Lembremos como as responsabilidades dos especialistas na indústria eletrônica foram distribuídas há 40 anos. O processo foi dividido em dois estágios principais, o primeiro dos quais foi o desenvolvimento de diagramas de circuitos e engenheiros de circuitos (e ainda o estão) fazendo. Muita coisa mudou desde então, mas a essência permanece a mesma.
Naqueles dias, o circuito era composto de componentes discretos - resistores, capacitores, diodos, transistores, etc. No entanto, os engenheiros eletrônicos que projetavam esses circuitos não precisavam levar em consideração as dimensões físicas dos componentes: estavam interessados apenas nas especificações técnicas.
As universidades dos futuros engenheiros dessa especialidade receberam instruções sobre circuitos. No decorrer dos exercícios práticos, eles modelaram seus dispositivos em placas de prototipagem e apenas alguns tiveram que lidar com o layout de PCB - aqueles que precisavam dele em seus projetos de graduação.
A segunda etapa do processo de desenvolvimento de dispositivos eletrônicos é a implementação de circuitos em placas de circuito impresso. Como já mencionado, os engenheiros de circuito não puderam fazer isso e os projetistas das placas se conectaram ao assunto. O trabalho foi realizado principalmente à mão, e as pranchas foram feitas por gravura.
Nos anos 70, a aplicação de circuitos integrados (CIs) começou a ganhar força. A miniaturização de dispositivos tornou-se uma vantagem, mas ao mesmo tempo houve um problema com o rastreamento, à medida que a densidade de trilhas na placa aumentou.
No final dos anos 80, quando os CIs começaram a ser usados em todos os lugares, o método de gravação era ineficaz; portanto, a indústria seguiu para placas de circuito impresso de várias camadas. Consequentemente, tanto os projetistas de circuitos quanto os de placas-mãe tiveram que enfrentar o desenvolvimento da eletrônica CAD - caso contrário, o setor não se recuperaria das crises econômicas subsequentes por muito tempo.
Agora vamos aos resultados de pesquisas recentes. Mais de 75% dos designers de PCBs já cruzaram a idade de 45 anos e metade deles planeja se aposentar nos próximos 10 anos. O que isso significa para a indústria?
- Os designers do conselho sobreviveram a três crises econômicas e não estão dispostos a compartilhar suas experiências com os jovens - caso contrário, eles podem ser demitidos para reduzir a equipe mais cedo do que pensavam.
- As universidades e a indústria não conseguem encontrar uma linguagem comum entre si, e os estudantes de eletrônica ainda não são ensinados a trabalhar com placas de circuito impresso.
- Não há programas eficazes de reciclagem para a especialidade “designer de PCB”.
- Num futuro próximo, a indústria não desistirá das placas de circuito impresso - ainda não há alternativa para elas.
- O conceito de design mecatrônico está ganhando popularidade, e quem decide segui-lo precisa entender os métodos avançados de design e fabricação de placas.
De fato, houve um vácuo na indústria eletrônica. Os engenheiros de circuito não planejam projetar placas - eles estão mais interessados em desenvolver diagramas de circuito e escrever microprogramas.
Mas, na realidade, as placas também preocupam os projetistas de hardware. Aqui os componentes elétricos e mecânicos se reúnem, e o que chamamos de mecatrônica é formado.
O desenvolvimento de diagramas de circuitos com componentes de potência, analógicos e digitais continua sendo de responsabilidade dos engenheiros de circuito, mas não descartamos a possibilidade de as universidades também treinarem especialistas em mecatrônica no futuro.
Designers de dispositivos eletrônicos podem muito bem substituir os projetistas de placas de circuito impresso, e aqui está o porquê:
Bibliotecas No projeto de placas de circuito, um dos principais fatores é a consideração do circuito do elemento. Também é necessário levar em consideração a localização das conclusões, a fim de separar corretamente os trilhos e levar em conta todas as tolerâncias necessárias.
Tais nuances são desconhecidas pelo engenheiro de circuito, e os projetistas de produtos eletrônicos estão muito bem cientes deles. Além disso, não devemos esquecer a altura de cada elemento específico, o que é importante para a colocação correta no quadro.
Formulário do Conselho. Os serviços de marketing estão cada vez mais sendo incluídos no processo de layout do quadro - são eles que têm a voz decisiva na determinação da forma dos produtos, e os designers precisam levar isso em conta.
No passado, a indústria e os consumidores estavam bastante satisfeitos com as placas de circuito impresso de formato retangular, repetindo o formato das caixas de produtos. Mais precisamente, as dimensões dos gabinetes foram ajustadas às placas localizadas no interior. Porém, com o desenvolvimento de sistemas de design, as restrições desapareceram e os formulários podem ser arbitrários. Agora, pelo contrário, as placas são projetadas para caber nos casos projetados pelos projetistas.
Colocação de itens. Aqui, o componente de design e marketing está ganhando mais peso. A placa, juntamente com os componentes, é transferida do projeto para o sistema de projeto do circuito e vice-versa, a fim de obter a máxima ergonomia do produto. Deve ser conveniente para o usuário pressionar os botões, definir as posições dos comutadores, conectar os cabos e observar os displays e LEDs. Aqui, novamente, podemos falar sobre mecatrônica, pois em tempo real há um desenvolvimento paralelo de peças eletrônicas e mecânicas. Isso permite garantir o posicionamento correto da placa e dos componentes nela, para que não haja conflitos entre eles e o corpo do produto.
Monitorando a conformidade. As regras determinam, em particular, os espaços entre as esteiras, a distância entre os elementos, a largura das esteiras, os diâmetros dos furos e as dimensões das almofadas. Alguns desses parâmetros refletem os requisitos elétricos (principalmente em dispositivos de energia e de alta frequência); outros vêm da manufatura. O projetista deve conhecer a teoria da tolerância e ser capaz de aplicá-la na prática.
Fiação. Uma das tarefas mais sérias no projeto de placas de circuito impresso é o layout das faixas, o que requer experiência e qualificações dos engenheiros. Ao ensinar esse processo, o método de tentativa e erro é frequentemente praticado, por isso é difícil dizer quais engenheiros terão sucesso nisso. Os desenvolvedores de CAD para eletrônicos compreendem o problema e tentam incluir o maior número possível de funções que automatizem o processo em seus sistemas. No entanto, os usuários desses sistemas CAD devem ter a experiência necessária para trabalhar de maneira eficaz.
Dissipação de calor. Os problemas do dissipador de calor são familiares a todos, especialmente aos desenvolvedores de dispositivos para condições climáticas difíceis, energia e dispositivos de alta frequência. Os fabricantes de sistemas CAD eletrônicos e mecânicos responderam adicionando recursos de análise a seus sistemas. No entanto, os próprios usuários devem estar cientes dos processos de transferência de calor, e as universidades devem cuidar de ensinar aos engenheiros as disciplinas apropriadas.
ConclusõesTentamos mostrar que o design de placas de circuito impresso também é de responsabilidade dos projetistas de dispositivos eletrônicos. Há exceções, e os engenheiros de circuito estão envolvidos no desenvolvimento de placas de circuito de alta complexidade, mas, no caso geral, a tarefa é bastante acessível a projetistas que possuem habilidades básicas no trabalho com eletrônica CAD.
Além disso, fica claro que as placas de circuito impresso são mecatrônicas e precisam ser projetadas durante o desenvolvimento de componentes elétricos e mecânicos. E no futuro, tecnologias revolucionárias, como impressão 3D, pastas condutoras e componentes incorporados, estão esperando por nós. Isso significa que os métodos e qualificações de produção dos engenheiros serão alterados. Os circuitos e os projetistas precisarão interagir ativamente no processo de desenvolvimento de placas de circuito e layout do produto.