Navigare il CAD 3D per PCB dall'interno del Tsunami Grigio

APEX San Diego - Cavalcando il mio long skateboard per le strade del Gaslamp dovevo sembrare davvero una scena, in completo e cravatta. Appena uscito dal pavimento dello show IPC APEX, stavo facendo curve tra il traffico, tornando al mio hotel dopo aver trascorso diverse ore a discutere dell'onda positiva del CAD 3D per PCB con alcuni colleghi del settore.

Improvvisamente, ho sentito due ragazzi ridere e gridarmi da un angolo della strada affollata: "Ehi, sei troppo vecchio per andare in skateboard!" Per l'amusement dei due uomini e di una folla intera di passanti in attesa al semaforo, ho fatto il segno shaka con la mano. Rapidamente, mentre il semaforo cambiava, ho risposto loro usando un termine che avevo sentito in una presentazione di designer di PCB la sera prima, gridando "Ecco lo Tsunami Grigio!" Apprezzando il suono di altre risate dalla strada, ho continuato a pattinare.

La metafora dello Tsunami Grigio era stata usata per descrivere la popolazione invecchiante dei progettisti di PCB che presto prenderanno la loro ultima onda fuori dall'industria elettronica e presumibilmente porteranno con sé la loro conoscenza e esperienza collettiva nella progettazione di PCB.

Aspetta... Tutti fuori dall'acqua! Cosa?!?

Lo dirò ancora. Le persone dietro il successo di quasi tutto ciò che funziona nell'industria delle PCB—la generazione dei baby boomers dei progettisti di PCB—sono sull'ultima onda. Si stanno ritirando.

Per decenni, i progettisti di PCB hanno realizzato layout di PCB con software che ha continuamente dovuto evolversi, spinti a soddisfare le esigenze del progettista esperto.

L'evoluzione è avvenuta tramite soluzioni alternative dei progettisti. Dalle geometrie di atterraggio personalizzate e il routing dei pad a forma di goccia, fino all'inondazione positiva dei piani di rame. Dal Routing Dinamico di coppie differenziali all'abbinamento automatico della lunghezza dei percorsi critici. Dall'importazione manuale di template DXF a file meccanici step altamente dettagliati. Il progettista di PCB esperto ha sempre saputo cosa fosse graficamente necessario per completare un progetto prima che il software si evolvesse per diventare uno strumento che potesse facilmente fornirlo.

Ad esempio, alcuni dei nostri progettisti di PCB della generazione millennial potrebbero trovare banale apprendere che prima della caduta dell'era "dot-com" intorno al 2000, esisteva solo una versione della creazione automatizzata dei piani di alimentazione. I piani interni negativi erano tutto ciò che gli strumenti di progettazione potevano creare all'epoca. Ma man mano che la tecnica di progettazione di inondazione degli strati esterni di un PCB diventava più accettata, i progettisti improvvisavano utilizzando i propri trucchi geometrici per riempire i piani intorno alla geometria delle piste degli strati esterni. Non fu fino a un evento di benchmark di progettazione PCB tenutosi a PCB west nel 2000, che l'industria assistette al primo software di progettazione PCB in grado di eseguire l'inondazione automatica del rame negli strati esterni.

Questo momento rappresenta un eccellente esempio di come un'azienda di EDA abbia risposto alle esigenze dei progettisti di PCB esperti aggiungendo funzionalità ai loro strumenti che si sono dimostrate utili nella progettazione, costringendo così tutti i concorrenti a seguire. Ma con la nuova capacità è nata la necessità di educare i progettisti sulle limitazioni di stampa, incisione e placcatura degli strati esterni. Ancora oggi, quasi due decenni dopo, i progettisti stanno erroneamente utilizzando le stesse regole di distanza e piani di rame interni (stampa e incisione) per l'inondazione degli strati esterni, che richiede più spazio per il passaggio aggiuntivo della placcatura.

Con decenni di esperienza nella progettazione di PCB che si dissolvono nell'onda del "tsunami grigio", stiamo già assistendo a segni di un cambiamento radicale nella produzione di PCB. L'industria elettronica è inondata di nuovi ingegneri elettronici che stanno affrontando le sfide della progettazione e del layout dei PCB.

Mentre la nuova ondata di prospettive nell'ingegneria elettronica prende forma, sta generando entusiasmo tra gli osservatori dell'industria. Ma mentre i nuovi progettisti di PCB, i "gremmies", remano con i loro strumenti di progettazione per cavalcare le loro prime onde, la parte della produzione di PCB dell'industria si sta preparando per un'estate infinita di brutali fallimenti nel design—impilamenti di PCB impossibili, terribili sfide di stampa e incisione, rapporti di aspetto del trapano ingestibili—tutti combinati con dati, specifiche di progettazione e documentazione imbarazzanti o mancanti.

Grazie ai grandi miglioramenti negli strumenti di layout dei PCB, guidati dall'esperienza della generazione di progettisti di PCB dei baby boomer, i nostri emergenti progettisti di PCB millennial possono imparare a utilizzare gli strumenti EDA in modo incredibilmente rapido! Ma imparare a progettare—cioè acquisire abbastanza esperienza per soddisfare i criteri di prestazione elettrica pur rispettando molti altri vincoli come il costo e la produzione—non è ancora possibile premendo un pulsante. La progettazione dei PCB deve essere appresa attraverso la comunicazione con gli stakeholder del processo di PCB e comprendendo le loro capacità.

Un'azienda di EDA che rifiuta la realtà secondo cui la funzionalità "facilità d'uso" non può esistere da sola e deve essere accoppiata con un'istruzione concreta sulla progettazione PCB scoprirà che il suo prodotto sta permettendo ai nuovi progettisti di creare facilmente design destinati al fallimento!

Con l'aumentare del vuoto di progettisti esperti disponibili per fare da mentori ai nuovi ingegneri elettronici, questi ultimi si rivolgono agli strumenti di layout PCB per guidarli verso il successo. Non è un segreto che le aziende di CAD per PCB siano ben consapevoli di ciò. Ci sono sforzi aziendali continui per affrontare questo dilemma. Qual è l'approccio giusto?

Catturare l'Esperienza di Progettazione Fondamentale del Passato

Gli educatori e i programmi di formazione sul design dei PCB hanno gettato molte basi per il design dei PCB per quanto riguarda come l'integrità del segnale e le prestazioni elettriche complessive siano influenzate dalle combinazioni intrecciate di componenti, conduttori, dielettrici e ambiente. Le aziende progressive di EDA farebbero bene a partecipare attivamente, supportare e catturare tutti questi concetti fondamentali mentre vengono presentati in blog, opuscoli, seminari e incontri di expo di design al fine di affrontare questi concetti nel loro software di progettazione come funzionalità fondamentale. Cercare di incorporare queste informazioni fondamentali come "impostazioni predefinite" nello strumento software si è dimostrato portare il nuovo progettista verso il fallimento. Ci sono stati casi reali di dati non producibili che sono arrivati al fornitore di PCB perché il nuovo progettista ha tristemente assunto che le impostazioni predefinite fossero impostate per essere producibili!

Connettere i Progettisti con gli Stakeholder dell'Industria Attuale

Sebbene la fisica dei componenti elettronici, inclusi i circuiti stampati, non sia cambiata negli anni, la densità di imballaggio e i parametri di integrità del segnale sono cambiati drasticamente. Ogni giorno, i progettisti si trovano di fronte a nuovi componenti che sono più piccoli che mai. Alcuni nuovi resistori a chip sono così piccoli da poter entrare all'interno dello zero di una data marcata penny del 2019!

Ma il fatto che siano disponibili nuovi componenti per ottime prestazioni elettriche non significa che siano sempre la scelta migliore per la disponibilità degli stakeholder degli acquisti. Non significa che i componenti siano la scelta migliore per l'elaborazione meccanica degli stakeholder dell'assemblaggio. Più che mai, i progettisti di PCB devono essere introdotti a tutti gli stakeholder dell'industria dei PCB per progettare per il successo di tutti. Si stanno stabilendo connessioni con gli stakeholder dell'ingegneria ad alta velocità, della fabbricazione, dell'assemblaggio e del test attraverso la capacità del software degli strumenti EDA.

Stiamo vedendo software integrati che ora possono definire materiali specifici, calcolare l'impedenza delle tracce e che generano automaticamente dimensioni e tolleranze per pannelli di fabbricazione e array di assemblaggio. Ma senza collegare i nuovi utenti di queste capacità di progettazione e documentazione agli stakeholder che influenzano, i fornitori di strumenti EDA stanno nuovamente permettendo al nuovo progettista di fallire.

A che serve uno strumento di progettazione PCB che fornisce la capacità di dimensionamento e tolleranza geometrica utilizzando IPC-2615 a un nuovo utente che non ha mai seguito un corso di dimensionamento e tolleranza? Oh caro, per favore aiuta gli stakeholder della produzione che ricevono documentazione di progettazione da un nuovo progettista che pensava fosse una buona idea applicare questa funzionalità senza la formazione adeguata!

Costruire una Comunità Dinamica di Stakeholder PCB

Quindi non fraintendiamo. Assistere a un webinar su uno strumento EDA che mostra un software di layout in grado di affrontare la prossima ondata di funzionalità aggiunte per aiutare tutti gli stakeholder dell'industria delle PCB è uno spettacolo impressionante da vedere. Lo stesso vale per guardare i surfisti esperti cavalcare le imponenti onde di sessanta piedi a Maverick’s, un luogo per il surf appena a nord di Half Moon Bay in California. Un'azienda EDA saggia riconoscerà che solo professionisti esperti cavalcano queste onde. Persone che hanno cercato consigli saggi da coloro che sono passati prima e che hanno assemblato squadre di supporto di elicotteri di soccorso e moto d'acqua personali per completare il ritorno in sicurezza una volta cavalcata l'onda. Nessuno in sé e cosciente incoraggerebbe un principiante a provare queste cose. Soprattutto da solo.

Le aziende di EDA attente riconoscono che è di vitale importanza costruire una comunità di stakeholder del PCB per supportare le loro più recenti innovazioni in termini di capacità degli strumenti. Una comunità di progettazione PCB sana deve includere input e feedback di revisione da parte di tutto il personale che trarrà vantaggio dal suo utilizzo o risentirà degli utenti che falliscono. L'ingegneria della performance dell'integrità del segnale, l'ingegneria dei componenti, la gestione dei fornitori, l'ingegneria di produzione, l'ingegneria dei test e persino i clienti devono essere riuniti per condividere e apprendere. Come per i progetti PCB stessi, gli eventi devono attenersi a determinati vincoli. Devono essere accessibili, interessanti, divertenti e coinvolgenti. Devono servire a costruire una comunità PCB.

Cosa resterà dell'industria dei PCB dopo il Tsunami Grigio?

Indipendentemente dall'epoca in cui hai imparato o stai ancora imparando la progettazione di PCB, la professione ha sempre avuto un grande vantaggio. La progettazione di PCB appartiene a una classe di lavori tecnici in cui ascoltare la tua musica preferita mentre si effettua il routing può effettivamente aumentare le tue prestazioni di progettazione! Un progettista di PCB può continuare per tutta la notte per finire un lavoro entro il mattino se nel headset suona la musica giusta. Ho spesso lasciato che le ore trascorressero inosservate mentre facevo il routing sulle melodie surf rock di Dick Dale and the Del Tones. Purtroppo, il mondo ha recentemente perso il “Re della Chitarra Surf”.

Ma da quando Dick ha cavalcato la sua ultima onda all'età di 81 anni, la sua industria—l'industria musicale—ha fatto un ottimo lavoro nel registrare e documentare il suo lavoro fin dalle fondamenta. Ci sono innumerevoli registrazioni, video su YouTube e persino festival di surf rock che garantiranno che il suo lascito continui a vivere. E la cosa migliore di tutte è che i progettisti di PCB possono continuare ad ascoltare la sua canzone classica "Miserlou" mentre tracciano innumerevoli percorsi di progettazione DDRx per ore e ore.

L'industria musicale ha reso possibile per chiunque abbia accesso ai media o tempo per partecipare a eventi dal vivo, la capacità di acquisire strumenti, imparare a suonarli e persino guadagnarsi da vivere suonandoli. I progettisti di PCB, giovani e meno giovani, possono solo sperare che la nostra industria—l'industria dell'elettronica, della progettazione di PCB—guidata forse dagli stessi fornitori di strumenti EDA, stia facendo un buon lavoro nel preservare un simile lascito di progettisti di PCB per i nostri futuri progettisti di PCB. I progettisti di PCB di nuova generazione non hanno solo bisogno di accesso a strumenti capaci e di istruzioni adeguate per utilizzarli, ma devono essere introdotti a "tutti gli altri" coinvolti nel workflow di produzione dei PCB per capire come contribuire a un'esistenza sana per se stessi contribuendo contemporaneamente a una comunità di stakeholder dei PCB contenta ed efficiente.

Vorresti scoprire di più su come Altium può aiutarti con il tuo prossimo design di PCB? Parla con un esperto di Altium o leggi di più su come scegliere il produttore giusto e generare i deliverable in Altium Designer^®.

Aggiungi oggi una nuova licenza di Altium Designer^® e
RISPARMIA IL 40% sul prezzo di acquisto.