Por qué los cursos de diseño de PCB son esenciales para un plan de estudios de ingeniería

¿Quieres saber por qué los cursos de diseño de PCB son esenciales en planes de estudios de ingeniería? Encontrarás la respuesta en este artículo y también descubrirás como los cursos de circuitos impresos gratuitos de Altium Education te pueden ayudar en tu formación.

Si los semiconductores son como los órganos del cuerpo humano, una placa de circuito impreso (PCB) es como el esqueleto y los vasos sanguíneos que dan estructura a un dispositivo electrónico. La electrónica moderna, tal como la entendemos hoy, no sería posible sin las placas de circuito impreso y su uso como soporte de componentes electrónicos no parece tener fecha de caducidad. Las PCB en dispositivos electrónicos, desde los smartphones hasta los electrodomésticos, deben diseñarse con precisión y fabricarse cuidadosamente, o de lo contrario los productos no funcionarán correctamente.

A pesar de la importancia de las PCB en prácticamente todos los productos electrónicos que salen al mercado hoy en día, te sorprendería lo poco que el sistema universitario se ha centrado en fomentar programas educativos centrados en el diseño y la fabricación de circuitos impresos. Es comprensible que la industria de los semiconductores haya ocupado un lugar destacado debido a los enormes retos de ingeniería que supone seguirle el ritmo a la ley de Moore. El resultado es que a veces se considera que las PCB no son más que una forma pretenciosa de interconectar chips informáticos.

La realidad es que ninguno de los aparatos electrónicos de los que disfrutamos o de los que dependemos puede funcionar correctamente si las placas de circuitos no están diseñadas y fabricadas correctamente. El diseño y la fabricación de placas de circuitos también se basan en otras áreas de ingeniería, más allá de la electrónica. Un curso de diseño de PCB puede ayudar a preparar a los estudiantes para lidiar con ambos lados de la ecuación del diseño y la fabricación, lo que en última instancia les hará más valiosos cuando se incorporen al mercado laboral.

¿Por qué incluir el diseño de PCB en los cursos de ingeniería?

El diseño de PCB combina muchos de los conceptos fundamentales de las ingenierías eléctrica y electrónica, centrándose en el diseño de un producto físico. Crear una PCB que se pueda fabricar es como resolver un complejo rompecabezas, cuyas reglas se basan en conceptos fundamentales de ingeniería eléctrica. Es una profesión divertida y gratificante que incluye múltiples desafíos de ingeniería en cada proyecto.

Aparte de ser divertido, el diseño de PCB es también una actividad esencial del sector de la electrónica que no se ha tenido muy en cuenta en las últimas décadas. Como resultado, se espera que la demanda de buenos diseñadores de PCB aumente en las próximas décadas, a medida que los trabajadores actuales se vayan jubilando. Los cursos de diseño de PCB brindarán a los estudiantes una ventaja inicial si desean dedicar su carrera a la ingeniería de hardware. Los estudiantes pueden obtener algunos beneficios importantes de los cursos de diseño de PCB como parte de un plan de estudios regular de ingeniería eléctrica.

Exposición a los procesos y software de diseño industrial

Más que en otros campos de la ingeniería, el diseño de PCB sigue un flujo de trabajo de ingeniería específico, que guía a los equipos de diseño desde el concepto del producto hasta un diseño totalmente fabricable. Un curso de diseño de PCB acerca a los estudiantes a un flujo de trabajo estandarizado que se implementa en toda la industria electrónica. Este flujo de trabajo se aplica en el software de diseño de PCB, lo que permite a los estudiantes comprobar cómo se completan proyectos reales en un entorno profesional. Esta es una experiencia valiosa que normalmente requeriría que un estudiante participara en unas prácticas.

El diseño de PCB combina múltiples disciplinas de ingeniería

En esencia, el diseño de PCB proporciona una sólida base de ingeniería eléctrica, que obliga a los estudiantes a utilizar conceptos de electrónica digital, analógica, de potencia y de microondas, a menudo en un único diseño. En cualquier proyecto, un diseñador tendrá que recurrir a conceptos de varias disciplinas de ingeniería para completar los diagramas esquemáticos, la disposición física y, en última instancia, un diseño que se pueda fabricar. En un curso de diseño de circuitos impresos (PCB) incluirá:

• Fundamentos de diseño de circuitos y captura de esquemáticos.
• Simulación y análisis, que van desde SPICE hasta calculadoras de campo 3D de onda completa.
• Diseño físico, a menudo con restricciones mecánicas.
• Conceptos de electromagnetismo, especialmente en lo que a la propagación de ondas y radiación se refiere.

Puesto que un solo proyecto de PCB puede extraer conceptos de tantas áreas de la ingeniería, el diseño de PCB es una oportunidad excelente para mostrar la convergencia entre estos campos en un sentido práctico. Incluso si los estudiantes no acaban trabajando en el sector de las PCB tras completar su titulación, habrán estado expuestos a los tipos de proyectos de ingeniería multidisciplinarios y colaborativos que encontrarán cuando se incorporen al mercado laboral.

Exposición a la fabricación de PCB

En última instancia, la ingeniería de hardware consiste en crear un diseño de PCB que pueda fabricarse a gran escala. El diseño de PCB se centra mucho en el diseño para la fabricación (DFM), en el que se tienen en cuenta las limitaciones impuestas por los procesos de fabricación al crear un diseño físico. Un curso de diseño de PCB ofrece a los estudiantes una gran introducción a las estrategias de DFM y les ayuda a desarrollar un proceso de pensamiento para acercarse a proyectos en los que se aplican restricciones de fabricación. Los estudiantes que entienden la DFM están mejor preparados para incorporarse al mercado laboral y empezar a trabajar en productos que pueden fabricarse en serie.

Un efecto secundario de la exposición al proceso de fabricación de PCB es que los estudiantes del curso de PCB podrían interesarse por trabajar en el campo de la fabricación de PCB. Con un enfoque renovado en la relocalización y nuevas inversiones en técnicas avanzadas de fabricación, los estudiantes encontrarán desafíos de ingeniería divertidos e interesantes en esta área. Un curso de diseño de PCB puede preparar a los estudiantes para el éxito si deciden dedicarse profesionalmente a la fabricación.
Antes de llegar a la fabricación a escala real, los estudiantes pueden obtener una excelente introducción al diseño de "front-end" y al proceso de ingeniería mediante la creación de prototipos funcionales y la construcción de pruebas de concepto. El siguiente paso para hacer avanzar las capacidades y los conocimientos de los estudiantes es el diseño y la producción de una placa de circuitos personalizada que se ajuste a la funcionalidad de los prototipos de primera fase. Según Siddharth Deliwala, director de los programas de laboratorio ESE de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania,
"Entender las habilidades necesarias para la creación de prototipos es un paso indispensable para que los estudiantes de ECE sean grandes diseñadores en RF y diseño digital de alta velocidad. Altium Education es la introducción perfecta al diseño de PCB a la que los estudiantes pueden optar antes de asistir a cualquier clase avanzada de ingeniería".

Los diseñadores de PCB están muy solicitados

Quizás lo más importante a la hora de considerar un curso de diseño de placas de PCB es que se prevé que los diseñadores de PCB van a estar muy solicitados en las próximas décadas debido a la escasez de mano de obra. Incluso hoy en día, se vislumbra en el horizonte una crisis de personal, ya que la mayoría de los diseñadores de PCB de Norteamérica se están acercando a la edad de jubilación. Según los resultados de una reciente encuesta publicada en la revista Printed Circuit Design & Fab (PCD&F), la escasez de mano de obra entre los diseñadores de PCB norteamericanos solo tiene visos de empeorar. Según esta encuesta:

• El 61 % de los diseñadores informan ser mayores de 50 años, mientras que solo el 23 % son menores de 35 años.
• El 55 % de los diseñadores planea abandonar la profesión en los próximos 10 años.
• De ellos, más del 25 % se retirarán en los próximos cinco años.
• El 78 % de los diseñadores afirmó que ya no trabajarán en este campo en los próximos 15 años por motivos de edad.

Descubre Altium Education

El sector de la electrónica y el mundo académico tienen la oportunidad y la responsabilidad de empezar a capacitar a la próxima generación de ingenieros de diseño. Debido a la escasez sin precedentes de mano de obra y a la dificultad de encontrar recursos educativos de alta calidad en Internet, Altium se propuso crear un programa educativo gratuito para institutos, centros de formación profesional y universidades.

El programa Altium Education permite a los educadores y estudiantes incorporar contenido didáctico de diseño de PCB líder del sector en su propio plan de estudios o aprendizaje independiente. El plan de estudios del curso está diseñado para consumirse en un formato modular. Los instructores pueden incorporar módulos individuales en sus cursos de ingeniería existentes o aprovechar el curso en su totalidad. Los estudiantes interesados en el diseño de PCB también pueden realizar estos cursos de PCB de forma independiente. Y lo mejor de todo es que se trata de cursos gratuitos. Siempre que los estudiantes tengan una dirección de correo electrónico válida de una institución educativa, pueden solicitar una licencia educativa de Altium Designer y trabajar con los ejemplos de diseño del curso.

Si te interesa saber más sobre el plan de estudios de Altium Education para estudiantes universitarios, regístrate para acceder al curso hoy mismo. La inscripción es gratuita y te permite empezar a explorar nuestros recursos educativos. Esperamos que estos recursos puedan inspirarte para incorporar temas de diseño de PCB en tus cursos de ingeniería eléctrica.