CN113791531A - 制造钟表部件的方法 - Google Patents
制造钟表部件的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113791531A CN113791531A CN202110547878.7A CN202110547878A CN113791531A CN 113791531 A CN113791531 A CN 113791531A CN 202110547878 A CN202110547878 A CN 202110547878A CN 113791531 A CN113791531 A CN 113791531A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sheet
- component
- opening
- etching
- timepiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 48
- 238000000708 deep reactive-ion etching Methods 0.000 claims description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 4
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B19/00—Indicating the time by visual means
- G04B19/04—Hands; Discs with a single mark or the like
- G04B19/042—Construction and manufacture of the hands; arrangements for increasing reading accuracy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B81C99/0075—Manufacture of substrate-free structures
- B81C99/008—Manufacture of substrate-free structures separating the processed structure from a mother substrate
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
- G04B17/063—Balance construction
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
- G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
- G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
- G04D3/0069—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for working with non-mechanical means, e.g. chemical, electrochemical, metallising, vapourising; with electron beams, laser beams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B15/00—Escapements
- G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Micromachines (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明涉及一种制造钟表部件的方法,其包括以下步骤:提供由微加工材料制成的板(2),通过蚀刻板(2)形成具有至少一个附件(3)的钟表部件(1),至少一个附件(3)用于将部件保持附接到板(2)的剩余部分;以及沿着附件的期望破损线建立预分离区域(4),预分离区域(4)包括至少一个通过蚀刻到板(2)的主体中得到的裂口(5)。
Description
本申请是申请号为:201480070092.9,发明名称为“制造钟表部件的方法”的中国发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于制造由微加工材料制成的钟表部件的方法。
背景技术
从例如硅的微加工材料制造钟表部件,以及使用从微电子工业衍生的技术(尤其是深反应离子蚀刻(DRIE))的实践是已知的。该制造方法通常包括下列步骤:
生产微加工材料片材,例如由硅制成,
通过在片材的整个厚度上进行蚀刻,形成钟表部件,
通过将部件从片材的剩余部分分离来使所述部件脱离。
材料和采自微电子工业的制造技术的使用提供了高度吸引力的可能性,尤其是在精度方面。需要被克服的一个困难仍然是如何使部件脱离而不损坏它。在一般情况下,附件或材料桥接部被设置在钟表部件和片材的剩余部分之间。这些附件的目的是在部件的整个制造期间,保持部件附接于片材,尤其是在蚀刻后所施加到部件的处理(热处理,施加涂层等)中,同时使得所述部件更容易在制造结束时脱离。
文献EP2145857描述了类似于上文所描述的用于制造钟表组件的方法。材料桥接部被蚀刻并在钟表部件的制造的各种步骤期间将所述部件牢固地栓在片材上。为了使该部件易于在制造结束时脱离,材料桥接部具有在连接到该部件的端部处较窄的横截面。这能够建立弱化的区域,使得材料桥接部更容易断裂。在制造结束时,钟表部件响应合适的机械应力从片材通过附件或材料桥接部上的材料的脆性断裂释放出来。
材料桥接部和部件之间通过脆性断裂带来的材料的损坏是难以控制的。
文献WO2013/093108描述了由微加工材料片材制成微加工部件的方法,该部件和片材之间形成有附件。这些附件被变薄被局部弱化以创造铰接部。这些适合于允许部件在片材平面中通过扭转力被分离。这随后将导致部件与片材之间的断裂,但是这种断裂缺乏精确度。断裂点不能被精确地预先确定。这将是沿着弱化的附件的某处,但不可能事先得知它是否接近部件或接近片材。这从功能和从审美观点来看被证明是麻烦的。此外,为了在片材平面中使用扭转以释放组件,有必要在部件周围提供空间,以便允许片材和部件之间的相对运动。这意味着减少了从一个片材制造的部件的数量。
发明内容
本发明的目的是改善这种状况。
为此,本发明涉及一种用于制造钟表部件的方法,包括以下步骤:
制造微加工材料的片材;
通过蚀刻片材形成钟表部件,其具有至少一个附件,该附件将该部件栓于片材的剩余部分;
其中还包括一个步骤,其包括:沿着附件的期望的断裂线建立预分离区域,该预分离区域包括至少一个通过在片材的厚度内蚀刻得到的开口。
本发明包括沿精确确定的断裂线形成预分离区域。对应于所述的预分离区域,一个或多个开口在片材的厚度中被蚀刻,从而建立机械强度较低的区域,并在沿期望的断裂线的期望位置引发断裂。
钟表部件可以通过在其整个厚度上蚀刻片材来获得。换句话说,在这种情况下,一个或多个贯通开口被蚀刻到片材中以形成所述部件。
在一个具体的实施例中,所述开口通过蚀刻片材的厚度的一部分而获得。
根据一个第一实施例,所述开口沿着断裂线的整体延伸。
根据第二实施例,预分离区域包括沿断裂线对准的多个开口。
所述开口的长度可以被包括在例如2微米到10微米之间。
明确地,所述预分离区域可包括沿着断裂线延伸的单个开口,或者沿着断裂线对准并且被桥接部隔开的多个开口。在任何情况下,一旦钟表组件已从片材脱离所获得的断裂表面远比具有标准附件的断裂面干净得多。此外,在部件中引起裂纹的风险被限制。
有利的是,开口的深度小于或等于所述片材的厚度的90%,优选小于或等于所述厚度的60%。
同样有利的是,单个开口或多个开口的深度大于或等于所述片材的厚度的一半。
单个开口或多个开口的宽度可以被包括在1微米和10微米之间,尤其在1微米和5微米之间。
在一个具体的实施例中,钟表部件的蚀刻和预分离区域的开口的蚀刻是同时进行的。
在这种情况下,预分离区域的所述开口的宽度最好比旨在形成钟表部件的贯通开口的宽度要小,尤其是比形成钟表部件的多个贯通开口中的最小宽度更小。
在一个具体的实施例中,用于形成部件的贯通开口的宽度大于40微米,所述预分离区域的开口的宽度被包括在1微米和10微米之间,尤其是在1微米和5微米之间。
这样的预分离开口的宽度有利于部件的分离,这是由垂直于片材平面的方向上的机械应力所实现的,同时其实施起来是非常简便和实用的。
有利的是,所述钟表部件的蚀刻和预分离区域的开口的蚀刻使用深反应离子蚀刻执行。
在另一个实施例中,预分离区域的开口的蚀刻以及钟表部件的蚀刻分开执行,分别使用飞秒激光微加工以及使用深反应离子蚀刻。
片材的材料可以是脆性材料,尤其是由包括硅、金刚石、石英和陶瓷的组的材料中的一种。
有利的是,其包括通过沿着断裂线断裂或破裂附件使钟表部件脱离的步骤。
有利的是,在使钟表部件脱离的步骤中,断裂是通过在相对于垂直于片材的方向成45°或更小的角度的方向上施加机械力实现的,尤其是相对于垂直于片材的方向成30°或更小的角度的方向上,优选地在垂直或基本上垂直于片材的方向上。
由于这个结果,钟表部件的脱离执行起来是简单实用的。此外,不需要在部件周围留下空间。因此,可以尽可能优化片材的使用以从中制造尽可能多的部件。
钟表部件可以是包括游丝、轮、指针、发条、擒纵叉以及平衡轮的组中的元件之一。
本发明还涉及一种微加工材料片材,其包括钟表部件和至少一个将钟表部件栓到片材的剩余部分的附件,这些通过被蚀刻到片材的厚度中的开口形成,并且其还包括用于预分离钟表部件的区域,其包括沿附件的期望断裂线的蚀刻到片材的厚度中的至少一个开口。
本发明最后涉及一种由微加工材料制成的钟表部件,其包括被部分蚀刻的断裂区域。
附图说明
本发明将会参照附图,从接下来由包括了钟表部件的微加工材料片材制造钟表部件的方法和根据本发明的钟表部件的多个示例性实施例的描述中被更好地理解,其中:
图1A、1B和1C分别示出了根据第一实施例的在钟表部件和微加工材料片材之间的附件从上方的视图和横截面视图(在平面yz中),以及片材和附件的钟表部件的局部视图,;
图2示出了根据现有技术的在钟表部件和微加工材料片材之间的材料桥接部的视图;
图3示出了根据与图1A和图1B类似的实施例的在钟表部件和微加工材料片材之间的材料桥接部从上方的视图;
图4示出了根据第二实施例的在钟表组件和微加工材料片材之间的材料桥接部从上方的视图;
图5示出了根据第二实施例的替代形式的在钟表部件和微加工材料片材之间的材料桥接部从上方的视图;
图6示出了根据第二实施例的替代形式的材料桥接部的预分离区域的放大和局部视图;
图7A和7B分别示出了根据现有技术的钟表部件和根据第一实施例的钟表部件的断裂区域;
图8示出了由实施本发明的方法得到的断裂表面的另一个说明性示例;
图9示出了根据一个具体实施例的制造方法的步骤的流程图;
图10A至10F示出了根据第一实施例(图10C和10D),第二个实施例(10E和10F)和另一个实施例(10A和10B)的钟表部件和微加工材料片材之间的附件的预分离区域的详细视图。
参照图9,本发明的方法主要包括四个步骤S1、S2、S3和S4,其旨在由微加工材料制造钟表部件1。
具体实施方式
“微加工”材料是指任何适合于微加工的材料。根据钟表的伯纳图示专业字典(Berner illustrated professional dictionary of horology),微加工是指“从微电子工业(化学侵蚀、光刻法、化学气相沉积等)衍生来的技术的集合,其通过其它允许广阔范围的材料加工的技术补充,所述材料例如是半导体、陶瓷、金属、某些聚合物等”。在下文描述的实施例中使用的微加工材料是硅。其它的微加工材料显然可以在其位置上使用,例如金刚石、石英以及陶瓷。
步骤S1包括获取微加工材料片材2,在这种情况下该微加工材料是硅晶片,类似于那些用于微电子部件的制造中使用的。所述晶片具有,例如,150微米的厚度。很明显地,可以使用其它厚度的晶片。
步骤S2包括在片材内形成钟表部件1以及一个或多个附件3,附件3将部件1栓到片材2的剩余部分。钟表部件1和它的附件3被同时制造,分别在标记S20的子步骤(“DRIE_1”)和S21(“DRIE_2”)中,通过紧跟着深反应离子蚀刻的光刻得到。在这些步骤S20和S21中,部件1周围和附件3周围的部分在这种情况下在其整个厚度上蚀刻到片材2中。换句话说,由贯通开口构成的图案被蚀刻到片材2中,这些开口的形状被调整为适于形成部件1及其附件3。
作为替代,为了形成钟表部件,可以使用由多层形成的片材,例如由两层Si夹着一层SiO2形成的SOI片材,其中,Si层中的一个用于形成所述部件,并且另一个Si层被用作支撑。在这种情况下,“贯通开口”是指穿过形成了所述部件的Si层的整体的开口,而不是穿过了整个SOI片材的开口。
附件3的目的是在制造过程中将钟表部件1栓到片材2上,并允许钟表部件1在制造结束时通过断裂附件3而脱离。附件3是在被蚀刻的钟表部件1和片材2的其余部分之间的材料桥接部。它们可以具有不同的形状。
根据定义,附件的“长度”是附件在连接附件的两个连接端(其分别将它连接到片材2的其余部分和部件1上)的中部的长度方向上的尺寸,在片材2的平面内(即平行于片材的上表面和下表面的平面,所述片材通过该平面延伸)。同样,“宽度”是给予垂直于长度方向的方向上的附件的尺寸的名称。在图1A和1B中,附件3的长度对应于沿轴线y的尺寸,并且它的宽度对应于沿轴线x的尺寸。
在图1A和1B所示的示范性实施例中,附件3的宽度从将其连接到片材2的剩余部分的端部到将其连接到钟表部件1的端部连续地减小。然而,其它形式的附件3,尤其是恒定宽度的附件(可能在靠近将它连接到部件的端部变窄)是可以想象的。
在图1A,1B和1C中示出的钟表部件1是游丝(在图1B和1C示出从中心到边缘的仅游丝的一半)。显然,本发明的方法适用于其它钟表部件的制造。钟表部件可以是准备被安装在机件上的实体(例如,指针、发条等),或旨在在安装前与一个或多个其它部分安装的部分(例如,将游丝安装到摆轴上,将轮盘安装到机轴上,将擒纵叉安装到叉轴(或机轴)上,将平衡轮安装到摆轴上等)。
步骤S3包括对每个附件3沿着附件3的期望的断裂线建立预分离区域4。
“断裂线”是指在片材平面中的线,当部件1从片材2脱离时材料沿该线的断裂是期望的。这里的断裂线包括在将附件3连接到部件1的连接端、在附件3的宽度方向(即在方向x上)延伸且越过附件3的整个宽度的直线段。很显然其它形式的断裂线和其它位置(例如,在附件的中间,或者在将其连接到片材的连接端)可以被想象。
预分离区域4沿着断裂线延伸,在将附件3连接到钟表部件1的连接端,越过附件3的整个宽度(在图1A中的方向x上)。预分离区域4的长度,也就是其沿着断裂线(也就是在图1A中的方向x上)的尺寸是,例如,被包括在20和150微米之间。
在图1A和1B中示出的示例性实施例中,为了建立预分离区域4,沿着断裂线的整体连续延伸并由此在附件3的宽度方向上越过附件3的开口5被蚀刻。开口5具有在方向x上延伸的沟槽形式,并具有直立U形的横截面(图1B)。
例如,沟槽5的深度等于所述片材(或部件)的总厚度的大约75%,同时例如,它的宽度(也就是其在方向y上的尺寸)约为4微米。沟槽5的深度和宽度可以明显地具有其它值。例如,所述深度可以大于或等于所述片材(或部件)厚度的一半同时小于或等于片材(或部件)的厚度的90%,优选小于或等于所述厚度的60%。所述宽度可以大于或等于1微米并且小于或等于10微米,优选小于5微米。
钟表部件1的蚀刻(“DRIE_1”)以及预分离区域4的开口5的蚀刻(“DRIE_3”)可以通过深反应离子蚀刻(DRIE)同时执行。
开口5使得能够在附件3内、在将附件3连接到部件1的连接端建立机械强度较低的区域(即预分离区域4),并在部件1上的期望位置发起断裂。
步骤S4包括:通过附件3沿着它们的断裂线的断裂或破损,使钟表部件1从片材2脱离。断裂可以通过在垂直或基本上垂直于片材平面(对应于图1A和图1B中的方向z)施加机械力到附件3上实现。“基本上垂直”是指相对于垂直于片材(或垂直于片材的平面)的方向具有大约10°的角度。作为替代,断裂通过在相对于垂直于片材的方向小于或等于45°的角度的方向上施加机械力到附件3上实现,尤其是在相对于垂直于片材的方向小于或等于30°的角度的方向上。因为片材1的材料是脆性材料,不具有塑性变形区域,垂直于或者基本上垂直于、或者甚至在接近垂直于所述片材的方向施加的力具有在预分离区域4沿断裂线断裂材料的效果。得益于预分离区域4,断裂变得更容易以及可被控制。也可以想象通过在预分离区域4使用激光处理(尤其是使用飞秒激光处理设备)补充附件的蚀刻,来使部件1从片材2脱离。
通过沿垂直于片材平面的机械应力,或者换句话说通过在方向z上拉动或扭动的断裂执行起来是简单的并且利于得到部件,尤其是游丝或轮。另一方面,通过在片材平面的机械应力,换句话说通过包括在x-y平面内方向上的扭动(例如通过操作铰合部)带来的断裂,将是无法实现的。这是因为它需要在部件周围留有空间以允许元件移动,同时所述空间将会因此不能被用于其他部件的产生。
脱离的钟表部件1在其边缘面包括断裂表面100,如在图7B中通过示意性例子的方式示出。此表面100包括两个不同的相邻部分,其中的一个102被蚀刻,另外一个101被断裂。部分102对应于蚀刻开口5的U形侧壁中的一个,而部分101对应于断裂U的底部。出于比较的目的,图7A示出了具有根据现有技术的附件得到的断裂表面100',其不具有预分离区域4。可以看出,在图7B中的断裂表面100比断裂表面100'更锐利、更整洁、范围更小。
可以想象预分离区域4的实施例的不同形式。图3、图4和图5示意性地示出了三个不同的示例性实施例。为清楚起见,类似的或对应的,并且被示出在不同附图中的元件具有相同的附图标记。
在图3中,预分离区域4包括沟槽形式的开口5,其在将附件3连接到部件1的连接端延伸,沿直线断裂线越过附件3的整个宽度。这是类似于图1A和1B的实施例。
在图4和图5中,预分离区域4包括多个沿着断裂线(为清楚起见该线未示出,但与图3中的类似)对准的蚀刻开口5,并通过未蚀刻的桥接部分离。桥接部和开口5在这里具有相同的长度。它们可以明显地具有不同的长度。开口5是平行六面体形状。它们可以是封堵的开口,即被蚀刻到片材的厚度的一部分中,或者是贯通开口,即开口被蚀刻通过所述片材的整个厚度。图4和图5的实施例在开口5的尺寸方面不同。在图4中,开口5具有2微米的宽度(在方向y)以及10微米的长度(在方向x)。在图5中,开口5具有2微米的宽度(在方向y)以及2微米的长度(在方向x)。当然,开口5的尺寸和形状可以有所不同。例如,沿着断裂线对准的开口5的尺寸可以如下:
长度(沿着断裂线)被包括在2微米和10微米之间;
宽度被包括在1微米和5微米之间;
深度大于或等于片材厚度的一半。
图8通过说明性例子的方式示出了断裂区域100,其通过包括沿着断裂线对准的多个开口5的预分离区域4获得,并且具有下列特征:
附件3在将其连接到部件1的连接端的宽度为100微米;
预分离开口5的宽度为4微米;
预分离开口5的长度为2微米;
开口之间的间隙为2微米;
开口5的深度等于片材的总厚度的大约80%。
在这种情况下,断裂区域100包括断裂部分101(也就是通过材料的断裂获得的断裂表面)以及部分102,部分102包括垂直设置的接连交替的蚀刻沟槽和断裂沟槽。所述两个部分101和102在部件1的厚度方向上被设置为一个在另一个下方。注意到在图8中,断裂部分101和沟槽部分102之间的边界是弯曲的,因为蚀刻速率在断裂线的整个长度上不是相同的,靠近断裂线的端部的区域比中间的区域侵蚀更加迅速。
在前面的描述中,钟表部件1和单个开口或多个开口5同时被蚀刻。作为替代,单个开口或多个开口5的蚀刻以及所述钟表部件1的蚀刻可以单独地被执行。在这种情况下,单个开口或多个开口可通过各种烧蚀技术制造,例如通过DRIE、通过使用激光设备的飞秒脉冲烧蚀、通过机械烧蚀(金刚石尖锯)等。优先地,钟表部件1和单个开口或多个开口5同时被蚀刻。
为了分别蚀刻钟表部件1和预分离区域的开口(或多个开口)5,可以提供两个掩蔽(masking)步骤。在这种情况下,第一掩蔽步骤被执行以用于蚀刻预分离区域4的开口或多个开口5。第二掩蔽步骤随后被执行以用于蚀刻钟表部件1及其附件3,同时也保护了单个开口或多个开口5。也可以预想相反的,也就是执行第一掩蔽步骤以便蚀刻允许钟表部件1及其附件3形成的贯通开口,紧跟着第二掩蔽步骤用于蚀刻预分离的单个开口或多个开口5,同时保护所述贯通开口。掩蔽步骤可以包括机械掩蔽或使用感光性树脂的光刻法执行的掩蔽。
在钟表部件1和的预分离的单个开口或多个开口5同时蚀刻的情况下,开口(多个开口)5的深度取决于与钟表部件的蚀刻相关联的各种参数,尤其是DRIE蚀刻装置的侵蚀速度以及侵蚀的持续时间。此外,开口(多个开口)5的深度也取决于这些开口(多个开口)5的宽度和长度。无论如何,在这种情况下,用于创造旨在在同一时间形成部件以及预分离的单个开口和多个开口5的开口的蚀刻设备的侵蚀持续时间是相同的。因此,预分离开口5的宽度优选为小于形成钟表部件的贯通开口的宽度,或者,当形成了钟表部件的贯通开口彼此具有不同的宽度时,小于形成了钟表部件中的贯通开口的宽度中的最小值。特别地,如果形成部件的贯通开口的宽度大于40微米,和/或被包括在40微米和100微米的数值范围内,或者大于100微米,预分离开口5的宽度将有利地在1微米和10微米之间,或者甚至在1微米和5微米之间。由此,当旨在形成钟表部件和预分离的单个开口或多个开口的贯通开口被同时创造时,根据本发明的预分离的单开口和多个开口5选择的宽度最终取决于形成了钟表部件的贯通开口的宽度的最短值,以及取决于预分离的单个开口或多个开口的期望深度。此外,预分离单个开口或多个开口的宽度可以取决于使用的DRIE蚀刻方法和/或设备的特性。本领域技术人员将知道如何执行需要的调整试验以确定预分离开口5的最佳宽度。
该方法还可以包括在所述部件脱离之前或之后进行的附加的处理步骤,例如微加工材料片材的预先变薄(以减少其厚度),涂层的沉积,氧化热处理,清洁/脱脂操作等。
预分离区域的实施例的不同形式或替代形式现在将参照附图10A-10F进行描述。在这些附图中,预分离区域沿着延伸的断裂线被表示为“L”。
在预分离区域包括连续开口5的情况下,如同在图1A和1B中示出的那种,可变宽度的预分离开口5可以沿断裂线进行蚀刻。在这种情况下,也可以改变沿断裂线的开口的深度,断裂线用L表示,如在图10A和10B示出的,其分别示出了从片材2和部件1之间的附件3上方的视图以及预分离开口5的由轴线x和轴线z限定的平面中的剖面的放大视图。
通过比较的方式,图10C和10D分别示出了根据第一实施例的从片材2和部件1之间的附件3上方的视图以及预分离开口5的在由轴线x和轴线z限定的平面中的剖面的放大视图,在该实施例中预分离开口5的宽度和深度沿着断裂线L是不变的。
图10E和10F分别示出了根据第二实施例的从片材2和部件1之间的附件3上方的视图以及预分离开口5的在由轴线x和轴线z限定的平面中的剖面的放大视图,在该实施例中预分离区域包括沿着断裂线对准的多个开口。
断裂线的存在是有利的,因为它使得可以精确确定断裂面的位置和范围。当使用从现有技术已知的技术时,例如,其提供简单的材料桥接部或具有较小宽度和/或较小厚度的材料桥接部,情况并非如此。在这种情况下,断裂的位置不是精确确定的。它可以位于弱化材料桥接部的任意处,并且可以很容易地接近部件,如同容易接近片材剩余部分。这导致不确定的断裂位置。此外,在一些情况下,断裂损害部件的美观或者甚至其功能的有效性,并且这被证明是特别麻烦的。
本发明还涉及钟表部件,其具有部分蚀刻的断裂区域。“断裂区域”是指包含一个或多个断裂表面的部件的边缘面的部分(越过部件的整个厚度)。根据用于制造该部件的方法的实施例,断裂区域可以包括:
被设置为一个位于另一个上方(在部件的厚度方向上)的完全蚀刻部分和完全断裂部分;
包括交替接连的蚀刻沟槽和断裂沟槽的部分,以及完全断裂部分,其被设置为一个位于另一个上方(在部件的厚度方向上);
蚀刻沟槽和断裂沟槽的交替接连(在部件的整个厚度上)。
Claims (16)
1.一种用于制造钟表部件(1)的方法,其包括以下步骤:
制造(S1)微加工材料的片材(2);
通过蚀刻片材(2),形成(S2)钟表部件(1),至少一个附件(3)将钟表部件(1)栓到片材(2)的剩余部分;
其中,所述方法包括步骤(S3),步骤(S3)包括沿着附件的期望的断裂线(L)建立预分离区域(4),预分离区域(4)包括至少一个开口(5),该开口(5)通过在片材(2)的厚度内蚀刻得到。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述钟表部件(1)通过穿过其整个厚度蚀刻片材(2)而形成。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中,所述开口(5)通过蚀刻片材(2)的部分厚度得到。
4.如权利要求1至3中一项所述的方法,其中,所述开口(5)沿着断裂线(L)的整体延伸。
5.如权利要求1至3中一项所述的方法,其中,所述预分离区域(4)包括沿着断裂线(L)对准的多个开口(5)。
6.如前述权利要求中的一项所述的方法,其中,所述开口(5)或所述多个开口(5)的深度小于或等于片材(2)厚度的90%,优选地,小于或等于所述厚度的60%,并且大于或等于片材(2)厚度的一半。
7.如前述权利要求中的一项所述的方法,其中,钟表部件(1)的蚀刻和预分离区域(4)的开口(5)的蚀刻被同时执行。
8.如前述权利要求所述的方法,其中,所述预分离区域(4)的所述开口(5)的宽度小于旨在形成钟表部件的贯通开口的宽度,尤其是小于形成钟表部件的多个贯通开口的宽度的最小值。
9.如权利要求7和8中一项所述的方法,其中,旨在形成钟表部件的贯通开口的所述宽度大于40微米,所述预分离区域(4)的开口(5)的宽度被包括在1微米和10微米之间,尤其是在1微米和5微米之间。
10.如前述权利要求中一项所述的方法,其中,钟表部件(1)的蚀刻和预分离区域(4)的开口(5)的蚀刻使用深反应离子蚀刻被执行。
11.如前述权利要求中一项所述的方法,其中,片材(2)的材料是脆性材料,尤其是包括硅、金刚石、石英和陶瓷的组的材料中的一种。
12.如前述权利要求中一项所述的方法,其中,还包括通过沿着断裂线(L)断裂附件(3)而使钟表部件(1)脱离的步骤(S4)。
13.如前述权利要求所述的方法,其中,在使钟表部件脱离的步骤(S4)期间,通过在相对于垂直于片材的方向成小于或等于45°的角度的方向上向附件(3)施加机械力来实现断裂,尤其在相对于垂直于片材的方向成小于或等于30°的角度的方向上、优选地在垂直或基本垂直于片材的方向上施加机械力来实现断裂。
14.如前述权利要求中的一项所述的方法,其中,钟表部件(1)是包括游丝、轮、指针、发条、擒纵叉和平衡轮的组的元件中的一个。
15.一种微加工材料片材,其包括钟表部件(1)和至少一个附件(3),附件(3)将钟表部件(1)栓到片材(2)的剩余部分,这些通过蚀刻到片材(2)的厚度中的开口形成,其中,其还包括用于钟表部件(1)的预分离的区域(4),该区域(4)沿着附件(3)的期望断裂线(L)包括蚀刻到片材(2)的厚度中的至少一个开口(5)。
16.一种由微加工材料制成的钟表部件(1),其包括部分蚀刻的断裂区域(4)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP13198950.1 | 2013-12-20 | ||
EP13198950 | 2013-12-20 | ||
CN201480070092.9A CN105960612A (zh) | 2013-12-20 | 2014-12-19 | 制造钟表部件的方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201480070092.9A Division CN105960612A (zh) | 2013-12-20 | 2014-12-19 | 制造钟表部件的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113791531A true CN113791531A (zh) | 2021-12-14 |
Family
ID=49916888
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110547878.7A Pending CN113791531A (zh) | 2013-12-20 | 2014-12-19 | 制造钟表部件的方法 |
CN201480070092.9A Pending CN105960612A (zh) | 2013-12-20 | 2014-12-19 | 制造钟表部件的方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201480070092.9A Pending CN105960612A (zh) | 2013-12-20 | 2014-12-19 | 制造钟表部件的方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10209676B2 (zh) |
EP (2) | EP3083487B1 (zh) |
JP (1) | JP6595483B2 (zh) |
CN (2) | CN113791531A (zh) |
CH (1) | CH709082B1 (zh) |
WO (1) | WO2015092012A2 (zh) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3112954A1 (fr) * | 2015-06-29 | 2017-01-04 | Universo S.A. | Procédé de fabrication de composants horlogers pour pièces d'horlogerie |
FR3039292B1 (fr) * | 2015-07-24 | 2019-05-31 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Ressort spiral et procede de realisation du ressort spiral |
CH711938A1 (fr) * | 2015-12-21 | 2017-06-30 | Evosigne Sa | Procédé de fabrication de pièces pour l'horlogerie. |
US20180088530A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-03-29 | Firehouse Horology Inc. | Geometries for Hairsprings for Mechanical Watches Enabled By Nanofabrication |
CN106982509A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-07-25 | 江门市科隆达半导体照明有限公司 | 一种高利用度线路板及其制作方法 |
EP3412625A1 (fr) | 2017-06-05 | 2018-12-12 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'une piece micromecanique |
EP3425458A1 (fr) * | 2017-07-07 | 2019-01-09 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Pièce sécable d'oscillateur d'horlogerie |
EP3495894B1 (fr) | 2017-12-05 | 2023-01-04 | Rolex Sa | Procédé de fabrication d'un composant horloger |
JP7087873B2 (ja) * | 2018-09-20 | 2022-06-21 | セイコーエプソン株式会社 | 時計部品の製造方法 |
WO2022253983A1 (fr) | 2021-06-03 | 2022-12-08 | Rolex Sa | Procédé de fabrication d'un composant de mouvement horloger |
EP4312085A1 (fr) | 2022-07-28 | 2024-01-31 | Rolex Sa | Procédé de fabrication d'un composant horloger |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005268752A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-29 | Canon Inc | レーザ割断方法、被割断部材および半導体素子チップ |
CN101625542A (zh) * | 2008-07-10 | 2010-01-13 | 斯沃奇集团研究及开发有限公司 | 制造微机械部件的方法 |
CN102224464A (zh) * | 2008-11-21 | 2011-10-19 | 尼瓦罗克斯-法尔股份公司 | 微机械零件的制造方法 |
WO2013093108A1 (fr) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Methode de liberation d'une piece micromecanique et piece micromecanique comprenant des attaches sacrificielles |
US20130277103A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-24 | Thomas & Betts International, Inc. | Breakable Protector Plate |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2731715B1 (fr) * | 1995-03-17 | 1997-05-16 | Suisse Electronique Microtech | Piece de micro-mecanique et procede de realisation |
CN1236123A (zh) * | 1998-05-20 | 1999-11-24 | 胡新知 | 钟表用指针片 |
EP1270504B1 (de) * | 2001-06-22 | 2004-05-26 | Nanoworld AG | Halbleiterbauelemente in einem Waferverbund |
EP1826634A1 (fr) * | 2006-02-28 | 2007-08-29 | Nivarox-FAR S.A. | Pièce de micro-mécanique avec ouverture de forme pour assemblage sur un axe |
DE102008061182A1 (de) * | 2008-12-04 | 2010-06-10 | Konrad Damasko | Verfahren zum Herstellen eines Mikrobauteils |
-
2014
- 2014-12-19 CH CH01990/14A patent/CH709082B1/fr unknown
- 2014-12-19 CN CN202110547878.7A patent/CN113791531A/zh active Pending
- 2014-12-19 EP EP14827755.1A patent/EP3083487B1/fr active Active
- 2014-12-19 WO PCT/EP2014/078857 patent/WO2015092012A2/fr active Application Filing
- 2014-12-19 CN CN201480070092.9A patent/CN105960612A/zh active Pending
- 2014-12-19 JP JP2016541211A patent/JP6595483B2/ja active Active
- 2014-12-19 US US15/105,438 patent/US10209676B2/en active Active
- 2014-12-19 EP EP19208806.0A patent/EP3632839A1/fr active Pending
-
2018
- 2018-11-28 US US16/202,293 patent/US11385596B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005268752A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-29 | Canon Inc | レーザ割断方法、被割断部材および半導体素子チップ |
CN101625542A (zh) * | 2008-07-10 | 2010-01-13 | 斯沃奇集团研究及开发有限公司 | 制造微机械部件的方法 |
CN102224464A (zh) * | 2008-11-21 | 2011-10-19 | 尼瓦罗克斯-法尔股份公司 | 微机械零件的制造方法 |
WO2013093108A1 (fr) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Methode de liberation d'une piece micromecanique et piece micromecanique comprenant des attaches sacrificielles |
US20130277103A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-24 | Thomas & Betts International, Inc. | Breakable Protector Plate |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
朱荻, 哈尔滨工程大学出版社 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105960612A (zh) | 2016-09-21 |
US20190137934A1 (en) | 2019-05-09 |
CH709082A2 (fr) | 2015-06-30 |
US20160320753A1 (en) | 2016-11-03 |
WO2015092012A2 (fr) | 2015-06-25 |
EP3083487A2 (fr) | 2016-10-26 |
CH709082B1 (fr) | 2018-12-14 |
JP2017502284A (ja) | 2017-01-19 |
EP3083487B1 (fr) | 2020-01-08 |
EP3632839A1 (fr) | 2020-04-08 |
WO2015092012A3 (fr) | 2015-08-20 |
US11385596B2 (en) | 2022-07-12 |
JP6595483B2 (ja) | 2019-10-23 |
US10209676B2 (en) | 2019-02-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113791531A (zh) | 制造钟表部件的方法 | |
EP1345844B1 (en) | Soi/glass process for forming thin silicon micromachined structures | |
TWI390370B (zh) | 由結晶材料製成的類比顯示構件,組裝有該構件的時計,和其製造方法 | |
JP6177390B2 (ja) | 接触表面が削減された微小機械構成部品及びその製作方法 | |
JP6381586B2 (ja) | 少なくとも1つの面取りを有するシリコン系構成部品及びその製作方法 | |
JP6006835B2 (ja) | 複合体補償性ヒゲゼンマイを製造するための方法 | |
CN108089426A (zh) | 用于钟表的柔性条形件及其制造方法 | |
EP2700614B1 (en) | Methods for fabricating MEMS structures by etching sacrificial features embedded in glass | |
TW201238881A (en) | Assembly of a part that has no plastic domain | |
US20240019249A1 (en) | Three Dimensional Microstructures With Selectively Removed Regions For Use In Gyroscopes And Other Devices | |
US7396476B2 (en) | Method for reducing harmonic distortion in comb drive devices | |
KR20020091856A (ko) | 점착 방지 미세 구조물 제조 방법 | |
US8999177B2 (en) | Out-of plane microneedle manufacturing process | |
JP5353101B2 (ja) | 微細構造体形成方法 | |
JP2013111746A (ja) | 少なくとも1つの複数の厚さを有する活性部を備える構造を形成するための方法 | |
EP1880977A2 (en) | Silicon on metal for MEMS devices | |
JP4264417B2 (ja) | マイクロマシニング型の装置、特にマイクロマシニング型の旋回ミラー装置を製作するための方法 | |
CN101597021B (zh) | 构造基片的器件层的方法 | |
EP3409639B1 (en) | Method for recess etching in micromechanical devices | |
EP4140941A1 (en) | Fabrication of mems structures from fused silica for inertial sensors | |
JP2010091351A (ja) | Memsセンサの製造方法 | |
Zhao et al. | Sacrificial grid release technology: a versatile release concept for MEMS structures | |
Reddy et al. | Fabrication of stress-free MEMS structures with a modified SOI-on-glass | |
Lee et al. | Air-gap in encapsulation for fast release and safe sealing | |
Mao et al. | Fabrication of SOI MEMS inertial sensors with dry releasing process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211214 |