Technologie du silicium
En 2001, le garde-temps révolutionnaire d’Ulysse Nardin, la Freak, entre dans l’histoire en tant que première montre dotée d’un échappement en silicium et annonce une nouvelle ère de l’horlogerie.
Procédé de fabrication du silicium
Préparation du matériau
Le silicium est un métalloïde : un type d’élément chimique qui ressemble au métal sans en posséder toutes les propriétés, notamment sa dureté. Le silicium utilisé par Sigatec se présente sous la forme d’un « wafer », un disque d’environ 15 cm de diamètre pour quelques dixièmes de millimètres d’épaisseur. Il a été taillé dans un lingot de cristal de silicium produit de manière synthétique par une fonderie. Ces lingots, qui peuvent mesurer jusqu’à deux mètres de hauteur, sont constitués d’un seul et même cristal, afin de garantir une parfaite homogénéité et qualité du matériau. Les « wafers » sont sciés et polis pour les préparer au délicat procédé de la gravure.
Gravure ionique réactive profonde (DRIE)
La gravure DRIE est un procédé de gravure précis, réalisé en salle blanche pour garantir une précision absolue. Le « wafer » est recouvert d’une résine époxy photosensible et exposé à une source de lumière UV qui irradie de manière sélective la résine photosensible à travers un photomasque, transférant ainsi les formes souhaitées sur le « wafer ».
Plasma et bombardement ionique
S’ensuit alors la phase de gravure profonde ou « etching ». Le « wafer » – qui affiche à présent les formes géométriques des composants souhaités – est inséré dans deux machines à plasma. Un vide quasi-total est créé à l’intérieur de cette enceinte confinée. Plusieurs fluides sont introduits par vagues successives. Grâce à cette succession de micro-couches, le silicium atteint l’épaisseur désirée. Afin de produire des pièces complexes de différentes épaisseurs, plusieurs masques peuvent être appliqués sur un même « wafer » à divers stades de sa fabrication. Les « wafers » sont alors sortis de la machine à plasma, irradiés au travers d’un nouveau masque et réintroduits dans la machine de gravure. Chaque géométrie ainsi obtenue affiche une précision de ±2 microns.
Traitement final et finition
Une fois le « wafer » gravé, la résine époxy restante est méticuleusement éliminée. Intervient alors la dernière étape de la fabrication. Dans un four rempli de gaz et chauffé à une température précise – et tenue secrète, une couche de dioxyde de silicium se forme à la surface des composants. Cette couche permet de durcir les pièces et d’obtenir la stabilité désirée pour faire face aux changements de température. C’est également à ce stade que les composants adoptent leur couleur finale, avec des nuances qui s’étirent du violet clair au gris ardoise. Il est alors possible de revêtir les composants d’une couche de diamant monocristallin, le DIAMonSIL®.
Bilan énergétique
Le processus de gravure DRIE ainsi que d’autres étapes de fabrication du silicium consomment d’importantes quantités d’énergie. Afin de compenser cette réalité, Sigatec a fait effectuer un forage géothermique pour minimiser sa consommation d’énergie et réduire son impact sur l’environnement.