Produktion von Unruhspiralen bei Patek Philippe in Neuchâtel und Genf
Seele aus Silizium – Teil 3

Beim Herstellen von Silizium-Unruhspiralen geht es um Ätzen, Heraustrennen der fertigen Exemplare, Frequenzmessungen und gewissenhafte Kontrolle. Nach Aufbringen der thermisch stabilisierenden Oxidschicht finden die passenden Unruhn und Spiralen zu oszillierender Eintracht. Uhrenkosmos war vor Ort.

Seele aus Silizium – Teil 3

Patek Philippe Technologies Neuchâtel, Hightech-Reaktor, Foto Patek Philippe

Plasma und Gase

Der nach dem Belichten und Reinigen verbliebene Lack schützt das Silizium vor dem anschließend losgelassenen Ätzgas. Allein der für diesen DRIE-Prozess nötige Hightech-Reaktor kostet rund eine Million Schweizerfranken. Aus technischen Gründen erfolgt das Trockenätzen in mehreren Schritten. Ein energiereiches Hochfrequenzplasma wandelt von Argon getragenes Schwefelhexafluorid (SF6) in reaktives Ätzgas um. Schon nach kurzer Zeit wird dieser materialabtragende Vorgang erstmals gestoppt, denn er könnte die offenen Flanken der Spiralen schädigen. Zu deren Schutz wird Octaflourcyclobutan (C4F8) eingeleitet, welches eine Polymerschicht bildet. Anschließend setzt sich das abwechselnde Geschehen so lange fort, bis die 1,2 Millimeter Bearbeitungstiefe und damit die angestrebte Höhe der Unruhspiralen erreicht sind. Das Ziel lässt der Farbwechsel einer Siliziumoxidschicht auf der Trägerplatte erkennen.

Säure trennt danach die dünne Siliziumplatte mit 600 winzigen, einzeln nummerierten Spiralen von ihrem Träger. Nun heißt es kontrollieren und messen. Nach dem Zufallsprinzip entnimmt ein Mitarbeiter sieben Spiralen an ganz unterschiedlichen Stellen, um sie mit Hilfe einer eigens entwickelten „Omegametric“-Apparatur auf ihre mittlere Frequenz zu testen. Die Resultate beeinflussen das alles entscheidende Oxidieren. Diesem Vorgang kommt nämlich nicht nur die thermische Stabilisierung der Unruhspiralen zu, sondern auch ein essentielles Frequenz-Finetuning. Dickere Spiralen oszillieren flinker als dünne. Fünf Nanometer, sprich fünf Millionstel Millimeter bewirken täglich 30 Sekunden Gangunterschied.

Oxidation bewirkt thermische Stabilität

Besagtes Oxidieren erfolgt übrigens in zwei Schritten. Zunächst geht es um die Beseitigung winziger Defekte und das Trimmen der Spirale auf die gewünschte Frequenz. Der zweite Durchgang bei 1.000 Grad Celsius führt zu einer drei Tausendstelmillimeter dicken Oxidschicht. Sie macht die Spirale unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen.

Nun sind die knapp 600 Winzlinge endlich fertig. Drei Wochen nach Beginn des Herstellungsprozesses lassen sie sich mit gekonnter Bewegung aus der Siliziumplatte brechen. Ihre Form haben Techniker der Abteilung Advanced Research gegenüber der ersten Generation von 2006 nochmals optimiert. Zur äußeren Ausbuchtung gesellt sich nun ein wiederum patentiertes Pendant am inneren Ende der Unruhspirale. Das bauchige Duo bewirkt ein noch konzentrischeres Atmen der Seele mechanischer Uhren, einen zentrierteren Spiralen-Schwerpunkt und in Folge dessen deutlich weniger Anfälligkeit bei Lageveränderungen.

Kurzum: Die klassische „Gyromax“-Unruh mit variabler Trägheit und die zugehörige „Spiromax“ zeichnen sich durch nahezu optimalen Isochronismus aus. Darunter verstehen Uhrmacher, dass jede Unruh-Halbschwingung ungeachtet der Amplitude und Position gleich lange dauert.

Paarbildung

Derart harmonische Oszillationen mit exakt definierter Dauer setzten freilich eine gewissenhafte Partnersuche voraus. Bei Patek Philippe gestaltet sie sich durch ein ausgeklügeltes Referenzsystem. Mit Hilfe anderer „Omegametric“ Maschinerie wird jede Unruh und jede Unruhspirale in der Genfer Manufaktur sorgfältig ausgemessen und einer von insgesamt 60 Klassen zugeordnet. Im Uhrwerk findet später also beispielsweise eine „Gyromax„-Unruh der Klasse 11 mit einer passenden „Spiromax“ zusammen. Beim Montieren der Spirale ist übrigens äußerste Vorsicht geboten. Innen halten elastische Klemmarme die Spiralrolle sicher und perfekt zentriert auf der Unruhwelle. Das äußere Ende fixiert eine ebenfalls patentierte Spiralklötzchenklemme.

Trotz seiner Elastizität duldet Silizium beim Zusammenfügen keine falsche Bewegung. Sie würde der aufwändig hergestellten Spirale irreparablen Schaden zufügen. Die Advanced-Research-Aktivitäten in Neuchâtel und Genf sind darauf ausgelegt, dass die „Spiromax“ rund 90 Prozent der aktuellen Jahresproduktion mechanischer Uhrwerke von Patek Philippe beseelt. Über jeden Zweifel erhaben ist dabei die Ganggenauigkeit der damit ausgestatteten Armbanduhren. Sie hat den strengen Vorgaben des eigenen Patek Philippe-Siegels zu genügen. Hier unterscheidet die Manufaktur aus technischen Gründen zwischen kleinen Uhrwerken bis und größeren ab 20 Millimetern Durchmesser. Bei ersteren gelten Toleranzen zwischen – 5 und + 4 Sekunden pro Tag, während sich letztgenannte zwingend im engen Spektrum zwischen täglich – 3 und + 2 Sekunden bewegen müssen. Und zwar ausnahmslos im schützenden Umfeld ihres Gehäuses.

Bestechende Qualität

Beinahe spielend übertreffen Uhren mit der verbesserten „Spiromax“ diese ohnehin schon jenseits der Offiziellen Schweizer Chronometernorm angesiedelten Werte.

Insofern wundert das positive Statement von Patek Philippe-Präsident Thierry Stern nicht: „Unsere neue Spiromax ist die beste Spirale, die Patek Philippe jemals hatte. Sie überzeugt in jeder Hinsicht, ist den Exemplaren aus Metall haushoch überlegen und lässt sich ohne tiefergreifende Veränderungen problemlos in nahezu allen unseren Uhrwerken verwenden.“

Teil 1 dieser Artikelserie findet sich hier

Und hier geht’s zum zweiten Teil

 

Über den Autor

Gisbert L. Brunner

Uhrensammler seit 1964 Journalistische Tätigkeit in Sachen Uhren seit 1981 Autor und Co-Autor von mehr als 30 Büchern über Armbanduhren und namhafte Uhrenmarken

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