8月10日,工作人员从甬江实验室获悉,甬江实验室功能材料与器件异构集成研究中心团队实现硅游丝、硅擒纵轮的国产化生产,打破国外长期以来在高端机械手表核心部件领域的技术垄断局面。
游丝、擒纵轮是高端机械手表核心部件,市面上的价格不菲。“游丝是机械表的‘心脏’部件,与摆轮共同构成调速机构。其弹性震荡控制摆轮的频率和振幅,直接决定机械表走时精度。”甬江实验室功能材料与器件异构集成研究中心主任万青说,擒纵轮是机械表擒纵系统的核心传动部件,通过与擒纵叉的一擒一纵动作,将发条能量转换为摆轮的周期性运动。
在功能材料与器件异构集成研究中心,记者看到该团队生产出的硅游丝,形状类似一盘缩小的蚊香,直径大约4~5毫米,相当于大拇指盖的九分之一。硅擒纵轮直径仅有大约3毫米,不足大拇指盖的十分之一。
值得一提的是,与国外同类产品相比,这些硅游丝、硅擒纵轮在性能上持平,价格却更低。“硅游丝、硅擒纵轮拥有抗磁性能强、稳定性高、轻量化、耐腐蚀性好、疲劳寿命更长等优势。”万青说,以轻量化优势为例,与钢、合金等同类产品相比,硅游丝、硅擒纵轮更轻便,可降低机械表机芯内的能量损耗,提升动力效能。
南京硅芯精密科技有限公司主营钟表、计时仪器制造与销售等方面。“2024年底,根据硅芯科技需求,团队开启游丝、擒纵轮的国产化生产创新之路。”万青说,团队另辟蹊径,没有采用传统工艺中昂贵的厚膜SOI(绝缘体上硅)晶圆,选用普通硅片作为原材料,通过自主研发技术,历时半年,成功加工出高性能硅游丝、硅擒纵轮产品。
在研发过程中,该团队克服诸多技术挑战。以临时键合与精密减薄技术为例,经过大量实验和反复优化,团队成功开发出独特工艺,实现硅片的超平整键合与高精度减薄,确保硅游丝、硅擒纵轮的加工精度和性能稳定性,满足硅芯科技需求,并通过客户实物验证。其中,硅游丝厚度已减至100微米。
目前,该团队利用一个直径为6英寸硅晶圆,可生产出380个硅游丝或750个硅擒纵轮。万青表示,团队将持续推动科技创新与产业创新融合发展,助力国内机械表产业链企业降低生产成本,有力支撑国产机械表走向全球。
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