机芯晶体(为什么说钟表业最跨时代的革新是硅材质？)

Posted 2023-05-29

篇首语：知识的用处就是夜行人的火把。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了机芯晶体(为什么说钟表业最跨时代的革新是硅材质？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

机芯晶体(为什么说钟表业最跨时代的革新是硅材质？)

[腕表之家钟表文化]硅材质，被引入到腕表上，不过20来年间，就已经被称作钟表业最跨时代的革新，而提到硅，势必会联想到雅典表，作为最先将硅材质领入制表界的品牌，在2001年，雅典表首次将硅材质用于制作机芯零件，这种技术创新对于整个制表界都极具启发性，为现代制表寻找到了理想材质。今天就跟大家来聊一聊雅典这项最引以为傲的材质技术。

硅到底是什么？

在介绍雅典的硅材质技术之前，我们先来看看，硅材质到底是什么？硅是一种极为常见的元素，然而它很少会以单质的形式在自然界出现，会以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，存在于岩石、砂砾、尘土里，在地壳中含量很大，仅次于氧。硅的用途也有很广，但都是一些高精尖航天航空、电子电气领域，比如半导体、晶体管和微处理器制造为主的行业，也能去制作金属陶瓷复合材料。而硅质零部件虽然酷似金属，但又不具备后者的所有特性，尤其是硬度上。

从特性看，硅做机芯材料完美适配

而雅典跟腕表领域，看中硅材质的原因，就是其特性，我把硅的特性先放在这，咱们往下看硅材质发展也会更清晰。硅质零件，最突出的是具备完全非磁性，有恒弹性，并且硅质部件接触位置无需任何润滑，还轻，能有效提高能量利用率，不会出现金属疲劳，对温度敏感性低，制作起来的可加工性、可塑性高，从以上这些特性看都是比传统金属材料，包括后来的合金材质，都更适合做机芯零部件。

很长一段时间内，机芯内零部件像是游丝、擒纵轮都是钢制的，之后是合金的，但传统机芯零部件，只要含有微量的铁，就有存在受磁的可能，擒纵轮系对于腕表来说，就是心脏，一系列轮系让发条盒能量稳定的释放，带动指针旋转，所以但凡这套系统有点什么影响，都是直接反馈到腕表的精准度上的。

尤其是对于游丝来说，这就一根非常细的弹簧，也很容易收到外界影响，所以硅的广泛应用，能看做成制表业，向高抗磁性高稳定性的转变的重要趋势。毕竟电气化时代来临，即便我们日常生活佩戴腕表的情况，很少能接触到能让腕表受磁的磁场级别，但还是要顺应发展。

Rolf Schnyder先生跟欧克林博士

雅典是怎么把硅材质带入制表领域的？

在上世纪，Nivarox合金其实已经对瑞士钟表行业形成了一定的垄断，为了另寻出路，各家品牌一直在寻找新材质来取代它，20世纪末期，时任雅典表总裁的Rolf Schnyder先生，听闻瑞士NeuchateI纳沙泰尔大学附属的瑞士电子和微技术公司(CSEM)，正在用利深反应离子刻蚀技术（DRIE），去开发硅材质的使用，之后的故事表友们也再熟悉不过了，百达翡丽、劳力士、斯沃琪集团、同雅典都在CSEM这开始投资研发硅。

Freak开创了钟表领域的硅时代

Freak奇想腕表

快人一步的雅典，也于2001年率先推出了首款应用硅材质的奇想腕表，无论外观设计，还是机芯性能，内部硅零件的使用，都是开创性的，在当时刚过千禧年，各家都琢磨怎么做N+1大复杂表的时候，用这么一块前所未见的表款，惊艳了整个制表界。

在这款Freak奇想上，它的双向擒纵装置，正是硅材质，这项由欧克林博士发明的装置，目的很明确，通过将相同的擒纵零件做对称设计，去解决同轴擒纵机构中摆轮左右摆动，能量不一致,跟能量因为过多的碰撞摩擦，导致的损耗问题，而擒纵装置里的金属零件磨损也存在问题，改用硅材质后，无论是轻还是高硬度，无需润滑，又或者是防磁能力，都有提升，也能通过深反应离子刻蚀的高精度加工，造型可以更复杂，就比如齿轮牙的数量增加，更精细了。

由Sigatec制造的不同硅组件

自立门户

2006年，雅典宣布在硅材质研发上自立门户，找到了UV-LIGA技术的先驱Mimotec协作创立了Sigatec公司，专门去研发硅组件，生产微米级精度的客制化零件。

火柴头大小的硅质擒纵轮

Sigatec的优势在于他们对硅材质技术的绝对成熟掌握，也就是深反应离子刻蚀（DRIE）技术。有表友会对于光刻机跟刻蚀机，产生点误区，老说雅典的硅材质，是拿光刻机打的，这样说倒是不全面，我们可以理解刻蚀机跟光刻机是两个步骤，刻蚀机是将硅片上多余的部分腐蚀掉，只留下你想要的，而光刻机是将图形去刻到硅片上。

硅晶圆做深反应离子刻蚀

雅典表有了自家技术公司的支持后，对于硅材质的研发和应用就没停过，再给大家列举几个，雅典在硅材质上的创新。

Freak Diamond Heart奇想钻石心

为了更好捋清楚雅典的不断创新，我们先将Sigatec成立往前回溯一年。在2005年，雅典推出了Freak DIAMON DHEART奇想钻石心腕表，拿人造钻石制造出钻石游丝跟钻石擒纵轮，虽然雅典一直没有说过，钻石游丝、擒纵，对于之后的钻石硅晶体技术是否有启发跟关联性，但我觉得这款钻石心，更像个试做型号，让大家了解钻石虽然是个不错的尝试，不过也明白了成本还是不太可控，更坚定了雅典要做好硅材质，也从结果上看，人工钻石材质的应用，确实是给之后雅典的新技术提供了一定经验。

Freak DIAMonSIL腕表

2007年，FREAK DIAMonSIL腕表诞生，使用了DIAMonSIL钻石硅晶体技术，硅和人造钻石结合，形成互补，属于是让硅材质锦上添花。在制作上该技术也特好理解，就是相当于在硅零件外面镀上一层人造钻石膜，有了这层膜之后，硅质零件的硬度和光滑度不仅得到了提升，也克服了硅在加工容易断裂的问题。虽然现在有越来越多的品牌开始使用硅擒纵等零部件，但使用带人工钻石膜体的硅擒纵就只有雅典。

而到了2012年，雅典自产机芯UN-118机芯里也用上了DIAMonSIL钻石硅晶体擒纵装置，真正实现了保质保量的量产化，这就好比概念车，各种高精尖的科技是酷炫，但难得是将技术进行量产下放，去普及开来。雅典就做到了，甚至可以说，即便强如PP，也只是通过“先进技术研究项目”，那一套5250、5350、5450、5550完成硅材质一步一步的列装，并且像Gyromax硅摆轮，就不是给常规表用的，只给高端限量做，比如今年公价两百多的百达翡丽1/10秒计时表5470。

UN118机芯的钻石硅晶体擒纵从横截面剖析图可见其外层钻石膜

现在雅典表里的航海系列表款，跟DIVER X腕表用的都是这枚UN-118机芯，价格定位也没有太高，6万起步就能入手硅材质机芯。并且雅典也给UN-118机芯引入了全新的认证标准，名为Chronometer & Performance Certificate，该测试精度要求达到每天-2/+6秒，比COSC天文台要求还要高。

UN-250机芯的磨床式自动上链系统（图片由腕表之家拍摄）

2018年的UN-250机芯，雅典继续研发硅技术，推出了自动磨床上链系统以及超轻平衡摆轮。先看自动磨床上链，该技术拿硅作为创新的上链系统，通过四个对称的棘爪，去灵敏捕捉佩戴者任何细微的动作，将其转化为能量，是传统上链结构的2倍效率。

UN-250机芯磨床式自动上链系统透视图

UN-250机芯横截面图

之所以用硅材质做，而不是金属，也有考量到硅材质通过刻蚀技术，能更好的一体成型，可以看到上边棘爪还是很细的，并且用硅，也代表减少由于摩擦引起的能量损失，因为开头就跟大家说了，硅几乎是无摩擦的，也不用润滑，是实打实的增强了动力传输，防震性能也可以提升。

FreakVision奇想创见腕表珊瑚礁限量版（图片由腕表之家拍摄）

另一个亮点，超轻硅摆轮，摆脱了传统的黄金调节砝码，取而代之的是更轻的镍配重块，并加入硅质刀片，来稳定摆轮摆幅，从而有效提高摆幅摆动的准确度。这个硅摆轮也已经在freak X腕表上做普及了，而从视觉效果上看，这种大尺寸硅摆轮运转跳动效果，会特显轻快。

Freak NeXt腕表

2019年，Freak NeXt腕表，用弹性硅片技术，做锚式恒定摆动擒纵装置，并没有传统一绕一绕的蚊香状游丝跟宝石轴承，超大尺寸的硅摆轮上，用4层硅片，链接32片微型硅质叶片，每片仅宽16微米，代替了游丝，直接把摆频拉高到12赫兹，且高摆频动力储存却不降反升，还提升了30%。这表其实有表友讲到，它也是突破了硅材质在光线照射上的制作技术，只能去做平面造型的局限。

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FREAK S硅材质

今年表展雅典的作品，一款集所有硅技术为大成的星际飞船FREAK S亮相，采用钻石硅DiamonSIL技术制成的倾斜式双振荡器，磨床式自动上链系统。这表我们之后有可能会拿到实物进行拍摄，可以期待一下详细介绍。

奇想系列FREAK X硅质细工镶嵌工艺

拿硅当完机芯零件后，雅典还有更颠覆常规的设计，想到了用硅去做Freak X盘面，并结合了一项传统艺术工艺，既细工镶嵌来制作，该手工工艺，有着非常悠久的珠宝首饰制作历史，而在腕表上，有许多保留了传统艺术工艺的品牌，会去使用木片、麦秆等材质进行镶嵌装饰，雅典选择用硅片进行细工镶嵌，是创新性的把古老技艺和新材质进行结合。

硅材质真存在问题吗？

虽然硅材质有无可比拟的优势，但是却有一个缺点，那就是作为非金属材料，确实存在脆性问题，但在很早之前，就有很多信息，说什么硅材质在使用过程中碎了，坏了，随着时间推移，我们发现这种消息，多少有点“以讹传讹”那意思了，硅的确存在脆性问题，但多年来的实际使用情况下，出问题的相当少见，这个事实情况经过了时间验证，就是告诉大家，硅材质，完全经得住日常使用，这个技术也非常之成熟。

UN-118机芯内部钻石硅晶体擒纵叉

不过硅材质，目前还是只能通过官方售后进行更换，第三方机构还做不了维修跟保养，而雅典也是对于硅材质的保障，推出10年质保了，在最大程度上，让大家使用起来更放心。

Freak S UN-251机芯

刚接触腕表的时候，就看到过有这么一个提问，硅材质让腕表变得更好了吗？那从今天再看这个问题，我会回答是，硅确实让机械制表发展从停滞状态，多了新的方向，今天再去提硅材质，也已经不会是，小海耶克曾在采访中说到的硅，少了点传统制表的手工韵味，让不少表友会有点抵触它，相反，硅已经成为了大部分表友在挑选腕表时候的硬性需求。

Freak S

2022年，硅材质专利技术也眼看要到期，很多苦于没有防磁能力的腕表品牌，必然会对硅材质进行大量投入，但我觉得在很长一段时间后，依旧没有腕表品牌，能撼动雅典在硅材质技术上的领先地位。毕竟从摆轮、游丝、擒纵轮、擒纵叉，再到上链系统，连盘面都没放过，全部都是硅的，再普及下放，做量产，还真不是那么容易的事情。