Retenu parmi les innovations nominées au Grand Prix des Exposants 2024, les micromoteurs MEMS hybrides de SilMach sont les premiers moteurs conçus pour l’électronique, en particulier les montres électroniques et les microsystèmes médicaux. Ils se présentent comme des composants électroniques pouvant être soudés directement sur des circuits imprimés et offrent ainsi aux concepteurs la possibilité d’intégrer une fonction mécanique dans un produit électronique. Avec de nombreuses applications dans divers secteurs (médical, défense, aéronautique, etc.), ces moteurs pas à pas sont destinés à remplacer le moteur pas à pas de type Lavet notamment dans les montres hybrides connectées car ils sont beaucoup plus compacts, consomment moins d’énergie que les anciennes technologies et peuvent faire bouger les mains de n’importe quelle manière/vitesse.
Actionneurs en silicium – le coeur de PowerMEMS – traités sur une plaquette de silicium
Les micromoteurs MEMS hybrides de SilMach exploitent les avantages de la miniaturisation offerts par les techniques de gravure et d’hybridation du silicium avec des composants micromécaniques issus de l’horlogerie. Le moteur est constitué d’un actionneur MEMS à force électrostatique entraînant directement une roue micro-dentée en silicium hybridée sur un axe de montre. Ces 3 composants sont assemblés très précisément dans un cadre puis fermés par un pont. L’axe rotatif du moteur sort du pont, il est prêt à recevoir directement une main ou un disque (entraînement direct) ou une chaîne cinématique (réducteur…). Le moteur est directement soudé par méthode SMT sur une carte électronique telle que le PCB d’une montre hybride connectée. Il est contrôlé par un ASIC qui lui délivre une haute tension et assure son contrôle très précis grâce à des algorithmes dédiés. Véritable moteur pas à pas, la roue en silicium est parfaitement indexée en position et entraînée dans le sens des
aiguilles d’une montre et dans le sens inverse sur une large plage de fréquence (0 à 100 Hz) avec une précision de 1°. Résistant aux chocs et à l’usure, le moteur fonctionne sans lubrifiant. Il est ultra-compact (deux fois plus petit que la concurrence), insensible aux champs magnétiques (30 fois plus élevés que la concurrence), durable et consomme -25% d’énergie par rapport aux concurrents.
Boîtier assemblé PowerMEMS
Grâce à sa très petite taille, tant en épaisseur qu’en surface, le micromoteur MEMS permet de gagner un volume considérable dans des objets tels que les montres connectées, ce qui offre la possibilité d’intégrer plus de fonctionnalités pour l’utilisateur ou même de développer des montres connectées pour les femmes. La faible consommation préserve également l’autonomie des batteries et les grandes possibilités de contrôle du moteur (vitesse, accélération, précision, sens de rotation) offrent de nouvelles possibilités pour l’expérience utilisateur. Pour les concepteurs de montres et d’autres produits électroniques grand public (smartphones, tablettes, PC, etc.), la compatibilité avec la technologie SMT élimine les contraintes techniques actuelles d’assemblage des micromoteurs par vissage sur les cartes électroniques et simplifie le processus de fabrication industrielle. Les micromoteurs sont destinés à être commercialisés en B2B par TiMach, une joint-venture 50/50 entre le groupe Timex et Silmach.
Trois points clés innovants sur PowerMEMS et ce qui le rend unique
Les 3 principaux avantages des micromoteurs hybrides MEMS sont : 1°) leur compacité (deux fois plus compact que le plus petit moteur pas à pas Lavet), 2°) la compatibilité SMT : ils sont conçus pour être soudés directement sur le circuit imprimé comme n’importe quel composant électronique, 3°) les possibilités inédites de contrôle du moteur en termes de vitesse, d’accélération, de sens de rotation, de précision de la position, etc. Ces caractéristiques pourraient être utilisées dans d’autres produits, notamment dans le domaine médical, pour miniaturiser les implants et contribuer ainsi à l’amélioration des conditions de vie des patients, voire ouvrir de nouvelles possibilités thérapeutiques (contraception, traitement du glaucome, neurologie, etc.) La technologie est protégée par des dizaines de brevets autour du moteur, des algorithmes et du processus d’assemblage innovant développé par l’entreprise. Les micromoteurs sont le résultat de plus de 20 ans de recherche et développement impliquant diverses disciplines telles que les technologies MEMS, le savoir-faire horloger, l’électronique, les technologies d’assemblage par hybridation, etc. Ce long parcours arrive aujourd’hui à maturité avec la commercialisation des micromoteurs. Pour célébrer cette étape, l’entreprise a développé une montre conceptuelle « TheTimeChanger », la première montre au monde propulsée par une « Silicium Machinery » (les micromoteurs) qui sera commercialisée à partir d’octobre 2023 dans une série limitée de 1088 exemplaires numérotés.
La sécurité humaine pour tous
Les pistes les plus prometteuses concernant le développement des micromoteurs MEMS dans le domaine de la sécurité humaine sont certainement dans le domaine médical en permettant l’intégration de très petits moteurs insensibles aux champs magnétiques dans des implants. Le risque de perturber le bon fonctionnement des moteurs dans la vie quotidienne pourrait contribuer à renforcer la sécurité des patients.