Comment Precision Micro aide Pickering à fabriquer des relais 25 % plus petits que ceux de ses concurrents

Les progrès réalisés dans le domaine de l'électronique se mesurent souvent en fractions de millimètre. Si les composants individuels sont minuscules, les conséquences d'une défaillance le sont rarement. C'est pourquoi la fabrication électronique moderne repose sur l'automatisation et la répétabilité, avec des systèmes densément compactés qui rendent les chaînes de montage très sensibles aux variations dimensionnelles.

Dans les environnements de production à haut volume, les composants doivent également dépasser les spécifications « sur papier ». Ils doivent fonctionner de manière constante tout au long des processus automatisés de manutention et d'assemblage, où même des différences dimensionnelles mineures peuvent perturber le débit.

Dans le même temps, les équipes de R&D sont soumises à une pression constante pour réduire l'empreinte écologique, raccourcir les cycles de développement et commercialiser rapidement de nouveaux modèles, tout en préservant la fiabilité à long terme.

Pour beaucoup, cela incite à réévaluer régulièrement les circuits de fabrication et les fournisseurs dans le cadre d'une stratégie prudente de résilience de la chaîne d'approvisionnement, afin de garantir la répétabilité et l'évolutivité à mesure que les conceptions se miniaturisent.

Le défi de Pickering

Reconnue depuis plus de 50 ans pour son expertise dans le domaine des relais Reed, Pickering Electronics conçoit et fabrique des relais Reed destinés aux tests et mesures, aux équipements de test automatisés (ATE) pour semi-conducteurs et à d'autres applications exigeantes.

C'est ainsi que l'entreprise s'est forgé une réputation en matière de miniaturisation et de performances fiables dans des applications où l'échec n'est tout simplement pas envisageable. Ce défi est commun à une grande partie du secteur électronique, mais il est particulièrement ressenti dans le segment hautement fiable du marché.

Par exemple, les relais à lames peuvent intégrer des sous-composants métalliques de forme précise dans des assemblages de grande valeur. Cependant, cela augmente les enjeux, car de petites variations au début de la chaîne d'approvisionnement peuvent compromettre les performances plus tard dans le processus de fabrication, alors que les retouches sont coûteuses ou impossibles à réaliser.

Les composants doivent également respecter des tolérances extrêmement strictes. Non seulement pour des raisons de performance, mais aussi parce qu'ils sont directement intégrés dans des processus d'assemblage automatisés où même de petits écarts peuvent perturber les chaînes de production et, par extension, l'ensemble du groupe.

Ajoutez à cela la nécessité d'un prototypage rapide, d'itérations fréquentes dans la conception et de cycles de vie des produits pouvant s'étendre sur plusieurs décennies, et le défi devient encore plus complexe. Comment maintenir la précision et la répétabilité tout au long de la chaîne d'approvisionnement tout en repoussant les limites de la miniaturisation ?

Établissement du processus de fabrication

La relation entre Pickering et Precision Micro a débuté en réponse à ces contraintes. La gravure chimique offre un moyen fiable d'obtenir des géométries de grilles de connexion fines et reproductibles, tout en permettant une itération rapide de la conception à mesure que l'empreinte des relais continuait à diminuer.

Precision Micro a été sélectionnée pour sa capacité à respecter des tolérances strictes, à offrir une qualité prévisible et des délais d'exécution fiables, autant d'éléments essentiels pour les composants utilisés dans les appareils miniatures à haute fiabilité.

Au fur et à mesure que le portefeuille de Pickering évoluait, la gravure chimique s'est intégrée dans les processus de développement et de production, facilitant la création des premiers prototypes et la fabrication en série.

Comme de nombreux fabricants opérant sur des marchés exigeant une grande fiabilité, Pickering examine régulièrement des procédés alternatifs, tels que l'estampage, dans le cadre d'une gestion rigoureuse de la chaîne d'approvisionnement. Cependant, ces alternatives peuvent avoir du mal à répondre aux exigences combinées de précision, de répétabilité et de coût lorsqu'elles sont appliquées à des géométries extrêmement petites et complexes.

Pourquoi le décapage chimique ?

Le processus de gravure chimique utilise un usinage chimique contrôlé pour former des composants métalliques, évitant ainsi les contraintes mécaniques associées à l'estampage des grilles de connexion. Cela permet d'obtenir des détails extrêmement fins, des tolérances serrées et une géométrie constante, tous éléments essentiels dans les assemblages électroniques miniatures.

Cette capacité est particulièrement importante pendant la phase de développement. Les nouvelles conceptions de relais nécessitent souvent plusieurs itérations avant d'aboutir à la configuration adéquate, qui dépend généralement des exigences spécifiques du client ou de la nécessité de réduire l'encombrement des cartes de circuits imprimés (PCB).

La gravure chimique répond à ce besoin en permettant un délai d'exécution rapide et un outillage peu coûteux, ce qui permet aux ingénieurs d'affiner leurs conceptions sans avoir à investir trop tôt dans des outils de presse coûteux.

Lorsque les conceptions passent du stade du développement à celui de la production, l'accent est alors mis non plus sur la flexibilité, mais sur la répétabilité. La fabrication de Precision Micro repose sur une inspection automatisée, où la précision dimensionnelle et l'uniformité visuelle sont essentielles.

À ce stade, même de petites variations peuvent perturber le débit. La gravure chimique offre la stabilité nécessaire au processus pour passer de manière fiable du prototype à la fabrication en série. Sinon, les conséquences d'un fournisseur qui ne respecte pas les exigences de tolérance sont immédiates et considérables.

Pickering Electronics fait partie d'un groupe plus large qui fournit des relais, des équipements de test et de mesure et des solutions d'interconnexion. Cela signifie qu'une perturbation dans un domaine peut rapidement en affecter d'autres.

Repousser les limites de la miniaturisation

Cette capacité de gravure chimique est parfaitement illustrée par l'un des derniers produits lancés par Pickering, le relais Reed bipolaire ultra-miniature susmentionné, qui ne mesure que 5 mm × 5 mm et 15,5 mm de hauteur.

L'intégration de plusieurs grilles de connexion gravées dans un assemblage aussi compact a nécessité environ deux ans de développement, aboutissant à ce qui est décrit comme le plus petit relais de ce type au monde.

Atteindre ce niveau de miniaturisation n'a pas été le fruit d'une seule étape, mais le résultat d'une approche de fabrication qui a évolué au fil du temps. Comme dans tout partenariat de fabrication, en particulier ceux qui durent depuis plus de 30 ans, les processus se sont adaptés aux changements dans les exigences de conception et les méthodes de production.

Par exemple, l'expansion de l'usine de fabrication tchèque de Pickering et la transition vers une production à plus grand volume en dehors du Royaume-Uni ont posé des défis. Cette décision était stratégiquement nécessaire pour augmenter la production et améliorer les liens avec l'Europe continentale, mais elle a entraîné des difficultés à court terme en matière de prévisions, de planification et de commandes, le temps que les nouvelles équipes et les nouveaux systèmes se mettent en place.

Precision Micro a soutenu cette transition en s'adaptant aux fluctuations de la demande et aux contraintes de capacité, en particulier dans le domaine des processus spécialisés tels que le placage.

« La gravure chimique nous permet d'itérer rapidement sans nous enfermer trop tôt dans des outils coûteux, comme l'estampage », explique Julie Benson, directrice des opérations chez Pickering Electronics. « Cette flexibilité est souvent ce qui permet de faire avancer le développement, mais il ne s'agit pas seulement d'une question de coût, ni de tolérances isolées. Il s'agit de travailler ensemble lorsque les exigences évoluent ou lorsqu'il faut résoudre un problème imprévu. »

« Nous travaillons avec Pickering depuis plus de 30 ans, et ce qui a permis de maintenir la solidité de notre partenariat, c'est notre engagement commun en faveur d'une résolution flexible des problèmes et de la précision », a déclaré Rachael O'Connor, directrice du bureau des ventes chez Precision Micro. « Au fil des décennies, nous avons appris que ce qui compte, c'est l'impact sur chaque étape de la production, et pas seulement ce qui figure sur les plans. »

Ce partenariat soutient aujourd'hui les développements les plus avancés de Pickering. Le lancement de nouveaux produits, tels que la série 125, conçue pour économiser de l'espace sur les cartes de circuits imprimés (PCB) grâce à une construction verticale, et la série 600 haute tension, témoigne de l'étendue des défis à relever.

Dans un secteur où les progrès se mesurent en fractions de millimètre, la confiance se construit de la même manière. La collaboration entre Pickering Electronics et Precision Micro montre comment des tolérances strictes et une grande cohérence permettent d'obtenir les détails les plus fins de la miniaturisation, grâce à un partenariat qui dure depuis plus de 30 ans.