Ulysse Nardin SIGATEC : nom de code « Si »

La gravure profonde par Photolithographie DRIE (Deep Reactive Ion Etching) dans le silicium permet des usinages en série dans le silicium pur avec des tolérances de l’ordre du micromètre (micron). Si les premières expérimentations horlogères connues de ce métalloïde pur ont été pratiquées par le bureau de Recherche et développement de la manufacture Ulysse Nardin et présentées dans la montre Freak en 2001, on notera que le groupe formé des horlogers Patek Philippe, Rolex et le Swatch Group a très tôt également travaillé conjointement avec l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), l’institut de microtechnique de l’Université de Neuchâtel (IMT), le Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM) et le COMLAB.
 

Cette collaboration a permis d’aboutir à un processus de fabrication fiable des spiraux et des autres composants utiles aux montres mécaniques. Et ces travaux ont donné lieu à un dépôt de brevet sur le spiral qui porte plus précisément sur son oxydation de surface destinée à le rendre thermiquement stable.
 

En l’occurrence, la technologie totalement maîtrisée dans les ateliers SIGATEC de Sion permet aujourd’hui de réaliser pour Ulysse Nardin et d’autres entités industrielles, différents composants en silicium rentrant dans la fabrication d’une montre. Pour cette manufacture, le nombre d’éléments produits est évidemment important puisque la maison est allée loin dans la mise en valeur de ce matériau qu’elle a été la première à valoriser en élaborant dans ce matériau, des roues d’ancre, des ancres, des balanciers, etc. On a dit bien des choses sur ces composants, mais la question de savoir comment ils sont fabriqués n’est que très rarement évoqué.
 

Tout commence avec un wafer, un disque de silicium d’une épaisseur calibrée posée sur un substrat de protection. Ce matériau, découpé dans un « lingot » de cristal de silicium est fourni prêt à l’emploi par l’une des quelques usines dans le monde capable de fournir le matériau dans une qualité de pureté absolue et dans les finitions attendues. Une fois le disque sorti de sa boîte de protection il est placé dans une sorte de centrifugeuse afin d’être recouvert d’un film d’époxy chargé de matériaux réactifs aux agents destinés à ne laisser du film initial que celui qui n’aura pas été exposé aux UV de la machine permettant le flashage du masque.
 

Une fois le solvant évaporé, le wafer présente une couleur irisée et est transféré au flashage. Le masque en verre optique arborant en positif les composants à réaliser décalqués en chrome est collé au wafer puis flashé par un flux ionisé chargé de dégrader la pellicule d’époxy non recouverte par le masque. Une fois rincée dans un bain « Piranha » (bain d’acide formulé spécialement), la partie oxydée du wafer disparaît et laisse ainsi apparaître la forme des futurs composants.
 

L’ensemble est ensuite placé dans une machine très spéciale d’un coût très élevé (1 million de CHF) disposant d’une cuve dans lequel règne un vide spatial et dans lequel le wafer est bombardé par un flux ionisé qui pratique une découpe de quelques micromètre de profondeur. Une fois réalisé cette découpe grâce au flux, la machine injecte un gaz contenant un polymère à base de téflon qui se dépose de façon isotrope dans le creux formé. Le but : protéger les flancs déjà obtenus contre tout décapage ultérieur par le flux. L’opération est alors répétée jusqu’à obtenir la profondeur requise.
 

Une fois la succession des flashages réalisés, il ne reste plus aux opérateurs et opératrices qu’à supprimer le substrat permettant au disque d’être manipulé. La surface d’une épaisseur correspondant à celle du composant à produire est ensuite placée dans un four chauffé à une température de 1000 degrés Celsius afin de subir une oxydation de surface propice à assurer aux composants traités une stabilité thermique (principalement les spiraux). Les autres composants sont « coatés » autrement dit recouvert d’une couche de DiamondSyl® afin de leur garantir une dureté importante et une tribologie élevée.
 

Une fois le disque fini, l’ensemble est contrôlé optiquement et chaque composant conforme est séparé du wafer auquel il n’est plus retenu que par des attaches très fines. Ces emplacements mûrement réfléchis n’ont une fois la pièce séparée, aucune incidence sur le fonctionnement futur du composant réalisé selon des procédés contemporains. Une fois ces éléments rassemblés et conditionnés, ils partent dans les différents ateliers de la manufacture Ulysse Nardin afin d’être assemblés de façon traditionnelle et montés dans les montres pour lesquels ils ont été conçus afin de leur garantir une performance et une précision supérieure à ce que peuvent garantir les même composants réalisés dans des matériaux traditionnellement horlogers selon des procédés classiques.