16 février 2022

Collaboration CSEM – Patek Philippe

En collaboration avec la maison Patek Philippe, des chercheurs du CSEM ont mis au point une méthode innovante pour améliorer la résistance et la bonne marche de composants horlogers essentiels au mouvement d’une montre. Ce nouveau procédé est inspiré des techniques qui ont cours dans le monde de la microélectronique et des microsystèmes.

Traditionnellement, les composants des mouvements horlogers sont métalliques. A l’intérieur d’une montre, on trouve le piton, qui fixe le ressort spiral au pont du balancier. À chaque alternance, ce ressort permet de ramener le balancier à son point de départ.

Cependant, dans certaines montres mécaniques récentes, le ressort spiral est souvent réalisé en silicium monocristallin. Traditionnellement, les spiraux métalliques sont sertis par une goupille au piton, ce qui n’est pas possible avec un spiral en silicium.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs du CSEM ont développé une méthode d’assemblage du piton et du ressort, inspirée des techniques qui ont cours dans le milieu de la microélectronique et des microsystèmes. Dans ces domaines, il est désormais courant de fixer des capsules de protection (capots) sur des puces en silicium (capteurs, circuits intégrés, etc.), par soudure eutectique d’or et d’étain. Ce type de soudure se solidifie à température constante et de manière uniforme.

L’alliage, ainsi obtenu, entre une surface en or pur, et une autre recouverte d’un alliage or-étain, offre un point de fusion relativement bas, donc supportable par les éléments à assembler. Ce procédé a été adapté aux contraintes de l’horlogerie,  afin d’arrimer un piton métallique traditionnel à un ressort spiral en silicium.

Le procédé imaginé par l’équipe du CSEM consiste à couvrir d’une fine couche d’or le ressort spiral en silicium, qui est doté d’un orifice de guidage pour recevoir le piton. Le piton métallique, quant à lui, est revêtu d’une pellicule de quelques microns d’alliage or-étain, avant d’être placé dans l’orifice du spiral. Un traitement au four permet ensuite la fusion de l’alliage et de l’or pour produire la soudure des deux composants, tout en garantissant leur intégrité. Le montage de cet ensemble dans le dispositif réglant de la montre peut, dès lors, se faire sans difficulté par un horloger.

Ce nouveau procédé est protégé par deux brevets déposés par la maison Patek Philippe (WO/2020/148626 & EP3309624).