勇於革新的精神

2001 年起,康斯登共推出 4 款自主研發、生產機芯推出市場。心跳系列所取得的驕人成績令康斯登成功打進了自主研發機芯品牌的行列。自行研發生產機械機芯代表了一個鐘錶品牌的終極成就。康斯登更成功為心跳系列機芯取得設計專利。

HEART BEAT MANUFACTURE

經過3 年努力,我們於2004 年的巴塞爾鐘錶珠寶展中傲然展示我們的成果心跳系列自動機械機芯。心跳系列機芯是由Ecole d’Horlogerie de Geneve 、the Ecole d’Ingenieurs de Genee the Horloge Vakaschool Zadkine 8 名鐘錶專家透過康斯登組成的團隊共同研究的成果。能夠有機會與上述鐘錶學院的專家合作無疑擴闊了康斯登的視野。康斯登不斷壯大研發團隊,並增聘了更多經驗豐富的鐘錶匠。直至今天,康斯登共開發了4 款新型號機械機芯,全部也取得產品的設計專利。


最新研發矽製擒縱輪陀飛輪



康斯登傲然向世界展示首枚矽製擒縱輪陀飛輪腕錶。以自製心跳機械機芯為基礎,康斯登邁進製錶藝術的最高領域,開發了首枚矽製擒縱輪陀飛輪。秉承一貫大膽起用高科技物料,創造出精良可靠、雋永不凡的機械腕錶,康斯登的矽製擒縱輪陀飛輪有以下特色:

  • 矽製擒縱輪
  • “Smart Screw” 重量補償平衡裝置
  • 每小時高達 28,800
  • 獨立編碼

由於具備以上 3 大優勢,矽製擒縱輪比起傳統的擒縱輪更能優化陀飛輪的表現。高硬度、低摩擦性及低慣性大大提高了機芯的動能效率。配置了矽製擒縱輪的康斯登陀飛輪腕錶,在靜止正放及靜止反放時,擺輪擺幅仍能維持於 300 度以上;就算靜止右側放 (錶冠向下) 時,擺幅也可以保持於 275 度以上,其卓越的表現更勝許多高價品牌的陀飛輪。

“Smart Screw” 重量補償平衡裝置

康斯登矽製擒縱陀飛輪共由 80 組件組成。全賴康斯登於 Plan-les-Ouates 的工作坊內最新型的電腦數控切割機,機芯組件的公差範圍皆控制於 1-2 微米 (0.001-0.002mm) 內。可是這樣仍未足以保證陀飛輪準確地運行,因為以上的些微的公差將仍導致重量未能 100% 平均分佈,繼而影響機芯的表現。為此康斯登運用了“Smart Screw 重量補償的方法克服這問題。康斯登經驗豐富的鐘錶匠會仔細地測量向心的重力平衡,在陀飛輪外框架底部更換或加入小墊片以平衡機芯的重力平衡。每一枚機芯平均需要由康斯登富經驗的鐘錶匠花 8 小時 以上的調校才能令陀飛輪達至絕對平衡,發揮分毫不差的超卓性能。

每小時高達 28,800 次擺頻

高擺頻增加了機芯的扭距,因而減低擺輪在腕錶受到震盪時所受到干擾的機率。一般陀飛輪的擺動週率為 3Hz,而康斯登陀飛輪擺輪則以 4Hz 週率前後擺動,擺頻每小時高達 28,800 次,即傳動裝置以每 24 小時便向前移動 691,200 次;每 4 年便跳動十億次。勝人一籌的高擺頻,大大提高康斯登陀飛輪機芯走時的精確性及穩定性。

獨立編碼

每一枚康斯登矽製擒縱輪陀飛輪腕錶的陀飛輪上,均刻有全球限量 188 枚的獨立編碼,而且機芯上的編碼更是對應錶殼上的限量編碼,彰顯每一枚康斯登陀飛輪腕錶的獨一無二及收藏價值。





 

SILICIUM MANUFACTURE

機械機芯的準確度有賴於計時器的準確度。康斯登心跳機械機芯的計時器由擺輪、游絲發條和擒縱器所組成,擺輪以 4Hz 週率前後擺動,擺輪擺動的週期則決定準確度如何。擒縱設計的關鍵在於提供剛好足夠擺輪持續擺動的動能,並儘可能去除妨礙擺輪自由擺盪的因素。當擒縱器的潤滑油變乾時,摩擦會增加,導致傳送到擺輪的動能減少。



 研發

擒縱器負責游絲發條的擺動及停止擺動。歷來製錶史上如要滿足這些條件時,擒縱器大多需要維持相當的摩擦作用。擒縱齒輪齒紋的動力來自於主發條,齒紋咬緊前其實是順著棘輪齒滑動,這就是啟動錨型輪的摩擦作用,不過需要有潤滑油。現代擒縱器的棘輪齒雖由極為堅硬和光滑的石材製成,潤滑油的角色仍然極為重要。康斯登腕錶的滴答聲就是擺輪齒輪和擒縱齒輪互相咬合時發出的聲音。一旦失去潤滑的效果 (因時日較久導致潤滑油變薄或乾燥) 時,將會損壞擒縱器以致需要更換金屬零件。現代腕錶的可靠性提高,主要就是因為採用更高品質的油劑來潤滑擒縱器。機械機芯通常每四年就需要清潔及重新上油。

康斯登在心跳自製機芯的新材料研究方面,向來與鐘錶業的發展並駕齊驅,而不需要固定上油的擒縱器顯然是一大進展。康斯登很榮幸能夠推出限量的系列錶,由於採用了矽製擒縱齒輪因此再不需要上油。由於矽不具磁性、極為堅硬 (相較於鋼的 700 Vickers,矽的硬度高達 1100 Vickers) 且高度抗腐蝕,因此是製錶的理想材料。矽製擒縱齒輪最大的優點是不需要上油,因此之前提及因時日漸久導致潤滑油變薄或乾燥的缺點也不復存在。


矽是化學元素週期表的化學元素,化學符號為 Si,原子序數為 14。矽屬於四價類金屬 (tetravalent metalloid),反應性低於同類化學元素碳,因此不會產生自由性。矽主要存在於礦物中,此類礦物含有各種晶體型態的純二氧化矽 (石英、玉髓、蛋白石),另外長石等矽酸鹽 (含有矽、氧、一種或兩種金屬的各種礦物) 中也有矽的成分。多數半導體裝置的主要成分是矽,矽也以矽石和矽酸鹽的型態存在於玻璃、水泥和陶瓷中。半導體廣泛使用矽的原因在於,矽半導體的溫度較鍺半導體高,同時在爐管中也較易生成矽的自然氧化物,從而形成幾乎較其他所有材質結合起來還要優良的半導體 / 介質界面。晶體型態的矽是深灰色,就像玻璃一樣閃耀著金屬光澤,但比玻璃還要堅硬。由於自由電荷載體的數量隨溫度而增加,因此純矽具有電阻負溫度系數。

製作


製作矽製擒縱齒輪需要採用新技術「深層反應離子蝕刻
(DRIE)」:製作擒縱齒輪的多重影像後,將其投影到直徑 100 釐米、厚 0.5 釐米的矽晶圓上。晶圓通常有各種尺寸,直徑從 1 英吋 (25.4 釐米) 11.8 英吋 (300釐米) 都有,厚度則是以 0.5 釐米為基準往上加。通常先用鑽石鋸或鑽石索鋸從半導體梨晶 (boule) 切割出晶圓,接著進行單面或雙面拋光。100 釐米的晶圓約可製造 250 只齒輪。晶圓由三層不同的矽組成, 中層是隔離層。先將擒縱齒輪的影像投射到晶圓上,再清除曝光的瓷漆層,留下晶圓上未經曝光的部分,接著未經曝光的瓷漆層會以電漿蝕刻至隔離層,至此矽製擒縱齒輪便從等向性蝕刻 (isotropic etching) 工序中完成。經由這個作業程序生產的擒縱齒輪只需稍加清理表面即可,所有成品完全相同,不需要平衡、集中或拋光。因此晶圓對於康斯登矽製擒縱齒輪能否產生摩擦作用極具重要性。

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