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La conception du plus petit relais Reed à deux pôles au monde, mesurant à peine 5 mm × 5, repousse les limites de la miniaturisation. Il s’agit de l’une des conceptions de relais Reed les plus compactes de Pickering Electronics jusqu’à présent, rappelant qu’en électronique, plus les composants sont petits, plus la marge d’erreur est faible. Voici comment, depuis plus de 30 ans, Pickering Electronics a travaillé avec son partenaire d’usinage chimique, Precision Micro, pour produire des grilles de connexion et des composants métalliques de précision qui permettent de concevoir des produits plus compacts à une densité supérieure sans compromis sur la fiabilité à grande échelle.
Les progrès en électronique sont souvent mesurés en fractions de millimètre. Si les composants sont minuscules, les conséquences en cas d’échec sont majeures. Pour cette raison, les processus de fabrication modernes ont recours à l’automatisation et à la repétabilité, avec des systèmes très denses qui rendent les lignes de production très sensibles aux variations dimensionnelles.
Dans les environnements de production à gros volume, il ne suffit plus de se contenter de composants qui répondent aux spécifications « sur le papier ». Ils doivent résister au traitement automatisé et à l’assemblage, car la moindre différence dimensionnelle peut réduire le débit.
Par ailleurs, les équipes de R&D sont sous pression pour réduire l’encombrement, accélérer les cycles de développement et commercialiser les nouvelles conceptions rapidement, sans pour autant négliger la fiabilité à long terme.
Dans la plupart des cas, cela entraîne une réévaluation des circuits de fabrication et des fournisseurs, afin d’assurer la résilience de la chaîne d'approvisionnement, ainsi que la répétabilité et l’évolutivité sur les conceptions les plus miniaturisées.
Avec plus de 50 ans d’expertise en relais Reed, Pickering Electronics conçoit et fabrique ce type de relais pour des applications exigeantes, telles que les tests et les mesures automatisés (ATE) des semi-conducteurs.
C’est ainsi que l’entreprise s’est forgé une réputation dans la miniaturisation et la fiabilité des performances, pour des applications où l’échec n’est tout simplement pas une option. Ce défi est commun à la majorité du secteur électronique, mais est particulièrement aigu sur le segment haute fiabilité de ce marché.
Par exemple, les relais Reed peuvent incorporer des sous-composants métalliques formés avec précision dans des assemblages à forte valeur ajoutée. Toutefois, cela place la barre plus haut, car la moindre variation en début de chaîne d'approvisionnement risque de compromettre les performances ultérieures du processus de fabrication, à un stade où les retouches sont coûteuses, voire impossibles à réaliser.
Les composants doivent également respecter des tolérances extrêmement faibles. Cela n’est pas dû uniquement à des raisons de performance, mais parce qu’ils font partie de processus d’assemblage automatisés où les plus petites déviations risquent de perturber les lignes de production et, par extension, le reste de l’entreprise.
Mais ce n’est pas tout. Il faut aussi un prototypage rapide, une itération fréquente de la conception et des cycles de production pouvant s’étaler sur plusieurs décennies, ce qui multiplie d’autant les défis. Dans ces conditions, comment assurer la précision et la répétabilité à tous les niveaux de la chaîne d’approvisionnement tout en repoussant les limites de la miniaturisation ?
La relation de Pickering et Precision Micro est née de ces contraintes. L’usinage chimique offre une méthode fiable pour obtenir des géométries de grilles de connexion fines et répétables, tout en permettant une itération rapide des conceptions, à mesure que les empreintes des relais continuent de diminuer.
Precision Micro a été choisi en raison de sa capacité à offrir des tolérances strictes, une qualité prévisible et des délais fiables ; autant d’éléments essentiels pour des composants utilisés dans des dispositifs miniatures et à haute fiabilité.
De plus, alors que l’offre de Pickering a évolué, l'usinage chimique fait désormais partie intégrante des workflows de développement et de production, afin de parvenir plus rapidement au stade du prototypage et de la fabrication à grande échelle.
Comme de nombreux fabricants évoluant sur le marché des composants haute fiabilité, Pickering examine régulièrement de nouveaux processus, tels que le découpage à la presse, dans le cadre d’une gestion robuste de la chaîne d’approvisionnement. Néanmoins, ces nouvelles possibilités peuvent avoir du mal à réunir les critères de précision, de répétabilité et de coût en cas d’application à des géométries miniatures complexes.
Le processus d’usinage chimique désigne une découpe contrôlée permettant de former des composants métalliques, afin d’éviter les contraintes mécaniques du découpage à la presse des grilles de connexion. Cela permet d’obtenir des détails extrêmement fins, d’appliquer des tolérances strictes et une géométrie constante, qui constituent tous des éléments critiques pour les assemblages électroniques miniatures.
Cette capacité est surtout importante pendant la phase de développement. Les nouvelles conceptions de relais nécessitent souvent plusieurs passes pour obtenir la bonne configuration, ce qui est généralement conditionné par le cahier des charges du client ou par la nécessité de réduire l’encombrement des cartes à circuit.
L'usinage chimique offre une solution intéressante, car elle permet une production rapide avec des outils économiques. Les ingénieurs peuvent ainsi optimiser les conceptions sans recourir à des presses coûteuses trop rapidement.
À mesure que les conceptions passent du stade de développement à celui de production, la flexibilité devient préférable à la répétabilité. Les processus de production de Precision Micro reposent sur une inspection automatisée pour laquelle la précision dimensionnelle et l’uniformité visuelle sont essentielles.
À ce stade, la moindre variation risque de perturber la production. L'usinage chimique assure la stabilité des processus, ce qui est essentiel de la phase de prototypage à celle de la fabrication de masse. En effet, le non-respect des tolérances entraîne des conséquences immédiates et aux nombreuses ramifications.
Pickering Electronics fait partie d’un groupe assurant la production de relais, d’équipements de test et de mesure, et de solutions de connexion. Par conséquent, les perturbations à un niveau peuvent rapidement s’étendre aux autres.
Le potentiel de l'usinage chimique a été illustré lors du lancement de l’un des derniers produits de Pickering, à savoir le relais Reed bipolaire miniaturisé mentionné plus haut, qui occupe seulement 5 mm × 5 mm sur la carte et 15,5 mm en hauteur.
L’intégration de plusieurs grilles de connexion gravées dans un assemblage aussi complexe a nécessité près de deux ans de développement et permis d’obtenir l’un des plus petits relais de sa catégorie.
Ce niveau de miniaturisation n’a pas été atteint en une seule étape, mais est le fruit d’une approche de la fabrication qui a su évoluer au fil du temps. Comme pour tous les partenariats de fabrication, et à plus forte raison pour un partenariat de plus de 30 ans, les processus ont été adaptés en fonction des nouveaux critères de conception et des nouvelles méthodes de production.
Par exemple, l’expansion du site de fabrication tchèque de Pickering et la transition vers la production à plus gros volume hors du Royaume-Uni ont présenté des défis considérables. Cette décision stratégique était indispensable non seulement pour augmenter la production, mais aussi pour renforcer notre présence en Europe continentale. Elle a toutefois présenté dans un premier temps des difficultés de prévision, de planification et d’adaptation aux nouvelles tendances de commande pendant la période d’adaptation aux nouvelles équipes et nouveaux systèmes.
Precision Micro a accompagné la transition en s’adaptant à la fluctuation de la demande et aux contraintes de capacité, notamment autour de processus spécialisés, tels que le plaquage.
« L'usinage chimique nous a permis de produire rapidement sans avoir à dépendre trop rapidement d’outils onéreux, tels que des presses de découpage », explique Julie Benson, directrice des opérations de Pickering Electronics. « Cette flexibilité est bien souvent ce qui a permis d’assurer la fluidité du développement. Mais tout n’est pas une question de coût ou de tolérances d’isolement. L’essentiel est d’avancer ensemble lorsque les contraintes changent ou qu’un imprévu doit être géré. »
« Depuis plus de 30 ans, notre collaboration avec Pickering repose sur un engagement commun : faire preuve de flexibilité face aux défis et viser une précision irréprochable » ajoute Rachael O'Connor, responsable de l’administration des ventes chez Precision Micro. « Au fil des décennies, nous avons constaté que cela est déterminant à chaque phase du processus de fabrication, au-delà de ce qui est indiqué sur le plan. »
Le partenariat actuel bénéficie des dernières avancées de Pickering. Les nouveaux lancements de produits, tels que la série 125, conçue pour réduire l’encombrement des cartes à circuit en travaillant à la verticale, ainsi que la série 600 haute tension, illustre les nombreux défis auxquels nous sommes confrontés.
Dans un domaine où les progrès se mesurent en fraction de millimètre, la confiance se bâtit sur le long terme. La collaboration de Pickering Electronics avec Precision Micro illustre à quel point des tolérances strictes et la cohérence sont importantes dans l’univers ultra-précis de la miniaturisation et ont permis de former un partenariat durable de plus de 30 ans.
