Cómo Precision Micro ayuda a Pickering a fabricar relés un 25 % más pequeños que los de la competencia

Los avances en electrónica suelen medirse en fracciones de milímetro. Aunque los componentes individuales sean minúsculos, las consecuencias de un fallo rara vez lo son. Por eso, la fabricación de productos electrónicos modernos se basa en la automatización y la repetibilidad, ya que los sistemas de alta densidad hacen que las líneas de montaje sean muy sensibles a las variaciones dimensionales.

En entornos de producción a gran escala, los componentes no solo deben cumplir con creces las especificaciones «sobre el papel», sino que también deben ofrecer un rendimiento constante durante los procesos de manipulación y montaje automatizados, en los que incluso las diferencias dimensionales más insignificantes pueden afectar al rendimiento.

Al mismo tiempo, los equipos de I+D se ven presionados para reducir el tamaño de los dispositivos, acortar los ciclos de desarrollo y lanzar nuevos diseños al mercado con rapidez, sin dejar de garantizar la fiabilidad a largo plazo.

Para muchos, esto les lleva a revisar periódicamente los procesos de fabricación y los proveedores como parte de una estrategia prudente de resiliencia de la cadena de suministro, garantizando la repetibilidad y la escalabilidad a medida que los diseños se van reduciendo.

El reto de Pickering

Con más de 50 años de experiencia en relés de láminas, Pickering Electronics diseña y fabrica relés de láminas para equipos de prueba y medición, equipos de prueba automatizada (ATE) de semiconductores y otras aplicaciones exigentes.

Así es como la empresa se ha labrado una reputación basada en la miniaturización y el rendimiento fiable en aplicaciones en las que el fallo simplemente no es una opción. Este reto es común a gran parte del sector de la electrónica, pero se percibe con mayor intensidad en el segmento del mercado que exige una alta fiabilidad.

Por ejemplo, los relés de láminas pueden incorporar subcomponentes metálicos fabricados con precisión en conjuntos de gran valor. Sin embargo, esto aumenta el riesgo, ya que pequeñas variaciones en las primeras fases de la cadena de suministro pueden comprometer el rendimiento en fases posteriores del proceso de fabricación, cuando las modificaciones resultan costosas o poco viables.

Los componentes también deben cumplir con tolerancias extremadamente estrictas. No solo por motivos de rendimiento, sino porque se incorporan directamente a los procesos de montaje automatizados, en los que incluso las desviaciones más pequeñas pueden provocar interrupciones en las líneas de producción y, por extensión, en todo el grupo.

Si a esto le sumamos la necesidad de crear prototipos rápidamente, las frecuentes iteraciones de diseño y unos ciclos de vida de los productos que pueden prolongarse durante décadas, el reto se multiplica. Entonces, ¿cómo se mantiene la precisión y la repetibilidad a lo largo de toda la cadena de suministro al tiempo que se amplían los límites de la miniaturización?

Definición del proceso de fabricación

La relación de Pickering con Precision Micro surgió como respuesta a estas limitaciones. El grabado químico ofrece una forma fiable de conseguir geometrías de marcos de conductores finas y repetibles, al tiempo que permite una rápida iteración del diseño a medida que las dimensiones de los relés seguían reduciéndose.

Se eligió a Precision Micro por su capacidad para ofrecer tolerancias estrictas, una calidad predecible y plazos de entrega fiables, aspectos todos ellos esenciales para los componentes utilizados en dispositivos miniaturizados de alta fiabilidad.

Además, a medida que la cartera de productos de Pickering fue evolucionando, el grabado químico se integró en los procesos de desarrollo y producción, facilitando tanto la creación de los primeros prototipos como la fabricación en serie.

Al igual que muchos fabricantes que operan en mercados que exigen una alta fiabilidad, Pickering revisa periódicamente procesos alternativos, como el estampado, como parte de una gestión sólida de la cadena de suministro. Sin embargo, estas alternativas pueden tener dificultades para satisfacer las exigencias combinadas de precisión, repetibilidad y coste cuando se aplican a geometrías extremadamente pequeñas y complejas.

¿Por qué el grabado químico?

El proceso de grabado químico utiliza un mecanizado químico controlado para dar forma a los componentes metálicos, evitando así las tensiones mecánicas asociadas al estampado de las placas de conexión. Esto permite obtener detalles extremadamente finos, tolerancias muy ajustadas y una geometría uniforme, aspectos todos ellos fundamentales en los conjuntos electrónicos en miniatura.

Esa capacidad es fundamental durante la fase de desarrollo. Los nuevos diseños de relés suelen requerir múltiples iteraciones antes de alcanzar la configuración adecuada, lo cual suele estar determinado por los requisitos específicos del cliente o por la necesidad de reducir el espacio ocupado en la placa de circuito impreso (PCB).

El grabado químico responde a esta necesidad al permitir plazos de entrega rápidos y un utillaje de bajo coste, lo que permite a los ingenieros perfeccionar los diseños sin tener que comprometerse demasiado pronto con costosas herramientas de prensado.

A medida que los diseños pasan de la fase de desarrollo a la de producción, el énfasis pasa de la flexibilidad a la repetibilidad. El proceso de fabricación de Precision Micro se basa en la inspección automatizada, en la que la precisión dimensional y la uniformidad visual son fundamentales.

En esta fase, incluso las variaciones más pequeñas pueden afectar al rendimiento. El grabado químico proporciona la estabilidad de proceso necesaria para pasar de forma fiable de la fabricación de prototipos a la producción en serie; de lo contrario, las consecuencias de que un proveedor no cumpla los requisitos de tolerancia son inmediatas y de gran alcance.

Pickering Electronics forma parte de un grupo más amplio dedicado al suministro de relés, equipos de prueba y medición y soluciones de interconexión. Esto significa que cualquier interrupción en un área podría afectar rápidamente a las demás.

Superando los límites de la miniaturización

Esta capacidad del grabado químico queda perfectamente ilustrada por uno de los últimos productos lanzados por Pickering: el ya mencionado relé de láminas ultraminiatura de dos polos, que mide tan solo 5 mm × 5 mm y 15,5 mm de altura.

La integración de múltiples marcos de conductores grabados en un conjunto tan compacto requirió unos dos años de desarrollo, lo que dio como resultado lo que se describe como el relé más pequeño del mundo de su tipo.

Alcanzar este nivel de miniaturización no fue algo que se lograra de un solo paso, sino el resultado de un enfoque de fabricación que ha ido evolucionando con el tiempo. Al igual que en cualquier colaboración en el ámbito de la fabricación, especialmente en una que supera los 30 años, los procesos se han ido adaptando a los cambios en los requisitos de diseño y en los métodos de producción.

Por ejemplo, la ampliación de la planta de fabricación de Pickering en la República Checa y la transición a una producción de mayor volumen fuera del Reino Unido plantearon una serie de retos. La medida era estratégicamente necesaria para ampliar la producción y mejorar las conexiones con Europa continental, pero supuso una serie de retos a corto plazo en materia de previsión, planificación y gestión de pedidos, a medida que los nuevos equipos y sistemas se iban asentando.

Precision Micro contribuyó a la transición gestionando las fluctuaciones en la demanda y las limitaciones de capacidad, especialmente en lo que respecta a procesos especializados como el recubrimiento galvánico.

«El grabado químico nos permite realizar iteraciones rápidamente sin tener que comprometernos demasiado pronto con herramientas costosas, como el estampado», explicó Julie Benson, directora de operaciones de Pickering Electronics. «Esa flexibilidad es a menudo lo que mantiene el desarrollo en marcha, pero no se trata solo del coste, ni tampoco de las tolerancias por sí solas. Se trata de trabajar juntos cuando los requisitos evolucionan o cuando hay que resolver algún imprevisto».

«Llevamos más de 30 años trabajando con Pickering, y lo que ha mantenido sólida esta colaboración es nuestro compromiso común con la resolución flexible de problemas y la precisión», afirmó Rachael O’Connor, directora de la oficina de ventas de Precision Micro. «A lo largo de décadas, hemos aprendido que lo importante no es solo lo que figura en el plano, sino cómo afecta a cada fase de la producción».

Esta colaboración respalda actualmente los proyectos más avanzados de Pickering. El lanzamiento de nuevos productos, como la serie 125 —diseñada para ahorrar espacio en las placas de circuito impreso (PCB) mediante una disposición vertical— y la serie 600 de alta tensión, pone de manifiesto la variedad de retos a los que se enfrentan.

En un sector en el que el progreso se mide en fracciones de milímetro, la confianza se construye de la misma manera. La colaboración de Pickering Electronics con Precision Micro demuestra cómo las tolerancias estrictas y la consistencia permiten alcanzar los detalles más precisos de la miniaturización, gracias a una asociación que se remonta a más de 30 años.