Recordemos cómo se distribuyeron las responsabilidades de los especialistas en la industria electrónica hace 40 años. El proceso se dividió en dos etapas principales, la primera de las cuales fue el desarrollo de diagramas de circuitos, y los ingenieros de circuitos (y todavía lo están haciendo). Mucho ha cambiado desde entonces, pero la esencia sigue siendo la misma.
En aquellos días, los circuitos estaban compuestos de componentes discretos: resistencias, condensadores, diodos, transistores, etc. Sin embargo, los ingenieros electrónicos que diseñaron dichos circuitos no estaban obligados a tener en cuenta las dimensiones físicas de los componentes: solo estaban interesados en las características técnicas.
A las universidades de futuros ingenieros de esta especialidad se les enseñó circuitería. En el curso de la capacitación práctica, modelaron sus dispositivos en tableros de prototipos, y solo unos pocos tuvieron que lidiar con el diseño de PCB, aquellos que lo necesitaban en sus proyectos de graduación.
La segunda etapa del proceso de desarrollo de dispositivos electrónicos es la implementación de circuitos en placas de circuito impreso. Como ya se mencionó, los ingenieros de circuitos no pudieron hacer esto, y los diseñadores de las placas se conectaron al asunto. El trabajo se llevó a cabo principalmente a mano, y los tableros se hicieron con aguafuerte.
En los años 70, la aplicación de circuitos integrados (IC) comenzó a ganar fuerza. La miniaturización de los dispositivos se convirtió en una ventaja, pero al mismo tiempo hubo un problema con el rastreo, ya que la densidad de las pistas en el tablero aumentó.
A finales de los años 80, cuando los circuitos integrados comenzaron a usarse en todas partes, el método de grabado demostró ser ineficaz, por lo que la industria se dirigió a placas de circuitos impresos multicapa. En consecuencia, tanto los diseñadores de circuitos como los diseñadores de placas base tuvieron que abordar el desarrollo de la electrónica CAD; de lo contrario, la industria no se habría recuperado de las crisis económicas posteriores durante mucho tiempo.
Ahora pasemos a los resultados de encuestas recientes. Más del 75 por ciento de los diseñadores de PCB ya han cruzado la edad de 45 años, y la mitad de ellos planea retirarse en los próximos 10 años. ¿Qué significa esto para la industria?
- Los diseñadores de la junta han sobrevivido a tres crisis económicas y no están dispuestos a compartir sus experiencias con los jóvenes; de lo contrario, podrían ser despedidos para reducir el personal antes de lo que pensaban.
- Las universidades y la industria no pueden encontrar un lenguaje común entre ellas, y a los estudiantes de electrónica todavía no se les enseña a trabajar con placas de circuito impreso.
- No existen programas efectivos de reentrenamiento para la especialidad "diseñador de PCB".
- En un futuro cercano, la industria no renunciará a las placas de circuito impreso; todavía no hay alternativa para ellas.
- El concepto de diseño mecatrónico está ganando popularidad, y quienes decidan seguirlo deben comprender los métodos avanzados de diseño y fabricación de tableros.
De hecho, había un vacío en la industria electrónica. Los ingenieros de circuitos no planean diseñar tableros; están más interesados en desarrollar diagramas de circuitos y escribir microprogramas.
Pero en realidad, las placas son una preocupación para los diseñadores de hardware. Aquí se unen los componentes eléctricos y mecánicos, y se forma lo que llamamos mecatrónica.
El desarrollo de diagramas de circuitos con componentes de potencia, analógicos y digitales sigue siendo responsabilidad de los ingenieros de circuitos, pero no descartaremos la posibilidad de que las universidades también capaciten a especialistas en mecatrónica en el futuro.
Los diseñadores de dispositivos electrónicos pueden asumir el control de los diseñadores de placas de circuito impreso, y esta es la razón:
Bibliotecas En el diseño de placas de circuito, uno de los factores principales es la consideración del circuito del elemento. También es necesario tener en cuenta la ubicación de las conclusiones para separar correctamente las pistas y tener en cuenta todas las tolerancias necesarias.
Tales matices son desconocidos para el ingeniero de circuitos, y los diseñadores de productos electrónicos los conocen muy bien. Además, no debemos olvidar la altura de cada elemento específico, que es importante para su correcta colocación en el tablero.
Formulario de junta. Los servicios de marketing se incluyen cada vez más en el proceso de diseño de la junta: son ellos los que tienen la voz decisiva para determinar la forma de los productos, y los diseñadores deben tener esto en cuenta.
En el pasado, la industria y los consumidores estaban bastante satisfechos con las placas de circuito impreso de forma rectangular que repetían la forma de las carcasas de los productos. Más precisamente, las dimensiones de las cajas se ajustaron a los tableros que se encontraban dentro. Pero con el desarrollo de los sistemas de diseño, las restricciones han desaparecido y las formas pueden ser arbitrarias. Ahora, por el contrario, los tableros están diseñados para adaptarse a los casos diseñados por los diseñadores.
Colocación de artículos. Aquí, el componente de diseño y comercialización está ganando más peso. La placa junto con los componentes se transfiere del diseño al sistema de diseño del circuito y viceversa para lograr la máxima ergonomía del producto. Debe ser conveniente para el usuario presionar los botones, establecer las posiciones de los interruptores, conectar los cables y observar las pantallas y los LED. Aquí nuevamente podemos hablar de mecatrónica, ya que en tiempo real hay un desarrollo paralelo de partes electrónicas y mecánicas. Esto le permite garantizar la colocación correcta de la placa y los componentes, de modo que no haya conflictos entre ellos y el cuerpo del producto.
Supervisión de cumplimiento. Las reglas determinan, en particular, los espacios entre las pistas, la distancia entre los elementos, el ancho de las pistas, los diámetros de los agujeros y las dimensiones de las almohadillas. Algunos de estos parámetros reflejan requisitos eléctricos (principalmente en dispositivos de alimentación y de alta frecuencia); otros provienen de la capacidad de fabricación. El diseñador debe conocer la teoría de la tolerancia y poder aplicarla en la práctica.
Cableado. Una de las tareas más serias en el diseño de placas de circuito impreso es el diseño de pistas, lo que requiere experiencia y calificaciones de los ingenieros. Al enseñar este proceso, a menudo se practica el método de prueba y error, por lo que es difícil decir qué ingenieros tendrán éxito en esto. Los desarrolladores de CAD electrónicos entienden el problema e intentan incluir tantas funciones como sea posible que automaticen el proceso en sus sistemas. Sin embargo, los usuarios de dichos sistemas CAD deben tener la experiencia necesaria para trabajar de manera efectiva.
Disipación de calor. Los problemas del disipador de calor son familiares para todos, especialmente los desarrolladores de dispositivos para condiciones climáticas difíciles, energía y dispositivos de alta frecuencia. Los fabricantes de sistemas CAD electrónicos y mecánicos respondieron agregando capacidades de análisis a sus sistemas. No obstante, los propios usuarios deben conocer los procesos de transferencia de calor y las universidades deben ocuparse de enseñar a los ingenieros las disciplinas apropiadas.
ConclusionesIntentamos demostrar que el diseño de placas de circuito impreso también es responsabilidad de los diseñadores de dispositivos electrónicos. Hay excepciones, y los ingenieros de circuitos están involucrados en el desarrollo de placas de circuitos de alta complejidad, pero en el caso general, la tarea es bastante accesible para los diseñadores con habilidades básicas para trabajar con electrónica CAD.
Además, queda claro que las placas de circuito impreso son mecatrónicas, y deben diseñarse mientras se desarrollan componentes eléctricos y mecánicos. Y en el futuro, nos esperan tecnologías revolucionarias como la impresión 3D, pastas conductoras y componentes integrados. Esto significa que los métodos de producción y las calificaciones para los ingenieros cambiarán. Tanto los circuitos como los diseñadores deberán interactuar activamente en el proceso de desarrollo de placas de circuitos y diseño de productos.