Tecnologia al silicio
Nel 2001, il Freak, il rivoluzionario orologio di Ulysse Nardin, è passato alla storia come il primo orologio a incorporare uno scappamento in silicio, inaugurando così una nuova era dell’orologeria.
Il processo di fabbricazione del silicio
Preparazione del materiale
Il silicio è un metalloide, un tipo di elemento chimico che assomiglia al metallo senza possederne tutte le proprietà, in particolare la durezza. Il silicio utilizzato da Sigatec si presenta sottoforma di wafer, un disco di circa 15 cm di diametro e con uno spessore di pochi decimi di millimetro, ricavato da un lingotto di cristallo di silicio prodotto sinteticamente nelle fonderie. Questi lingotti, che possono misurare fino a due metri di altezza, sono costituiti da un unico cristallo, che garantisce un materiale perfettamente omogeneo e di prima qualità. I wafer sono tagliati e lucidati per essere pronti per il complesso processo di incisione.
Incisione profonda con ioni reattivi (DRIE)
La DRIE è un preciso processo di incisione eseguito in camera bianca per garantire una precisione assoluta. I wafer sono rivestiti con una resina epossidica fotosensibile ed esposti alla luce UV, che irradia selettivamente tale resina per mezzo di una fotomaschera, trasferendo così le forme desiderate sul wafer.
Ioni e plasma
Segue poi la fase di incisione profonda. In due macchine al plasma viene inserito il wafer che comprende le figure geometriche per i componenti desiderati. Nel serbatoio confinato regna un vuoto d’aria quasi totale. Diversi liquidi vengono inseriti in successione. In una successione di microstratificazioni, il silicio raggiunge lo spessore desiderato. Per ottenere pezzi a più livelli, è possibile applicare allo stesso wafer una serie di maschere in diverse fasi di produzione. I wafer vengono poi rimossi dalla macchina al plasma, irradiati attraverso una nuova maschera e reinseriti nella macchina per l’incisione. Ogni geometria ottenuta ha una precisione di ±2 micron.
Il trattamento finale e la finitura
Una volta che il wafer è stato inciso, la resina epossidica rimanente viene attentamente rimossa. Si arriva quindi all’ultima fase del processo. In un forno riempito di gas e riscaldato a determinate temperature che rimangono segrete, sulla superficie dei componenti si forma uno strato di biossido di silicio. In questo modo i pezzi si induriscono e si ottiene la stabilità desiderata a fronte delle variazioni termiche. In questa fase, i componenti assumono anche la loro colorazione finale, che varia dal viola brillante al grigio ardesia. Come opzione aggiuntiva, i componenti possono essere rivestiti con uno strato di diamante monocristallino chiamato Diamonsil®.
Il risultato energetico
Il processo DRIE e le altre fase di produzione del silicio consumano grandi quantità di energia. Per ovviare a questo problema, Sigatec ha installato collettori geotermici per ridurre al minimo il consumo di energia e l’impatto sull’ambiente.