複合テンプ輪を製造する方法
【課題】複合テンプ輪を製造する方法の改善。
【解決手段】基板(21)上に少なくとも1つの金属層(23、23’、24、24’)を選択的に堆積させて、テンプ輪の少なくとも1つの金属部分のパターンを形成するステップ(5、13)と、
前記基板(21)に少なくとも1つのキャビティ(26、27、28、29、30、31、32、33、34、26’、27’、28’、29’、30’、31’、32’、33’、34’)を選択的にエッチングして、前記少なくとも1つの金属層を含む前記テンプ輪(45、45’)のパターン(35、35’)を形成するステップ(7、17)と、
前記基板(21)から複合テンプ輪(45、45’)を解放するステップ(9)と
を含む。
【解決手段】基板(21)上に少なくとも1つの金属層(23、23’、24、24’)を選択的に堆積させて、テンプ輪の少なくとも1つの金属部分のパターンを形成するステップ(5、13)と、
前記基板(21)に少なくとも1つのキャビティ(26、27、28、29、30、31、32、33、34、26’、27’、28’、29’、30’、31’、32’、33’、34’)を選択的にエッチングして、前記少なくとも1つの金属層を含む前記テンプ輪(45、45’)のパターン(35、35’)を形成するステップ(7、17)と、
前記基板(21)から複合テンプ輪(45、45’)を解放するステップ(9)と
を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、テンプ輪およびそれを製造する方法に関し、より詳細には複合テンプ輪に関する。
【背景技術】
【0002】
時計の調整部材は一般に、テンプ輪と呼ばれる慣性輪と、ヘアスプリング組立体と呼ばれる共振素子とを含む。これらの部品は、時計の動作品質に関して決定的な役割を果たす。すなわち、これらの部品はムーブメントを調整し、すなわち、ムーブメントの周波数を制御する。
【0003】
テンプ輪とひげぜんまいとは性質が異なり、そのため、テンプ輪およびひげぜんまいの製造と、これらの2つの部品で共振器を組み立てること、を含む調整部材の製造は極めて複雑である。
【0004】
したがって、テンプ輪は様々な材料で製造されているが、テンプ輪が依存する、調整部材の温度変化に関連する等時性の難点は、解消されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、温度の関数としての特徴をより容易に調整することができ、かつ含まれるステップ数がより少ない製造方法によって得られる複合テンプ輪を提案することによって、上記の欠点のすべてまたは一部を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
したがって、本発明は、シリコンをベースする材料(シリコンベースの材料)の層に形成され、少なくとも1つのアームによってテンプ外輪に連結されたハブを含む複合テンプ輪であって、テンプ外輪が、テンプ輪の慣性を高めるために、シリコンベースの材料よりも密度が高い切り欠き付きリングの形をした、少なくとも1つの追加の部分を含むことを特徴とする複合テンプ輪に関する。
【0007】
本発明の他の有利な特徴によれば、
少なくとも1つの追加の部分は、テンプ外輪の主面のうちの1つの主面上に取り付けられ、それによって慣性の調整作用を増大させ、
少なくとも1つの追加の部分は、テンプ外輪の主面のうちの1つの主面に設けられたくぼみに取り付けられ、
少なくとも1つの追加の部分は、テンプ外輪の主面のうちの1つの主面から突き出ており、
少なくとも1つの追加の部分は、少なくとも1つの追加の部分におけるあらゆる熱膨張を補償するように一定の間隔を置いて配置された一連のスタッドを含み、
少なくとも1つの追加の部分は、シリコンよりもずっと密度が高い金などの金属材料で形成され、
ハブは、少なくとも、押し込まれるテン真を受け入れる第2の追加の部分を含み、
少なくとも1つの第2の追加の部分は、ハブの主面のうちの1つの主面上に取り付けられ、
少なくとも1つの第2の追加の部分は、ハブの主面のうちの1つの主面に設けられたくぼみに取り付けられ、
少なくとも1つの第2の追加の部分は、ハブの主面のうちの1つの主面から突き出ており、
少なくとも1つの第2の追加の部分は概ね円筒状であり、
少なくとも1つの第2の追加の部分は金属材料で形成され、
少なくとも1つのアームは、テンプ輪に何らかの衝撃が伝達された場合に軸方向および/または半径方向に変形できるように細長くなっている。
【0008】
本発明は、上記の変形実施態様のいずれかによるテンプ輪を含むことを特徴とする時計に関する。
【0009】
最後に、本発明は、テンプ輪を製造する方法であって、
a)シリコンベースの材料で作られた基板を設けるステップを含む方法において、
b)基板上に少なくとも1つの金属層を選択的に堆積させてテンプ輪の少なくとも1つの金属部分のパターンを形成するステップと、
c)基板に少なくとも1つのキャビティを選択的にエッチングして、少なくとも1つの金属層を含むテンプ輪のパターンを形成するステップと、
d)基板からテンプ輪を解放するステップとを含むことを特徴とする方法に関する。
【0010】
本発明の他の特徴によれば、
ステップb)は、基板の表面の少なくとも一部上の連続的な金属層によって堆積物を成長させて、シリコンベースの材料で作られたテンプ輪の質量を増大させる金属部分および/または押し込まれるアーバーを受け入れる金属部分を形成するステップe)を含み、
ステップb)は、少なくとも1つの金属部分を受け入れる少なくとも1つのキャビティを基板に選択的にエッチングするステップf)と、少なくとも1つのキャビティの少なくとも一部の中の連続的な金属層によって堆積物を成長させて、シリコンベースの材料の第3の部分の質量を増大させる金属部分および/またはアーバーが押し込まれる金属部分を形成するステップg)とを含み、
ステップb)は、金属堆積物を研磨する最後のステップh)を含み、
いくつかの複合部材は同じ基板上に設けられ、それによって一括製造が可能になる。
【0011】
他の特徴および利点は、添付の図面を参照することで、非制限的な例による以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第1の実施形態による製造方法の連続的なステップの図である。
【図2】第1の実施形態による製造方法の連続的なステップの図である。
【図3】第2の実施形態による方法の連続するステップの図である。
【図4】第2の実施形態による方法の連続するステップの図である。
【図5】第2の実施形態による方法の連続するステップの図である。
【図6】第1の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図7】第1の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図8】第2の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図9】第2の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図10】本発明の方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、時計ムーブメント用のテンプ輪45、45’を製造する、全体的に1で示された方法に関する。図1〜図5および図10に示されているように、方法1は、少なくとも1種類の複合テンプ輪、すなわち、好ましくはシリコンおよび金属のような2つの異なる材料で形成されたテンプ輪を形成する連続的なステップを含む。
【0014】
図1、図3、および図10を参照すると、第1のステップ3は、シリコン層を含む基板21を得ることから成る。このステップ3では、基板21は、図1および図3を見ると分かるように、その厚さがテンプ輪45、45’のシリコン部分の所望の厚さに概ね一致するように選択されることが好ましい。したがって、基板21の厚さはたとえば、100μmから400μmの間であってよい。
【0015】
有利なことに、本発明によれば、方法1は、図10に示されているように、第1のステップ3の後に2つの実施形態19、20を含んでよい。
【0016】
第1の実施形態19によれば、方法1は、図1に示されている第2のステップ5において、選択的にフォト構造化された樹脂を使用して基板21上に金属を特定の形状に電気めっきする一連のステップを含むLIGAプロセス(ドイツ語名の“roentgenLlthographie,Galanoformung & Abformung”でも知られている)を実施することを含む。このLIGAプロセスは、非常によく知られているので、ここでは詳しく説明しない。しかし、堆積させる金属は、たとえば金やニッケルや、これらの金属の合金であってよい。
【0017】
図1に示されている例では、ステップ5は、切り欠き付きリング23および/またはシリンダ25を堆積させることで構成することができる。図1に示されている例では、リング23は、概ね円弧状の一連のスタッド22を含んでおり、有利なことに、将来のテンプ輪45の質量を増大させるのに使用される。すなわち、シリコンの利点の1つは温度変化の影響を受けないことである。しかし、シリコンは、密度が低いという欠点を有する。
【0018】
したがって、本発明の第1の特徴は、電気めっきによって得られる金属を使用してテンプ輪45の質量を増大させて将来のテンプ輪45の慣性を高めることから成る。しかし、シリコンの利点を維持するために、基板21上に堆積させる金属は、リング23のあらゆる熱膨張を補償し、一方、シリコンへのそのような膨張に関連するあらゆる応力の伝達を回避することのできる空間を各スタッド22間に含んでいる。
【0019】
図1に示されている例では、シリンダ25は、有利なことにシリンダ25に押し込まれるテン真を受け入れる。すなわち、シリコンの他の欠点は、弾性ゾーンおよび可塑性ゾーンが非常に小さく、したがって、非常に脆弱であることである。したがって、本発明の他の特徴は、テン真をシリコンではなく、ステップ5の間に電気めっきされた金属シリンダ25の内径24に押し付けることから成る。
【0020】
有利なことに、方法1によれば、シリンダ25が電気めっきによって得られるため、シリンダ25の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、内径24は、必ずしも円形ではなく、たとえば、形状が一致するアーバーと一緒に回転する際の力の伝達を向上させることのできる多角形である。
【0021】
図2に示されている第3のステップ7では、たとえばDRIE法によってシリコン基板21にキャビティ26〜34を選択的にエッチングする。
【0022】
キャビティ26〜34は、将来のテンプ輪45のパターン35を形成することが好ましい。図2の例に示されているように、得られるパターン35は、4つのアーム40〜43によってハブ39に連結されたテンプ外輪37を含んでいる。しかし、有利なことに、方法1によれば、基板21に対するエッチングによって、パターン35の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、アームの数および形状は上記と異なるものであってよく、リムは必ずしも円形ではなく、たとえば楕円形であってよい。さらに、アームは、テンプ輪45に何らかの衝撃が伝達された場合に軸方向および/または半径方向に変形できるようにより細長くすることができる。
【0023】
また、ハブ39に設けられたキャビティ34が、金属シリンダ25の内径24と一緒に、アーバーを受け入れることのできる中空の空間を形成することに留意されたい。最後に、パターン35を基板21に保持するために材料の受36が形成されることに留意されたい。
【0024】
実施形態19によれば、方法1は、製造されたテンプ輪45を基板21から解放することから成る最後のステップ9で終わる。有利なことに、ステップ9は、単に、材料の受36を破壊するのに十分な力をテンプ輪45に加えることによって実現される。この力は、たとえば、機械加工によって発生させたり、オペレータによって手動で発生させたりすることができる。
【0025】
したがって、図6および図7の例に示されているように、最後のステップ9の後で、主として1つまたは2つの金属部分23、25を含むシリコンで形成されたテンプ輪45が得られる。したがって、テンプ輪45が、複合型のテンプ輪であり、かつテンプ輪45が、少なくとも2種類の材料を有し、部材35ならびに部材23および/または25が、破壊しないかぎり互いに分離できない部材であるという点で一体的に形成されていることは明らかである。テンプ輪45は、4つのアーム40、41、42、および43によって半径方向にテンプ外輪37に連結されたハブ39を含んでいる。ハブ39は有利なことに、軸方向に金属シリンダ25にも連結され、テンプ外輪37は、その主面の一部上に切り欠き付きリング23を含んでいる。
【0026】
第2の実施形態20によれば、方法1は、図3に示されている第2のステップ11を含み、第2のステップ11では、たとえばDRIE法によって、シリコン基板21の厚さの一部にキャビティ38および/または44が選択的にエッチングされる。これらのキャビティ38、44は、少なくとも1つの金属部分23’、25’用の容器として使用することのできるくぼみを形成する。図3に示されている例と同様に、得られたキャビティ38および44はそれぞれ、リングまたはディスクの形をとってよい。
【0027】
有利なことに、方法1によれば、キャビティ38および/または44がエッチングによって得られるため、キャビティ38および/または44の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、キャビティ38および/または44は必ずしも円形ではなく、たとえば多角形であってよい。
【0028】
方法1は、第3のステップ13において、図4に示されているように、キャビティ38および/または44を特定の金属形状に充填するガルバニック成長プロセスまたはLIGAプロセスを実施することを含む。好ましくは、堆積させる金属は、たとえば金やニッケルや、これらの金属の合金であってよい。
【0029】
図4に示されている例では、キャビティ38に切り欠き付きリング23’を堆積させ、かつ/あるいはキャビティ44にシリンダ25’を堆積させることでステップ13を構成することができる。さらに、図4に示されている例では、リング23’は、概ね円弧状の一連のスタッド22’を有し、かつ有利なことに、将来のテンプ輪45’の質量を増大させるのに使用される。すなわち、上述のように、シリコンの1つの欠点は密度が低いことである。
【0030】
したがって、実施形態19と同様に、本発明の特徴は、電気めっきによって得られた金属を使用してテンプ輪45’の質量を増大させ、将来のテンプ輪45’の慣性を高めることから成る。しかし、シリコンの利点を維持するために、基板21上に電気めっきされる金属は、リング23’のあらゆる熱膨張を補償し、一方、シリコンへのそのような膨張に関連するあらゆる応力の伝達を防止することのできる空間を各スタッド22’間に含んでいる。
【0031】
図4に示されている例では、シリンダ25’は、有利なことにシリンダ25’に押し込まれるテン真を受け入れる。すなわち、上述のように、本発明の1つの有利な特徴は、テン真をシリコンではなく、ステップ13の間に電気めっきされた金属シリンダ25’の内径24’に押し付けることから成る。有利なことに、方法1によれば、シリンダ25’が電気めっきされることによって、シリンダ25’の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、内径24’は、必ずしも円形ではなく、たとえば、形状が一致するアーバーと一緒に回転する際の力の伝達を向上させることのできる多角形である。
【0032】
好ましくは、方法1は、図10では点線で示され、ステップ13の間に設けられた金属堆積物23’、25’を研磨して平坦にすることから成る第4のステップ15を含んでよい。
【0033】
図5に示されている第5のステップ17では、たとえばDRIEプロセスによってシリコン基板21にキャビティ26’〜34’を選択的にエッチングする。
【0034】
これらのキャビティ26’〜34’は、将来のテンプ輪45’のパターン35’を形成することが好ましい。図5の例に示されているように、得られるパターン35’は、4つのアーム40’〜43’によってハブ39’に連結されたテンプ外輪37’を含んでいる。しかし、有利なことに、方法1によれば、基板21に対するエッチングによって、パターン35’の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、アームの数および形状は上記と異なるものであってよく、リムは必ずしも円形ではなく、たとえば楕円形であってよい。さらに、アームは、調整部材45’に何らかの衝撃が伝達された場合に軸方向および/または半径方向に変形できるようにより細長くすることができる。
【0035】
ハブ39’に設けられたキャビティ34’が、金属シリンダ25’の内径24’と一緒に、アーバーを受け入れることのできる中空の空間を形成することにも留意されたい。最後に、パターン35’を基板21上に保持する材料の受36’が形成されることに留意されたい。
【0036】
実施形態20は、実施形態19と同様に、すなわち、製造されたテンプ輪45’を基板21から解放することから成る最後のステップ9で終了する。有利なことに、ステップ9は、単に、材料の受36’を破壊するのに十分な力をテンプ輪45’に加えることによって実現される。この力は、たとえば、機械加工によって発生させたり、オペレータによって手動で発生させたりすることができる。
【0037】
最後のステップ9の後で、図8および図9の例に示されているように、主として1つまたは2つの金属部分23’、25’を含むシリコンで形成されたテンプ輪45’が得られる。したがって、テンプ輪45’が、少なくとも2種類の材料を有するという点で複合的であり、かつ部材35’ならびに部材23’および/または25’が、破壊しないかぎり互いに分離できない部材であるという点で一体的であることは明らかである。テンプ輪45’は、4つのアーム40’、41’、42’、および43’によって半径方向にテンプ外輪37’に連結されたハブ39’を含んでいる。ハブ39’は有利なことに、金属シリンダ25’も含んでいる。最後に、テンプ外輪37’は、切り欠き付きリング23’を含んでいる。
【0038】
有利なことに、上述の本発明の方法1によれば、いくつかのテンプ輪45、45’を同じ基板21上に設けることが可能であり、それによって一括製造が可能であることは明らかである。
【0039】
もちろん、本発明は、図示の例に限定されず、当業者には明らかな様々な変形実施形態および変更実施形態が可能である。特に、実施形態19、20によるハブ39、39’は、金属製駆動シリンダ25、25’を含まなくてよい。その場合、シリンダ25、25’は、たとえば、シリコンハブ39、39’にエッチングされた弾性手段で置き換えることができ、ヨーロッパ特許第1655642号の図10A〜図10Eに開示されたシリンダまたはヨーロッパ特許第1584994号の図1、図3、および図5に開示されたシリンダの形をとってよく、ヨーロッパ特許第1655642号およびヨーロッパ特許第1584994号は引用によって本明細書に組み込まれている。
【0040】
実施形態19および20の電気めっきされた金属部分25、25’を逆にすることも可能であり、すなわち、実施形態19の突起部分25を実施形態20の組み込み部分25’で置き換えるか、あるいは実施形態20の組み込み部分25’を実施形態19の突起部分25で置き換える(この場合、方法1に最小限の適合化を施すだけでよい)ことができ、あるいは場合によってはハブに組み込まれた部分25’を基板21から突き出させることができる。
【0041】
同様の論拠に従って、実施形態19および20の電気めっきされた金属部分23、23’を逆にすることも可能であり、すなわち、実施形態19の突起部分23を実施形態20の組み込み部分23’で置き換えるか、あるいは実施形態20の組み込み部分23’を実施形態19の突起部分23で置き換えることができ、あるいはテンプ外輪に組み込まれた部分23’を基板21から突き出させることができる。
【0042】
さらに、方法1は有利なことに、解放ステップ9の後で、テンプ輪45、45’の慣性を適合させるステップを有してもよい。その場合、このステップは、テンプ外輪37、37’の周囲壁および/または電気めっきされた金属部分23、23’上に設けられるくぼみを、たとえばレーザによってエッチングすることで構成することができる。逆に、テンプ輪45、45’の慣性を高める慣性ブロック調整構造も考えられる。
【0043】
最後に、ステップ15と同様の研磨ステップをステップ5とステップ7との間に実施することもできる。
【符号の説明】
【0044】
21 基板; 22 スタッド; 23 リング23; 24 内径;
25 シリンダ; 37 テンプ外輪; 45 テンプ輪。
【技術分野】
【0001】
本発明は、テンプ輪およびそれを製造する方法に関し、より詳細には複合テンプ輪に関する。
【背景技術】
【0002】
時計の調整部材は一般に、テンプ輪と呼ばれる慣性輪と、ヘアスプリング組立体と呼ばれる共振素子とを含む。これらの部品は、時計の動作品質に関して決定的な役割を果たす。すなわち、これらの部品はムーブメントを調整し、すなわち、ムーブメントの周波数を制御する。
【0003】
テンプ輪とひげぜんまいとは性質が異なり、そのため、テンプ輪およびひげぜんまいの製造と、これらの2つの部品で共振器を組み立てること、を含む調整部材の製造は極めて複雑である。
【0004】
したがって、テンプ輪は様々な材料で製造されているが、テンプ輪が依存する、調整部材の温度変化に関連する等時性の難点は、解消されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、温度の関数としての特徴をより容易に調整することができ、かつ含まれるステップ数がより少ない製造方法によって得られる複合テンプ輪を提案することによって、上記の欠点のすべてまたは一部を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
したがって、本発明は、シリコンをベースする材料(シリコンベースの材料)の層に形成され、少なくとも1つのアームによってテンプ外輪に連結されたハブを含む複合テンプ輪であって、テンプ外輪が、テンプ輪の慣性を高めるために、シリコンベースの材料よりも密度が高い切り欠き付きリングの形をした、少なくとも1つの追加の部分を含むことを特徴とする複合テンプ輪に関する。
【0007】
本発明の他の有利な特徴によれば、
少なくとも1つの追加の部分は、テンプ外輪の主面のうちの1つの主面上に取り付けられ、それによって慣性の調整作用を増大させ、
少なくとも1つの追加の部分は、テンプ外輪の主面のうちの1つの主面に設けられたくぼみに取り付けられ、
少なくとも1つの追加の部分は、テンプ外輪の主面のうちの1つの主面から突き出ており、
少なくとも1つの追加の部分は、少なくとも1つの追加の部分におけるあらゆる熱膨張を補償するように一定の間隔を置いて配置された一連のスタッドを含み、
少なくとも1つの追加の部分は、シリコンよりもずっと密度が高い金などの金属材料で形成され、
ハブは、少なくとも、押し込まれるテン真を受け入れる第2の追加の部分を含み、
少なくとも1つの第2の追加の部分は、ハブの主面のうちの1つの主面上に取り付けられ、
少なくとも1つの第2の追加の部分は、ハブの主面のうちの1つの主面に設けられたくぼみに取り付けられ、
少なくとも1つの第2の追加の部分は、ハブの主面のうちの1つの主面から突き出ており、
少なくとも1つの第2の追加の部分は概ね円筒状であり、
少なくとも1つの第2の追加の部分は金属材料で形成され、
少なくとも1つのアームは、テンプ輪に何らかの衝撃が伝達された場合に軸方向および/または半径方向に変形できるように細長くなっている。
【0008】
本発明は、上記の変形実施態様のいずれかによるテンプ輪を含むことを特徴とする時計に関する。
【0009】
最後に、本発明は、テンプ輪を製造する方法であって、
a)シリコンベースの材料で作られた基板を設けるステップを含む方法において、
b)基板上に少なくとも1つの金属層を選択的に堆積させてテンプ輪の少なくとも1つの金属部分のパターンを形成するステップと、
c)基板に少なくとも1つのキャビティを選択的にエッチングして、少なくとも1つの金属層を含むテンプ輪のパターンを形成するステップと、
d)基板からテンプ輪を解放するステップとを含むことを特徴とする方法に関する。
【0010】
本発明の他の特徴によれば、
ステップb)は、基板の表面の少なくとも一部上の連続的な金属層によって堆積物を成長させて、シリコンベースの材料で作られたテンプ輪の質量を増大させる金属部分および/または押し込まれるアーバーを受け入れる金属部分を形成するステップe)を含み、
ステップb)は、少なくとも1つの金属部分を受け入れる少なくとも1つのキャビティを基板に選択的にエッチングするステップf)と、少なくとも1つのキャビティの少なくとも一部の中の連続的な金属層によって堆積物を成長させて、シリコンベースの材料の第3の部分の質量を増大させる金属部分および/またはアーバーが押し込まれる金属部分を形成するステップg)とを含み、
ステップb)は、金属堆積物を研磨する最後のステップh)を含み、
いくつかの複合部材は同じ基板上に設けられ、それによって一括製造が可能になる。
【0011】
他の特徴および利点は、添付の図面を参照することで、非制限的な例による以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第1の実施形態による製造方法の連続的なステップの図である。
【図2】第1の実施形態による製造方法の連続的なステップの図である。
【図3】第2の実施形態による方法の連続するステップの図である。
【図4】第2の実施形態による方法の連続するステップの図である。
【図5】第2の実施形態による方法の連続するステップの図である。
【図6】第1の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図7】第1の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図8】第2の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図9】第2の実施形態による複合テンプ輪の斜視図である。
【図10】本発明の方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、時計ムーブメント用のテンプ輪45、45’を製造する、全体的に1で示された方法に関する。図1〜図5および図10に示されているように、方法1は、少なくとも1種類の複合テンプ輪、すなわち、好ましくはシリコンおよび金属のような2つの異なる材料で形成されたテンプ輪を形成する連続的なステップを含む。
【0014】
図1、図3、および図10を参照すると、第1のステップ3は、シリコン層を含む基板21を得ることから成る。このステップ3では、基板21は、図1および図3を見ると分かるように、その厚さがテンプ輪45、45’のシリコン部分の所望の厚さに概ね一致するように選択されることが好ましい。したがって、基板21の厚さはたとえば、100μmから400μmの間であってよい。
【0015】
有利なことに、本発明によれば、方法1は、図10に示されているように、第1のステップ3の後に2つの実施形態19、20を含んでよい。
【0016】
第1の実施形態19によれば、方法1は、図1に示されている第2のステップ5において、選択的にフォト構造化された樹脂を使用して基板21上に金属を特定の形状に電気めっきする一連のステップを含むLIGAプロセス(ドイツ語名の“roentgenLlthographie,Galanoformung & Abformung”でも知られている)を実施することを含む。このLIGAプロセスは、非常によく知られているので、ここでは詳しく説明しない。しかし、堆積させる金属は、たとえば金やニッケルや、これらの金属の合金であってよい。
【0017】
図1に示されている例では、ステップ5は、切り欠き付きリング23および/またはシリンダ25を堆積させることで構成することができる。図1に示されている例では、リング23は、概ね円弧状の一連のスタッド22を含んでおり、有利なことに、将来のテンプ輪45の質量を増大させるのに使用される。すなわち、シリコンの利点の1つは温度変化の影響を受けないことである。しかし、シリコンは、密度が低いという欠点を有する。
【0018】
したがって、本発明の第1の特徴は、電気めっきによって得られる金属を使用してテンプ輪45の質量を増大させて将来のテンプ輪45の慣性を高めることから成る。しかし、シリコンの利点を維持するために、基板21上に堆積させる金属は、リング23のあらゆる熱膨張を補償し、一方、シリコンへのそのような膨張に関連するあらゆる応力の伝達を回避することのできる空間を各スタッド22間に含んでいる。
【0019】
図1に示されている例では、シリンダ25は、有利なことにシリンダ25に押し込まれるテン真を受け入れる。すなわち、シリコンの他の欠点は、弾性ゾーンおよび可塑性ゾーンが非常に小さく、したがって、非常に脆弱であることである。したがって、本発明の他の特徴は、テン真をシリコンではなく、ステップ5の間に電気めっきされた金属シリンダ25の内径24に押し付けることから成る。
【0020】
有利なことに、方法1によれば、シリンダ25が電気めっきによって得られるため、シリンダ25の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、内径24は、必ずしも円形ではなく、たとえば、形状が一致するアーバーと一緒に回転する際の力の伝達を向上させることのできる多角形である。
【0021】
図2に示されている第3のステップ7では、たとえばDRIE法によってシリコン基板21にキャビティ26〜34を選択的にエッチングする。
【0022】
キャビティ26〜34は、将来のテンプ輪45のパターン35を形成することが好ましい。図2の例に示されているように、得られるパターン35は、4つのアーム40〜43によってハブ39に連結されたテンプ外輪37を含んでいる。しかし、有利なことに、方法1によれば、基板21に対するエッチングによって、パターン35の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、アームの数および形状は上記と異なるものであってよく、リムは必ずしも円形ではなく、たとえば楕円形であってよい。さらに、アームは、テンプ輪45に何らかの衝撃が伝達された場合に軸方向および/または半径方向に変形できるようにより細長くすることができる。
【0023】
また、ハブ39に設けられたキャビティ34が、金属シリンダ25の内径24と一緒に、アーバーを受け入れることのできる中空の空間を形成することに留意されたい。最後に、パターン35を基板21に保持するために材料の受36が形成されることに留意されたい。
【0024】
実施形態19によれば、方法1は、製造されたテンプ輪45を基板21から解放することから成る最後のステップ9で終わる。有利なことに、ステップ9は、単に、材料の受36を破壊するのに十分な力をテンプ輪45に加えることによって実現される。この力は、たとえば、機械加工によって発生させたり、オペレータによって手動で発生させたりすることができる。
【0025】
したがって、図6および図7の例に示されているように、最後のステップ9の後で、主として1つまたは2つの金属部分23、25を含むシリコンで形成されたテンプ輪45が得られる。したがって、テンプ輪45が、複合型のテンプ輪であり、かつテンプ輪45が、少なくとも2種類の材料を有し、部材35ならびに部材23および/または25が、破壊しないかぎり互いに分離できない部材であるという点で一体的に形成されていることは明らかである。テンプ輪45は、4つのアーム40、41、42、および43によって半径方向にテンプ外輪37に連結されたハブ39を含んでいる。ハブ39は有利なことに、軸方向に金属シリンダ25にも連結され、テンプ外輪37は、その主面の一部上に切り欠き付きリング23を含んでいる。
【0026】
第2の実施形態20によれば、方法1は、図3に示されている第2のステップ11を含み、第2のステップ11では、たとえばDRIE法によって、シリコン基板21の厚さの一部にキャビティ38および/または44が選択的にエッチングされる。これらのキャビティ38、44は、少なくとも1つの金属部分23’、25’用の容器として使用することのできるくぼみを形成する。図3に示されている例と同様に、得られたキャビティ38および44はそれぞれ、リングまたはディスクの形をとってよい。
【0027】
有利なことに、方法1によれば、キャビティ38および/または44がエッチングによって得られるため、キャビティ38および/または44の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、キャビティ38および/または44は必ずしも円形ではなく、たとえば多角形であってよい。
【0028】
方法1は、第3のステップ13において、図4に示されているように、キャビティ38および/または44を特定の金属形状に充填するガルバニック成長プロセスまたはLIGAプロセスを実施することを含む。好ましくは、堆積させる金属は、たとえば金やニッケルや、これらの金属の合金であってよい。
【0029】
図4に示されている例では、キャビティ38に切り欠き付きリング23’を堆積させ、かつ/あるいはキャビティ44にシリンダ25’を堆積させることでステップ13を構成することができる。さらに、図4に示されている例では、リング23’は、概ね円弧状の一連のスタッド22’を有し、かつ有利なことに、将来のテンプ輪45’の質量を増大させるのに使用される。すなわち、上述のように、シリコンの1つの欠点は密度が低いことである。
【0030】
したがって、実施形態19と同様に、本発明の特徴は、電気めっきによって得られた金属を使用してテンプ輪45’の質量を増大させ、将来のテンプ輪45’の慣性を高めることから成る。しかし、シリコンの利点を維持するために、基板21上に電気めっきされる金属は、リング23’のあらゆる熱膨張を補償し、一方、シリコンへのそのような膨張に関連するあらゆる応力の伝達を防止することのできる空間を各スタッド22’間に含んでいる。
【0031】
図4に示されている例では、シリンダ25’は、有利なことにシリンダ25’に押し込まれるテン真を受け入れる。すなわち、上述のように、本発明の1つの有利な特徴は、テン真をシリコンではなく、ステップ13の間に電気めっきされた金属シリンダ25’の内径24’に押し付けることから成る。有利なことに、方法1によれば、シリンダ25’が電気めっきされることによって、シリンダ25’の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、内径24’は、必ずしも円形ではなく、たとえば、形状が一致するアーバーと一緒に回転する際の力の伝達を向上させることのできる多角形である。
【0032】
好ましくは、方法1は、図10では点線で示され、ステップ13の間に設けられた金属堆積物23’、25’を研磨して平坦にすることから成る第4のステップ15を含んでよい。
【0033】
図5に示されている第5のステップ17では、たとえばDRIEプロセスによってシリコン基板21にキャビティ26’〜34’を選択的にエッチングする。
【0034】
これらのキャビティ26’〜34’は、将来のテンプ輪45’のパターン35’を形成することが好ましい。図5の例に示されているように、得られるパターン35’は、4つのアーム40’〜43’によってハブ39’に連結されたテンプ外輪37’を含んでいる。しかし、有利なことに、方法1によれば、基板21に対するエッチングによって、パターン35’の形状を完全に自由にすることができる。したがって、特に、アームの数および形状は上記と異なるものであってよく、リムは必ずしも円形ではなく、たとえば楕円形であってよい。さらに、アームは、調整部材45’に何らかの衝撃が伝達された場合に軸方向および/または半径方向に変形できるようにより細長くすることができる。
【0035】
ハブ39’に設けられたキャビティ34’が、金属シリンダ25’の内径24’と一緒に、アーバーを受け入れることのできる中空の空間を形成することにも留意されたい。最後に、パターン35’を基板21上に保持する材料の受36’が形成されることに留意されたい。
【0036】
実施形態20は、実施形態19と同様に、すなわち、製造されたテンプ輪45’を基板21から解放することから成る最後のステップ9で終了する。有利なことに、ステップ9は、単に、材料の受36’を破壊するのに十分な力をテンプ輪45’に加えることによって実現される。この力は、たとえば、機械加工によって発生させたり、オペレータによって手動で発生させたりすることができる。
【0037】
最後のステップ9の後で、図8および図9の例に示されているように、主として1つまたは2つの金属部分23’、25’を含むシリコンで形成されたテンプ輪45’が得られる。したがって、テンプ輪45’が、少なくとも2種類の材料を有するという点で複合的であり、かつ部材35’ならびに部材23’および/または25’が、破壊しないかぎり互いに分離できない部材であるという点で一体的であることは明らかである。テンプ輪45’は、4つのアーム40’、41’、42’、および43’によって半径方向にテンプ外輪37’に連結されたハブ39’を含んでいる。ハブ39’は有利なことに、金属シリンダ25’も含んでいる。最後に、テンプ外輪37’は、切り欠き付きリング23’を含んでいる。
【0038】
有利なことに、上述の本発明の方法1によれば、いくつかのテンプ輪45、45’を同じ基板21上に設けることが可能であり、それによって一括製造が可能であることは明らかである。
【0039】
もちろん、本発明は、図示の例に限定されず、当業者には明らかな様々な変形実施形態および変更実施形態が可能である。特に、実施形態19、20によるハブ39、39’は、金属製駆動シリンダ25、25’を含まなくてよい。その場合、シリンダ25、25’は、たとえば、シリコンハブ39、39’にエッチングされた弾性手段で置き換えることができ、ヨーロッパ特許第1655642号の図10A〜図10Eに開示されたシリンダまたはヨーロッパ特許第1584994号の図1、図3、および図5に開示されたシリンダの形をとってよく、ヨーロッパ特許第1655642号およびヨーロッパ特許第1584994号は引用によって本明細書に組み込まれている。
【0040】
実施形態19および20の電気めっきされた金属部分25、25’を逆にすることも可能であり、すなわち、実施形態19の突起部分25を実施形態20の組み込み部分25’で置き換えるか、あるいは実施形態20の組み込み部分25’を実施形態19の突起部分25で置き換える(この場合、方法1に最小限の適合化を施すだけでよい)ことができ、あるいは場合によってはハブに組み込まれた部分25’を基板21から突き出させることができる。
【0041】
同様の論拠に従って、実施形態19および20の電気めっきされた金属部分23、23’を逆にすることも可能であり、すなわち、実施形態19の突起部分23を実施形態20の組み込み部分23’で置き換えるか、あるいは実施形態20の組み込み部分23’を実施形態19の突起部分23で置き換えることができ、あるいはテンプ外輪に組み込まれた部分23’を基板21から突き出させることができる。
【0042】
さらに、方法1は有利なことに、解放ステップ9の後で、テンプ輪45、45’の慣性を適合させるステップを有してもよい。その場合、このステップは、テンプ外輪37、37’の周囲壁および/または電気めっきされた金属部分23、23’上に設けられるくぼみを、たとえばレーザによってエッチングすることで構成することができる。逆に、テンプ輪45、45’の慣性を高める慣性ブロック調整構造も考えられる。
【0043】
最後に、ステップ15と同様の研磨ステップをステップ5とステップ7との間に実施することもできる。
【符号の説明】
【0044】
21 基板; 22 スタッド; 23 リング23; 24 内径;
25 シリンダ; 37 テンプ外輪; 45 テンプ輪。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合テンプ輪(45、45’)を製造する方法(1)であって、
a)シリコンベースの材料の基板(21)を設けるステップ(3)を含む方法において、
b)前記基板(21)上に少なくとも1つの金属層(23、23’、24、24’)を選択的に堆積させて、前記テンプ輪の少なくとも1つの金属部分のパターンを形成するステップ(5、13)と、
c)前記基板(21)に少なくとも1つのキャビティ(26、27、28、29、30、31、32、33、34、26’、27’、28’、29’、30’、31’、32’、33’、34’)を選択的にエッチングして、前記少なくとも1つの金属層を含む前記テンプ輪(45、45’)のパターン(35、35’)を形成するステップ(7、17)と、
d)前記基板(21)から複合テンプ輪(45、45’)を解放するステップ(9)と
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項2】
ステップb)は、
e)前記基板(21)の表面の少なくとも一部上の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、前記テンプ輪(45)の質量を増大させる金属部分(23)を形成するステップ(5)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
ステップb)は、
e’)前記基板(21)の表面の少なくとも一部上の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、アーバーを受け入れる金属部分(25)を形成するステップ(5)を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の製造方法。
【請求項4】
ステップb)は、
f)前記少なくとも1つの金属部分を受け入れる少なくとも1つのキャビティ(38)を前記基板(21)に選択的にエッチングするステップ(11)と、
g)前記少なくとも1つのキャビティの少なくとも一部の中の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、前記第3のシリコン部分の質量を増大させる金属部分(23’)を形成するステップ(13)と
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
【請求項5】
ステップb)は、
f’)前記少なくとも1つの金属部分を受け入れる少なくとも1つのキャビティ(44)を前記基板(21)に選択的にエッチングするステップ(11)と、
g’)前記少なくとも1つのキャビティの少なくとも一部の中の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、アーバーを受け入れる金属部分(25’)を形成するステップ(13)と
を含むことを特徴とする、請求項1または4に記載の製造方法。
【請求項6】
ステップb)の後に、
h)前記金属堆積物(21)を研磨するステップ(15)が実施されることを特徴とする、請求項1または5に記載の製造方法。
【請求項7】
いくつかの複合テンプ輪(45、45’)が、同じ基板(21)上で、形成される
ことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項1】
複合テンプ輪(45、45’)を製造する方法(1)であって、
a)シリコンベースの材料の基板(21)を設けるステップ(3)を含む方法において、
b)前記基板(21)上に少なくとも1つの金属層(23、23’、24、24’)を選択的に堆積させて、前記テンプ輪の少なくとも1つの金属部分のパターンを形成するステップ(5、13)と、
c)前記基板(21)に少なくとも1つのキャビティ(26、27、28、29、30、31、32、33、34、26’、27’、28’、29’、30’、31’、32’、33’、34’)を選択的にエッチングして、前記少なくとも1つの金属層を含む前記テンプ輪(45、45’)のパターン(35、35’)を形成するステップ(7、17)と、
d)前記基板(21)から複合テンプ輪(45、45’)を解放するステップ(9)と
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項2】
ステップb)は、
e)前記基板(21)の表面の少なくとも一部上の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、前記テンプ輪(45)の質量を増大させる金属部分(23)を形成するステップ(5)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
ステップb)は、
e’)前記基板(21)の表面の少なくとも一部上の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、アーバーを受け入れる金属部分(25)を形成するステップ(5)を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の製造方法。
【請求項4】
ステップb)は、
f)前記少なくとも1つの金属部分を受け入れる少なくとも1つのキャビティ(38)を前記基板(21)に選択的にエッチングするステップ(11)と、
g)前記少なくとも1つのキャビティの少なくとも一部の中の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、前記第3のシリコン部分の質量を増大させる金属部分(23’)を形成するステップ(13)と
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
【請求項5】
ステップb)は、
f’)前記少なくとも1つの金属部分を受け入れる少なくとも1つのキャビティ(44)を前記基板(21)に選択的にエッチングするステップ(11)と、
g’)前記少なくとも1つのキャビティの少なくとも一部の中の連続的な金属層によって前記堆積物を成長させて、アーバーを受け入れる金属部分(25’)を形成するステップ(13)と
を含むことを特徴とする、請求項1または4に記載の製造方法。
【請求項6】
ステップb)の後に、
h)前記金属堆積物(21)を研磨するステップ(15)が実施されることを特徴とする、請求項1または5に記載の製造方法。
【請求項7】
いくつかの複合テンプ輪(45、45’)が、同じ基板(21)上で、形成される
ことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2013−68638(P2013−68638A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2013−879(P2013−879)
【出願日】平成25年1月8日(2013.1.8)
【分割の表示】特願2011−500163(P2011−500163)の分割
【原出願日】平成21年3月13日(2009.3.13)
【出願人】(599040492)ニヴァロックス−ファー ソシエテ アノニム (33)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成25年1月8日(2013.1.8)
【分割の表示】特願2011−500163(P2011−500163)の分割
【原出願日】平成21年3月13日(2009.3.13)
【出願人】(599040492)ニヴァロックス−ファー ソシエテ アノニム (33)
【Fターム(参考)】
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