L'espace de travail d'un ingénieur test pour des composants électroniques innovants

Découvrez un espace de travail qui dépasse de loin le simple garage. Jerry Biehler, ingénieur d’essai principal, a aménagé un véritable sanctuaire électronique. Fraiseuses CNC, découpeuses laser, microscope électronique à balayage (MEB) et système à faisceau d’ions focalisé (FIB), chaque outil a sa raison d’être. Le sous-sol de Jerry est devenu viral sur X, envahissant mon fil d’actualité et marquant le début de notre collaboration pour cette interview. Ce qui n’était qu’un simple défilement s’est transformé en une plongée dans un espace d’exception !

Quelle est votre profession actuelle ?

Jerry Biehler : Ingénieur d’essai principal. Je conçois des bancs de test pour des systèmes de micromachinage laser et je gère l’obsolescence des composants. À la maison, je dispose d’un atelier complet avec une fraiseuse CNC, un tour de précision, une meuleuse d’outils, une découpeuse laser et une poste de soudage TIG. Dans un autre local, j’ai un second tour, une autre TIG, une MIG, un découpeur plasma, etc.

Dans la zone de laboratoire, je possède un MEB Leo 1450VP, un FIB FEI 611 et un microscope Nikon Optiphot 66. Un autre espace contient des spectromètres, des profilomètres, des équipements de détection des radiations, etc. La zone électronique comprend un établi avec oscilloscopes, multimètres, générateurs RF et de fonctions, ainsi que d’autres instruments de mesure. Un grand évaporateur thermique équipé d’une pompe turbo maglev est également présent. J’ai aussi une salle de bricolage séparée pour fabriquer des costumes de cosplay pour des amis, et je fais aussi de la photographie cosplay.

Comment décririez-vous votre espace de travail ? Comment l’utilisez-vous ?

Jerry: Garage équipé de machines-outils, découpeuse laser, établi électronique, évaporateur thermique et imprimantes 3D. Un abri extérieur sert au stockage et contient le compresseur d’air et les pompes à vide de l’évaporateur thermique, ainsi que le filtre d’extraction de la découpeuse laser. Le reste du sous-sol est aménagé en laboratoire avec le MEB, le FIB et d’autres outils « propres ». À l’étage, j’ai un studio photo et une salle de bricolage.

Où se situe votre espace dédié à l’électronique et depuis quand l’avez-vous?

Jerry : Mon espace de travail occupe la majeure partie de ma maison. Je l’ai depuis environ 20 ans, mais après avoir acheté une nouvelle maison il y a deux ans, j’ai tout déménagé et j’ai pu étendre considérablement l’ensemble. Je l’utilise plusieurs fois par semaine.

Lorsque vous avez conçu votre espace de travail, quels étaient vos objectifs et vos exigences ?

Jerry : Conçu ? [il rit]. C’est un chantier perpétuel qui évolue en fonction des nouveaux équipements que j’acquiers. Il y a quatre machines dans le garage qui sont trop lourdes pour être déplacées, ainsi que des éléments comme mes tiroirs Vidmar et l’établi de mon arrière-grand-père.

Cet été, j’ai réaménagé une grande partie du sous-sol : j’ai retiré un important système de vide qui devait servir au dépôt par faisceau d’électrons. Il a été échangé contre le FIB. Ensuite, j’ai trouvé un SEM bien plus récent, donc l’établi d’électronique et l’armoire ont été déplacés dans le garage. J’ai acheté la maison en pensant à l’espace studio à l’étage, ainsi qu’à une pièce dédiée aux activités manuelles.

Quels types d’équipements et d’outils avez-vous dans votre espace de travail ? Comment et où les stockez-vous ?

Jerry : Sur l’établi : LeCroy Waverunner 64xi, Tektronix 2465, ESI 296 LCR, station Metcal avec dessoudeur et pincettes, stéréomicroscope Zeiss OPMI, Keithley Sourcemeter, générateur de fonctions HP, générateur de fonctions RF Gigatronics, multimètre HP 34401A, ainsi que plusieurs alimentations en rack.

Atelier d’usinage : Tour Monarch 10EE, fraiseuse Supermax YCM-16VS (convertie en CNC par Tektronix), affûteuse d’outils Tsugami, poste de soudage TIG Thermal Arc 300 GTSW, et découpeuse laser construite autour d’un laser CO₂ Coherent de 150 W, capable de couper l’acier et l’inox minces.

Zone de laboratoire : Fraiseuse à faisceau d’ions focalisé FEI FIB 611, colonne SEM à émission de champ en attente d’installation, SEM Zeiss Leo 1450VP à pression variable avec EDX, spectromètre Ocean Optics USB-4000, monochromateur UV-VIS à double réseau et balayage, et un profilomètre Sloan pour la mesure d’épaisseur de film. L’évaporateur thermique est un système basé sur un CHA de 18 pouces, avec une pompe turbomoléculaire maglev Adexian 2100 L/s, soutenue par une pompe primaire Leybold 30 et un surpresseur Ruvac 101. Le système de dépôt comprend une platine planétaire et des emplacements pour bateaux. Un canon à faisceau d’ions Commonwealth est installé à l’intérieur.

Salle de loisirs créatifs : Machine à coudre Singer HD et divers établis.

Espace photo: Flashs Photogenic et appareils photo Canon 5DII, 5DIII et R6.

Quel est, selon vous, l’équipement ou l’outil le plus important ou le plus précieux de votre atelier ?

Jerry : Ils sont tous importants. J’utilise plus souvent l’oscilloscope LeCroy que le Tek. La fraiseuse CNC, le tour et le laser sont très utiles. Pouvoir découper rapidement et avec précision des métaux fins fait toute la différence. Le SEM et le FIB sont pour l’instant surtout des jouets, même si certaines personnes souhaitent les utiliser pour des recherches en géologie.

Y a-t-il quelque chose de spécial ou d’unique dans votre espace de travail ? Qu’est-ce qui le rend particulier ?

Jerry : J’ai modifié la maison pour l’adapter à mes outils et ajouté un sous-tableau électrique dans le garage pour alimenter l’ensemble des machines. J’ai installé le compresseur d’air et les pompes à vide dans l’abri attenant afin de réduire le bruit et de gagner de la place. J’ai aussi ajouté une alimentation électrique spécifique pour le SEM et le FIB, réparti l’air comprimé dans tout le sous-sol, et mis en place des lignes d’azote pour le SEM et le FIB. Le garage est très bien éclairé, et j’y ai installé un humidificateur ultrasonique relié à mon système d’eau osmosée afin de maintenir une humidité suffisante pour ne pas me transformer en générateur Van de Graaff ambulant.

Avez-vous de nouveaux projets pour votre espace de travail ?

Jerry : L’ensemble est dans un état plutôt satisfaisant actuellement. Je dois encore déplacer l’ancien SEM et installer la console de la colonne à émission de champ du FIB dans la zone de laboratoire, juste à côté du FIB.

Parlez-nous de votre projet préféré lié à l’électronique. Quels composants avez-vous utilisés ?

Jerry : Mon projet le plus récent a été la réalisation d’un système de mise au point automatique pour la découpeuse laser. Il utilise une cuillère Mitsubishi reliée à un capteur de déplacement Keyence, afin de maintenir la mise au point du laser par rapport à la surface de travail. Les données du capteur sont transmises en série à un Teensy, qui pilote ensuite le servo variateur d’un petit moteur brushless équipé d’une vis à billes pour faire monter ou descendre la tête de découpe. Un vérin pneumatique à piston graphite Clippard, associé à un régulateur de pression compensé, permet d’équilibrer la tête afin de réduire la charge sur le servomoteur.

Travaillez-vous actuellement sur un projet d’électronique ou de programmation ?

Jerry : Je suis en train de réparer la tête EDX de mon MEB. La sortie en rampe du préampli était bloquée à -14 V. Cela surchargeait les 15 V de l’alimentation externe du détecteur. Avec une caméra thermique, j’ai identifié deux points chauds : un régulateur LDO 5 V, et une zone sans composants.

En résumé : un biais de -200 V est appliqué au capteur SDD, et la piste était tracée dans une couche du PCB, proche d’une piste 5 V. Une défaillance du PCB a causé un court-circuit vers la masse : un genre de triode à base de FR4. J’ai isolé la piste -200 V dans cette zone et l’ai contournée avec un fil. Cela semble avoir résolu le problème de court-circuit. J’ai remplacé presque tous les CI de la carte et j’attends encore un composant pour pouvoir remonter le tout et effectuer les tests.

Avez-vous un projet de rêve ou une idée que vous aimeriez concrétiser ?

Jerry : À ce stade, je possède à peu près tout ce dont j’ai besoin. Beaucoup de projets me viennent spontanément, selon ce qui m’attire sur le moment.

Auriez-vous un conseil, une astuce ou un mot d’encouragement à destination des ingénieurs ou makers souhaitant aménager un espace de travail ?

Jerry : Trouvez un emploi bien rémunéré, haha. N’ayez pas peur de casser des choses. Vous EN casserez. Heureusement, la plupart des choses peuvent être réparées.

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