Lướt sóng CAD PCB 3D từ bên trong Cơn sóng xám

APEX San Diego - Tôi lướt ván dài trên các con phố của Gaslamp trong bộ suit và cà vạt chắc hẳn đã là một cảnh tượng đáng nhớ. Vừa rời khỏi sàn triển lãm IPC APEX, tôi đang cắt cua qua các dòng xe, trở về khách sạn sau vài giờ thảo luận về làn sóng tích cực của 3D PCB CAD với một số đồng nghiệp trong ngành.

Bỗng nhiên, tôi nghe thấy hai chàng trai cười và hét lên với tôi từ góc phố đông đúc: “Này, ông già rồi còn đi trượt ván à!” Để làm thú vị cho hai người đàn ông và toàn bộ đám đông đang chờ đèn đỏ, tôi đã vẫy tay chào kiểu shaka. Nhanh chóng, khi đèn đổi màu, tôi đã hét lại với họ bằng một thuật ngữ tôi nghe được trong một bài thuyết trình của nhà thiết kế PCB tối hôm trước, la lên “Hãy nhìn vào Sóng Xám Khổng Lồ!” Thích thú với tiếng cười từ phố, tôi tiếp tục trượt ván.

Phép ẩn dụ Sóng Xám Khổng Lồ đã được sử dụng để mô tả dân số lão hóa của các nhà thiết kế PCB sẽ sớm bắt lấy làn sóng cuối cùng ra khỏi ngành công nghiệp điện tử và có lẽ mang theo kiến thức và kinh nghiệm thiết kế PCB của họ.

Chờ đã… Mọi người ra khỏi nước! Cái gì?!?

Tôi sẽ nói lại một lần nữa. Những người đứng sau thành công của hầu hết mọi thứ hoạt động trong ngành công nghiệp PCB—thế hệ thiết kế PCB thuộc thế hệ baby boom—đang ở làn sóng cuối cùng của họ. Họ đang nghỉ hưu.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiết kế PCB đã phác thảo các thiết kế PCB bằng phần mềm mà liên tục phải phát triển, được thúc đẩy để đáp ứng nhu cầu của nhà thiết kế có kinh nghiệm.

Sự tiến hóa đến từ cách làm việc xung quanh của nhà thiết kế. Từ hình dạng đất tùy chỉnh và định tuyến pad hình giọt nước đến việc lấp đầy dương của các mặt phẳng đồng. Từ Định tuyến Động của các cặp vi sai đến việc khớp chiều dài tự động của các tuyến đường quan trọng. Từ việc nhập thủ công các mẫu DXF đến các tệp bước cơ khí chi tiết cao. Nhà thiết kế PCB có kinh nghiệm luôn biết điều gì là cần thiết về mặt đồ họa để hoàn thành một thiết kế trước khi phần mềm phát triển để trở thành công cụ có thể dễ dàng cung cấp nó.

Ví dụ, một số nhà thiết kế PCB thuộc thế hệ millennials có thể thấy việc học về việc trước kỷ nguyên "dot-com" sụp đổ vào khoảng năm 2000, chỉ có một loại hình tạo mặt phẳng nguồn tự động duy nhất là điều không đáng chú ý. Các mặt phẳng nội bộ âm là tất cả những gì các công cụ thiết kế có thể tạo ra vào thời điểm đó. Nhưng khi kỹ thuật thiết kế làm đầy các lớp ngoài cùng của PCB trở nên được chấp nhận nhiều hơn, các nhà thiết kế đã sáng tạo bằng cách sử dụng các mẹo hình học của riêng họ để lấp đầy các mặt phẳng xung quanh hình học đất lớp ngoài cùng. Chỉ đến một sự kiện đánh dấu trong thiết kế PCB được tổ chức tại PCB west vào năm 2000, ngành công nghiệp mới chứng kiến phần mềm thiết kế PCB đầu tiên có thể thực hiện việc làm đầy đồng lớp ngoài cùng một cách tự động.

Khoảnh khắc này đứng như một ví dụ xuất sắc về một công ty EDA đã đáp ứng lời kêu gọi của các nhà thiết kế PCB giàu kinh nghiệm bằng cách thêm các tính năng vào công cụ của họ đã chứng minh là giúp họ thiết kế, do đó buộc tất cả các đối thủ cạnh tranh phải theo sát. Nhưng với khả năng mới, nhu cầu giáo dục các nhà thiết kế về in lớp ngoài, khắc và ràng buộc mạ đã xuất hiện. Ngay cả ngày nay, gần hai thập kỷ sau, các nhà thiết kế vẫn đang sử dụng sai các quy tắc khoảng cách và mặt phẳng đồng lớp nội bộ (in và khắc) cho việc làm đầy lớp ngoài cùng, điều này đòi hỏi khoảng cách lớn hơn cho bước mạ thêm.

Với hàng thập kỷ kinh nghiệm thiết kế PCB đang dần biến mất theo làn sóng xám, chúng ta đã bắt đầu thấy những dấu hiệu của một sự thay đổi lớn trong sản xuất PCB. Ngành công nghiệp điện tử đang được làm mới bởi các kỹ sư điện tử mới những người đang đối mặt với những thách thức của việc thiết kế và bố trí PCB.

Khi làn sóng triển vọng kỹ thuật điện tử mới bắt đầu hình thành, nó đang tạo ra sự hứng thú từ bờ biển của những người quan sát ngành công nghiệp. Nhưng khi những “gremmies” thiết kế PCB mới bắt đầu chèo ván thiết kế của họ ra để bắt lấy những con sóng đầu tiên, phần sản xuất PCB của ngành công nghiệp đang chuẩn bị cho một mùa hè không hồi kết của những pha wipeout thiết kế khó nhằn - những cấu trúc PCB không thể thực hiện được, những thách thức in và ăn mòn kinh hoàng, tỷ lệ khoan không thể quản lý được - tất cả đều kết hợp với dữ liệu, thông số thiết kế và tài liệu thiếu hoặc không phù hợp.

Do sự cải thiện lớn trong công cụ bố trí PCB do kinh nghiệm của thế hệ nhà thiết kế PCB thời baby boom, những nhà thiết kế PCB thế hệ millennial mới của chúng ta có thể học cách sử dụng công cụ EDA một cách nhanh chóng đáng sợ! Nhưng việc học thiết kế - tức là đạt được đủ kinh nghiệm để đáp ứng tiêu chí hiệu suất điện tử trong khi đáp ứng nhiều ràng buộc khác như chi phí và sản xuất cũng vậy - vẫn chưa thể đạt được chỉ bằng một cái nhấn nút. Thiết kế PCB phải được học thông qua giao tiếp với các bên liên quan đến quy trình PCB và hiểu biết về khả năng của họ.

Một công ty EDA từ chối thực tế rằng chức năng "dễ sử dụng" không tồn tại độc lập và phải được kết hợp với giáo dục thiết kế PCB cụ thể sẽ phát hiện ra rằng sản phẩm của họ đang giúp các nhà thiết kế mới dễ dàng tạo ra các thiết kế sẽ thất bại!

Với sự thiếu hụt ngày càng tăng của các nhà thiết kế có kinh nghiệm sẵn sàng hướng dẫn các kỹ sư điện mới, các kỹ sư này đang tìm kiếm các công cụ bố trí PCB để hướng dẫn họ đến thành công. Không phải là bí mật khi các công ty CAD PCB đều biết rõ điều này. Có những nỗ lực doanh nghiệp liên tục để giải quyết tình thế này. Cách tiếp cận đúng là gì?

Bắt lấy Kinh nghiệm Thiết kế Cơ bản từ Quá khứ

Các nhà giáo dục và chương trình giáo dục về thiết kế PCB đã đặt nền móng cho thiết kế PCB liên quan đến cách tính toán động cơ học tín hiệu và hiệu suất điện tổng thể bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp chéo của các thành phần, dẫn điện, điện môi và môi trường. Các công ty EDA tiên tiến sẽ làm tốt khi chủ động tham gia, hỗ trợ và nắm bắt tất cả những khái niệm cơ bản này khi chúng được trình bày trong các blog, sách nhỏ, hội thảo và cuộc họp triển lãm thiết kế nhằm giải quyết những khái niệm này trong phần mềm thiết kế của họ như là chức năng cơ bản. Chỉ cố gắng nhúng thông tin cơ bản này dưới dạng “cài đặt mặc định” trong công cụ phần mềm đã được chứng minh là dẫn dắt nhà thiết kế mới đến thất bại. Đã có trường hợp thực tế của dữ liệu không thể sản xuất xuất hiện tại nhà cung cấp PCB vì nhà thiết kế mới buồn bã giả định rằng các cài đặt mặc định được thiết lập để có thể sản xuất!

Kết nối Nhà Thiết kế với các Bên Liên Quan trong Ngành Công nghiệp Hiện Nay

Trong khi vật lý của các thành phần điện tử bao gồm cả bảng mạch in không thay đổi qua các năm, mật độ đóng gói và các tham số động cơ học tín hiệu đã thay đổi đáng kể. Mỗi ngày, các nhà thiết kế đối mặt với các thành phần mới nhỏ hơn bao giờ hết. Một số chip điện trở mới nhỏ đến mức có thể vừa vặn bên trong số không của một đồng xu có dấu ngày 2019!

Nhưng chỉ vì các bộ phận mới có sẵn cho hiệu suất điện tốt không có nghĩa là chúng luôn luôn là lựa chọn tốt nhất cho việc mua sắm theo sự sẵn có của các bên liên quan. Điều đó không có nghĩa là các bộ phận là lựa chọn tốt nhất cho quá trình xử lý máy móc của các bên liên quan lắp ráp. Hơn bao giờ hết, các nhà thiết kế PCB cần được giới thiệu với tất cả các bên liên quan trong ngành công nghiệp PCB để thiết kế cho sự thành công của tất cả. Các kết nối đang được thiết lập với các bên liên quan về kỹ thuật tốc độ cao, sản xuất, lắp ráp và kiểm tra thông qua khả năng phần mềm công cụ EDA.

Chúng ta đang thấy phần mềm tích hợp giờ đây có thể xác định các vật liệu cụ thể, tính toán trở kháng dấu vết và tự động tạo kích thước và dung sai cho các bảng sản xuất và mảng lắp ráp. Nhưng mà không kết nối người dùng mới của những khả năng thiết kế và tài liệu này với các bên liên quan mà họ ảnh hưởng, các nhà cung cấp công cụ EDA lại một lần nữa giúp người thiết kế mới có khả năng thất bại.

 Có ích gì cho một công cụ thiết kế PCB cung cấp khả năng kích thước học và dung sai học theo IPC-2615 cho một người dùng mới chưa bao giờ tham gia một lớp học về kích thước và dung sai? Ôi trời, xin hãy giúp đỡ các bên liên quan sản xuất nhận tài liệu thiết kế từ một nhà thiết kế mới nghĩ rằng việc áp dụng chức năng này mà không cần đào tạo đúng cách là một ý tưởng hay!

Xây dựng Cộng đồng Các Bên Liên Quan PCB Động

Vì vậy, chúng ta không nên hiểu lầm. Việc xem một hội thảo trực tuyến về công cụ EDA trình bày phần mềm thiết kế bố trí có thể giải quyết làn sóng tính năng mới được thêm vào để hỗ trợ tất cả các bên liên quan trong ngành công nghiệp PCB thực sự là một cảnh tượng đáng kinh ngạc. Cũng giống như việc xem những người lướt sóng giàu kinh nghiệm chinh phục những con sóng cao tới sáu mươi feet tại Maverick’s, một địa điểm lướt sóng ở phía Bắc của Half Moon Bay ở California. Một công ty EDA thông thái sẽ nhận ra rằng chỉ những chuyên gia có kinh nghiệm mới có thể lướt những con sóng này. Những người đã tìm kiếm lời khuyên sáng suốt từ những người đi trước và đã tổ chức các đội hỗ trợ bao gồm trực thăng cứu hộ và phương tiện nước cá nhân để hoàn thành chuyến đi ra khỏi nguy hiểm sau khi đã lướt sóng. Không ai trong trạng thái tỉnh táo nào sẽ khuyến khích một người mới bắt đầu thử những điều này. Đặc biệt là một mình.

Các công ty EDA ý thức được rằng việc xây dựng một cộng đồng các bên liên quan đến PCB để hỗ trợ những bước tiến mới nhất trong khả năng công cụ của họ là vô cùng quan trọng. Một cộng đồng thiết kế PCB khỏe mạnh phải bao gồm sự đóng góp và phản hồi từ tất cả nhân sự sẽ được lợi từ việc sử dụng nó hoặc bị tổn thương bởi những người dùng làm mất. Kỹ thuật hiệu suất tính toán tín hiệu, kỹ thuật linh kiện, quản lý nhà cung cấp, kỹ thuật sản xuất, kỹ thuật kiểm tra, và thậm chí cả khách hàng cần được tụ họp lại để chia sẻ và học hỏi. Giống như chính các thiết kế PCB, các sự kiện phải tuân thủ nhất định các ràng buộc. Chúng phải phải có giá cả phải chăng, thú vị, vui vẻ và lôi cuốn. Chúng phải phục vụ mục đích xây dựng một cộng đồng PCB.

Điều gì sẽ còn lại của ngành công nghiệp PCB sau "Cơn sóng xám"?

Dù bạn đã học hoặc vẫn đang học thiết kế PCB trong kỷ nguyên nào, nghề nghiệp này luôn mang lại lợi ích lớn. Thiết kế PCB thuộc một lớp công việc kỹ thuật mà việc nghe nhạc yêu thích của bạn trong khi đang thiết kế có thể thực sự tăng hiệu suất thiết kế của bạn! Một nhà thiết kế PCB có thể làm việc suốt đêm để hoàn thành công việc vào buổi sáng nếu nhạc đúng là đang phát trong tai nghe. Tôi thường để thời gian trôi qua không lưu ý trong khi thiết kế theo giai điệu surf rock của Dick Dale và the Del Tones. Thật buồn, thế giới gần đây đã mất đi "Vua của Guitar Surf".

Nhưng kể từ khi Dick lướt sóng lần cuối ở tuổi 81, ngành của ông—ngành công nghiệp âm nhạc—đã làm rất tốt việc ghi lại và tài liệu hóa công việc của ông từ nền tảng. Có vô số bản ghi âm, video trên YouTube và thậm chí cả các lễ hội nhạc surf rock sẽ đảm bảo di sản của ông được tiếp tục. Và tốt nhất của tất cả, các nhà thiết kế PCB có thể tiếp tục nghe bài hát kinh điển của ông “Miserlou” trong khi vẽ đường mạch cho các thiết kế DDRx hàng giờ liền.

Ngành công nghiệp âm nhạc đã tạo điều kiện cho bất kỳ ai có quyền truy cập vào phương tiện truyền thông hoặc thời gian tham dự các sự kiện trực tiếp, khả năng mua sắm nhạc cụ, học chơi và thậm chí kiếm sống từ việc chơi nhạc. Các nhà thiết kế PCB trẻ tuổi và lớn tuổi chỉ có thể hy vọng rằng ngành của chúng ta—ngành điện tử, ngành thiết kế PCB—có lẽ do chính các nhà cung cấp công cụ EDA, đang làm tốt việc bảo tồn một di sản tương tự cho các nhà thiết kế PCB tương lai của chúng ta. Các nhà thiết kế PCB thế hệ tiếp theo không chỉ cần tiếp cận với các công cụ có khả năng và hướng dẫn đúng cách sử dụng chúng, họ cần được giới thiệu với “mọi người khác” tham gia vào quy trình sản xuất PCB để hiểu cách đóng góp vào một cuộc sống lành mạnh cho bản thân mình trong khi đóng góp vào một cộng đồng các bên liên quan PCB hài lòng và hiệu quả.

Bạn có muốn tìm hiểu thêm về cách Altium có thể giúp bạn với thiết kế PCB tiếp theo của mình không? Nói chuyện với chuyên gia tại Altium hoặc đọc thêm về việc chọn nhà sản xuất phù hợp và tạo ra các sản phẩm giao hàng trong Altium Designer^®.

Thêm một ghế mới của Altium Designer^® hôm nay và
TIẾT KIỆM 40% trên giá mua.