Domaine de l'invention
[0001] L'invention se rapporte à un procédé d'assemblage d'une pierre sur un support de
fixation, ladite pierre étant taillée pour présenter une table, une couronne, un rondiste
et une culasse. L'invention concerne également un procédé de sertissage sur un élément
d'une pièce d'horlogerie ou de bijouterie d'une pierre et de son support de fixation
obtenus selon ledit procédé d'assemblage.
Arrière-plan de l'invention
[0002] Il est connu de sertir des pierres précieuses, semi-précieuses ou synthétiques à
l'aide de griffes, de grains ou de rails. Le sertissage traditionnel par montage d'une
pierre naturelle, comme du diamant ou de l'émeraude, dans un chaton au moyen de griffes
impose généralement une maitrise dimensionnelle de la taille des pierres proche des
5/100. De ce fait, ce type de sertissage n'est pas compatible avec celui de pierres
serties de grandes séries à faible coût utilisant quant à lui des pierres d'une plus
grande précision, proche du 1/100, telles que le diamant synthétique, le zircon et
le rubis.
Résumé de l'invention
[0003] La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé
de sertissage de pierres permettant de s'affranchir des inévitables variations dimensionnelles
rencontrées lorsque des pierres naturelles, telles que les diamants ou les émeraudes,
sont utilisées.
[0004] A cet effet, l'invention se rapporte tout d'abord à un procédé d'assemblage d'une
pierre sur un support de fixation, ladite pierre étant taillée pour présenter une
table, une couronne, un rondiste et une culasse, ledit procédé comportant les étapes
suivantes:
- a) se munir d'un substrat comportant au moins un logement dans lequel est positionnée
ladite pierre, ledit logement étant agencé pour former entre le substrat et ladite
pierre un espace libre périphérique au moins au niveau du rondiste de la pierre et
de zones de la couronne et de la culasse contiguës au rondiste, le fond dudit espace
libre périphérique présentant une surface conductrice
- b) déposer par voie galvanique dans ledit espace libre périphérique une couche métallique
au moins au niveau du rondiste et des zones de la couronne et de la culasse contiguës
au rondiste de manière à emprisonner ledit rondiste dans ladite couche métallique
pour former, au moins sensiblement autour du rondiste de la pierre, ledit support
de fixation
- c) libérer ladite pierre et son support de fixation du substrat.
[0005] D'une manière particulièrement avantageuse, le substrat et son logement peuvent être
réalisés selon les étapes suivantes :
d) se munir d'un substrat présentant une couche conductrice en surface et réaliser
dans ledit substrat au moins un trou traversant
e) recouvrir le substrat d'une couche de résine photosensible, et former par photolitographie
dans la résine photosensible une cavité de dimensions, dans le plan du substrat, supérieures
aux dimensions du rondiste de la pierre, de sorte que la cavité comprend une ouverture
centrale en correspondance avec le trou traversant et une zone périphérique comprenant
des parois latérales en résine et un fond occupé par la couche conductrice du substrat
autour du trou traversant,
les dimensions de la cavité et du trou traversant formant le logement étant choisies
de sorte que la culasse de la pierre se loge partiellement dans le trou traversant
pour reposer sur la périphérie de l'ouverture centrale de la cavité, le reste de la
culasse au-dessus du trou traversant définissant la zone de la culasse contiguë au
rondiste, et de sorte que le reste de la pierre entre ladite zone de la culasse contiguë
au rondiste et au moins jusqu'au niveau de la zone de la couronne contiguë au rondiste
se loge dans la cavité de manière à former entre la pierre et les parois de la cavité,
ledit espace libre périphérique.
[0006] Le procédé selon l'invention permet de choisir les dimensions du logement, et plus
particulièrement les dimensions du trou traversant, de manière à s'adapter aux variations
dimensionnelles des pierres.
[0007] L'invention se rapporte également à un procédé de sertissage d'une pierre sur un
élément d'une pièce d'horlogerie ou de bijouterie comprenant le montage de la pierre
et de son support de fixation obtenus selon le procédé tel que défini ci-dessus sur
un chaton ensuite rapporté sur l'élément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie ou
directement sur l'élément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie.
[0008] L'invention se rapporte également à un élément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie
comprenant au moins une pierre assemblée sur son support de fixation obtenue selon
le procédé d'assemblage tel que défini ci-dessus.
Description sommaire des dessins
[0009] D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui
en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux
dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 à 6 sont des représentations des étapes successives d'un procédé d'assemblage
d'une pierre sur un support de fixation selon l'invention ;
- les figures 7a à 7c sont des vue de dessus de différentes variantes de forme de pierres
et de supports de fixation obtenus selon le procédé de l'invention ; et
- la figure 8 est une vue en coupe représentant une pierre et son support de fixation
monté sur un chaton.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
[0010] En référence aux figures 1 à 6 et 8, la présente invention se rapporte à un procédé
d'assemblage d'une pierre 1 sur un support de fixation 2, ladite pierre 1 étant taillée
pour présenter une table 3, une couronne 4, un rondiste 5 et une culasse 6. Une telle
pierre est de préférence une pierre d'origine naturelle, telle que du diamant ou de
l'émeraude, dont les dimensions peuvent varier d'une pierre à l'autre. Il est bien
évident que la pierre peut être de toute autre nature, naturelle ou synthétique, le
procédé selon l'invention pouvant également être avantageusement utilisé pour de telles
pierres.
[0011] La première étape a) du procédé d'assemblage de la pierre 1 sur un support de fixation
2 selon l'invention consiste à se munir d'un substrat 8 comportant au moins un logement
10 dans lequel est positionnée ladite pierre 1, ledit logement 10 étant agencé pour
former entre le substrat 8 et ladite pierre 1 un espace libre périphérique 12 au moins
autour du rondiste 5 de la pierre 1, le fond 14 dudit espace libre périphérique 12
présentant une surface conductrice 16. « Autour du rondiste » signifie que l'espace
libre périphérique 12 se situe au moins au niveau du rondiste 5 et de zones 4a et
6a de la couronne 4 et de la culasse 6 respectivement contiguës au rondiste 5.
[0012] Plus précisément, le substrat 8 et son logement 10 peuvent être avantageusement réalisés
selon les étapes d) et e) suivantes :
L'étape d) consiste à se munir d'un substrat 8 présentant une couche conductrice 16
en surface et à réaliser dans ledit substrat 8 au moins un trou traversant 18. On
forme un trou traversant 18 par pierre 1 à assembler. Avantageusement, le substrat
8 est par exemple à base de silicium, de verre, de céramique, ou de quartz. On pourra
utiliser par exemple des wafers silicium pour micro-électronique. La couche conductrice
16 peut être obtenue par exemple par dépôt PVD (Physical Vapor Deposition) de chrome,
de titane, d'or et leurs combinaisons. Toute autre couche conductrice appropriée peut
être utilisée. Les trous traversants 18 peuvent être formés sur le substrat 8 par
exemple par ablation laser. D'une manière avantageuse, la répartition des trous traversants
18 sur la surface du substrat est optimisée notamment en fonction des dimensions des
logements, de la forme des supports de fixation, etc..., afin d'avoir un nombre maximum
de trous traversants sur la surface du substrat 8.
[0013] L'étape e) consiste à recouvrir le substrat 8 d'une couche de résine photosensible
20 comme le montre la figure 1, puis à former par photolitographie dans ladite résine
photosensible 20 une cavité 22, ladite cavité 22 et le trou traversant 18 formant
le logement 10 dans lequel sera positionnée la pierre 1 comme cela sera décrit ci-après.
La cavité 22 est creusée jusqu'à faire apparaitre la couche conductrice 16.
[0014] Les dimensions du trou traversant 18, dans le plan du substrat 8, sont de dimensions
inférieures aux dimensions (appelé généralement « diamètre ») du rondiste 5 de la
pierre 1 et les dimensions de la cavité 22, dans le plan du substrat 8, sont supérieures
au diamètre du rondiste 5 de la pierre 1. En conséquence, la cavité 22 présente des
dimensions, dans le plan du substrat 8, supérieures aux dimensions du trou traversant
18, la cavité 22 comprenant alors une ouverture centrale 24 en correspondance avec
le trou traversant 18, et une zone périphérique comprenant des parois latérales 26
en résine et un fond, c'est-à-dire le fond 14 occupé par la couche conductrice 16
du substrat 8 autour du trou traversant 18. Le logement 10 présente donc une section
en forme de T dans le plan perpendiculaire au substrat 8, comme le montre la figure
2.
[0015] D'une manière particulièrement avantageuse, l'étape e) comprend l'utilisation d'une
résine photosensible 20 négative, par exemple une résine SU8, l'irradiation par UV
de la couche de résine photosensible 20 à travers un masque correspondant au contour
du support de fixation souhaité, et l'élimination de la partie non irradiée de la
couche de résine photosensible 20 de façon à obtenir la cavité 22 dont le contour
correspond au contour dudit support de fixation souhaité. Un tel procédé de photolitographie
est connu en soi de l'homme du métier et ne nécessite pas de description plus détaillée.
[0016] Une fois le substrat 8 et ses logements 10 réalisés, l'étape a) du procédé d'assemblage
selon l'invention se poursuit par la mise en place d'une pierre 1 dans chacun des
logements 10 formés.
[0017] Les dimensions de la cavité 22 et du trou traversant 18 formant le logement 10 sont
choisies de sorte que la culasse 6 de la pierre 1 se loge partiellement dans le trou
traversant 18 pour reposer sur la périphérie de l'ouverture centrale 24 de la cavité
22, le reste de la culasse 6 au-dessus du trou traversant 18 définissant la zone 6a
de la culasse 6 contiguë au rondiste 5, et de sorte que le reste de la pierre 1 entre
ladite zone 6a de la culasse 6 contiguë au rondiste 5 et au moins jusqu'au niveau
de la zone 4a de la couronne 4 contiguë au rondiste 5 se loge dans la cavité 22 de
manière à former entre la pierre 1 et les parois de la cavité 22, c'est-à-dire les
parois latérales 26 et le fond 14, ledit espace libre périphérique 12.
[0018] D'une manière particulièrement préférée, les dimensions de la cavité 22 et du trou
traversant 18 sont choisies de sorte que la culasse 6 de la pierre 1 se loge pratiquement
entièrement dans le trou traversant 18 afin que la zone 6a de culasse 6 contiguë au
rondiste 5 s'étende uniquement immédiatement en dessous du rondiste 5, et la zone
4a de la couronne 4 contiguë au rondiste 5 s'étend uniquement immédiatement au-dessus
du rondiste 5 de manière à former entre la pierre 1 et les parois de la cavité 22,
c'est-à-dire les parois latérales 26 et le fond 14, ledit espace libre périphérique
12 uniquement sensiblement autour du rondiste 5, c'est-à-dire au niveau du rondiste
5 et uniquement immédiatement de part et d'autre dudit rondiste 5, comme le montre
la figure 3. En outre, le logement 10, et plus particulièrement la cavité 22, présente
une hauteur telle que la table 3 de la pierre 1 dépasse dudit logement 10, et plus
particulièrement de la cavité 22, comme le montre la figure 3. L'épaisseur de la couche
de résine 20 est choisie à cet effet.
[0019] La seule cote précise de la pierre pouvant être assurée étant le « diamètre » du
rondiste 5 et sa hauteur, il est possible que la mise en place de la pierre 1 ne se
fasse pas correctement, et ne permette pas d'assurer une planéité suffisante de la
table 3 de la pierre 1.
[0020] Dans ce cas, le procédé d'assemblage selon l'invention peut comprendre, entre les
étapes a) et b), une étape f) de correction de l'orientation de la pierre. D'une manière
avantageuse, et en référence à la figure 4, cette étape f) peut comprendre la mise
en contact de la table 3 de la pierre 1 avec un dispositif de repositionnement 28
agencé pour repositionner la pierre 1 dans son logement 10. Un tel dispositif de repositionnement
28 comprend par exemple une plaque rigide 30 revêtue d'un tapis déformable ou d'une
mousse 32 permettant de compenser les hauteurs des pierres 1. Le dispositif de repositionnement
28 est agencé pour que le tapis ou la mousse 32 soit mis en contact avec les tables
3 des pierres positionnées dans leurs logements respectifs 10 sur le substrat 8 de
manière à corriger l'orientation desdites pierres et à assurer la planéité des tables
3 des pierres 1.
[0021] Avant de retirer le dispositif de repositionnement 28, il peut être nécessaire de
prévoir, entre les étapes f) et b), une étage g) de fixation de la culasse 6 de la
pierre 1 dans le trou traversant 18. Cette étape g) permet de conserver le positionnement
correct des pierres 1 dans leurs logements 10, même après avoir retiré le dispositif
de repositionnement 28.
[0022] L'étage g) consiste par exemple à introduire, par l'entrée libre du trou traversant
18, une colle de maintien 34 autour de la culasse 6 de la pierre 1 permettant de fixer
la pierre 1 dans le logement 10. Afin d'éviter que la colle de maintien 34 ne passe
dans la cavité 22 en cas de jeu entre la pierre 1 et l'ouverture centrale 24, on peut
utiliser une colle de maintien suffisamment visqueuse qui ne remplira pas les interstices
les plus fins. Il est également possible de boucher, du côté de la cavité 22, les
interstices existants entre la pierre 1 et l'ouverture centrale 24, préalablement
au dépôt de la colle de maintien 34. A cet effet, on peut pulvériser dans lesdits
interstices, du côté de la cavité 22, une résine qui pourra facilement être éliminée
(par dissolution par exemple). Il est également possible de prévoir un dépôt d'une
couche d'indium de 50 µm environ sur le substrat 8 de silicium avant la mise en place
des pierres 1. La couche d'indium présente l'avantage de se déformer lors de l'étape
f) de correction de l'orientation des pierres par la mise à niveau des tables 3 et
de pouvoir ensuite assurer l'étanchéité au niveau de l'ouverture centrale 24 de la
cavité 22.
[0023] L'étage g) est suivie d'une étape h) de retrait du dispositif de repositionnement
28 pour pouvoir poursuivre la mise en oeuvre du procédé d'assemblage de l'invention.
[0024] Une fois la pierre 1 positionnée dans son logement 10 sur le substrat 8 en formant
entre ledit substrat 8 et ladite pierre 1 un espace libre périphérique 12 au moins
au niveau du rondiste 5 et des zones 4a et 6a respectivement de la couronne 4 et de
la culasse 6 contiguës au rondiste 5 conformément à l'étape a) décrite ci-dessus,
le procédé d'assemblage selon l'invention se poursuit par la mise en oeuvre de l'étape
b). Cette étape b) consiste à déposer par voie galvanique dans ledit espace libre
périphérique 12, à partir du fond 14 dudit espace libre périphérique 12 occupé par
la couche conductrice 16, une couche métallique 36 au niveau du rondiste 5 et des
zones 4a, 6a respectivement de la couronne 4 et de la culasse 6 contiguës au rondiste
5, de manière à emprisonner ledit rondiste 5 dans ladite couche métallique 36 pour
former, au moins sensiblement autour du rondiste 5 de la pierre 1, ledit support de
fixation 2, comme le montre la figure 6. Son rondiste 5 étant emprisonné dans la couche
métallique 36 constituant le support de fixation 2, la pierre 1 est désormais solidaire
de son support de fixation 2.
[0025] La couche métallique 36 déposée à l'étape b) est de préférence réalisée dans un matériau
choisi parmi le groupe comprenant le nickel, l'or, l'argent, le platine, le rhodium,
le palladium, le cuivre et leurs alliages.
[0027] Les cotes du support de fixation 2 sont définies par les dimensions, dans le plan
du substrat 8, du trou traversant 18 et de la cavité 22, et par la hauteur de la couche
métallique 36 déposée selon les paramètres de dépôt galvanique.
[0028] De préférence, ces paramètres sont choisis pour que la couche métallique 36 se dépose
uniquement sensiblement au niveau du rondiste 5 et des zones 4a, 6a respectivement
de la couronne 4 et de la culasse 6 qui s'étendent uniquement immédiatement de part
et d'autre du rondiste 5 de sorte que le support de fixation 2 est positionné sensiblement
autour du rondiste 5 uniquement, comme le montre la figure 8. Le support de fixation
2 déborde légèrement sur les zones 4a et 6a respectivement de la couronne 4 et de
la culasse 6 contiguës au rondiste 5, mais l'essentiel de la couronne 4 et de la culasse
6 reste libre.
[0029] L'étape c) suivante consiste à libérer la pierre 1 assemblée sur son support de fixation
2 du substrat 8. A cet effet, on élimine le substrat 8 en silicium ainsi que la colle
de maintien 34 par dissolution. On pourra utiliser par exemple de l'hydroxyde de potassium
KOH 20% chauffé à 85°C pour dissoudre le silicium, et des solvants commerciaux pour
dissoudre la colle.
[0030] Le procédé d'assemblage selon l'invention permet de s'adapter aux variations dimensionnelles
des pierres 1 en prévoyant dans le substrat 8 des trous traversants 18 de différents
diamètres, adaptés aux dimensions desdites pierres 1.
[0031] Les figures 7a à 7c montrent quelques variantes de pierres 1 assemblées à leur support
de fixation 2 qu'il est possible d'obtenir en utilisant différents masques d'exposition
photolithographiques correspondant au contour du support de fixation souhaité.
[0032] La pierre 1 assemblée sur son support de fixation 2 ainsi libéré peut être utilisée
dans le procédé de sertissage selon l'invention.
[0033] Ledit procédé de sertissage de ladite pierre sur un élément d'une pièce d'horlogerie
ou de bijouterie comprend le montage de la pierre 1 et de son support de fixation
2 obtenus selon le procédé d'assemblage tel que décrit ci-dessus sur un chaton 38
comme représenté sur la figure 8. Le chaton 38 est ensuite rapporté sur l'élément
de pièce d'horlogerie ou de bijouterie.
[0034] Dans une autre variante, la pierre 1 et son support de fixation 2 obtenus selon le
procédé d'assemblage tel que décrit ci-dessus sont montés directement sur l'élément
de pièce d'horlogerie ou de bijouterie.
[0035] Le montage du support de fixation 2 portant la pierre 1 sur le chaton 38 ou directement
sur l'élément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie peut être réalisé par clippage,
chassage, sertissage, collage, etc.
[0036] L'élément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie peut être par exemple un cadran,
une lunette, une lunette tournante, une carrure, une corne de la boite, une couronne,
une aiguille, un index, un maillon ou autre élément de bracelet, un élément de pendentif,
de bague, de collier, etc., ou tout élément décor d'horlogerie / bijouterie pouvant
être serti.
1. Procédé d'assemblage d'une pierre (1) sur un support de fixation (2), ladite pierre
(1) étant taillée pour présenter une table (3), une couronne (4), un rondiste (5)
et une culasse (6), ledit procédé d'assemblage comportant les étapes suivantes:
a) se munir d'un substrat (8) comportant au moins un logement (10) dans lequel est
positionnée ladite pierre (1), ledit logement (10) étant agencé pour former entre
le substrat (8) et ladite pierre (1) un espace libre périphérique (12) au moins au
niveau du rondiste (5) et de zones (4a, 6a) de la couronne (4) et de la culasse (6)
contiguës au rondiste (5), ledit espace libre périphérique (12) comprenant un fond
(14) présentant une surface conductrice (16)
b) déposer par voie galvanique dans ledit espace libre périphérique (12) une couche
métallique (36) au moins au niveau du rondiste (5) et des zones (4a, 6a) de la couronne
(4) et de la culasse (6) contiguës au rondiste (5) de manière à emprisonner ledit
rondiste (5) dans ladite couche métallique (36) pour former ledit support de fixation
(2)
c) libérer ladite pierre (1) et son support de fixation (2) du substrat (8).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le substrat (8) et son logement (10)
sont réalisés selon les étapes suivantes :
d) se munir d'un substrat (8) présentant une couche conductrice (16) en surface et
réaliser dans ledit substrat (8) au moins un trou traversant (18)
e) recouvrir le substrat (8) d'une couche de résine photosensible (20), et former
par photolitographie dans la résine photosensible (20) une cavité (22) de dimensions,
dans le plan du substrat (8), supérieures aux dimensions du rondiste (5) de la pierre
(1), de sorte que la cavité (22) comprend une ouverture centrale (24) en correspondance
avec le trou traversant (18) et une zone périphérique comprenant des parois latérales
(26) en résine et un fond (14) occupé par la couche conductrice (16) du substrat autour
du trou traversant (18),
les dimensions de la cavité (22) et du trou traversant (18) formant ledit logement
(10) étant choisies de sorte que la culasse (6) de la pierre (1) se loge partiellement
dans le trou traversant (18) pour reposer sur la périphérie de l'ouverture centrale
(24) de la cavité (22), le reste de la culasse (6) au-dessus du trou traversant (18)
définissant la zone (6a) de la culasse (6) contiguë au rondiste (5), et de sorte que
le reste de la pierre (1) entre ladite zone (6a) de la culasse (6) contiguë au rondiste
(5) et au moins jusqu'au niveau de la zone (4a) de la couronne (4) contiguë au rondiste
(5) se loge dans la cavité (22) de manière à former entre la pierre (1) et les parois
(26, 14) de la cavité (22), ledit espace libre périphérique (12).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dimensions de la cavité (22) et du trou traversant (18) sont choisies de sorte
que la culasse (6) de la pierre (1) se loge pratiquement entièrement dans le trou
traversant (18) afin que la zone (6a) de la culasse (6) contiguë au rondiste (5) s'étende
uniquement immédiatement sous le rondiste (5), et la zone (4a) de la couronne (4)
contiguë au rondiste (5) s'étend uniquement immédiatement au-dessus du rondiste (5)
de manière à former entre la pierre (1) et les parois (26, 14) de la cavité (22),
sensiblement au niveau du rondiste (5) et desdites zones (4a, 6a) de la couronne (4)
et de la culasse (6) contiguës au rondiste (5), ledit espace libre périphérique (12).
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (10) présente une hauteur telle que la table (3) de la pierre (1) dépasse
dudit logement (10).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend, entre les étapes a) et b), une étape f) de correction de l'orientation
de la pierre (1).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape f) comprend la mise en contact de la table (3) de la pierre (1) avec un dispositif
(28) de repositionnement de la pierre (1) dans son logement (10).
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend, entre les étapes f) et b), une étage g) de fixation de la culasse (6)
de la pierre (1) dans le trou traversant (18).
8. Procédé selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'étage g) est suivie d'une étape h) de retrait du dispositif (28) de repositionnement.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche métallique (36) déposée à l'étape b) est réalisée dans un matériau choisi
parmi le groupe comprenant le nickel, l'or, l'argent, le platine, le rhodium, le palladium,
le cuivre et leurs alliages.
10. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape e) comprend l'utilisation d'une résine photosensible (20) négative, l'irradiation
par UV de la couche de résine photosensible (20) à travers un masque correspondant
au contour du support de fixation (2) souhaité, et l'élimination de la partie non
irradiée de la couche de résine photosensible (20) de façon à obtenir ladite cavité
(22) dont le contour correspond au contour du support de fixation (2).
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (8) est à base d'un matériau choisi parmi le groupe comprenant le silicium,
une céramique, un verre et un quartz.
12. Procédé de sertissage d'une pierre (1) sur un élément d'une pièce d'horlogerie ou
de bijouterie comprenant le montage de la pierre (1) et de son support de fixation
(2) obtenus selon le procédé d'assemblage selon les revendications 1 à 11 sur un chaton
(38) rapporté sur l'élément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie ou directement
sur l'élément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie.
13. Elément de pièce d'horlogerie ou de bijouterie comprenant au moins une pierre (1)
assemblée sur son support de fixation (2) obtenue selon le procédé d'assemblage selon
les revendications 1 à 11.