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グレイツナミの中から3D PCB CADを探索する

サンディエゴのAPEX - ガスランプ地区の通りをスーツとネクタイ姿でロングスケートボードに乗っている私は、かなりの光景だったに違いありません。IPC APEXの展示会場を出たばかりで、業界の同僚数人と3D PCB CADの前向きな波について数時間話し合った後、交通の中をターンを切りながらホテルに戻っていました。

突然、混雑した街角で2人の男性が笑いながら私に声をかけてきました。「おい、お前、スケートボードに乗るには歳を取りすぎてるぞ！」信号待ちでいる人々全員の楽しみになりながら、私は手でシャカサインを見せました。信号が変わるとすぐに、前夜のPCBデザイナーのプレゼンテーションで聞いた言葉を使って彼らに声をかけ返し、「グレイ・ツナミを見よ！」と叫びました。通りからさらに笑い声が聞こえるのを楽しみながら、私はスケートを続けました。

グレイ・ツナミの比喩は、電子業界から最後の波を捉えて去ろうとしているPCBデザイナーの高齢化している人口を表すために使われました。そして、おそらく彼らの集合的なPCB設計の知識と経験を持って行ってしまうでしょう。

待って… みんな、水から出て！ えっ？！

また言いますが、PCB業界で機能するほとんどすべてのものの成功の背後にいる人々—PCBデザイナーのベビーブーム世代—は最後の波に乗っています。彼らは引退しています。

数十年にわたり、PCBデザイナーは、経験豊富なデザイナーのニーズに応えるために進化し続けなければならなかったソフトウェアを使用してPCB設計のレイアウトを行ってきました。

その進化はデザイナーのワークアラウンドによってもたらされました。カスタマイズされたランドジオメトリーやティアドロップドパッドルーティングから、銅プレーンのポジティブフラッディングまで。差動ペアのダイナミックルーティングから、重要なルートの自動長さマッチングまで。手動でインポートされたDXFテンプレートから、非常に詳細な機械的ステップファイルまで。経験豊富なPCBデザイナーは、ソフトウェアが簡単に提供できるツールに進化する前から、設計を完成させるためにグラフィカルに必要なものが何であるかを常に知っていました。

たとえば、ミレニアル世代のPCBデザイナーの中には、「ドットコム」時代が2000年頃に終わる前に、自動化された電源プレーンの作成方法が1種類しかなかったことを知って驚く人もいるかもしれません。当時、設計ツールで作成できたのは内部の負のプレーンだけでした。しかし、PCBの外層を溢れさせる設計技術がより受け入れられるようになると、デザイナーは自分たちの幾何学的な工夫を使って、外層のランドジオメトリの周りのプレーンを埋めるようになりました。PCBデザインのベンチマークイベントが2000年にPCBウェストで開催されたときに、業界は初めて自動化された外層銅の溢れを実行できるPCBデザインソフトウェアを目の当たりにしました。

この瞬間は、EDA企業が経験豊富なPCBデザイナーからの要望に応え、彼らの設計を助けることが証明された機能をツールに追加することで、すべての競合他社に追随させる優れた例として立っています。しかし、新しい機能が追加されたことで、外層プリント、エッチング、メッキの制約についてデザイナーを教育する必要が生じました。今日に至るまで、ほぼ2十年後でも、デザイナーは誤って同じクリアランスルールと内層銅プレーン（プリントとエッチング）を外層の溢れに使用しており、追加のメッキステップのためにより多くのクリアランスが必要です。

PCB設計の経験が数十年にわたって蓄積され、グレーツナミの後に洗い流される中で、PCB製造における大きな変化の兆しが既に見え始めています。電子業界は、PCB設計とレイアウトの課題に取り組む新しい電子エンジニアで溢れかえっています。

新しい電子工学の展望が形を成すにつれて、業界の見物人からの興奮が生まれています。しかし、新しいPCB設計の「グレミー」たちが初めての波を捕まえるために設計ツールを漕ぎ出すと、業界のPCB製造部門は、無理なPCBスタックアップ、恐ろしいプリントとエッチングの課題、管理不可能なドリルアスペクト比など、厄介なデザインの失敗に終わる無限の夏に備えています。これらはすべて、不格好または欠落しているデータ、設計仕様、および文書と組み合わされています。

ベビーブーム世代のPCBデザイナーの経験によって推進されたPCBレイアウトツールの大幅な改善により、新世代のミレニアルPCBデザイナーはEDAツールの操作を恐ろしく早く学ぶことができます！しかし、設計を学ぶこと、つまり電気的性能基準を満たしながら、コストや製造などの多くの他の制約も満たすのに十分な経験を得ることは、まだボタンを押すだけでは達成されていません。PCB設計は、PCBプロセスの関係者とのコミュニケーションを通じ、彼らの能力を理解することで学ばなければなりません。

EDA企業が「使いやすさ」の機能が単独で成り立つという現実を拒否し、それが具体的なPCB設計教育と結びつけられなければならないと認識しない場合、その製品は新しい設計者が簡単に失敗する設計を作成することを可能にしてしまいます！

経験豊富な設計者が新しいEEを指導するために利用できる人材がますます不足している中で、EEはPCBレイアウトツールに成功への道を導いてもらおうとしています。PCB CAD企業がこれを十分承知していることは秘密ではありません。このジレンマに対処するための企業努力が継続しています。正しいアプローチとは何でしょうか？

過去の基礎的な設計経験を捉える

PCB設計教育者や教育プログラムは、コンポーネント、導体、誘電体、環境の相互作用が信号の整合性や全体的な電気性能にどのように影響するかについて、多くの基礎を築いてきました。進歩的なEDA企業は、これらの基本概念をブログ、小冊子、セミナー、設計エキスポの会議で提示されるたびに積極的に参加し、サポートし、捉えることで、これらの概念を設計ソフトウェアの基本機能として取り扱うことが重要です。この基本情報をソフトウェアツールの「デフォルト設定」として単に埋め込もうとすることは、新しい設計者を失敗に導くことが証明されています。実際に、新しい設計者がデフォルト設定が製造可能であると残念ながら仮定したために、製造不可能なデータがPCBサプライヤーに現れたケースがありました！

現代の業界関係者と設計者を繋げる

電子部品、特にプリント基板の物理は年を経ても変わりませんが、パッケージング密度や信号整合性のパラメータは劇的に変化しました。設計者は毎日、これまでになく小さい新しいコンポーネントに直面しています。ある新しいチップ抵抗は、2019年にマークされたペニーのゼロの中に収まるほど小さいです！

しかし、新しい部品が良好な電気性能のために利用可能であるからといって、それが常に購入関係者の利用可能性にとって最適な選択であるとは限りません。それは、部品が組み立て関係者の機械処理にとって最適な選択であるという意味でもありません。これまで以上に、PCB設計者は、すべての関係者の成功のために設計するために、PCB業界のすべての関係者に紹介される必要があります。EDAツールソフトウェアの機能を通じて、高速エンジニアリング、製造、組み立て、テストの関係者との接続が行われています。

特定の材料を定義し、トレースインピーダンスを計算し、製造パネルや組み立てアレイの寸法と公差を自動生成する統合ソフトウェアが現れています。しかし、これらの設計および文書化機能の新しいユーザーを、それらが影響を与える関係者に接続しなければ、EDAツールサプライヤーは再び新しい設計者が失敗することを可能にしています。

PCB設計ツールが、寸法および公差のクラスを受講したことがない新しいユーザーに対して、IPC-2615を使用した幾何学的寸法付与と公差の機能を提供することに何の意味があるでしょうか？ああ、適切なトレーニングなしにこの機能を適用するのが良いアイデアだと考えた新しい設計者から設計文書を受け取る製造関係者を助けてください！

ダイナミックなPCB関係者コミュニティを構築する

では、誤解しないようにしましょう。EDAツールのウェビナーを見て、PCB業界のすべてのステークホルダーを支援するために追加された次世代の機能に対応できるレイアウトソフトウェアが披露されるのは、本当に素晴らしい光景です。カリフォルニアのハーフムーンベイの北にあるサーフィンスポット、マーベリックスで、経験豊富なサーファーが60フィートの巨大な波に乗るのを見るのも同様に素晴らしいです。賢明なEDA企業は、これらの波をサーフィンするのは経験豊富なプロフェッショナルだけであることを認識します。先人たちから賢明な助言を求め、一度波に乗った後の危険から脱出するために、救助ヘリコプターや個人用水上バイクのサポートチームを組織した人たちです。正気の人なら、特に一人でこれらのことを試みるよう初心者に勧めることはありません。

EDA企業が意識していることの一つは、ツールの新しい波をサポートするためにPCB関係者のコミュニティを構築することが非常に重要であるということです。健全なPCB設計コミュニティには、その使用から利益を得るか、または使用者によって損害を受ける可能性がある全ての関係者からの意見やレビューフィードバックが含まれなければなりません。信号整合性パフォーマンスエンジニアリング、コンポーネントエンジニアリング、サプライヤー管理、製造エンジニアリング、テストエンジニアリング、さらには顧客までもが集まって共有し、学ぶ必要があります。PCB設計自体と同様に、イベントも特定の制約を守る必要があります。それらは手頃な価格で、興味深く、楽しく、そして魅力的でなければなりません。PCBコミュニティを構築するために役立つ必要があります。

グレーツナミの後、PCB業界に何が残るのか？

PCB設計を学んだ時代に関わらず、この職業は常に大きな利点を持っていました。PCB設計は、お気に入りの音楽を聴きながらルーティングすることで、実際に設計のパフォーマンスを向上させることができる技術職の一つです！適切な音楽がヘッドセットで流れていれば、PCBデザイナーは夜通し作業をして、朝までに仕事を終えることができます。私はしばしば、Dick Dale and the Del Tonesのサーフロックの曲に合わせてルーティングしながら、時間が気づかぬうちに過ぎ去るのを許してきました。残念ながら、世界は最近「サーフギターの王様」を失いました。

しかし、ディックが81歳で最後の波に乗った後、彼の業界である音楽業界は、その基盤から彼の作品を記録し文書化することに大いに努めてきました。数え切れないほどの録音、YouTube動画、さらにはサーフロックフェスティバルまであり、彼の遺産が生き続けることを保証しています。そして何よりも、PCBデザイナーは彼のクラシックな曲「ミゼルル」を聴きながら、何時間もDDRｘデザインのトラックをルーティングし続けることができます。

音楽業界は、メディアへのアクセスがある人やライブイベントに参加する時間がある人が、楽器を手に入れ、演奏を学び、さらにはそれで生計を立てることができるようにしました。若いPCBデザイナーも古いPCBデザイナーも、私たちの業界である電子機器、PCBデザイン業界が、おそらくEDAツールの供給者自身によって導かれ、将来のPCBデザイナーのために同様のPCBデザイナーの遺産を保存する上で良い仕事をしていることを願うだけです。次世代のPCBデザイナーには、適切なツールへのアクセスとそれらを使用するための適切な指導だけでなく、PCB製造ワークフローに関わる「他のすべての人」に紹介される必要があります。これにより、自分たちの健全な生計に貢献すると同時に、満足して効率的なPCBステークホルダーコミュニティに貢献する方法を理解できます。

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