Co rozhoduje při návrhu PCB pro automobilový průmysl? Robustnost a pak cena.

Rozhovor s Petrem Horákem, konstruktérem desek plošných spojů společnosti Consilia.

Co si budeme nalhávat, taková reference prostě zvoní: Mercedes Benz, BMW, Volkswagen Group, Volvo. Značky, které chcete mít ve svém portfoliu. Protože už jen to, že jste pro ně realizovali dílčí dodavatelské zakázky, o vás něco říká. Minimálně to, že jste schopni dodržovat pravidla, termíny, procesy a požadavky na kvalitu. Povídali jsme si s absolventem oboru mechatronika Vysokého učení technického v Brně, který se návrhem desek plošných spojů zabývá posledních dvanáct let.

No items found.

V čem je práce pro globální lídry v automobilovém průmyslu výzva, pokud jste seniorním PCB designérem?

Automotive je specifický v tom, že všechno, co navrhujete, musí vydržet patnáct nebo dvacet let. Proto se v první řadě hledí na robustnost a odolnost zařízení. A hned v závěsu se řeší cena, protože cokoli navrhnete, se začne jednoho dne vyrábět ve statisícových sériích, kde každá drobná úspora může v celkovém objemu znamenat velké prostředky.

[interview-otazka]Jak se liší práce pro automobilový průmysl od ostatních segmentů, ve kterých působíte - například letectví, internetová infrastruktura nebo průmysl?[interview-otazka]

V pravidlech a přísných postupech, která musíte dodržovat. Od začátku spolupráce je všechno naprosto profesionální. Musíte dodržet guideline, termíny, procesní postupy. Všechno, co se navrhne, prochází testováním a několikakolovým schvalováním. Automotive obecně má přísné procesy.

No items found.

[interview-otazka]Nechybí vám v průběhu prostor pro vaši větší kreativitu?[interview-otazka]

Pokud bych pracoval pouze na tomto typu projektů, asi by mi trochu větší prostor pro kreativitu chyběl. Ale tím, že šlo o půlroční misi, bylo to vzrušující v tom, že jste v prostředí, kde není prostor pro slepou uličku nebo pro chybu. Všechno musí být precizní a hlavně v termínu. Cítíte trochu jiný tlak a samozřejmě máte respekt k zákazníkovi a ke značce, protože toužíte obstát v prostředí, pro které chce pracovat celý svět.

[interview-otazka]Co jste v projektu konkrétně řešili?[interview-otazka]

Ve zkratce: hlavní světelné systémy pro automobilový průmysl, které jsou optimalizovány z hlediska funkce, výkonu a nákladů. Konkrétně pak návrhy desek plošných spojů. Jednotlivé návrhy jsme museli zpracovávat rychle a v souladu s automotive standardy.

No items found.

[interview-otazka]V čem to bylo zajímavé z hlediska designu?[interview-otazka]

Zajímavá zadání nejsou vždy jen o počtu vrstev nebo rychlých sběrnicích. V automotive se hodně pracuje s dvouvrstvými deskami, protože jsou cenově nejvýhodnější při výrobě. Přestože výrobci dnes standardně zvládají udělat spoje o tloušťce 70 mikronů, v automotive stále platí „čím tlustší, tím lepší“.

Deska se hodně namáhá a hodně se sleduje, aby vše vydrželo a fungovalo i v náročných podmínkách, proto jsou některé věci na hraně navržitelnosti na dvouvrstvé desce. Při návrhu nového systému osvětlení je třeba navrhnout desítky různých desek plošných spojů. Desky se liší tvarem, rozměry a mechanickými omezeními. Různí zákazníci mají různá omezení týkající se rozmístění součástek a jejich teplotního zatížení.

Při každém požadavku na nový systém světelné techniky dodáváme nové sady desek plošných spojů, vždy s unikátními designy.
No items found.

[interview-otazka]Jak obor proměnil rozmach elektromobility?[interview-otazka]

Každé elektrické zařízení vyzařuje určité magnetické pole. Proto se desky, a tím i celé funkční systémy, mezi sebou vzájemně ovlivňují, což se při návrhu samozřejmě hodně řeší.

Není to jenom o tom vyrobit reflektor a zasunout ho do auta. Každý kus musí s ostatními zařízeními pracovat v určité konstelaci, aby se desky ani celé moduly a systémy vzájemně neovlivňovaly.

Jinak automotive patří mezi spíše stabilní obory. Minimálně u desek pro základní světelné systémy vývoj tak rychle dopředu nejde, což dokladuje i naše více než šestiletá spolupráce. Materiály ani počet vrstev se za tu dobu moc nezměnily, jen jsou na nich osazeny výkonnější součástky, které dělají „více muziky“.

No items found.

[interview-otazka]Největší změna je tedy u čipů?[interview-otazka]

Ano. Jsou nové čipy, posunulo se LED osvětlení a jeho parametry, do návrhu promlouvají designové trendy a požadavky. Obecně se dá říct, že v automotive jsou dva proudy – jeden masový a druhý průkopnický, kde se mnohem víc experimentuje. Pracuje se s laserovými technologiemi, vymýšlejí se designové kreace a inovace. Pro nás je ale partnerem spíše segment masovější produkce, kde je to zejména o stabilitě, odolnosti a samozřejmě také ceně.

[interview-otazka]Dokázal byste si vzpomenout na nějaký rébus, který jste museli interně v průběhu zakázky řešit?[interview-otazka]

V automotive je největší výzvou to, že dostanete desku určitého tvaru s danými restrikcemi a požadavky a k tomu součástky, komponenty, jež na samotné desce mají být. Problém bývá často s chlazením, protože potřebujete osadit opravdu hodně tepelně výkonných a zároveň náchylných součástek na malou plochu. Setkáte se i s tím, že teprve v layout fázi projektu se zjistí, že plocha desky neodpovídá potřebné ploše pro samotné součástky.

Práce tak často není jen o designu a návrhu desky samotné, ale také o úzké spolupráci s mechaniky, hardware designéry a projekt leadery na konkrétních řešeních. Stává se, že se na poslední chvíli mění součástky kvůli „vyladění“ signálových cest nebo se upravuje mechanika kvůli chlazení či montáži.

Objem výroby se počítá na statisíce kusů, takže je kladen velký důraz na nákladově optimalizovaný design, a to jak z hlediska výroby, tak montáže.

Desky musí splňovat velmi přísné standardy a normy pro automobilový průmysl, které často čítají desítky stran. Pokud jde o důraz na jednoduchost, robustnost a cenu, je zde stále patrný určitý konzervativní přístup: základem je stále dvouvrstvá deska s co nejjednoduššími výrobními technologiemi.

I díky tomu se základní návrhová pravidla a postupy za ta léta téměř nezměnily, a proto pro nás není velký problém do podobných projektů naskočit i po delší pauze. Po těch letech práce pro automobilový průmysl jsou ta pravidla prostě někde hluboko v hlavě stále dobře uložena.

Další zajímavá témata

Tak trochu jiný home office.

Designér PCB ze společnosti Consilia pracuje ve svém zahradním domku. Procházka od jeho rodinného domu trvá jen asi 10 sekund, ale symbolicky rozděluje jeho dva světy.

„Je to skutečná práce, jen bez každodenního dojíždění, které by mi zabralo asi tři hodiny denně.“

Základnová stanice TETRA, která jde na hranu fyzikálních limitů

Pozemní základnová stanice TETRA, na jejímž vývoji jsme pracovali v letech 2012-2017, je díky našim oscilátorům v kombinaci s vynikající energetickou účinností stále na špičce mezi produkty, které lze vyrobit pomocí současných technologií.

Potřebuji žhavit mozek. Dělat pořád stejné desky by mě nebavilo.

Petr Horák nemá rád vyšlapané cestičky.

„Mám rád projektové myšlení a zaměření na jednu konkrétní věc. Zároveň ale po nějaké době potřebuji přepnout a začít se věnovat úplně jinému segmentu. Proto velmi rád pracuji na různých typech projektů,“ říká konstruktér desek plošných spojů, který pro společnost Consilia pracuje již šestým rokem.

Když jste elektroinženýr, úspory energií v domě si spočítáte

Martin Tesař, který řídí společnost zaměřenou na vývoj elektroniky, si v posledních letech víceméně svépomocí postavil nízkoenergetický dům.

„Snažím se být trochu evangelizátorem ve svém okolí,“ říká CEO Aton Benu Consult.