W jaki sposób firma Precision Micro wspiera firmę Pickering w produkcji przekaźników o rozmiarach mniejszych o 25% od produktów konkurencji

Postęp w elektronice często mierzy się w ułamkach milimetra. Chociaż poszczególne komponenty mogą być niewielkie, konsekwencje ich awarii rzadko są nieistotne. Dlatego nowoczesna produkcja elektroniczna opiera się na automatyzacji i powtarzalności, a gęsto upakowane systemy sprawiają, że linie montażowe są bardzo wrażliwe na zmiany wymiarów.

W środowiskach produkcji wielkoseryjnej komponenty muszą nie tylko spełniać wymagania specyfikacji „na papierze”. Muszą one również działać niezawodnie podczas automatycznej obsługi i montażu, gdzie nawet niewielkie różnice wymiarowe mogą zakłócić wydajność.

Jednocześnie zespoły badawczo-rozwojowe znajdują się pod presją, aby zmniejszyć ślad ekologiczny, skrócić cykle rozwoju i szybko wprowadzać nowe projekty na rynek, zachowując jednocześnie długoterminową niezawodność.

Dla wielu osób oznacza to konieczność regularnej oceny tras produkcji i dostawców w ramach rozważnego zapewniania odporności łańcucha dostaw, gwarantującego powtarzalność i skalowalność w miarę zmniejszania się rozmiarów projektów.

Wyzwanie Pickeringa

Znana od ponad 50 lat z doświadczenia w dziedzinie przekaźników kontaktronowych firma Pickering Electronics projektuje i produkuje przekaźniki kontaktronowe do zastosowań testowych i pomiarowych, automatycznych urządzeń testujących półprzewodniki (ATE) oraz innych wymagających zastosowań.

W ten sposób firma zyskała renomę dzięki miniaturyzacji i niezawodności działania w zastosowaniach, w których awaria jest po prostu nie do przyjęcia. Wyzwanie to dotyczy większości sektora elektronicznego, ale jest szczególnie odczuwalne w segmencie rynku wymagającym wysokiej niezawodności.

Na przykład przekaźniki kontaktronowe mogą zawierać precyzyjnie uformowane metalowe podzespoły w wysokowartościowych zespołach. Jednakże zwiększa to ryzyko, ponieważ niewielkie odchylenia na początku łańcucha dostaw mogą wpłynąć negatywnie na wydajność w dalszej części procesu produkcji, kiedy to ponowna obróbka jest kosztowna lub niepraktyczna.

Komponenty muszą również spełniać niezwykle rygorystyczne wymagania dotyczące tolerancji. Nie tylko ze względu na wydajność, ale także dlatego, że są one bezpośrednio wykorzystywane w zautomatyzowanych procesach montażowych, gdzie nawet niewielkie odchylenia mogą spowodować zakłócenia na liniach produkcyjnych, a co za tym idzie, w całej grupie.

Dodajmy do tego potrzebę szybkiego prototypowania, częstych zmian w projekcie i cyklu życia produktu, który może trwać nawet kilkadziesiąt lat, a wyzwanie staje się jeszcze większe. Jak więc zachować precyzję i powtarzalność w całym łańcuchu dostaw, jednocześnie przesuwając granice miniaturyzacji?

Ustalanie ścieżki produkcyjnej

Współpraca firmy Pickering z Precision Micro rozpoczęła się w odpowiedzi na te ograniczenia. Trawienie chemiczne stanowi niezawodny sposób uzyskania precyzyjnych, powtarzalnych geometrii ramek wyprowadzeniowych, umożliwiając jednocześnie szybką iterację projektów w miarę zmniejszania się powierzchni przekaźników.

Firma Precision Micro została wybrana ze względu na jej zdolność do zapewnienia wąskich tolerancji, przewidywalnej jakości i niezawodnych terminów realizacji, które są niezbędne w przypadku komponentów stosowanych w miniaturowych urządzeniach o wysokiej niezawodności.

Wraz z rozwojem portfolio firmy Pickering, trawienie chemiczne stało się integralną częścią zarówno procesów rozwojowych, jak i produkcyjnych, wspierając tworzenie wczesnych prototypów i produkcję seryjną.

Podobnie jak wielu producentów działających na rynkach wymagających wysokiej niezawodności, firma Pickering okresowo analizuje alternatywne procesy, takie jak tłoczenie, w ramach solidnego zarządzania łańcuchem dostaw. Jednak alternatywne rozwiązania mogą mieć trudności z spełnieniem łącznych wymagań dotyczących dokładności, powtarzalności i kosztów w przypadku zastosowania ich do bardzo małych, złożonych geometrii.

Dlaczego trawienie chemiczne?

Proces trawienia chemicznego wykorzystuje kontrolowaną obróbkę chemiczną do formowania elementów metalowych, unikając naprężeń mechanicznych związanych z tłoczeniem ramek ołowianych. Pozwala to uzyskać niezwykle drobne szczegóły, wąskie tolerancje i spójną geometrię, które mają kluczowe znaczenie w miniaturowych zespołach elektronicznych.

Ta zdolność ma największe znaczenie podczas opracowywania produktu. Nowe projekty przekaźników często wymagają wielu iteracji, zanim osiągnięta zostanie właściwa konfiguracja, która zazwyczaj wynika z wymagań konkretnego klienta lub konieczności zmniejszenia powierzchni płytki drukowanej (PCB).

Trawienie chemiczne spełnia tę potrzebę, umożliwiając szybką realizację i niskie koszty oprzyrządowania, co pozwala inżynierom udoskonalać projekty bez konieczności zbyt wczesnego inwestowania w drogie narzędzia prasowe.

W miarę jak projekty przechodzą z etapu rozwoju do produkcji, nacisk przenosi się z elastyczności na powtarzalność. Produkcja Precision Micro opiera się na zautomatyzowanej kontroli, w której kluczowe znaczenie ma dokładność wymiarowa i jednolitość wizualna.

Na tym etapie nawet niewielkie odchylenia mogą zakłócić wydajność. Trawienie chemiczne zapewnia stabilność procesu wymaganą do niezawodnego skalowania od prototypu do produkcji seryjnej. W przeciwnym razie konsekwencje nieprzestrzegania wymagań dotyczących tolerancji przez dostawcę są natychmiastowe i daleko idące.

Pickering Electronics działa w ramach większej grupy dostarczającej przekaźniki, sprzęt testowy i pomiarowy oraz rozwiązania w zakresie połączeń międzysieciowych. Oznacza to, że zakłócenia w jednym obszarze mogą szybko wpłynąć na inne.

Przekraczanie granic miniaturyzacji

Ta zdolność trawienia chemicznego została najlepiej zilustrowana przez jeden z najnowszych produktów firmy Pickering, wspomniany powyżej ultra-miniaturowy dwubiegunowy przekaźnik kontaktronowy o wymiarach zaledwie 5 mm × 5 mm i wysokości 15,5 mm.

Zintegrowanie wielu wytrawionych ramek wyprowadzeniowych w tak kompaktowym zespole zajęło około dwóch lat prac rozwojowych, czego efektem jest najmniejszy na świecie przekaźnik tego typu.

Osiągnięcie takiego poziomu miniaturyzacji nie było wynikiem pojedynczego kroku, ale efektem podejścia do produkcji, które ewoluowało z biegiem czasu. Jak w przypadku każdego partnerstwa produkcyjnego, zwłaszcza takiego, które trwa ponad 30 lat, procesy dostosowywały się do zmian wymagań projektowych i metod produkcji.

Na przykład wyzwania pojawiły się wraz z rozbudową czeskiego zakładu produkcyjnego Pickering i przejściem na produkcję na większą skalę poza Wielką Brytanią. Posunięcie to było strategicznie konieczne, aby zwiększyć skalę produkcji i poprawić połączenia z kontynentalną Europą, ale spowodowało krótkoterminowe wyzwania związane z prognozowaniem, planowaniem i zamawianiem, ponieważ nowe zespoły i systemy dopiero się oswajały.

Precision Micro wsparło tę transformację, dostosowując się do zmiennych wzorców popytu i ograniczeń produkcyjnych, zwłaszcza w zakresie specjalistycznych procesów, takich jak galwanizacja.

„Trawienie chemiczne pozwala nam szybko wprowadzać zmiany bez konieczności zbyt wczesnego inwestowania w drogie narzędzia, takie jak tłoczenie” – wyjaśnia Julie Benson, kierownik ds. operacyjnych w Pickering Electronics. „Ta elastyczność często pozwala nam kontynuować prace rozwojowe, ale nie chodzi tu tylko o koszty ani o tolerancje. Chodzi o współpracę w sytuacji, gdy zmieniają się wymagania lub gdy trzeba rozwiązać nieoczekiwany problem”.

„Współpracujemy z firmą Pickering od ponad 30 lat, a to, co sprawia, że nasze partnerstwo jest tak silne, to wspólne zaangażowanie w elastyczne rozwiązywanie problemów i precyzję” – powiedziała Rachael O’Connor, kierownik biura sprzedaży w Precision Micro. „Przez dziesięciolecia nauczyliśmy się, że liczy się nie tylko to, co znajduje się na rysunku, ale także to, jak wpływa to na każdy etap produkcji”.

Obecnie partnerstwo wspiera najbardziej zaawansowane projekty firmy Pickering. Nowe produkty, takie jak seria 125 — zaprojektowana w celu zaoszczędzenia miejsca na płytkach drukowanych (PCB) dzięki pionowej konstrukcji — oraz seria 600 do wysokiego napięcia, pokazują zakres wyzwań.

W branży, w której postęp mierzy się w ułamkach milimetra, zaufanie buduje się w ten sam sposób. Współpraca Pickering Electronics z Precision Micro pokazuje, jak ścisłe tolerancje i spójność wspierają najdrobniejsze szczegóły miniaturyzacji, dzięki partnerstwu trwającemu ponad 30 lat.