Hoe word je een PCB ontwerp ingenieur

Van toegewijde hardware-ingenieurs tot verschillende technici en ondersteunend personeel, PCB-ontwerp omvat veel verschillende rollen:

Hardware-ingenieurs: deze ingenieurs zijn verantwoordelijk voor het ontwerp van het circuit. Ze doen dit meestal door circuitschema’s te tekenen op een CAD-systeem dat is bedoeld voor schematische opname, en ze zullen meestal ook de fysieke lay-out van de PCB doen.

Lay-outingenieurs: Deze ingenieurs zijn gespecialiseerde lay-outspecialisten die de fysieke lay-out van de elektrische componenten op het bord regelen en al hun elektrische signalen verbinden met metalen bedrading. Dit wordt ook gedaan op een CAD-systeem dat speciaal is bedoeld voor de fysieke lay-out, dat vervolgens een specifiek bestand maakt om naar de PCB-fabrikant te sturen.

Mechanical Engineers: Deze ingenieurs zijn verantwoordelijk voor het ontwerpen van de mechanische aspecten van de printplaat, zoals grootte en vorm, om deze samen met andere PCB’s in de ontworpen apparaatbehuizing te passen.

Software-ingenieurs: deze ingenieurs zijn de makers van alle software die nodig is om het bord te laten functioneren zoals bedoeld.

Test- en rework-technici: deze specialisten werken met gefabriceerde kaarten om fouten op te sporen en te verifiëren dat ze goed werken, en om zo nodig correcties of reparaties uit te voeren voor fouten.

Naast deze specifieke rollen zijn er productie- en assemblagepersoneel dat verantwoordelijk zal zijn voor het maken van de printplaten en vele anderen.

Voor de meeste van deze functies is een ingenieursdiploma vereist, of het nu gaat om elektrisch, mechanisch of softwarematig. Veel technische functies vereisen echter alleen een associate’s degree om het personeel in die functies in staat te stellen te leren en uiteindelijk uit te groeien tot technische functies. Met een hoge mate van motivatie en opleiding is het carrièreveld voor ontwerpingenieurs inderdaad erg helder.

PCB-ontwerpproces:

Gezien de verschillende soorten ontwerpingenieurs die betrokken zijn bij het ontwerpen van PCB’s, zijn er veel opties bij het overwegen van het te volgen carrièrepad. Om u te helpen beslissen welke kant u op moet, volgt hier een kort overzicht van het PCB-ontwerpproces en hoe deze verschillende ingenieurs in de workflow passen:

Concept: je moet ontwerpen voordat je kunt ontwerpen. Soms is het het product van een nieuwe uitvinding en soms maakt het deel uit van een groter ontwikkelingsproces van het hele systeem. Doorgaans bepalen marketingprofessionals de vereisten en functies van een product en geven deze informatie vervolgens door aan de ontwerpafdeling.

Systeemontwerp: Ontwerp hier het hele systeem en bepaal welke specifieke PCB’s nodig zijn en hoe deze allemaal te combineren tot het complete systeem.

Schematische weergave: hardware- of elektrotechnici kunnen nu circuits ontwerpen voor een enkele PCB. Dit omvat het plaatsen van symbolen op schema’s en het verbinden van draden met pinnen die netwerken voor elektrische verbindingen worden genoemd. Een ander aspect van schematisch vastleggen is simulatie. Met simulatietools kunnen ontwerpingenieurs problemen in het ontwerp van de eigenlijke PCB identificeren voordat ze aan de lay-out en fabricage werken.

Bibliotheekontwikkeling: alle CAD-tools hebben bibliotheekonderdelen nodig om te gebruiken. Voor schema’s zullen er symbolen zijn, voor lay-outs zullen er fysieke overlay-vormen van componenten zijn en voor machines zullen er 3D-modellen van mechanische functies zijn. In sommige gevallen worden deze secties vanuit externe bronnen in de bibliotheek geïmporteerd, terwijl andere door technici worden gemaakt.

Mechanisch ontwerp: Met de ontwikkeling van het mechanische ontwerp van het systeem wordt de grootte en vorm van elke PCB bepaald. Het ontwerp omvat ook de plaatsing van connectoren, beugels, schakelaars en displays, evenals interfaces tussen de systeembehuizing en de printplaat.

PCB-layout: Nadat het schematische en mechanische ontwerp is voltooid, worden deze gegevens doorgestuurd naar de PCB-layouttool. De lay-outingenieur zal de in het schema gespecificeerde componenten plaatsen met inachtneming van de fysieke beperkingen die zijn gespecificeerd in het mechanische ontwerp. Zodra de componenten op hun plaats zitten, wordt het raster op het schema met elkaar verbonden met behulp van dunne draden die uiteindelijk metalen bedrading op het bord worden. Sommige PCBS kunnen duizenden van deze verbindingen hebben, en het routeren van al deze draden om te voldoen aan de speling en prestatiebeperkingen kan een ontmoedigende taak zijn.

Softwareontwikkeling: software ontwikkelen terwijl alle andere aspecten van het ontwerpproject worden voltooid. Met behulp van functionele specificaties die door de markt zijn ontwikkeld en componenten en elektrische specificaties die door de hardware zijn ontwikkeld, zal het softwareteam de code maken die het bord laat werken.

PCB-fabricage: nadat het lay-outontwerp is voltooid, wordt het definitieve document verzonden voor fabricage. De PCB-fabrikant zal het kale bord maken, terwijl de PCB-assembleur alle onderdelen op het bord zal lassen.

Testen en valideren: zodra de fabrikant bevestigt dat het bord werkt, doorloopt het ontwerpteam een ​​reeks tests om het bord te debuggen. Dit proces onthult meestal delen van het bord die moeten worden gecorrigeerd en teruggestuurd voor herontwerp. Nadat alle tests met succes zijn voltooid, is het bord klaar voor productie en service.

Zoals u kunt zien, zijn er veel verschillende aspecten van het ontwerp van printplaten, waarbij verschillende expertises betrokken zijn. Als je eenmaal als ontwerpingenieur aan de slag gaat, kun je naar deze verschillende functies kijken en beslissen op welke gebieden je je het meest wilt concentreren.