Conseils de Duane Benson, expert en électronique, pour un prototypage et une fabrication rapides

Judy Warner : Duane, pourriez-vous brièvement nous résumer votre carrière dans le secteur de l'électronique ?

Duane Benson : La première fois que je me suis brûlé les doigts avec un fer à souder, je devais avoir environ quatorze ans. Même si j'ai fait des études pour devenir concepteur logiciel, domaine dans lequel j'ai travaillé au début de ma carrière, ma véritable passion a toujours été l'électronique. Parmi mes tous premiers projets, je me rappelle avoir créé un stéthoscope électronique que j'utilisais pour écouter les termites à travers les murs, ainsi qu'un dispositif permettant d'afficher le numéro de l'appelant, ce qui n'existait pas à l'époque.

Duane Benson, Marketing technologique

Du développement logiciel je suis passé à la gestion produit, puis j'ai bifurqué vers le marketing technologique et l'écriture. Tout au long de ce parcours, l'électronique ne m'a jamais quitté. Cela fait environ vingt ans que dans mon temps libre je réalise des cartes pour microcontrôleurs, des petits robots, ou encore divers projets avec des circuits FPGA. Depuis quelque temps, je mets ces initiatives à profit en les utilisant comme sujet pour des articles publiés dans des magazines spécialisés et sites Web, ou pour des discours lors de conférences.

J. Warner : Milwaukee Electronics et Screaming Circuits fabriquent toutes deux des composants électroniques. Pouvez-vous nous en dire plus sur l'histoire de chacune, ainsi que sur leurs spécificités respectives ?

Screaming Circuits à Canby, Oregon (États-Unis)

D. Benson : Milwaukee Electronics a vu le jour en 1954. L'entreprise conçoit et fabrique des systèmes de contrôle pour l'industrie minière. En 1985, elle a été rachetée par Michael Stoehr, qui a fait ses gammes dans le domaine de l'électronique. Il décide d'élargir l'activité de l'entreprise pour offrir un service de fabrication clé en main. De plus, il opte pour une approche plus axée sur le client : cette philosophie fait toujours partie intégrante de l'entreprise à ce jour.

En 2003, la filiale Screaming Circuits est mise sur pied afin de répondre à des besoins croissants dans deux domaines : prototypage rapide et fabrication non traditionnelle. En effet, à cette époque les effectifs sont réduits et la concurrence toujours plus forte. Résultat : pour les ingénieurs, il n'est plus viable d'attendre plusieurs semaines pour recevoir un prototype ou de baser une fabrication sur des prévisions.

La principale différence entre Milwaukee Electronics et Screaming Circuits, c'est la façon dont les commandes sont tarifées, reçues et traitées. Pour fabriquer ses produits, Milwaukee Electronics s'appuie sur des contrats de longue durée, des prévisions et le système Kanban. À l'inverse, Streaming Circuit fonctionne sur un modèle commercial par transactions. La demande de devis peut être réalisée en ligne et chaque commande, peu importe le nombre de pièces demandées, est considérée comme une transaction à part entière. Ainsi, le client peut faire appel à nous à sa guise. Ce type de fabrication par transaction est idéal pour les prototypes, la recherche et développement, les conceptions personnalisées de pointe et les startups spécialisées dans le hardware.

J. Warner : Quels conseils précieux donneriez-vous aux concepteurs pour qu'ils puissent simplifier leur travail (ainsi que le vôtre) ?

D. Benson : Tout d'abord, il est important de savoir que la polarité des composants n'est pas une chose évidente. Cela peut paraître simple puisqu'une diode ne peut fonctionner que de deux façons, mais les "standards" de marquage ne sont en réalité pas standard du tout, en particulier pour les LED. Certains fabricants apposent une marque sur la cathode, tandis que d'autres le font sur l'anode. Pire encore, un même fabricant pour une même famille de produits peut marquer la cathode sur un modèle et l'anode sur un autre. Du coup, il ne faut pas présumer que le partenaire d'assemblage peut facilement déterminer la polarité des composants.

Autre conseil, ne faites pas confiance aux empreintes dont vous ignorez la source. Bien sûr, les empreintes produites de façon participative sont une bonne chose. Mais il ne faut pas oublier que l'erreur est humaine. Bien souvent, le degré zéro d'orientation ne correspond pas à la norme IPC, ce qui peut perturber l'équipement automatisé. Certains composants peuvent regrouper plusieurs variantes munies de différentes broches, ce qui n'est pas toujours pris en compte par le concepteur d'empreinte. Ainsi, la meilleure solution consiste à vérifier attentivement les broches, le paquet, la colle, le masque et la polarité/le marquage de la broche n°1 avant de faire confiance à une empreinte.

L'ambiguïté est l'ennemi de la rapidité et de la qualité. En matière de prototypage rapide et de fabrication à la demande, chaque minute compte. Le marquage imprécis, les données peu claires et la documentation incomplète sont souvent source de défauts ou de retards.

J. Warner : Pour les composants montés en surface, pas moins de 65 % des anomalies sont dues à une erreur lors de l'application de la pâte à souder. Dans ce contexte, comment faites-vous pour doper votre rendement et votre fiabilité ?

D. Benson : Au sein de Screaming Circuits, la fréquence d'erreurs liées à l'application de la pâte à souder est bien plus faible. C'est le fruit de notre expérience et savoir-faire. Nous construisons tellement de circuits très différents, que quasiment tous les nouveaux composants passent en entre nos mains, ce qui nous permet de savoir rapidement comment ils fonctionnent. Nous utilisons à la fois des stencils et des imprimantes à jet, en fonction de ce qui est le plus pratique pour les composants de chaque circuit. Au fil du temps, on a acquis un vrai savoir-faire pour choisir le bon profil de refusion et personnaliser les découpes de collage, ce qui permet de réduire grandement les problèmes liés à l'application.

J. Warner : Les composants contrefaits vous inquiètent-ils ? Quelles initiatives avez-vous mises en place pour réduire les risques ?

D. Benson : Nous choisissons nos fournisseurs avec soin et nous tenons éloignés du marché gris. Au cours de notre existence, nous n'avons que très rarement reçu des composants contrefaits. Ce taux très faible est le fruit du travail acharné de nos équipes chargées des achats et de la chaîne d'approvisionnement. Pour cette dernière, nous ne traitons qu'avec des prestataires en qui nous avons pleinement confiance. Les fournisseurs qui n'ont pas bonne réputation ne sont pas les bienvenus : les risques sont trop grands.

J.Warner : Vous êtes l'auteur d'un petit périodique intitulé « Circuit Talk ». Qu'est-ce qui vous a poussé à sa rédaction et quel retour avez-vous reçu des lecteurs ?

D. Benson : Au cours des dernières décennies, la conception électronique a connu d'importantes transformations. Au sein des services d'ingénierie, le personnel d'assistance a été fortement réduit. De plus, les ingénieurs expérimentés, qui servaient autrefois de mentors, sont soit à la retraite, soit trop occupés pour remplir ce rôle. Désormais, le rôle d'un ingénieur de conception lambda s'étend bien au-delà de la conception du schéma.

Les membres de Screaming Circuits travaillent avec un nombre incroyable de composants et techniques, ce qui leur permet d'apprendre et de transmettre ce savoir à tous les acteurs dans le domaine de l'ingénierie. Nous voyons chaque jour l'impact de ce manque de formation en matière de routage, de gestion des bibliothèques et de documentation sur les concepteurs. Bien sûr, ce n'est pas leur faute. Ensemble, nous souhaitons pallier ce problème. Je me suis donné pour mission de transmettre un maximum de connaissances. En enseignant nos connaissances aux concepteurs, nous faciliterons leur travail, ce qui aura pour effet de simplifier le nôtre.

J. Warner : Dans le domaine de la fabrication électronique, qu'est-ce qui vous plait/déplaît le plus ? Et pourquoi ?

D. Benson : Ce qui me déplaît le plus ? L'idée que je puisse un jour quitter ce secteur (ce que je ne compte pas faire de si tôt). Il fut un temps où je pensais que le domaine de la fabrication était ennuyeux. Cela l'a peut-être été par le passé, mais désormais c'est tout le contraire, et c'est vraiment ce qui me plaît. Pour l'un de nos clients, nous créons des capteurs de mouvements sans fil utilisés sur les tortues de mer pour permettre à leurs petits de rejoindre l'océan en toute sécurité. Nous avons également conçu des circuits contribuant à la détection des ondes gravitationnelles, un principe théorisé par Einstein en 1915 qui a finalement pu être détecté en 2015. Nos circuits se trouvent dans l'espace, au plus profond des océans, et partout ailleurs. Nous travaillons actuellement à la fabrication de produits qui ne sortiront que l'année prochaine. Chez Screaming Circuits, nous sommes vraiment aux avant-postes du futur, et celui-ci nous semble fascinant. Je ne me vois pas faire un autre métier.

J. Warner : Moi non plus ! Merci pour votre temps, c'était vraiment très instructif, Duane.

D. Benson : Tout le plaisir est pour moi, Judy.