{"id":13028,"date":"2025-10-07T16:58:44","date_gmt":"2025-10-07T16:58:44","guid":{"rendered":"https:\/\/summitinterconnect.ca\/article\/where-pcbs-are-born-touring-a-quick-turn-factory-in-north-america\/"},"modified":"2026-01-05T10:23:52","modified_gmt":"2026-01-05T10:23:52","slug":"where-pcbs-are-born-touring-a-quick-turn-factory-in-north-america","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/summitinterconnect.ca\/fr\/blog\/article\/where-pcbs-are-born-touring-a-quick-turn-factory-in-north-america\/","title":{"rendered":"O\u00f9 naissent les PCB : Visite d'une usine \u00e0 d\u00e9lai de production rapide en Am\u00e9rique du Nord"},"content":{"rendered":"
Cet article a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9 \u00e0 l'origine par Hardware FYI<\/a>. <\/em><\/h6>

Il y a eu beaucoup de discussions r\u00e9cemment sur la r\u00e9industrialisation de l'Am\u00e9rique. Entre le CHIPS Act, les incitations au rapatriement, les startups de fabrication soutenues par du capital-risque et m\u00eame le dernier <\/span>manifeste de YC<\/b><\/a>, le message est clair : l'Am\u00e9rique devrait construire davantage ses propres produits, y compris l'\u00e9lectronique. Mais \u00e0 quoi cela ressemble-t-il r\u00e9ellement ?<\/span><\/p>\n

Nous avons r\u00e9cemment eu l'occasion de le constater par nous-m\u00eames, en visitant l'une des <\/span>usines de PCB \u00e0 d\u00e9lai d'ex\u00e9cution rapide de Summit Interconnect<\/b><\/a>, o\u00f9 les prototypes commerciaux sont construits en seulement 1 \u00e0 3 jours. Ce sont les cartes utilis\u00e9es pour le prototypage et la production \u00e0 faible ou moyen volume : petits lots, d\u00e9lais serr\u00e9s et aucune marge de retard. Il y a de fortes chances que vos cartes prototypes aient \u00e9t\u00e9 construites dans une usine comme celle-ci, dans le genre d'endroit qui fabrique des PCB \u00e0 d\u00e9lai rapide pour tout le monde, des bricoleurs du week-end aux grandes organisations qui d\u00e9pensent des millions par mois en R&D.<\/span><\/p>

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Quelques cartes de passionn\u00e9s sur le bureau d'un op\u00e9rateur de contr\u00f4le qualit\u00e9. Regardez attentivement pour y d\u00e9celer des surprises.<\/figcaption><\/figure>

Il est important de noter qu'il s'agit de l'un des sites de Summit ax\u00e9s sur le prototypage, et non des lignes de production \u00e0 grand volume qu'ils g\u00e8rent ailleurs. Ce qui suit est un aper\u00e7u, riche en photos, de la fabrication d'un PCB nu, depuis le stratifi\u00e9 brut jusqu'\u00e0 l'inspection finale. Si vous vous \u00eates d\u00e9j\u00e0 demand\u00e9 ce qui se passe entre \u00abt\u00e9l\u00e9charger les fichiers Gerber\" et \u00abrecevoir la carte par la poste\", voici le processus. <\/span><\/p>\n

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Les cartes de circuits imprim\u00e9s sont fabriqu\u00e9es ici, \u00e0 Hollister, en Californie, dans une installation de plus de 1 400 m\u00e8tres carr\u00e9s, nich\u00e9e au-del\u00e0 d'un patchwork de champs et de collines basses en p\u00e9riph\u00e9rie de la ville.<\/span>
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Le processus de fabrication commence par la d\u00e9finition de l'empilement de la carte : une sp\u00e9cification couche par couche qui d\u00e9termine les mat\u00e9riaux, les \u00e9paisseurs et la s\u00e9quence de la carte. C'est essentiellement une recette pour le PCB, tir\u00e9e directement de la fiche de suivi des mat\u00e9riaux qui suit chaque commande \u00e0 travers l'atelier.<\/span><\/p>\n

Imaginez un PCB comme un sandwich multicouche de cuivre et de mat\u00e9riau isolant. Le cuivre forme les pistes de signal et les plans, tandis que les couches isolantes \u2014 g\u00e9n\u00e9ralement en r\u00e9sine \u00e9poxy renforc\u00e9e de fibre de verre ou commun\u00e9ment appel\u00e9e FR4 \u2014 d\u00e9finissent l'espacement et donnent \u00e0 la carte sa structure. Ces couches se pr\u00e9sentent sous deux formes : le noyau (core), qui est une feuille rigide de FR4 enti\u00e8rement durci avec une feuille de cuivre des deux c\u00f4t\u00e9s (comme un mince PCB \u00e0 deux couches), et le pr\u00e9impr\u00e9gn\u00e9 (prepreg), qui est le m\u00eame mat\u00e9riau \u00e0 l'\u00e9tat partiellement durci qui fond et lie les couches pendant le laminage. Selon la conception, une carte peut avoir 4, 8 ou plus de 20 couches.<\/span><\/p>\n

Marchez quelques salles apr\u00e8s les rayonnages de mati\u00e8res premi\u00e8res et vous vous retrouverez dans une pi\u00e8ce \u00e9clair\u00e9e en jaune. Cela semble un peu hors de propos, mais il y a une tr\u00e8s bonne raison \u00e0 cela : c'est la zone de photolithographie. Cette \u00e9tape d\u00e9finit o\u00f9 le cuivre restera et o\u00f9 il sera enlev\u00e9 chimiquement. Cela se fait en utilisant un photor\u00e9sist \u00e0 film sec et l'imagerie directe au laser (LDI), un processus de photolithographie adapt\u00e9 aux panneaux de cuivre de 18\" \u00d7 24\" au lieu des tranches (wafers).<\/span><\/p>\n

Le photor\u00e9sist \u00e0 film sec est sensible aux UV, donc toute la pi\u00e8ce est \u00e9clair\u00e9e par une lumi\u00e8re jaune filtr\u00e9e pour \u00e9viter d'exposer accidentellement les panneaux. C'est la m\u00eame raison pour laquelle les salles de photor\u00e9sist dans les usines de semi-conducteurs ont un \u00e9clairage ambr\u00e9.<\/span><\/p>\n

\u00c0 l'int\u00e9rieur, vous verrez :<\/span><\/p>\n

Une lamineuse \u00e0 rouleaux, o\u00f9 le photor\u00e9sist \u00e0 film sec est appliqu\u00e9 sur chaque panneau rev\u00eatu de cuivre de la couche interne sous l'effet de la chaleur et de la pression. Cette \u00e9tape pr\u00e9pare les couches internes pour l'imagerie. <\/span>LDI Imaging.mov<\/a><\/p>\n

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Un syst\u00e8me d'imagerie directe par laser o\u00f9 un laser UV balaie le panneau pour exposer le motif des pistes. Rien ne change visiblement \u00e0 ce stade, le photor\u00e9sist durcit simplement dans les zones expos\u00e9es.<\/span><\/p>\n

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Et apr\u00e8s l'imagerie, une ligne de processus humide pour le d\u00e9veloppement de l'image. Ici, une solution alcaline douce \u00e9limine le photor\u00e9sist non expos\u00e9. Ce sont les zones qui n'ont pas \u00e9t\u00e9 imag\u00e9es par le laser et qui restent non durcies. Les zones expos\u00e9es, durcies par le laser, restent intactes et prot\u00e8gent les pistes de cuivre. Tout le reste, c'est-\u00e0-dire le cuivre non prot\u00e9g\u00e9, est \u00e9limin\u00e9 par gravure lors de l'\u00e9tape suivante.<\/span><\/p>\n

\u00c0 l'ext\u00e9rieur de la pi\u00e8ce, vous trouverez une section massive de l'installation d\u00e9di\u00e9e aux proc\u00e9d\u00e9s chimiques humides avec de longues rang\u00e9es de r\u00e9servoirs \u00e0 convoyeur. Ici, les panneaux entrent dans la ligne de gravure o\u00f9 une solution de chlorure cuivrique enl\u00e8ve le cuivre non prot\u00e9g\u00e9.<\/span><\/p>\n

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Une couche interne apr\u00e8s la gravure. Ce ne sont pas encore des cartes finies, juste des couches de cuivre individuelles qui seront lamin\u00e9es pour former l'empilement complet.<\/p><\/div>\n

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Stations de gravure des couches internes et externes. Une section de l'ensemble des op\u00e9rations massives de l'installation.<\/p><\/div>

Apr\u00e8s l'imagerie, chaque couche passe par une inspection optique automatis\u00e9e (AOI) o\u00f9 des machines recherchent attentivement les d\u00e9fauts tels que les ouvertures, les courts-circuits, les entailles, les trous d'\u00e9pingle ou les d\u00e9bris r\u00e9siduels. Les syst\u00e8mes AOI utilisent des cam\u00e9ras haute r\u00e9solution et un \u00e9clairage structur\u00e9 pour scanner la surface du cuivre, puis comparent ces images aux donn\u00e9es Gerber d'origine. Pensez-y comme \u00e0 un processus de v\u00e9rification bas\u00e9 sur des images 2D, optimis\u00e9 pour une r\u00e9solution de ligne fine allant jusqu'\u00e0 2-3 mil selon le syst\u00e8me. Inspection AOI.mov<\/a><\/span><\/p>\n

Toute zone suspecte (pistes manquantes, fragments de cuivre suppl\u00e9mentaires, \u00e9l\u00e9ments mal grav\u00e9s) est enregistr\u00e9e et pr\u00e9sent\u00e9e \u00e0 un op\u00e9rateur pour une v\u00e9rification manuelle avant que la carte ne passe \u00e0 l'\u00e9tape suivante. Il s'agit d'un point de contr\u00f4le critique avant le laminage, car les d\u00e9fauts \u00e0 ce stade se retrouveraient \u00e0 l'int\u00e9rieur de la carte et ne pourraient pas \u00eatre corrig\u00e9s par la suite.<\/span><\/p>\n

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Avant que les couches internes ne puissent \u00eatre lamin\u00e9es ensemble, les surfaces en cuivre subissent un traitement d'oxydation brune. Ce processus pr\u00e9pare le cuivre \u00e0 se lier avec la r\u00e9sine de pr\u00e9impr\u00e9gn\u00e9 pendant le laminage.<\/span><\/p>\n

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Brown Oxide Conveyor Line<\/p><\/div>

Les panneaux passent dans un bain chimique qui rend le cuivre microscopiquement rugueux et d\u00e9pose une fine couche d'oxyde cuivrique (ou un compos\u00e9 \u00e9quivalent). La surface modifi\u00e9e a une rugosit\u00e9 accrue et une meilleure compatibilit\u00e9 chimique, ce qui am\u00e9liore l'adh\u00e9rence \u00e0 l'\u00e9poxy.<\/span><\/p>\n

Le r\u00e9sultat est une finition mate, brun rouge\u00e2tre sur le cuivre, strictement \u00e0 des fins d'adh\u00e9rence. Le fait de sauter cette \u00e9tape risque de provoquer un d\u00e9collement, surtout en cas de cycles thermiques ou de contraintes m\u00e9caniques.<\/span><\/p>\n

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Sortie du processus d'oxydation brune<\/p><\/div>\n

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La mise en page et le laminage se d\u00e9roulent dans une zone \u00e0 temp\u00e9rature et humidit\u00e9 contr\u00f4l\u00e9es. Le pr\u00e9impr\u00e9gn\u00e9, la feuille de fibre de verre pr\u00e9-impr\u00e9gn\u00e9e de r\u00e9sine \u00e9poxy, est sensible \u00e0 la fois \u00e0 la chaleur et \u00e0 l'humidit\u00e9. Le contr\u00f4le de la temp\u00e9rature emp\u00eache la r\u00e9sine de pr\u00e9impr\u00e9gn\u00e9 de durcir trop t\u00f4t, tandis que le contr\u00f4le de l'humidit\u00e9 emp\u00eache le mat\u00e9riau d'absorber l'humidit\u00e9. Mise en page et laminage.mov<\/a><\/span><\/p>\n

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Le pr\u00e9impr\u00e9gn\u00e9 est essentiellement une feuille de colle. Le mat\u00e9riau est conserv\u00e9 au frais pour \u00e9viter que la r\u00e9sine ne durcisse pr\u00e9matur\u00e9ment.<\/p><\/div>

Pour la mise en page d'une carte, les op\u00e9rateurs construisent l'empilement couche par couche en alternant les couches internes et le pr\u00e9impr\u00e9gn\u00e9, puis recouvrent l'empilement d'une feuille de cuivre pour la couche externe. Dans les installations de prototypage et \u00e0 d\u00e9lai rapide comme celle-ci, les couches sont align\u00e9es manuellement \u00e0 l'aide de broches d'alignement ou \u00e0 l'aide d'un syst\u00e8me de laminage sans broche.<\/span><\/p>\n

Les empilements sont ensuite plac\u00e9s dans une presse de laminage, o\u00f9 la chaleur et la pression font durcir la r\u00e9sine et lient les couches entre elles. Si plusieurs cartes partagent le m\u00eame empilement (par exemple, le mat\u00e9riau pr\u00e9impr\u00e9gn\u00e9), elles sont press\u00e9es dans le m\u00eame cycle.<\/span><\/p>\n

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Piles de PCB lamin\u00e9s sortant tout juste de la presse \u00e0 chaud. Le d\u00e9bordement rouge sur les bords est l'exc\u00e8s de r\u00e9sine durcie pendant le laminage.<\/p><\/div>\n

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Un panneau lamin\u00e9 apr\u00e8s le pressage.<\/p><\/div>

Apr\u00e8s la mise en page et le laminage, les bords des panneaux sont coup\u00e9s \u00e0 une taille standard. Le r\u00e9sultat n'est encore qu'un simple lamin\u00e9 avec une couche de cuivre ext\u00e9rieure non-motiv\u00e9e et sans vias perc\u00e9s ou plaqu\u00e9s.<\/span>
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L'\u00e9tape suivante consiste \u00e0 cr\u00e9er des interconnexions verticales (commun\u00e9ment appel\u00e9es vias) qui relient \u00e9lectriquement les \u00e9l\u00e9ments en cuivre entre les couches. Ce sont des trous perc\u00e9s avec pr\u00e9cision qui seront ensuite plaqu\u00e9s de cuivre pour former des chemins conducteurs. Sans eux, les couches ne sont que des feuilles isol\u00e9es de cuivre et de di\u00e9lectrique.<\/span><\/p>\n

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Un via est simplement un minuscule trou doubl\u00e9 de cuivre qui permet aux signaux (ou \u00e0 l'alimentation\/\u00e0 la masse) de voyager verticalement d'une couche de cuivre \u00e0 une autre. Certains traversent toute la carte (vias traversants), d'autres s'arr\u00eatent \u00e0 mi-chemin (vias borgnes\/enterr\u00e9s), mais ils commencent tous de la m\u00eame mani\u00e8re : soit un foret CNC qui coupe des trous pr\u00e9cis dans la pile, soit, pour les microvias, un laser qui les enl\u00e8ve par ablation.<\/span><\/p>\n

La taille et la pr\u00e9cision du foret sont importantes. Les trous plaqu\u00e9s qui transportent des signaux, de l'alimentation ou de la masse entre les couches ont une tol\u00e9rance de \u00b13 mil. Les trous non plaqu\u00e9s, comme les points de montage ou les trous d'outillage, sont encore plus serr\u00e9s, \u00e0 \u00b11 mil.<\/span><\/p>\n

Vous verrez g\u00e9n\u00e9ralement des racks de t\u00eates de per\u00e7age en rotation ou un carrousel de forets qui \u00e9changent les outils en cours de travail. Chaque foret est r\u00e9gl\u00e9 pour un diam\u00e8tre de trou sp\u00e9cifique, et il peut y avoir des dizaines de tailles par panneau.<\/span><\/p>\n

Per\u00e7age de vias.mov<\/span><\/a><\/p>\n

Pour des \u00e9l\u00e9ments encore plus petits, comme dans les cartes d'interconnexion haute densit\u00e9 utilis\u00e9es dans les smartphones et l'a\u00e9rospatiale, l'installation de Summit \u00e0 Hollister utilise des lasers pour cr\u00e9er des microvias. Ce sont des trous ultra-fins, g\u00e9n\u00e9ralement de seulement 3 \u00e0 6 mil de diam\u00e8tre et bien plus petits que ce qu'un foret m\u00e9canique peut r\u00e9aliser. Ils sont utilis\u00e9s pour connecter des couches adjacentes dans des conceptions denses et contraintes par l'espace.<\/span><\/p>\n

Apr\u00e8s le per\u00e7age, les panneaux doivent \u00eatre nettoy\u00e9s et conditionn\u00e9s avant que le cuivre ne puisse \u00eatre plaqu\u00e9 dans les trous. La premi\u00e8re \u00e9tape est l'\u00e9bavurage, qui enl\u00e8ve les \u00e9clats de fibre de verre ou de r\u00e9sine restants autour des bords de chaque trou. Ensuite, la carte passe par le d\u00e9smearing (d\u00e9coupage), un processus chimique ou plasma qui enl\u00e8ve le film mince d'\u00e9poxy fondu laiss\u00e9 sur les parois du trou lorsque les vias sont perc\u00e9s. Ce film peut bloquer le contact \u00e9lectrique avec le cuivre de la couche interne, il doit donc \u00eatre retir\u00e9 pour assurer une connexion fiable lorsque les vias sont plaqu\u00e9s.<\/span><\/p>\n

\u00c9tape de d\u00e9coupage.mov<\/a><\/p>\n

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Station d'\u00e9bavurage. Les panneaux passent dans cette machine pour enlever les bavures et lisser les bords des deux c\u00f4t\u00e9s.<\/p><\/div>

Apr\u00e8s le nettoyage, les trous ne sont toujours pas conducteurs. C'est l\u00e0 qu'intervient la m\u00e9tallisation directe. Une fine couche de base de mat\u00e9riau conducteur, souvent un catalyseur \u00e0 base de carbone ou de palladium, est d\u00e9pos\u00e9e sur les parois des trous. Cela cr\u00e9e un chemin continu pour le courant afin que le processus de galvanoplastie puisse ensuite d\u00e9poser du cuivre \u00e0 l'int\u00e9rieur des vias.<\/span><\/p>\n

Une fois les trous perc\u00e9s et une fine couche de base d\u00e9pos\u00e9e, la carte est pr\u00eate \u00e0 recevoir son cuivre final.<\/p>\n

Tout d'abord, un photor\u00e9sist \u00e0 film sec est appliqu\u00e9 sur les deux couches externes et imag\u00e9 \u00e0 l'aide du m\u00eame syst\u00e8me LDI que pr\u00e9c\u00e9demment. Cela d\u00e9finit o\u00f9 les pistes et les pads iront, mais contrairement aux couches internes, la carte n'est pas grav\u00e9e imm\u00e9diatement.<\/p>\n

Au lieu de cela, le cuivre expos\u00e9 est galvanis\u00e9, ajoutant plus de cuivre aux zones de pistes et \u00e0 l'int\u00e9rieur des vias. Imm\u00e9diatement apr\u00e8s, une fine couche d'\u00e9tain est plaqu\u00e9e par-dessus. Cet \u00e9tain sert de masque de gravure.<\/p>\n

Bain \u00e9lectrolytique de placage de cuivre.mov<\/span><\/a><\/p>

Le masque de soudure vert standard est appliqu\u00e9 sur une Seria SSA-DSV650, une s\u00e9rigraphieuse verticale double face utilis\u00e9e pour l'automatisation. Les panneaux sont serr\u00e9s verticalement et enduits des deux c\u00f4t\u00e9s en un seul passage. La machine contr\u00f4le la pression et la vitesse de la raclette par petites augmentations, ce qui aide \u00e0 maintenir une \u00e9paisseur de film constante.<\/span><\/p>\n

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Les couleurs personnalis\u00e9es sont achemin\u00e9es vers une table de s\u00e9rigraphie manuelle. Un technicien inonde le maillage et passe une raclette \u00e0 main sur chaque c\u00f4t\u00e9. C'est plus lent, mais flexible, et vous n'avez pas besoin de rincer toute la ligne automatis\u00e9e juste pour changer de couleurs.<\/span><\/p>\n

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La s\u00e9rigraphie vient en dernier. Elle est traditionnellement appel\u00e9e \u00absilkscreen\", et elle est appliqu\u00e9e \u00e0 l'aide d'une Sprint 300, qui est essentiellement une imprimante \u00e0 jet d'encre pour cartes de circuits imprim\u00e9s. Cette couche ajoute les num\u00e9ros de pi\u00e8ce, les logos et les \u00e9tiquettes pour les points de test. Au fur et \u00e0 mesure de l'impression, l'encre blanche est s\u00e9ch\u00e9e instantan\u00e9ment, de sorte que le panneau sort sec et pr\u00eat pour une cuisson finale.<\/span><\/p>\n

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Une fois la s\u00e9rigraphie imprim\u00e9e et durcie, chaque panneau subit un test \u00e9lectrique. Cet atelier utilise un testeur \u00e0 sonde volante, une machine qui d\u00e9place des aiguilles de test \u00e0 grande vitesse sur le panneau pour v\u00e9rifier les circuits ouverts, les courts-circuits et les erreurs de routage. Les sondes suivent directement le netlist et les donn\u00e9es de position de la carte, ce qui rend le processus plus lent qu'une configuration \u00e0 lit d'aiguilles, mais beaucoup plus flexible pour les travaux \u00e0 forte mixit\u00e9 ou \u00e0 d\u00e9lai rapide.<\/span><\/p>\n

Sonde volante.mov<\/span><\/a><\/p>\n

Enfin, apr\u00e8s les tests, les cartes sont achemin\u00e9es vers le routage, o\u00f9 chaque carte individuelle est d\u00e9coup\u00e9e du panneau plus grand, suivi d'une inspection finale avant l'emballage et l'exp\u00e9dition.<\/span><\/p>\n

La fabrication de PCB est un processus finement r\u00e9gl\u00e9 avec des dizaines de s\u00e9quences soigneusement orchestr\u00e9es. Nous n'avons pas abord\u00e9 toutes les \u00e9tapes, comme l'application de la finition de surface (ENIG) o\u00f9 les plots de cuivre expos\u00e9s sont plaqu\u00e9s de nickel et d'or, ou les nombreux contr\u00f4les de qualit\u00e9 int\u00e9gr\u00e9s tout au long du processus. Mais du stratifi\u00e9 brut \u00e0 la carte nue finie, c'est le processus complet.<\/span><\/p>\n

Un grand merci \u00e0 Allison Herrera (notre guide et repr\u00e9sentante commerciale de Summit), Jon Lass (directeur g\u00e9n\u00e9ral de l'installation de Hollister) et Lisa Holmes (marketing) pour avoir rendu cette visite possible et nous avoir permis de partager leur histoire. Apr\u00e8s avoir parcouru l'atelier et rencontr\u00e9 l'\u00e9quipe, y compris le propri\u00e9taire d'origine de l'atelier et plusieurs techniciens avec plus de 20 ans d'exp\u00e9rience, il est clair que cet endroit incarne la profondeur de l'exp\u00e9rience qui d\u00e9finit tant d'excellentes usines de fabrication nord-am\u00e9ricaines.<\/span><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Cet article a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9 \u00e0 l'origine par Hardware FYI. Il y a eu beaucoup de discussions r\u00e9cemment sur la r\u00e9industrialisation de l'Am\u00e9rique. 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