「回路設計の仕事はやめておいた方がよいのではないか？」
「回路設計の仕事はきついのでは？」
「自分は回路設計エンジニアに向いているのだろうか？」
回路設計を目指す人なら、一度は考える疑問ではないでしょうか。
私は約30年間、実装基板の回路設計に携わり、設計・評価・不具合解析を経験してきました。
その経験から感じるのは、回路設計の難しさは、回路図を作ることだけではないということです。
設計した回路が想定どおりに動かないとき、原因を探り、改善につなげる力が求められます。
この記事では、現場での経験をもとに、回路設計がきついといわれる理由、向いている人・向いていない人の特徴、仕事で求められる能力を解説します。
回路設計とはどんな仕事なのか
私が携わってきたのは「実装基板」の回路設計
回路設計と聞くと、CPUやメモリなど半導体チップを設計する仕事を想像する方もいるかもしれません。
しかし、私が担当してきたのはそのような半導体設計ではありません。
私たちの仕事は、市販されている電子部品や半導体を組み合わせ、製品に組み込まれる実装基板を世の中出荷することです。
具体的には次のような流れで仕事を進めます。
- 製品仕様を確認する
- 使用する電子部品を選定する
- 回路図を作成する
- 基板パターン（アートワーク）を設計する
- 試作基板を製作する
- 電子部品を実装する
- 基板単体で評価する
- 製品へ組み込み最終評価する
- 問題があれば改善し量産へつなげる
このように、一つの製品が完成するまで多くの工程に携わります。
回路図を書いた瞬間から本当の仕事が始まる
学生の頃は、電気の仕事がしたいと思いただ漠然と電気設計者になりたいと思っていました。
そして電気設計部署に配属され回路図を完成させればほぼ問題ない実装基板が出来上がると思っていましたが、違っていました。
部品選定して回路図を引くのは設計のスタート地点です。
試作品が完成すると、そこから本当の設計が始まります。
実際に電源を入れてみると、
- ノイズが発生する
- 電源電圧が不安定になる
- 通信が途中で止まる
- EMC試験に通らない
- 部品が異常に発熱する
など、机上設計では予想できなかった問題が数多く発生します。
私の経験では、回路図を書く時間よりも、不具合解析や評価に費やす時間の方が長い製品も珍しくありませんでした。
そのため、私は回路設計とは「回路図を書く仕事」ではなく、「製品を完成させる仕事」だと考えています。
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回路設計がきついといわれる7つの理由
回路設計がきついといわれるのは、専門的な知識が必要だからだけではありません。
部品の特性や製品の制約を考慮しながら設計し、予想していなかった不具合が発生すれば、その原因を突き止めて解決する必要があります。
さらに、製品として成立するコストや大きさに収めながら、品質や安全性も確保しなければなりません。
ここでは、実装基板の回路設計に携わってきた経験から、回路設計の仕事で大変だと感じる7つの理由を解説します。
部品の特性や温度変化、公差まで考慮する必要がある
回路設計では、部品の定格やカタログに記載された代表値だけを見て、使用する部品を決めるわけにはいきません。
電子部品には、それぞれ特性があります。
抵抗やコンデンサ、半導体などは、温度や個体差によって特性が変化することがあります。
例えば、常温では問題なく動作していた回路でも、周囲の温度が上昇すると部品の特性が変化し、想定どおりに動作しなくなる可能性があります。
また、部品には公差があるため、同じ型番の部品を使用しても、実際の特性が完全に一致するわけではありません。
回路設計では、こうしたばらつきも考慮して、必要な性能を確保できるか判断する必要があります。
すべての部品が理想的な特性を持っていると考えて設計すると、試作品では動作しても、量産品で問題が発生することがあります。
そのため、部品のデータシートを確認するだけでなく、温度範囲や公差、使用条件などを踏まえて、設計に問題がないか検討しなければなりません。
回路図上で計算が成立していることと、実際の製品で安定して動作することは別の問題です。
この違いを理解し、現実の部品特性を踏まえて設計することが、回路設計の難しさの一つです。
すべての条件に対応しようとすると、製品として成立しなくなる
回路設計では、あらゆる条件で問題が起きないように、余裕を持った部品を選びたくなります。
しかし、性能や信頼性だけを優先して部品を選べばよいわけではありません。
製品には、コストや体積、基板面積などの制約があります。
例えば、余裕のある定格を持つ部品を選んだり、不具合を防ぐための対策部品を追加したりすれば、安定動作につながる場合があります。
一方で、部品の価格が上がれば製品コストが増加します。
部品が大きくなれば、基板面積や製品の体積も増える可能性があります。
部品点数が増えれば、配置や配線も難しくなります。
つまり、考えられる問題をすべて部品の追加や高性能化で解決しようとすると、製品として求められる条件を満たせなくなることがあるのです。
そこで必要になるのが、製品全体を見渡した設計判断です。
どのような部品を組み合わせれば必要な性能を満たせるのか。
どの機能を一つのモジュールにまとめれば、コストや体積を抑えられるのか。
部品をどこに配置し、どのようなパターンで接続すればよいのか。
こうしたことを総合的に考える必要があります。
部品単体の性能が優れていても、製品全体にとって最適とは限りません。
必要な品質を確保しながら、コスト・体積・基板面積の制約も満たすことが、回路設計者に求められます。
何を優先し、どこに余裕を持たせるのか。その判断には、部品の知識だけでなく、製品全体を理解する視点も必要です。
設計時には予測できなかった不具合が発生する
回路設計では、事前に十分な検討を行っていても、実際の製品で予測していなかった不具合が発生することがあります。
回路図や計算だけでは、実際の基板や製品に組み込まれた状態で起こる現象を、すべて把握することは難しいからです。
例えば、単体の回路では問題がなくても、ほかの回路と組み合わせることで影響が現れる場合があります。
また、部品の配置や基板のパターン、周囲の部品との位置関係などが、動作に影響することもあります。
試作品の段階では正常に動作していたものが、使用条件を変えたり、製品として組み上げたりしたことで、不具合につながるケースも考えられます。
設計者は、過去の経験や理論をもとに問題を予測し、事前に対策を考えます。
しかし、経験を積んだからといって、すべての不具合を設計段階で予測できるわけではありません。
むしろ、実際の製品では、複数の条件が重なって問題が発生することがあります。
そのため、回路設計では、設計を終えた時点で仕事が完了するわけではありません。
試作品を評価し、想定どおりに動作することを確認する工程も重要になります。
設計時に予測できなかった現象が発生することも、回路設計の仕事の一部です。
想定外の問題に直面したとき、それを一つずつ検証し、次の設計に生かしていく姿勢が求められます。
不具合が発生しても、原因をすぐに特定できない
回路設計で特に難しいのが、不具合の原因を特定する作業です。
製品に問題が発生したとき、症状だけを見て原因を判断できるとは限りません。
電気的な特性だけでなく、部品の接触状態や機械的な振動、部品の配置、周囲の環境など、さまざまな要因を検討する必要があります。
原因を決めつけてしまうと、間違った対策に時間を費やすことになります。
対策を実施しても問題が解決せず、最初から調査をやり直すことにもなりかねません。
そのため、不具合解析では、仮説を立てて検証することが重要です。
測定結果や現象を確認しながら、考えられる原因を一つずつ切り分けていきます。
条件を変えたときに症状がどう変化するのかを調べ、原因を絞り込んでいきます。
この作業には、回路の知識だけでなく、実際に発生した現象を注意深く観察する力も必要です。
不具合の症状から原因を決めつけず、事実を確認しながら原因を追究することが大切です。
原因がすぐに分からないことも多く、解決までに時間がかかる場合がある点は、回路設計の大変なところです。
設計変更がほかの部分に影響することがある
回路設計では、不具合を解決するために一部の回路や部品を変更することがあります。
しかし、一つの部分を変更したからといって、その部分だけに影響が収まるとは限りません。
回路は複数の部品や機能が相互に関係しているため、部品の変更や定数の変更によって、ほかの部分の動作が変わる可能性があります。
例えば、ある部品の特性を変更したことで、消費電力や発熱が変化したり、周辺回路への影響が生じたりすることがあります。
また、部品を変更する際に基板上の配置やパターンを変更すれば、配線の長さや周囲の回路との関係も変わります。
不具合を解消するために行った変更が、別の問題を引き起こす可能性もあるのです。
そのため、設計変更を行う場合は、変更箇所だけを確認するのではなく、関連する回路や製品全体への影響を検討する必要があります。
変更後には、必要な評価を実施し、当初の問題が解決したことに加えて、別の問題が発生していないことも確認します。
設計変更の範囲が広くなれば、確認すべき項目も増えていきます。
一つの問題を解決するだけでなく、変更によって新たな問題が発生していないかを確認することも、回路設計者の重要な仕事です。
このような確認を積み重ねることが、製品全体の品質を確保することにつながります。
評価と修正を繰り返し、納期に間に合わせなければならない
回路設計では、設計した回路が実際に要求どおり動作するかを評価する必要があります。
しかし、評価を行った結果、想定していなかった問題が見つかることもあります。
その場合は、原因を調査し、必要に応じて部品や回路、基板のパターンなどを変更します。そして、変更した内容が適切かどうかを再び評価します。
このように、設計、評価、不具合解析、修正という工程を繰り返しながら、製品を完成に近づけていきます。
問題が一度の修正で解決すればよいのですが、原因の特定に時間がかかったり、対策後に別の問題が見つかったりすることもあります。
一方で、製品開発には納期があります。
不具合が残っているからといって、無期限に評価を続けられるわけではありません。
限られた時間の中で原因を調査し、対策を検討し、必要な評価を終わらせる必要があります。
設計変更によって基板の作り直しが必要になれば、部品の手配や試作品の製作にも時間がかかります。
そのため、技術的に問題を解決する力だけでなく、作業の優先順位を判断し、関係者と調整しながら進める力も求められます。
回路設計では、問題を解決することと、決められた納期に間に合わせることを両立しなければなりません。
予定どおりに進まない状況でも、原因を整理し、必要な対策を判断していくことが大切です。
品質や安全性に対する責任が重い
回路設計では、製品が正常に動作することだけでなく、品質や安全性も確保しなければなりません。
電気製品の不具合は、単に機能が停止するだけとは限りません。
設計や部品選定、保護回路などに問題があれば、発熱や発煙、火災につながる可能性もあります。
また、電磁ノイズや電磁波に関する問題によって、製品自身が誤動作したり、周囲の機器に影響を与えたりすることも考えられます。
例えば、外部からの電磁的な影響によって製品が誤動作する場合もあれば、製品から発生した電磁ノイズが、別の機器の動作に影響する場合もあります。
製品によっては、こうした不具合が重大な事故につながる可能性もあるため、設計段階からリスクを考慮することが重要です。
もちろん、すべての回路設計が人命に直結するわけではありません。
しかし、製品の用途によっては、安全性への配慮が非常に重要になります。
そのため、回路設計者は、部品の定格や発熱、保護機能、ノイズ対策などを検討し、必要な評価を通じて安全性を確認する必要があります。
また、問題が見つかった場合には、原因を明らかにし、適切な対策を講じなければなりません。
回路設計は、製品を動作させるだけでなく、使用する人や周囲の機器への影響まで考える仕事です。
自分が設計した回路が製品の品質や安全性に関わるという責任は、回路設計の難しさの一つといえます。
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私が考える「回路設計エンジニアに向いている人」
モノづくりが好きな人
頭の中で考えたものが、実際の製品として形になることに面白さを感じる人です。
試行錯誤を楽しめる人
最初から完璧な回路を作れるとは限りません。
試作品を作り、評価し、改善する。
この繰り返しを楽しめることは大きな強みになります。
地道な作業を続けられる人
回路設計には、派手な仕事ばかりではありません。
データを確認したり、部品の仕様書を調べたり、測定結果を比較したりする地道な作業も多くあります。
こうした作業を積み重ねられることも重要です。
他の技術者と協力できる人
製品は一人では完成しません。
ソフトウェア、メカ、品質、生産など、多くの人と協力する必要があります。
そのため、「自分の設計が正しい」と主張するだけではなく、製品全体としてどうするべきかを考えられる人が求められます。
私自身、子どもの頃からロボットやゲームが好きで、「どうすれば思いどおりに動くのか」と考えることが好きでした。
その性格は、現在の回路設計や製品開発にもつながっていると感じています。
「なぜ？」を最後まで追求できる人
私が30年間この仕事をしてきて、一番重要だと思う能力があります。
それは、「なぜ？」を考え続けられることです。
試作品で問題が発生すると、まず現象を確認します。
しかし、本当に重要なのは、その先です。
なぜノイズが出たのか？
なぜ通信が止まったのか？
なぜ電源電圧が変動したのか？
なぜシミュレーションでは問題がなかったのか？
一つの問題に対して、何度も「なぜ？」を繰り返し、測定データと理論を照らし合わせながら原因を探していきます。
ここで重要なのは、思い込みで原因を決めつけないことです。
オシロスコープで波形を確認する。
部品の温度を測定する。
部品を交換して比較する。
再現性を確認する。
環境ノイズや温度を変動させてみる。
こうした客観的なデータを集めながら、一つひとつ仮説を検証していきます。
そして、自分自身が「なるほど、だからこの現象が起きたのか」と理屈で納得できたとき、その経験は初めて自分の技術になります。
だから私は、「なぜ？」を最後まで追求できる人こそ、回路設計エンジニアに最も向いている人だと考えています。
現実を素直に受け入れられる人
私が考える回路設計エンジニアに向いている人の特徴として、もう一つ大切なのが**「現実を素直に受け入れられること」**です。
設計者は、回路図を作成する前に多くのことを考えます。
部品の特性を調べ、データシートを確認し、計算を行い、シミュレーションを実施します。
その結果、「この設計なら問題なく動作する」と判断して試作品を製作します。
しかし、実際の評価では思いどおりにならないことが少なくありません。
ここで重要なのは、「設計が正しいはずだ」と考えることではありません。
目の前で起きている現象を事実として受け止めることです。
例えば、電源回路を設計したとします。
計算上は問題ありません。
データシートどおりの回路です。
それでも評価すると、高負荷時だけ電源電圧が不安定になることがあります。
その原因は何でしょうか？
パスコンの配置かもしれません。
電源ラインの引き回しかもしれません。
グランドの設計かもしれません。
部品の温度特性や公差が影響している可能性もあります。
つまり、「設計が間違っていた」というより、設計時に考慮できていなかった条件が存在したということです。
現実に起きた現象は事実です。
その事実から目を背けず、「何を考慮できていなかったのか」という視点で設計を見直せる人ほど成長していきます。
私は、設計者とは自分の考えを証明する人ではなく、現実から学び続ける人だと思っています。
優秀な回路設計者に共通すること
30年間、多くの設計者と一緒に仕事をしてきました。
その中には、「この人にはかなわない」と感じる設計者も何人もいました。
彼らには共通点がありました。
理論だけで判断しない
優秀な設計者ほど理論をよく理解しています。
だからこそ、理論だけに頼りません。
「理論では問題ない。」
その一言で終わらせることはありません。
評価結果を見て、
「理論どおりに動かない理由は何だろう。」
と考えます。
理論と現実に差があるなら、その差には必ず理由があります。
その理由を探し続ける姿勢が優秀な設計者にはありました。
データから論理を組み立てる
優秀な設計者は思い込みで判断しません。
まず測定します。
オシロスコープで波形を見る。
温度を測定する。
負荷を変える。
条件を変えて再現性を確認する。
データを集め、その結果から仮説を立てます。
そして、その仮説をもう一度測定で検証します。
この繰り返しによって、「なぜこの現象が起きたのか」を論理的に説明できるようになります。
私は、このプロセスこそが回路設計の本質だと思っています。
改善理由まで説明できる
部品を交換したら直った。
パターンを変更したらノイズが減った。
これだけでは設計者としては不十分です。
「なぜ改善したのか。」
ここまで説明できて初めて、その経験は次の設計でも活用できます。
優秀な設計者ほど、「改善した」という結果ではなく、「改善した理由」を大切にしています。
回路設計エンジニアに向いていない人の特徴
ここまで「向いている人」の特徴を紹介しましたが、反対に苦労しやすい人にも共通点があります。
現実より思い込みを優先する人
「理論では問題ない。」
「以前もこの回路で動いた。」
そう考えて現実を見ようとしない人は、原因にたどり着けません。
設計者が信じるべきなのは、自分の考えではなく、目の前で起きている現象です。
現実を受け入れることが、原因解析の第一歩になります。
原因を追求しない人
問題が解決しても、
「直ったから終わり。」
では技術は身につきません。
「なぜ直ったのか。」
ここまで考えられる人ほど成長していきます。
勉強をやめてしまう人
電子部品は毎年進化しています。
新しい半導体、新しい通信規格、新しい電源IC。
設計技術も日々進歩しています。
だからこそ、設計者は学び続ける姿勢が欠かせません。
まとめ｜回路設計エンジニアに向いているのは「学び続けられる人」
「回路設計エンジニアに向いている人」と聞くと、数学が得意な人、電気回路の知識が豊富な人、論理的に物事を考えられる人を思い浮かべるかもしれません。
もちろん、これらの知識や能力は回路設計に欠かせません。
しかし、実装基板の回路設計・評価に30年間携わってきた私が、実際の仕事を通して強く感じるのは、それだけではありません。
回路設計は、回路図を描いて終わる仕事ではありません。
設計した製品を実際に動かし、評価することで、設計時には気付かなかった問題や考慮不足が見えてきます。
そのときに「なぜこの現象が起きたのか？」を考え、測定データや理論から原因を探り、設計を改善していく。
そして、そこで得た経験を次の設計に生かしていく。
私は、この繰り返しこそが回路設計エンジニアの仕事であり、技術者として成長するための重要なプロセスだと考えています。
特に重要なのは、自分の設計に考慮不足があったとき、それを素直に認めて原因を考え、次の設計に生かせる姿勢です。
失敗や不具合は、できれば避けたいものです。
しかし、そこで原因を曖昧にしたり、「たまたま起きた」と片付けたりしてしまえば、同じ問題を繰り返す可能性があります。
一方で、「なぜ起きたのか」「設計段階で何を考慮すべきだったのか」と掘り下げれば、その経験は自分自身の技術になります。
さらに、その経験が設計基準やチェック項目、ノウハウとして整理されれば、個人だけではなく組織の技術資産にもなります。
だから私は、回路設計エンジニアに向いている人とは、単純に「数学が得意な人」や「電気の知識が多い人」ではなく、「なぜ？」を問い続け、現実から学び、その経験を次の設計に生かせる人だと考えています。
知識は仕事を始めてからでも増やすことができます。
しかし、問題が起きたときに原因を考え、失敗から学び、次の設計をより良くしようとする姿勢は、長く設計に携わるうえで非常に重要です。
30年間の回路設計を振り返ってみても、私自身、最初からすべてを理解していたわけではありません。
評価で不具合を見つけ、原因を調べ、設計を見直す。その経験を積み重ねることで、少しずつ「設計するときに何を考えておくべきか」が分かるようになっていきました。
回路設計エンジニアを目指している方にとって、最初から完璧な知識を身につけている必要はありません。
分からないことがあれば調べる。
予想と違う結果が出れば、その理由を考える。
失敗したら、次に同じ失敗をしない方法を考える。
この積み重ねが、やがて設計者としての大きな力になっていくはずです。
回路設計とは、現実から学び続ける仕事です。
そして、その学びを次の設計へつなげられる人こそ、長く成長できる回路設計エンジニアだと、私は30年間の経験から考えています。
この記事が、これから回路設計エンジニアを目指す方や、現在の仕事で「自分はこの仕事に向いているのだろうか」と悩んでいる方にとって、少しでも参考になれば幸いです。
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