[ 鐘技術] 這里說的“硅”并非胸部植入體所使用的硅膠,而是宇宙含量排名第八位、地殼中含量僅次于氧的元素——硅,它的化學結構與碳相似,均為四價類金屬。硅有四個電子,外電子層有四個空余空間,可以通過諸多化學鍵與其他物質鏈接。這種電子組態同樣使單晶硅具備了與鉆石、某些金屬以及玻璃相同的晶體結構。因此,晶體硅堅硬而質輕,防磁且耐蝕,可以拋光成為光滑低摩擦的狀態,所有這些都是鐘表部件的理想特性。然而,由于兩大限制因素,直至前不久,硅才開始被制造業所采用:首先,硅像玻璃一樣,非常易碎。其次,由硅制成的微機械學部件需要由極度復雜且高科技的光刻工藝來精細地打造。
將硅引進制表業的真正動力的出現始于上個世紀90年代末,當時,一家位于Neuchatel(納沙泰爾)的私人公司CSEM(瑞士電子與微技術中心)受數家制表企業(包括、和斯沃琪集團)的委托研發一種硅制部件。然而,他們卻不是最后的贏家,因為首款面世的含有單晶硅部件的是的Freak系列(于2001年面世)手表。這款Freak手表采用了獨具匠心的“雙向”擒縱裝置,兩個等離子蝕刻的硅制擒縱輪可以交替向擺輪提供推動力。有趣的是,硅制擒縱輪的設計理念正是源于CSEM。
百達翡麗秉承一貫的嚴謹作風,直至2005年才推出首款采用了整體硅制擒縱輪、表底刻有‘ Advanced Research’ (百達翡麗先進研究)字樣的著名的Calibre 315年歷表系列產品。制造這種硅制擒縱輪應用到了一種被稱為DRIE或“深反應離子刻蝕”的先進技術,利用此技術制造出的單晶硅部件的厚度要遠遠大于通過以往方法所達到的水平。
同時,在La Chaux-de-Fonds(拉紹德封)舉辦的Musée International de l’Horologie上,著名的Freak系列創始人Dr Oechslin教授非常忙碌。CSEM希望通過其他應用功能的開發將起初研究硅制擒縱輪所投入的高昂研究成本攤銷掉。Oechslin教授對新的單晶硅游絲進行了測試,但最初的結果令人失望。硅最致命的弱點就是它的脆度;測試用的游絲非常容易斷掉。實踐證明溫度的變化同樣對游絲速率的控制有著非常大的影響。
因此,2006年百達翡麗聯手納沙泰爾微技術研究所(IMT)使用專利技術研制的DRIE蝕刻整體硅制游絲與5350年歷表(同樣以DRIE硅制擒縱輪為最大亮點)一經推出,便驚艷了整個業界。該游絲包括內部平衡桿和立柱附件,在終端部分形成一個特別厚的區域(其獨有的“終端曲線”),與傳統的平游絲相比大大提高了等時性。Spiromax游絲的另外一大特點是在表層上“長”了一層二氧化硅。單晶硅遇熱會變軟,而二氧化會遇熱則變硬。這兩種效果可以完美地相互抵銷,因此解決了Oechslin教授之前遇到的難題。而且,因為沒有任何金屬成分,Spiromax游絲不會受到磁場的影響,而這對于之前所有金屬游絲來說一直是個難以克服的問題。
也加入到了這場硅的革命當中來,在同一時間推出了Classique ref 5197系列手表,其特點是它的單晶硅游絲上覆有一層二氧化硅(與百達翡麗的Spiromax不盡相同),而且含有一個硅制擒縱輪,甚至還有一個硅制杠桿。
表也不甘示弱,其代表就是Freak DIAMonSIL系列手表,內部的兩個硅制擒縱輪外層如今包裹上了“鉆石般的”合成納米晶體。在八月份,雅典表總裁Rolf Schnyder發布了Freak Innovision,這款手表體現了硅制軸承、鎳磷強化硅夾板、螺旋硅制吸震器、硅制游絲、整體滾輪和滾針、整體鎖止叉和安全銷等多項技術創新。Innovision系列的眾多部件的制造都采用了DRIE技術以及另外一種與瑞士Sigatech SA 公司共同研發的名為LIGA(平版印刷、電鍍和澆鑄的德語縮寫)的新技術,號稱可以在完全不使用潤滑油的狀態下工作。
許多業內觀察家都對這場硅的革命帶來的商業挑戰作出了評論。隨著基于這種高級、昂貴的技術生產出來的部件展開愈演愈烈的攻勢,小的手表企業應如何招架?已經有人公開反對使用這些高科技材料來展現本應由傳統高級鐘表來詮釋的鐘表真正價值——傳統、手工以及“haute de gamme”打造。時間會證明一切,但有一點確是毫無疑問的:無論你喜歡與否,硅已經加入到了這場戰爭。
除了雅典,今年的 Synopsis同樣開始了向硅擒縱進軍,Synopsis采用了一款名為ELPrimero 4613的,該機芯去掉了原來的計時功能,但依然保持了EL機芯標志性的每小時36000次的震頻,雖然這款機芯不可以計時,但我反而覺得這款機芯變得更加的純粹,而硅擒縱的加入則更令這款機芯如虎添翼,此表的擒縱叉和擒縱齒輪皆采用硅材質,制成。由于硅本身比鋼堅硬,質地輕盈,摩擦系數較低,所以將這一材質用在高震頻機芯上可以最大限度發揮硅材質的作用。
除此之外,此表獨特的開心設計可以說更是與硅材質完美合為一體,有了這一設計,其幽藍色的硅質擒縱叉和擒縱輪的相互作用便可盡收眼底。因為Synopsis開心是以極富傳奇色彩的ELPrimero機芯為靈感源泉,所以其每個夾板、機構和零件的位置都經過仔細研究且經歷過市場檢驗的,所以我相信這款EL的非計時硅擒縱機芯在未來一定會取得良好的市場表現。
除了上述兩個頂級品牌,今年我們也欣喜的看到,素有表圈Zara美譽的康斯登也加入了硅擒縱的陣營,自2004年康斯登首款心跳自產機芯獲得成功以來,每年都會為該系列增添新成員。其今年全新的FC-945心跳機芯,經過兩年的設計、發展及提升用上現今技術上最領先硅材質。與其它品牌一樣,康斯登在制作硅擒縱輪時,同樣采用了被稱為DRIE(Deep Reactive Ion Etching)的深層反應離子蝕刻技術。先將擒縱輪的影像投射到直徑100毫米,僅厚0.5毫米的硅晶圓 (silicium wafer) 上,硅晶圓的直徑一般在25.4毫米到300毫米之間,采用鉆石鋸或鉆石索鋸從半導體梨晶 (boule) 切割出晶圓,然后進行單面或雙面拋光。一個 直徑100毫米的矽晶圓,能夠制作大約250個擒縱輪。
制作好硅制擒縱輪,具有與鉆石相同的立體結構,質輕、高硬度、抗腐蝕性,因此在齒輪的咬合面可以不必使用潤滑油;同時,還具有良好的摩擦性能,減少摩擦,最適合取代現有的金屬材質,達到擒縱過程最高效率的要求。
從上述的文字我們可以看到,硅擒縱有著得天獨厚的優質性能,我想隨著其加工技術不斷的成熟,在不久的將來,硅擒縱一定會全面取代目前的金屬材質。(圖/文 宇宙之表 毛壯)
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