Usinage de précision du verre

Selba usine deux grandes familles de substrats verre, aux propriétés mécaniques distinctes, qui appellent des paramètres d’outillage et des séquences de coupe propres à chaque matériau. Le verre borosilicate, variantes sodalimes comprises, est le substrat standard des disques codeurs, des plaques de calibration, des ébauches de photomasques, des composants de cadrans horlogers et des éléments optiques de précision courants. Sa dureté modérée et son comportement à la rupture bien caractérisé le rendent compatible avec un large éventail d’opérations de découpe, de profilage, de chanfreinage et de perçage sur les plages d’épaisseur usuelles.

Le quartz est nettement plus dur et plus fragile que le borosilicate : il impose des vitesses de coupe plus lentes et un outillage diamant très aiguisé pour obtenir des bords propres et éviter les dommages sous la surface. Mais sa stabilité thermique exceptionnelle (≈ 0,55 ppm/°C) et sa transparence aux UV en font le matériau requis pour la métrologie, l’aérospatial, la lithographie en UV profond et les applications photoniques de haute précision. Sur les deux familles, Selba traite des substrats jusqu’à 0,1 mm d’épaisseur, une capacité qui suppose des paramètres de bridage, de coupe et de finition développés spécifiquement pour les contraintes mécaniques du verre ultramince, sur des machines conçues en interne pour cette exigence.

Nous usinons selon des tolérances de quelques microns sur les profils extérieurs, les géométries de bord et les perçages : des tolérances qui situent l’usinage du verre à la limite de ce que permet la fragilité intrinsèque du matériau, et qui exigent le procédé de découpe diamant maîtrisé et le bridage conçu en interne que Selba a développés dans ce but. L’exactitude de découpe des bords permet de produire de façon répétée des géométries de profil, des angles de chanfrein et des dimensions extérieures précis, sans égrisure ni sans fissuration sous la surface qui compromettraient la fonction mécanique ou optique du composant.

L’épaisseur des substrats que nous traitons peut aller jusqu’à 0,1 mm : à cette dimension, le verre n’oppose plus qu’une résistance négligeable et chaque paramètre — géométrie de l’outil diamant, vitesse de coupe, débit de lubrifiant, pression de serrage — doit être maîtrisé pour le couple épaisseur/matériau considéré. À 0,1 mm, l’interaction entre l’outil et le substrat engendre des états de contrainte qui briseraient instantanément un verre mal soutenu ou mal serré. La conception en interne de nos machines et notre savoir-faire sont donc les les éléments déterminants qui permettent de produire des pièces délicates en série et pas seulement en prototype.

Les profils de bord chanfreinés, réalisés avec une constance dimensionnelle micrométrique à l’aide d’un outillage diamant configuré pour la géométrie de chanfrein voulue, sont essentiels sur les substrats minces et de grand diamètre : le chanfrein doit être précis pour apporter le gain de rigidité et de résistance à la rupture exigé par l’application.

L’usinage de précision et la microfabrication sur verre servent un large éventail d’industries, partout où un substrat en verre doit être mis en forme, mis à dimension ou structuré selon des exigences dimensionnelles et de qualité de surface serrées. L’horlogerie suisse y recourt pour des composants de cadrans et des éléments décoratifs, où l’exactitude dimensionnelle et l’état de surface doivent satisfaire aux critères de la haute horlogerie. L’optique et la photonique l’emploient pour la remise à dimension, la singularisation et le profilage de substrats optiques destinés à la fabrication de composants photoniques, où la qualité des bords de coupe et l’exactitude de position par rapport aux structures optiques du wafer sont critiques. Les semi-conducteurs et l’électronique ont besoin de découpe de précision, de singularisation et de préparation de substrats pour diverses applications de photomasques et de codeurs.

Les fabricants de dispositifs médicaux utilisent des miroirs en verre usiné dans les endoscopes, les microscopes chirurgicaux, les instruments de diagnostic ophtalmique — rétinographes et systèmes de tomographie en cohérence optique — et les plateformes de délivrance de thérapie laser. L’instrumentation topographique et géodésique de précision repose sur des disques gradués, des réticules et des éléments miroirs en verre usiné, intégrés aux théodolites optiques, aux stations totales et aux niveaux. Les clients industriels de l’automatisation, de la métrologie et de l’instrumentation scientifique font appel à nos prestations de découpe, de remise à dimension et de singularisation du verre, sur une large gamme de substrats et de formats.