Pourquoi les cours sur les circuits imprimés sont-ils essentiels dans un cursus d'ingénierie ?

Si on compare les semi-conducteurs aux organes du corps humain, alors un circuit imprimé est le squelette et les vaisseaux qui donnent à un appareil électronique sa structure.

L'électronique moderne telle que nous la concevons aujourd'hui n'existerait pas sans les circuits imprimés, et l'utilisation de ces derniers comme emballage pour les composants électroniques n'est pas près de disparaître.

Des smartphones aux appareils électroménagers, les circuits imprimés des appareils électroniques doivent être minutieusement conçus et soigneusement fabriqués, faute de quoi les produits ne fonctionneront pas correctement.

Malgré l'importance des circuits imprimés dans pratiquement tous les produits électroniques commercialisés aujourd'hui, vous seriez surpris de voir à quel point le système universitaire a accordé peu d'importance à la promotion de cursus universitaires axés sur leur conception et leur fabrication.

Or, l'industrie des semi-conducteurs s'est considérablement développée en raison des défis techniques grandissants imposés par la loi de Moore. Par conséquent, les circuits imprimés sont parfois considérés comme un moyen exagéré de connecter les puces d'ordinateur entre elles.

En réalité, aucun des appareils électroniques que nous aimons utiliser ou dont nous dépendons ne peut fonctionner correctement si les circuits imprimés ne sont pas conçus et fabriqués dans les règles de l'art.

Ces processus s'appuient également sur d'autres domaines d'ingénierie. Une formation à la conception de circuits imprimés peut aider les étudiants à aborder les problématiques liées à la conception et la fabrication, des compétences très utiles lorsqu'ils entreront sur le marché du travail.

Pourquoi inclure les cours sur les circuits imprimés dans un cursus d'ingénierie ?

La conception de circuits imprimés combine de nombreux concepts fondamentaux de l'ingénierie électrique et électronique. Elle met l'accent sur la conception d'un produit physique.

La création d'un circuit imprimé constructible revient à résoudre une équation complexe où les règles reposent sur des concepts fondamentaux de l'ingénierie électrique. C'est un exercice amusant et stimulant qui comprend de nombreux défis sur le plan technique.

En plus d'être amusante, la conception de circuits imprimés est aussi une fonction essentielle de l'industrie électronique, qui a été grandement négligée au cours des dernières décennies. Par conséquent, la demande de concepteurs de circuits imprimés compétents devrait augmenter dans les années à venir, à mesure que la main-d’œuvre actuelle partira à la retraite.

Cette formation donnera donc aux étudiants une longueur d'avance s'ils poursuivent une carrière dans l'ingénierie du matériel. Ils pourront en tirer parti dans le cadre d'un programme d'études classique en ingénierie.

Connaissance des processus de conception et des logiciels de l'industrie

Plus que dans d'autres domaines de l'ingénierie, la conception de circuits imprimés respecte un processus spécifique qui guide les concepteurs, de l'idée de départ à la mise en production.

Cette formation expose les étudiants à un flux de travail standardisé déployé dans l'ensemble du secteur de l'électronique.

Ce dernier est appliqué dans les logiciels de conception de circuits imprimés. Ainsi, les étudiants auront la possibilité de voir comment des projets concrets sont mis en œuvre dans un environnement professionnel. Il s'agit d'une précieuse opportunité qui exigerait normalement que l'étudiant fasse un stage.

La conception de circuits imprimés combine plusieurs disciplines d'ingénierie

La conception de circuits imprimés repose sur des bases solides en génie électrique, ce qui oblige les étudiants à puiser dans les concepts de l'électronique numérique, analogique, de puissance et les hyperfréquences, souvent dans le cadre d'une seule et même conception.

Quel que soit le projet, un concepteur doit s'appuyer sur plusieurs disciplines d'ingénierie pour réaliser des schémas, le routage physique et, enfin, une conception entièrement constructible. Ces aspects sont les suivants :

• La conception de circuits fondamentaux et la saisie de schémas ;
• La simulation et l'analyse, de SPICE aux solveurs de champ 3D à ondes complètes ;
• Le routage physique, souvent dans le cadre de contraintes mécaniques ;
• Les concepts électromagnétiques, en particulier concernant la propagation des ondes et le rayonnement.

Étant donné qu'un seul projet peut faire appel à des concepts issus de nombreux domaines d'ingénierie, la conception de circuits imprimés est une excellente occasion de montrer la convergence entre ces domaines d'un point de vue pratique.

Même si les étudiants ne finissent pas par travailler dans cette industrie une fois leur diplôme en poche, ils auront découvert différents projets d'ingénierie collaboratifs et multidisciplinaires auxquels ils seront confrontés lorsqu'ils entreront sur le marché du travail.

Connaissance des processus de fabrication

En fin de compte, l'ingénierie du matériel consiste à créer une conception qui peut être fabriquée en volume. La conception de circuit imprimé met l'accent sur la conception pour la fabrication (DFM).

Autrement dit, les contraintes imposées par les processus de fabrication sont prises en compte lors de la création d'un routage physique.

Cette discipline offre aux étudiants une excellente introduction aux stratégies DFM et les aide à développer un processus de réflexion pour mieux appréhender les projets soumis à des contraintes de fabrication.

Les étudiants qui connaissent la DFM sont mieux préparés à entrer sur le marché du travail et à travailler sur des produits qui peuvent être fabriqués en grande quantité.

La connaissance du processus de fabrication de circuits imprimés peut également inciter les étudiants à travailler dans ce secteur. Avec un regain d'intérêt pour la délocalisation et de nouveaux investissements dans les techniques de fabrication avancées, ils trouveront dans ce domaine des défis amusants et enrichissants.

Un cours sur la conception de circuit imprimé peut les mener vers la réussite s’ils choisissent de poursuivre une carrière dans la fabrication.

Avant de passer à la fabrication à grande échelle, ils bénéficieront d'une excellente introduction au processus de conception et d'ingénierie front-end grâce au prototypage fonctionnel et à l'élaboration de preuves de concept.

La prochaine étape pour conférer de nouvelles connaissances et compétences aux élèves consiste à leur demander de concevoir et de produire un circuit imprimé personnalisé qui correspond aux fonctionnalités du prototype du premier tour.

Selon Siddharth Deliwala, directeur des programmes du laboratoire ESE à l'école d'ingénierie et de sciences appliquées de l'Université de Pennsylvanie,
« la compréhension des compétences de prototypage est une étape nécessaire pour que les étudiants en ingénierie électronique deviennent d'excellents concepteurs dans les domaines de la RF et de la conception numérique haute vitesse. Altium Education propose une introduction parfaite à la conception de PCB préalablement à tout cours d'ingénierie avancé ».

Les concepteurs de circuits imprimés sont très demandés

Plus important encore, en raison d'une pénurie de main-d'œuvre, les concepteurs de circuits imprimés devraient être très demandés dans les décennies à venir.

Aujourd'hui encore, une crise de la main-d'œuvre se profile alors que la majorité des concepteurs de circuit imprimé en Amérique du Nord approchent de l'âge de la retraite. Selon les résultats d'une récente enquête publiée dans le magazine Printed Circuit Design & Fab (PCD&F), la pénurie de main-d'œuvre parmi les concepteurs de circuits imprimés nord-américains ne devrait qu'empirer.

Cette enquête a révélé ce qui suit :

• 61 % des concepteurs déclarent avoir plus de 50 ans, tandis que seuls 23 % ont moins de 35 ans ;
• 55 % des concepteurs prévoient de quitter la profession dans les dix prochaines années ;
• parmi eux, plus de 25 % prendront leur retraite dans les cinq prochaines années ;
• 78 % des concepteurs déclarent qu'ils ne travailleront plus dans ce domaine au cours des 15 prochaines années en raison de leur âge.

Présentation d'Altium Education : cours sur les circuits imprimés

Le secteur de l'électronique et le monde universitaire ont la possibilité et la responsabilité de commencer à former la prochaine génération de concepteurs. En raison de la pénurie sans précédent de main-d'œuvre et de la difficulté à trouver des ressources éducatives de grande qualité en ligne, Altium a décidé de créer un programme éducatif gratuit pour les lycées et les universités.

Le programme Altium Education permet aux enseignants et aux étudiants d'intégrer des cours de conception de circuit imprimé à la pointe de l'industrie à leur programme d'études ou dans le cadre d'un apprentissage indépendant. Ce programme est présenté sous forme de modules. Les enseignants peuvent intégrer les modules de leur choix à leurs cours ou les utiliser tels quels.

Les étudiants intéressés par ce sujet peuvent également suivre ces cours indépendamment. Mieux encore, ces cours sont disponibles gratuitement. Les étudiants qui disposent d'une adresse e-mail valide d'un établissement d'enseignement peuvent demander une licence pédagogique Altium Designer afin de travailler sur les exemples données dans le cadre de la formation.

Si vous souhaitez en savoir plus sur ce programme, inscrivez-vous gratuitement dès aujourd’hui pour accéder aux cours. Nous espérons que ces ressources vous inciteront à intégrer des sujets relatifs à la conception de circuit imprimé à vos cours d'ingénierie électrique.