Naviguer dans la CAO 3D de PCB depuis l'intérieur du Tsunami Gris

APEX San Diego – Dévalant les rues du Gaslamp sur mon long skateboard, en costume et cravate, je devais offrir un spectacle assez inhabituel. Tout juste sorti du salon IPC APEX, je zigzaguais à travers le trafic, retournant à mon hôtel après avoir passé plusieurs heures à discuter de la vague positive du CAO 3D pour PCB avec quelques collègues de l'industrie.

Soudain, j'ai entendu deux gars rire et crier depuis le coin de rue bondé : « Hé, tu es trop vieux pour faire du skateboard ! » Pour l'amusement de ces deux hommes et de toute une foule de passants attendant au feu, j'ai fait le signe shaka de la main. Rapidement, alors que le feu changeait, je leur ai répondu en utilisant une expression que j'avais entendue lors d'une présentation de concepteur de PCB la veille, en criant « Voici le Tsunami Gris ! » Appréciant d'entendre davantage de rires dans la rue, j'ai continué ma route.

La métaphore du Tsunami Gris avait été utilisée pour décrire la population vieillissante des concepteurs de PCB qui vont bientôt prendre leur dernière vague hors de l'industrie électronique et, supposément, emporter avec eux leur connaissance et expérience collective en conception de PCB.

Attendez… Tout le monde hors de l'eau ! Quoi ?!

Je le répète. Les personnes derrière le succès de presque tout ce qui fonctionne dans l'industrie des PCB—la génération du baby-boom des concepteurs de PCB—sont sur leur dernière vague. Ils prennent leur retraite.

Pendant des décennies, les concepteurs de PCB ont réalisé des plans de PCB avec des logiciels qui ont dû évoluer continuellement, poussés à répondre aux besoins du concepteur expérimenté.

L'évolution est venue par le biais de solutions de contournement des concepteurs. Des géométries de terres personnalisées et du routage de pads en forme de larme à l'inondation positive des plans de cuivre. Du routage dynamique de paires différentielles à l'appariement automatique de longueurs pour les routes critiques. De l'importation manuelle de modèles DXF à des fichiers d'étape mécaniques hautement détaillés. Le concepteur de PCB expérimenté a toujours su ce qui était graphiquement nécessaire pour compléter un design avant que le logiciel n'évolue pour devenir un outil qui pourrait facilement le fournir.

Par exemple, certains de nos concepteurs de PCB de la génération millénaire pourraient trouver trivial d'apprendre qu'il n'existait qu'une seule manière de créer automatiquement des plans de puissance avant la chute de l'ère "dot-com" aux alentours de 2000. Les plans internes négatifs étaient tout ce que les outils de conception pouvaient créer à l'époque. Mais à mesure que la technique de conception consistant à inonder les couches externes d'un PCB devenait plus acceptée, les concepteurs improvisaient en utilisant leurs propres astuces géométriques pour remplir les plans autour de la géométrie des terres des couches externes. Ce n'est qu'à l'occasion d'un événement de référence en conception de PCB, tenu à PCB West en 2000, que l'industrie a assisté à la première démonstration d'un logiciel de conception de PCB capable d'effectuer l'inondation automatique de cuivre sur les couches externes.

Ce moment reste un excellent exemple d'une entreprise d'EDA répondant à l'appel des concepteurs de PCB expérimentés en ajoutant à leurs outils des fonctionnalités qui se sont avérées les aider dans leur conception, obligeant ainsi tous les concurrents à suivre. Mais avec cette nouvelle capacité est venue la nécessité d'éduquer les concepteurs sur les contraintes d'impression, de gravure et de placage des couches externes. Même aujourd'hui, près de deux décennies plus tard, les concepteurs utilisent par erreur les mêmes règles de dégagement et les mêmes plans de cuivre des couches internes (impression et gravure) pour l'inondation des couches externes, ce qui nécessite plus de dégagement pour l'étape de placage supplémentaire.

Avec des décennies d'expérience en conception de PCB qui s'évanouissent dans le sillage du tsunami gris, nous assistons déjà à des signes de changement radical dans la fabrication de PCB. L'industrie électronique est inondée de nouveaux ingénieurs électroniciens qui relèvent les défis de la conception et de l'agencement des PCB.

Alors que la nouvelle vague de perspectives en ingénierie électronique prend forme, elle génère de l'excitation depuis le rivage des observateurs de l'industrie. Mais alors que les nouveaux concepteurs de PCB, les « gremmies », pagayent avec leurs outils de conception pour attraper leurs premières vagues, la partie fabrication de PCB de l'industrie se prépare à un été sans fin de wipeouts de conception difficiles - empilements de PCB impossibles, défis d'impression et de gravure redoutables, ratios d'aspect de perçage ingérables - le tout combiné à des données, spécifications de conception et documentations maladroites ou manquantes.

Grâce aux grandes améliorations des outils de disposition de PCB entraînées par l'expérience de la génération de concepteurs de PCB du baby-boom, nos concepteurs de PCB millénaires émergents peuvent apprendre à utiliser les outils EDA à une vitesse effrayante ! Mais apprendre à concevoir - c'est-à-dire acquérir suffisamment d'expérience pour répondre aux critères de performance électrique tout en respectant de nombreuses autres contraintes telles que le coût et la fabrication - n'est pas encore réalisé par la simple pression d'un bouton. La conception de PCB doit être apprise par la communication avec les parties prenantes du processus de PCB et la compréhension de leurs capacités.

Une entreprise d'EDA qui rejette la réalité selon laquelle la fonctionnalité de "facilité d'utilisation" ne peut pas exister seule et doit être associée à une éducation concrète en conception de PCB constatera que son produit permet aux nouveaux concepteurs de créer facilement des designs qui échoueront !

Avec le vide croissant de concepteurs expérimentés disponibles pour encadrer les nouveaux ingénieurs électriciens, ces derniers se tournent vers les outils de disposition de PCB pour les guider vers le succès. Il n'est pas un secret que les entreprises de CAO pour PCB sont bien conscientes de cela. Des efforts corporatifs continus sont déployés pour adresser ce dilemme. Quelle est la bonne approche ?

Capturer l'Expérience de Conception Fondamentale du Passé

Les éducateurs en conception de PCB et les programmes d'éducation ont posé de nombreuses bases pour la conception de PCB en ce qui concerne la manière dont l'intégrité du signal et la performance électrique globale sont affectées par les combinaisons entrelacées de composants, conducteurs, diélectriques et environnement. Les entreprises de CAO électronique progressistes feraient bien de participer activement, de soutenir et de capturer tous ces concepts fondamentaux tels qu'ils sont présentés dans les blogs, brochures, séminaires et réunions d'expo de conception afin d'aborder ces concepts dans leur logiciel de conception comme fonctionnalité fondamentale. Se contenter d'incorporer ces informations fondamentales comme des « paramètres par défaut » dans l'outil logiciel s'est avéré conduire le nouveau concepteur vers l'échec. Il y a eu des cas réels de données non fabriquables apparaissant chez le fournisseur de PCB parce que le nouveau concepteur a malheureusement supposé que les paramètres par défaut étaient définis pour être fabriquables !

Connecter les concepteurs avec les acteurs de l'industrie actuelle

Bien que la physique des composants électroniques, y compris les cartes de circuits imprimés, n'ait pas changé au fil des ans, la densité de conditionnement et les paramètres d'intégrité du signal ont considérablement changé. Chaque jour, les concepteurs sont confrontés à de nouveaux composants qui sont plus petits que jamais. Certains nouveaux résistors à puce sont assez petits pour tenir à l'intérieur du zéro d'un penny marqué de l'année 2019 !

Mais le fait que de nouvelles pièces soient disponibles pour de bonnes performances électriques ne signifie pas qu'elles sont toujours le meilleur choix pour l'achat en termes de disponibilité des parties prenantes. Cela ne signifie pas non plus que les pièces sont le meilleur choix pour le traitement par les machines des parties prenantes de l'assemblage. Plus que jamais, les concepteurs de PCB doivent être introduits à toutes les parties prenantes de l'industrie des PCB afin de concevoir pour le succès de tous. Des connexions sont établies avec les parties prenantes de l'ingénierie à haute vitesse, de la fabrication, de l'assemblage et du test grâce à la capacité logicielle des outils EDA.

Nous voyons des logiciels intégrés qui peuvent maintenant définir des matériaux spécifiques, calculer l'impédance des pistes et qui génèrent automatiquement des dimensions et des tolérances pour les panneaux de fabrication et les tableaux d'assemblage. Mais sans connecter les nouveaux utilisateurs de ces capacités de conception et de documentation aux parties prenantes qu'ils affectent, les fournisseurs d'outils EDA permettent à nouveau au nouveau concepteur d'échouer.

À quoi bon est-il pour un outil de conception de PCB de fournir une capacité de dimensionnement géométrique et de tolérancement en utilisant l'IPC-2615 à un nouvel utilisateur qui n'a jamais suivi de cours de dimensionnement et de tolérancement ? Oh là là, s'il vous plaît, aidez les parties prenantes de la fabrication qui reçoivent la documentation de conception d'un nouveau concepteur qui a pensé que ce serait une bonne idée d'appliquer cette fonctionnalité sans formation adéquate !

Construire une communauté dynamique de parties prenantes de PCB

Alors ne nous méprenons pas. Assister à un webinaire sur un outil EDA présentant un logiciel de mise en page capable de prendre en charge la prochaine vague de fonctionnalités ajoutées pour aider tous les acteurs de l'industrie des PCB est un spectacle impressionnant à voir. Tout comme l'est le fait de regarder des surfeurs expérimentés dompter les énormes vagues de soixante pieds à Maverick’s, un spot de surf juste au nord de Half Moon Bay en Californie. Une entreprise EDA avisée reconnaîtra que seuls les professionnels expérimentés surfent sur ces vagues. Ceux qui ont cherché des conseils avisés auprès de ceux qui les ont précédés et qui ont assemblé des équipes de soutien composées d'hélicoptères de sauvetage et de motomarines pour terminer la sortie du danger une fois la vague surfée. Personne de censé n'encouragerait un novice à essayer ces choses. Surtout seul.

Les entreprises conscientes de l'EDA reconnaissent qu'il est essentiel de construire une communauté d'acteurs du PCB pour soutenir leurs nouvelles vagues de capacités d'outils. Une communauté de conception de PCB saine doit inclure les contributions et les retours des critiques de tout le personnel qui bénéficiera de son utilisation ou sera affecté par les utilisateurs qui échouent. L'ingénierie de la performance de l'intégrité du signal, l'ingénierie des composants, la gestion des fournisseurs, l'ingénierie de fabrication, l'ingénierie des tests et même les clients doivent être rassemblés pour partager et apprendre. Comme les conceptions de PCB elles-mêmes, les événements doivent adhérer à certaines contraintes. Ils doivent être abordables, intéressants, amusants et engageants. Ils doivent servir à construire une communauté de PCB.

Que restera-t-il de l'industrie du PCB dans le sillage du Tsunami Gris ?

Indépendamment de l'époque dans laquelle vous avez appris ou apprenez encore la conception de PCB, la profession a toujours eu un grand avantage. La conception de PCB est dans une classe d'emplois techniques dans laquelle écouter votre musique préférée tout en routant peut réellement augmenter votre performance de conception ! Un concepteur de PCB peut continuer toute la nuit pour finir un travail d'ici le matin si la bonne musique joue dans le casque. J'ai souvent laissé des heures passer inaperçues tout en routant sur les airs de surf rock de Dick Dale et des Del Tones. Malheureusement, le monde a récemment perdu le « Roi de la Guitare Surf ».

Mais depuis que Dick a surfé sa dernière vague à l'âge de 81 ans, son industrie - l'industrie de la musique - a fait un excellent travail pour enregistrer et documenter son œuvre depuis ses débuts. Il existe d'innombrables enregistrements, vidéos YouTube et même des festivals de surf rock qui garantiront que son héritage perdure. Et le meilleur de tout, les concepteurs de PCB peuvent continuer à écouter sa chanson classique « Miserlou » tout en traçant d'innombrables pistes de conception DDRx pendant des heures.

L'industrie de la musique a rendu possible pour quiconque ayant accès aux médias ou le temps d'assister à des événements en direct, la capacité d'acquérir des instruments, d'apprendre à jouer et même de gagner sa vie en jouant. Les concepteurs de PCB, jeunes et moins jeunes, ne peuvent qu'espérer que notre industrie - l'industrie de l'électronique, de la conception de PCB - menée peut-être par les fournisseurs d'outils EDA eux-mêmes, fait un bon travail pour préserver un héritage similaire de concepteur de PCB pour nos futurs concepteurs de PCB. Les concepteurs de PCB de la prochaine génération ont besoin non seulement d'accéder à des outils compétents et d'une instruction appropriée pour les utiliser, mais ils doivent être introduits à « tout le monde » impliqué dans le flux de travail de fabrication de PCB afin de comprendre comment contribuer à une vie saine pour eux-mêmes tout en contribuant à une communauté de parties prenantes de PCB contente et efficace.

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