. Los sistemas expertos deben guiar a los diseñadores a tomar decisiones informadas e inteligentes acerca de sus diseños para ahorrar el dinero de los usuarios, tiempo y esfuerzo y también ayudarlos a evitar cometer errores costosos. 

Warner: Si pudiera dar solo tres consejos prácticos a un diseñador con menos experiencia, ¿cuáles serían?

Brooks:

1. Aprenda tanto como pueda y obtenga la certificación a través de los cursos IPC CID. Los conocimientos de electrónica, fabricación, diseño mecánico y manejo de normas son clave.
2. Pídale a su empleador que le permita asistir a PCB West y otros lugares de capacitación para obtener mayor formación en aspectos específicos del diseño. Aprenda sobre seguridad del equipo, fiabilidad, capacidad de prueba, fabricación, EMI/EMC, blindaje adecuado, capacitores de derivación y su uso, etcétera.
3. Involúcrese en las organizaciones de grupos de usuarios locales que dan soporte a su herramienta CAD.

Warner: Bill, ha tenido pasión por enseñar a los diseñadores todos estos años. Comparta algo de su permanencia en Palomar College en la enseñanza de diseño de PCB y dónde se encuentra ese programa en la actualidad.

Brooks: Cuando comencé con el programa estaba utilizando PADS PCB como plataforma. Se utilizó por varios años con diferentes instructores a la cabeza. Traté de cambiar el programa del plan de estudios "basado en la herramienta" a un plan de estudios "basado en el diseño". Quería que los alumnos aprendieran más acerca del diseño, con el objetivo de que no solo se capacitaran en el uso de herramientas.  La administración fue seducida por Mentor Graphics para utilizar su nuevo Software Expedition, con el fin de enseñar diseño de tarjetas como actualización desde PADS, pero tuvimos muchos problemas y se volvió muy poco confiable como herramienta de aprendizaje, debido a la índole de la interfaz de la herramienta, y los requisitos de entrada estructurada que hicieron que fuera imposible que los principiantes aprendieran a utilizar la herramienta de forma rápida para realmente comenzar a aprender los principios de diseño. Recomendé cambiar a Altium Designer como herramienta para la clase ya que es fácil de utilizar y por su interfaz de usuario, y una vez que llegamos a un acuerdo, las cosas se volvieron mucho más fáciles para progresar en la capacitación sobre la herramienta, por lo que nos pudimos enfocar más en la capacitación de diseño en vez de utilizar todo nuestro tiempo en tratar de obtener la herramienta para llevar a cabo lo que necesitábamos. Los problemas de financiación y asistencia así como también el sesgo administrativo parecían darnos algunos dolores de cabeza. Luego de que me fui, consiguieron a alguien que enseñara el programa. Creo que están buscando a alguien para mantener el programa aun hoy. Los alumnos tenían diferentes capacidades; algunos eran excepcionales, otros muy desafiantes, pero nos arreglamos para que algunos alumnos tuviesen capacitación en el diseño de tarjetas.

Warner: Algunos comparan el diseño de PCB con el arte. Ya que es un escultor talentoso, ¿está de acuerdo o no y por qué?

Brooks: Hay un aspecto en el diseño de PCB que para mí es arte por naturaleza. Un artista siente cosas como simetría, economía de espacio, patrones y caminos a través de un patrón, y esto también es así para un diseñador. Creo que todo buen diseñador que conozco tuvo alguna vez algún interés en el arte, ya sea pintura, dibujo, escultura, fotografía o música. El diseño de PCB no es solo un desafío técnico de la parte izquierda del cerebro, sino que además es físico, estético y tiene aspectos de ingeniería humana así como una facilidad de uso y funcionalidad. Un buen diseñador necesita buenas habilidades de visualización. No teníamos la ventaja de ver nuestros componentes en 3D antes del 2006. Cuando Altium Designer agregó esa función, revolucionó la forma en que pueden trabajar los diseñadores. Todas las otras empresas CAD siguieron su ejemplo cuando vieron la tremenda ventaja que era poder visualizar las relaciones mecánicas entre los diseños de las tarjetas y el entorno en las que se iban a instalar. Las herramientas de diseño han evolucionado en gran medida desde mis comienzos con los troquelados.

Warner: ¡Sí que han avanzado! Muchas gracias por compartir su experiencia en diseño de PCB, enseñanza de diseño y todo lo que ha contribuido a la industria.

Brooks: Ha sido un placer, Judy. ¡Esta carrera ha sido ciertamente un recorrido divertido!

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