Làm thế nào để trở thành một PCB kỹ sư thiết kế

Từ các kỹ sư phần cứng chuyên dụng đến các kỹ thuật viên và nhân viên hỗ trợ khác nhau, thiết kế PCB bao gồm nhiều vai trò khác nhau:

Kỹ sư phần cứng: Những kỹ sư này chịu trách nhiệm thiết kế mạch. Họ thường làm điều này bằng cách vẽ sơ đồ mạch trên một hệ thống CAD được chỉ định để chụp sơ đồ và họ cũng sẽ thực hiện bố trí vật lý của PCB.

Kỹ sư bố trí: Những kỹ sư này là những chuyên gia bố trí chuyên biệt, những người sẽ sắp xếp bố cục vật lý của các thành phần điện trên bảng và kết nối tất cả các tín hiệu điện của chúng với hệ thống dây kim loại. Điều này cũng được thực hiện trên một hệ thống CAD dành riêng cho bố cục vật lý, sau đó tạo một tệp cụ thể để gửi đến nhà sản xuất PCB.

Kỹ sư cơ khí: Các kỹ sư này chịu trách nhiệm thiết kế các khía cạnh cơ học của bảng mạch, chẳng hạn như kích thước và hình dạng, để lắp nó vào vỏ thiết bị được thiết kế với các PCBS khác.

Kỹ sư phần mềm: Những kỹ sư này là người tạo ra bất kỳ phần mềm nào cần thiết để hội đồng quản trị hoạt động như dự định.

Kỹ thuật viên kiểm tra và làm lại: Các chuyên gia này làm việc với các bo mạch được sản xuất để gỡ lỗi và xác minh rằng chúng hoạt động bình thường, đồng thời sửa chữa hoặc sửa chữa các lỗi nếu cần.

Ngoài những vai trò cụ thể này, còn có những nhân viên sản xuất và lắp ráp, những người sẽ chịu trách nhiệm chế tạo bảng mạch và nhiều người khác trên đường đi.

Hầu hết các vị trí này đều yêu cầu bằng kỹ sư, cho dù đó là điện, cơ khí hay phần mềm. Tuy nhiên, nhiều vị trí kỹ thuật chỉ yêu cầu bằng cấp cao đẳng để cho phép nhân viên ở những vị trí đó học hỏi và cuối cùng phát triển thành các vị trí kỹ thuật. Với động lực và trình độ học vấn cao, lĩnh vực nghề nghiệp dành cho các kỹ sư thiết kế thực sự rất sáng sủa.

Quy trình thiết kế PCB

Xem xét các loại kỹ sư thiết kế khác nhau liên quan đến thiết kế PCB, có rất nhiều lựa chọn khi xem xét con đường sự nghiệp để theo đuổi. Để giúp bạn quyết định con đường đi, đây là tổng quan ngắn gọn về quy trình thiết kế PCB và cách các kỹ sư khác nhau này phù hợp với quy trình làm việc:

Khái niệm: Bạn phải thiết kế trước khi bạn có thể thiết kế. Đôi khi nó là sản phẩm của một phát minh mới, và đôi khi nó là một phần của quá trình phát triển lớn hơn của cả hệ thống. Thông thường, các chuyên gia tiếp thị xác định các yêu cầu và chức năng của sản phẩm, sau đó chuyển thông tin cho bộ phận kỹ thuật thiết kế.

Thiết kế hệ thống: Thiết kế toàn bộ hệ thống ở đây và xác định PCBS cụ thể nào cần thiết và cách kết hợp tất cả chúng thành một hệ thống hoàn chỉnh.

Chụp sơ đồ: Các kỹ sư phần cứng hoặc điện hiện có thể thiết kế mạch cho một PCB duy nhất. Điều này sẽ liên quan đến việc đặt các ký hiệu trên sơ đồ và kết nối dây với các chân được gọi là mạng cho kết nối điện. Một khía cạnh khác của việc chụp giản đồ là mô phỏng. Các công cụ mô phỏng cho phép các kỹ sư thiết kế xác định các vấn đề trong thiết kế của PCB thực tế trước khi tiến hành bố trí và sản xuất nó.

Phát triển thư viện: tất cả các công cụ CAD đều cần các bộ phận thư viện để sử dụng. Đối với giản đồ, sẽ có các ký hiệu, đối với bố cục, sẽ có các hình dạng lớp phủ vật lý của các thành phần và đối với máy móc, sẽ có các mô hình 3D của các tính năng cơ học. Trong một số trường hợp, các phần này sẽ được nhập vào thư viện từ các nguồn bên ngoài, trong khi các phần khác sẽ được tạo bởi các kỹ sư.

Thiết kế cơ khí: Với sự phát triển của thiết kế cơ học của hệ thống, kích thước và hình dạng của mỗi PCB sẽ được xác định. Thiết kế cũng sẽ bao gồm vị trí của các đầu nối, giá đỡ, công tắc và màn hình, cũng như các giao diện giữa vỏ hệ thống và PCB.

Bố trí PCB: Sau khi hoàn thành thiết kế sơ đồ và cơ khí, dữ liệu này sẽ được chuyển tiếp đến công cụ bố trí PCB. Kỹ sư bố trí sẽ đặt các thành phần được chỉ định trong sơ đồ đồng thời tuân thủ các ràng buộc vật lý được chỉ định trong thiết kế cơ khí. Khi các thành phần được đặt đúng vị trí, lưới điện trên sơ đồ sẽ được kết nối với nhau bằng cách sử dụng các dây mỏng mà cuối cùng sẽ trở thành hệ thống dây kim loại trên bo mạch. Một số PCBS có thể có hàng nghìn kết nối này và việc định tuyến tất cả các dây này để tuân thủ các giới hạn về hiệu suất và giải phóng mặt bằng có thể là một nhiệm vụ khó khăn.

Phát triển phần mềm: Phát triển phần mềm trong khi hoàn thành tất cả các khía cạnh khác của dự án thiết kế. Sử dụng các thông số kỹ thuật chức năng do thị trường phát triển và các thành phần cũng như thông số kỹ thuật điện do phần cứng thiết kế, nhóm phần mềm sẽ tạo ra mã giúp bo mạch hoạt động.

Chế tạo PCB: Sau khi hoàn thành thiết kế bố trí, tài liệu cuối cùng sẽ được gửi đi để chế tạo. Nhà sản xuất PCB sẽ tạo ra bo mạch trần, trong khi nhà lắp ráp PCB sẽ hàn tất cả các bộ phận lên bo mạch.

Kiểm tra và xác nhận: Sau khi nhà sản xuất xác nhận rằng bo mạch hoạt động, nhóm thiết kế sẽ trải qua một loạt các bài kiểm tra để gỡ lỗi bo mạch. Quá trình này thường tiết lộ các khu vực của bảng cần được sửa chữa và gửi lại để thiết kế lại. Khi tất cả các thử nghiệm được hoàn thành thành công, bo mạch đã sẵn sàng để sản xuất và dịch vụ.

Như bạn có thể thấy, có nhiều khía cạnh khác nhau của thiết kế bảng mạch in, liên quan đến một số chuyên môn khác nhau. Khi bắt đầu làm kỹ sư thiết kế, bạn có thể xem xét các vị trí khác nhau này và quyết định lĩnh vực nào bạn muốn tập trung nhất.