Bill Brooks défend une approche basée sur la conception et non sur l'outil

Judy Warner : Depuis combien de temps concevez-vous des circuits imprimés et qu'est-ce qui vous a orienté vers cette profession ?

Bill Brooks : Je conçois des cartes depuis le début des années 1970. C'est grâce à mon père que je me suis pour la première fois intéressé à l'électronique. Il travaillait dans l'industrie aérospatiale, et plus précisément dans la recherche et le développement chez Hughes Aircraft Company, UCSD, puis chez Aerospace Incorporated. Pendant mes études au collège, il a décidé d'ouvrir un atelier de fabrication de circuits imprimés dans le garage de notre maison à Vista, en Californie. En 1969, il a enseigné à mes frères et à moi-même tout ce qu'il savait sur les processus de fabrication d'un circuit imprimé. Il m'a expliqué comment concevoir un circuit imprimé avec un schéma que j'avais emprunté aux agendas électroniques Texas Instruments pour un amplificateur audio à transistors à l'état solide de 10 watts. J'ai planifié la conception en dessinant sur du papier vélin avec des crayons de couleur, puis j'ai reproduit ce dessin sur une table lumineuse à l'aide de ruban adhésif et de symboles Bishop Graphics appliqués sur du film Mylar 7 mil pour CI. Ensuite, j'ai réalisé une réduction photo du dessin à échelle 2:1 en utilisant une pellicule orthochromatique et notre banc de reproduction pour créer les modèles de travail. J'ai préparé la plaque de cuivre en la nettoyant, en appliquant une résine photosensible, puis en l'exposant à la lumière UV en utilisant les films perforés. Enfin, j'ai développé l'image dans un cadre à vide pour préparer la gravure. Une fois la gravure terminée, j'ai percé l'image et appliqué la soudure, puis j'ai adapté la taille de la carte. J'ai ensuite rassemblé les composants et assemblé la carte avant de contrôler mon travail pour pouvoir enfin le mettre en fonctionnement et le tester... et cela a marché !

Pendant l'été, j'ai pris des cours d'électronique où j'ai appris à concevoir mon propre récepteur superhétérodyne à tubes ainsi qu'un bloc d'alimentation CC 400 watts.  Nous avons également utilisé du chlorure de fer en tant qu'agent de gravure pour concevoir un circuit imprimé, même s'il s'agissait d'un processus plus primitif que ceux mis en pratique dans l'atelier de mon père. Cette année-là, j'ai conçu un métronome électronique pour mon projet de science.

Puis mon père a fermé son atelier et j'ai commencé à travailler pour d'autres entreprises en tant que dessinateur. Schémas, croquis de fabrication et dessins de circuits imprimés sont alors devenus mon gagne-pain. J'ai ensuite accédé au poste de technicien avant de me lancer dans le routage. J'ai aussi réalisé quelques conceptions mécaniques et boîtiers de circuits électroniques en tant qu'intérimaire. Pendant cette période, j'ai travaillé pour des dizaines d'entreprises, dont de grands noms du secteur tels que Teledyne, SAIC et Hughes Aircraft.

Depuis le début des années 2000, je collabore avec l'IPC Designers Council. Et pendant plus de 10 ans, j'ai enseigné la conception de circuits imprimés au Palomar College de San Marcos, en Californie, et j'ai rédigé des publications pour le PCB Design Magazine.

J. Warner : Vous baignez dans le monde du routage depuis de nombreuses années, quel est d'après vous le principal défi rencontré par les jeunes concepteurs d'aujourd'hui ?

B. Brooks : Les jeunes concepteurs sont confrontés à de nombreux défis. L'un des plus importants consiste à trouver une ressource pertinente qui leur enseignera comment concevoir des cartes à la fois fiables, économiques, simples à assembler et à tester, fonctionnelles et pouvant répondre à toutes les exigences nécessaires à la mise sur le marché d'un produit, mais aussi aux besoins commerciaux, industriels, militaires ou médicaux de leurs clients.

J. Warner : Quel est le niveau de complexité actuel des cartes que vous concevez ? Que pensez-vous des avancées de la CAO (ou quelles devraient être ces avancées) ?

B. Brooks : Les cartes que je conçois aujourd'hui sont relativement complexes. Certaines sont des circuits flexibles et d'autres des circuits rigides. Les exigences environnementales et de fiabilité sont assez poussées : un test avec fortes vibrations, un contrôle des exigences en termes d'EMI/EMC, des tests environnementaux et des tests HALT/HAST et EMI sont réalisés pour chaque assemblage. Nos clients accordent beaucoup d'importance à la longévité de leurs équipements. Il n'est pas rare qu'une machine reste en service pendant une dizaine d'années. Nous jonglons avec des circuits analogiques et numériques, des interfaces spécialisées, des contrôles robotiques du fonctionnement des machines, des processus machine mobiles, l'efficacité énergétique et les faibles émissions de radiation électromagnétique et d'interférence. Nous devons également gérer un ensemble de protocoles de communication qui inclut la communication fibre optique... En général, nos cartes sont soumises à des exigences en matière de paire différentielle.

La CAO doit intégrer les bons outils, qui permettront d'assurer des conceptions complexes impliquant la conception de RF et de micro-ondes, les communications numériques haute vitesse, les circuits flexibles, les interfaces mécaniques, les assemblages multi-cartes, les tolérances et le déclassement, l'analyse des vibrations, les exigences EMI/EMC et les enjeux liés aux agences de sécurité et de régulation. Les systèmes experts doivent aider les concepteurs à prendre des décisions informées et pertinentes sur leurs conceptions de façon à réduire les sommes, le temps et les efforts investis par l'utilisateur tout en leur permettant d'éviter de commettre des erreurs onéreuses. 

J. Warner : Si vous pouviez donner trois conseils pratiques à un concepteur moins expérimenté, lesquels seraient-ils ?

B. Brooks :

1. Emmagasinez toutes les connaissances possibles et faites-vous certifier par les cours IPC CID. La maîtrise de l'électronique, de la fabrication, de la conception mécanique et des standards de dessin est fondamentale.
2. Demandez à votre employeur de vous permettre d'assister à la convention PCB West et à d'autres événements de formation afin de développer vos connaissances dans des domaines spécifiques. Apprenez-en plus sur la sécurité, la fiabilité, la testabilité et la fabrication des équipements, les EMI/EMC, le blindage, les condensateurs de découplage et leur utilisation, etc.
3. Impliquez-vous dans les activités de groupes locaux qui utilisent votre outil de CAO.

J. Warner : Bill, depuis plusieurs années, vous vous passionnez pour l'enseignement. Parlez-nous des cours de conception que vous donnez au Palomar College ainsi que de l'avancée de ce programme.

B. Brooks : Quand j'ai pris la tête du programme, il utilisait la plateforme PADS PCB. Il était déjà en place depuis plusieurs années déjà et faisait intervenir plusieurs instructeurs. J'ai essayé de faire évoluer le programme en passant d'une approche « fondée sur l'outil » à une approche « fondée sur la conception ». Il était important pour moi que les étudiants aient une connaissance étendue de la conception et pas uniquement de l'utilisation de l'outil.  Mentor Graphics avait convaincu l'administration de délaisser PADS au profit de son nouveau logiciel Expedition, mais nous avions beaucoup de problèmes avec cet outil. Ce n'était pas un outil d'enseignement fiable, car les particularités de l'interface et les contraintes d'entrée le rendaient trop complexe pour des débutants, qui devaient le maîtriser rapidement pour avoir une chance d'acquérir une solide connaissance des principes de la conception. J'ai recommandé l'utilisation d'Altium Designer pour sa simplicité et son interface utilisateur. Une fois l'accord passé, nous avons pu facilement aller au-delà de l'enseignement de l'outil pour nous concentrer sur la conception. Nous ne perdions plus notre temps à nous débattre avec l'outil. Les enjeux liés au financement, à la participation et à l'administration du programme nous ont posé des difficultés. Après mon départ, une autre personne a pris la tête du programme. Aujourd'hui, je pense qu'ils recherchent un instructeur capable de prendre la relève. Les étudiants venaient de tous les horizons. Certains avaient un talent exceptionnel et d'autres rencontraient plus de difficultés, mais nous avons réussi à former un bon nombre d'étudiants à la conception de cartes.

J. Warner : Certains comparent la conception de circuits imprimés à un art. Vous êtes un sculpteur talentueux, êtes-vous d'accord avec cette affirmation ? Pourquoi ?

B. Brooks : Il y a un aspect de la conception de circuits imprimés qui me semble particulièrement artistique. Un artiste perçoit des phénomènes, tels que la symétrie, l'économie de l'espace, les répétitions et les chemins qui y mènent. Cela est également vrai pour les concepteurs. Je pense que la quasi-totalité des bons concepteurs que j'ai rencontrés s'intéressaient également à l'art, qu'il s'agisse de peinture, de dessin, de sculpture, de photographie ou de musique. La conception de circuits imprimés ne fait pas seulement appel à l'hémisphère gauche du cerveau. Elle tient aussi compte de considérations physiques et esthétiques ainsi que de facteurs humains, tels que l'intuitivité et la fonctionnalité. Un bon concepteur doit être capable de visualiser les choses. Avant 2006, nous ne pouvions pas observer nos composants en 3D. Quand Altium Designer a intégré cette fonctionnalité, cela a révolutionné notre façon de travailler. Tous les autres développeurs d'outils de CAO ont adopté une démarche similaire lorsqu'ils ont constaté à quel point il était utile de pouvoir visualiser les relations mécaniques entre les conceptions et l'environnement dans lequel elles sont installées. Les outils de conception ont beaucoup évolué depuis mes premiers collages !

J. Warner : Cela ne fait aucun doute ! Je vous remercie infiniment d'avoir partagé avec nous vos réussites ainsi que votre longue expérience dans le domaine de la conception et de l'enseignement.

B. Brooks : Tout le plaisir est pour moi, Judy. Cette carrière fut une véritable aventure !

Cliquez ici pour écouter Bill Brooks sur le podcast Ontrack