用于形成柔性多稳态元件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于形成柔性多稳态元件(5)的方法，包括：蚀刻硅部件(S)，在该硅部件中，梁(P)连接刚性质量块(MU)的两端(E1；E2)，该刚性质量块的横截面是所述梁(P)的横截面的至少十倍以上；在1100℃生长SiO2一段时间，对该段时间进行调整，以便对于所述梁(P)实现：由SiO2形成的第一外周层(CP1)的横截面与由硅形成的第一芯部(A1)的横截面之间的第一比率(RA)大于1，并且对于质量块(MU)实现：由SiO2形成的第二外周层(CP2)的横截面与由硅形成的第二芯部(A2)的横截面之间的第二比率(RB)小于所述第一比率(RA)的百分之一；冷却到环境温度，以便在所述质量块(MU)的冷却期间使梁(P)屈曲，所述质量块的收缩大于梁(P)的收缩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成柔性多稳态元件的方法
本专利技术涉及用于形成柔性双稳态条带的两种方法。本专利技术涉及钟表机构领域，尤其是擒纵机构。
技术介绍
对于机械表设计者来说，改进差率(rate)和寻求改进效率是一直追求的目标，另外还要寻求获得最大可能的能量存储，以及在极端困难的使用条件下的规律性、精确度以及安全性。调速组件以及擒纵机构是该问题的核心。特别地，在机械表中，擒纵机构需要满足若干安全标准。安全装置之一的防脱扣机构，其设计为防止摆轮运转的角度范围超过正常的旋转角度。MontresBreguetSA名义下的EP专利No.1801668B1提出一种机构，其结构的特征在于它包括安装在摆轴上的齿轴。该齿轴与带齿的轮啮合，如果驱动摆轮超过其正常的旋转角度，则所述带齿的轮的至少一个轮辐抵靠一固定的止动件。然而，此机构会影响摆轮的惯性，并且会干扰其振荡。另外，形成该机构的齿轮内存在摩擦，也会影响调速机构。MontresBreguetSA名义下的EP专利申请No.1666990A2公开了另外一种基于游丝的膨胀的防脱扣机构：锁定臂，其固定到游丝的外圈，并且插入到与摆轮成一体的指状件和与摆轮条夹板成一体的两个柱之间。只有当游丝过度膨胀到超过其正常工作角度的角度以外时，才会发生锁定。此机构仅仅限制在一个旋转方向上的旋转角度。Nivarox名义下的EP专利申请No.2450756A1公开了一种用于擒纵机构的防脱扣装置，该装置具有枢转轮副，该枢转轮副承载沿着与摆轮成一体的凸轮路径移动的指状件。该枢转轮副可包括具有双稳态杠杆的臂，特别是弹性双稳态杠杆。Enzler-Von-Gunten名义下的EP专利申请No.2037335A2公开了一种擒纵叉，其具有带擒纵叉瓦的两个臂，以及一个擒纵叉头，该组件形成为具有两个柔性固定臂的一体式部件，所述两个柔性固定臂限定了擒纵叉的虚拟枢转轴线，并且当它们弯曲时允许擒纵叉枢转，这两个条带的中间轴线在该虚拟轴线上相交。ETA名义下的WO专利No.2007/000271公开了一种具有硅芯的强化的微机械部件，该硅芯覆盖有厚的非晶态材料，特别是厚度大于50nm的二氧化硅层。Rolex名义下的EP专利申请No.2407831A1公开了一种硅或石英制成的游丝，其在至少一圈的整个长度上具有与桥接件交替的切口。特别地，硅芯覆盖有非晶态二氧化硅层。StMicroelectronicsSA名义下的EP专利申请No.562207A1公开了一种用于形成柔性多稳态元件(在此情况下为薄膜)的方法，包括沉积氮化硅层的步骤，该氮化硅层具有内部压应力，从而在冷却之后赋予薄膜双稳态。简而言之，每一种已知的安全机构都具有以下经常发生的缺陷中的至少一种：由于改变调速装置的惯性而对振荡造成破坏，在摩擦作用下对效率造成不利影响，或者仅仅限制在一个旋转方向上的旋转角度。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提高手表的效率并且克服前述问题，其仅仅非常轻微地干扰摆轮的振荡，具有可忽略不计的效率损失或者零效率损失，并且限制摆轮在两个旋转方向上的角行程。本专利技术还涉及一种用于形成柔性多稳态元件的方法，其中：-将硅部件蚀刻为具有连接刚性质量块(mass)的两端的梁，所述质量块的横截面是所述梁的横截面的十倍以上；-在1100℃下生长SiO2一段时间，该段时间调整为在所述梁上获得在SiO2制成的第一外周层的横截面与第一硅芯部的横截面之间的大于1的第一比率，以及在所述质量块上获得在SiO2制成的第二外周层的横截面与第二硅芯部的横截面之间的第二比率，所述第二比率小于所述第一比率的百分之一；-冷却到环境温度，以便在所述质量块冷却并且比所述梁更多地收缩时使所述梁通过屈曲而变形。特别地，用于形成柔性多稳态条带的第一方法通过以下一系列操作进行：-蚀刻硅部件S，在该硅部件中，具有较小横截面的细长梁P形成至少一个质量块的两端之间的连接，所述至少一个质量块具有较大横截面，是所述较小横截面的至少十倍以上，所述至少一个质量块形成刚性框架；-在熔炉中，通过保持1100℃的温度数个小时，对该部件执行已知的二氧化硅SiO2生长方法；-调整所述数个小时的持续时间，以便在所述梁上获得覆盖有第一外周层的第一硅芯部，以及在所述质量块上获得覆盖有第二外周层的第二硅芯部，并且，由二氧化硅SiO2形成的所述梁的所述第一外周层的截面与由硅形成的所述梁的所述第一芯部的截面之间的第一比率大于1，-并且，由二氧化硅SiO2形成的所述质量块的所述第二外周层的截面与由硅形成的所述质量块的所述第二芯部的截面之间的第二比率小于所述第一比率的百分之一；-冷却到大约20℃的环境温度，以便在所述至少一个质量块的冷却期间通过屈曲使梁P变形，所述质量块在冷却期间的收缩大于所述梁的收缩。本专利技术还涉及用于通过以下一系列步骤形成柔性多稳态条带的另一种方法：-蚀刻硅部件，在该硅部件中，具有较小横截面的细长梁形成至少两个质量块之间的连接，每个质量块具有较大横截面，是所述较小横截面的至少十倍以上，所述两个质量块共同形成或者与其它结构元件一起形成刚性框架；-在熔炉中，通过保持1100℃的温度数个小时，对该部件执行已知的二氧化硅SiO2生长方法；-调整所述数个小时的持续时间，以便在所述梁上获得覆盖有第一外周层的第一硅芯部，以及在每个所述质量块上获得覆盖有第二外周层的第二硅芯部，并且，由二氧化硅SiO2形成的所述梁的所述第一外周层的截面与由硅形成的所述梁的所述第一芯部的截面之间的第一比率大于1，-并且，由二氧化硅SiO2形成的所述质量块的每个所述第二外周层的截面与由硅形成的所述质量块的所述第二芯部的截面之间的第二比率小于所述第一比率的百分之一；-冷却到大约20℃的环境温度，以便在所述两个质量块的冷却期间通过屈曲使所述梁变形，所述两个质量块在冷却期间的收缩大于所述梁的收缩。优选地，所述柔性多稳态元件形成为一方面包括作为抗变形结构和具有第一刚度的框架，另一方面包括与所述框架制成一体件的柔性和弹性的连接件，所述连接件所具有的第二刚度小于所述第一刚度的十分之一，所述连接件由至少两个柔性条带形成，每个所述柔性条带均在第一端固定到所述框架上，并且通过第二端连接到所述柔性多稳态元件的主体上，并且共同形成“V”形，在所述主体上的该“V”形的顶点限定了所述主体能绕其枢转的虚拟枢轴；以及，至少两个所述柔性条带相对于所述框架预加应力地和屈曲地安装。优选地，所述柔性多稳态元件制成为具有其横截面差异很大的至少一个区域，所述区域的几何形状随着二氧化硅的形成而发生很大改变，并且使具有较小横截面的梁或直梁相比所述梁形成其延伸部的头部或边缘受到屈曲应力。优选地，至少一个所述刚性质量块制成为包括实心条带的结构的形式，所述实心条带基本相互平行并且通过槽缝成对隔开，并且通过边缘或头部成对连接；以及，调整二氧化硅SiO2生长阶段的所述持续时间，以便通过在连续的实心条带上的氧化物生长的发生和发展，来填充所述槽缝并且使至少两个连续的实心条带关于其共同的边缘或共同的头部在角向上分隔开。优选地，在二氧化硅生长之前，所述部件制成为具有所述槽缝的初始宽度，所述初始宽度在1-10微米之间；并且，在连续的实心条带的相对表面上生长的氧化物的厚度在1-10微米之间并且大于所述槽缝的所述初始宽度的一半。优选地，至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成柔性多稳态条带(5)的方法，该方法通过以下一系列操作实现：‑制成单件式硅部件(S)坯料(E)，所述坯料一方面包括用于形成在两个端部(E1,E2)之间的柔性多稳态条带的至少一个柔性梁(P)，另一方面包括至少一个刚性质量块(M；M1；M2)，所述刚性质量块具有比任何所述柔性梁(P)更大的质量，并且在每一点都具有比任何所述柔性梁(P)的横截面更大的横截面，任何所述刚性质量块(M；M1；M2)用于形成比任何所述柔性多稳态条带刚度更大的结构，使得具有初始曲线长度(LI)的至少一个所述柔性梁(P)在第一所述端部(E1)处的第一所述刚性质量块(M1)和第二所述端部(E2)处的第二所述刚性质量块(M2)之间延伸，所述第一和第二端部(E1,E2)由所述柔性梁(S)的具有最小横截面的区域与所述刚性质量块(M；M1；M2)的具有最大横截面的区域之间的交界部形成，并且所述第一和第二端部分开的初始距离(DI)小于或等于所述初始曲线长度(LI)，所述第一刚性质量块(M1)和所述第二刚性质量块(M2)共同形成刚性框架(C)，所述刚性框架也是一刚性质量块(M)；‑在熔炉中，通过保持1100℃的温度数个小时，对所述部件(S)执行已知的二氧化硅SiO2生长方法；‑调整所述数个小时的持续时间，以便实现在任何所述刚性质量块(M；M1；M2)上的二氧化硅SiO2截面大于在任何所述柔性梁(P)上的二氧化硅SiO2截面；‑冷却到大约20℃的环境温度，以便在所述第一刚性质量块(M1)和所述第二刚性质量块(M2)的冷却期间通过屈曲使具有初始曲线长度(LI)的至少一个所述柔性梁(P)变形，所述第一刚性质量块和所述第二刚性质量块在冷却期间的收缩大于所述梁(P)的收缩，从而所述第一和第二端部(E1,E2)之间的最终距离(DF)严格地小于具有初始曲线长度(LI)的所述柔性梁(P)的最终曲线长度(LF)，并且所述最终曲线长度(LF)大于或等于所述初始曲线长度(LI)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.09 EP 12192026.81.一种用于形成柔性多稳态元件(5)的方法，该方法通过以下一系列操作实现：-制成单件式硅部件(S)坯料(E)，所述坯料一方面包括用于形成在两个端部(E1,E2)之间的柔性多稳态条带的至少一个柔性梁(P)，另一方面包括至少一个刚性质量块(M；M1；M2)，所述刚性质量块具有比任何所述柔性梁(P)更大的质量，并且在每一点都具有比任何所述柔性梁(P)的横截面更大的横截面，任何所述刚性质量块(M；M1；M2)用于形成比任何所述柔性多稳态条带刚度更大的结构，使得具有初始曲线长度(LI)的至少一个所述柔性梁(P)在第一所述端部(E1)处的第一所述刚性质量块(M1)和第二所述端部(E2)处的第二所述刚性质量块(M2)之间延伸，所述第一和第二端部(E1,E2)由所述柔性梁(P)的具有最小横截面的区域与所述刚性质量块(M；M1；M2)的具有最大横截面的区域之间的交界部形成，并且所述第一和第二端部分开的初始距离(DI)小于或等于所述初始曲线长度(LI)，所述第一刚性质量块(M1)和所述第二刚性质量块(M2)共同形成刚性框架(C)，所述刚性框架也是一刚性质量块(M)；-在熔炉中，通过保持1100℃的温度数个小时，对所述部件(S)执行已知的二氧化硅SiO2生长方法；-调整所述数个小时的持续时间，以便实现在任何所述刚性质量块(M；M1；M2)上的二氧化硅SiO2截面大于在任何所述柔性梁(P)上的二氧化硅SiO2截面；-冷却到大约20℃的环境温度，以便在所述第一刚性质量块(M1)和所述第二刚性质量块(M2)的冷却期间通过屈曲使具有初始曲线长度(LI)的至少一个所述柔性梁(P)变形，所述第一刚性质量块和所述第二刚性质量块在冷却期间的收缩大于所述梁(P)的收缩，从而所述第一和第二端部(E1,E2)之间的最终距离(DF)严格地小于具有初始曲线长度(LI)的所述柔性梁(P)的最终曲线长度(LF)，并且所述最终曲线长度(LF)大于或等于所述初始曲线长度(LI)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整二氧化硅SiO2生长阶段的所述持续时间，以便在任何所述柔性梁(P)中的二氧化硅SiO2的截面与硅的截面之间的比率都高于在任何所述刚性质量块(M；M1；M2)中的所述比率。3.一种用于形成柔性多稳态元件(5)的方法，该方法通过以下一系列操作实现：-蚀刻硅部件(S)，在该硅部件中，具有较小横截面的细长的梁(P)形成具有较大横截面的至少一个质量块(MU)的两个端部(E1；E2)之间的连接，所述较大横截面是所述较小横截面的至少十倍以上，所述至少一个质量块(MU)形成刚性框架(C)；-在熔炉中，通过保持1100℃的温度数个小时，对所述部件(S)执行已知的二氧化硅SiO2生长方法；-调整所述数个小时的持续时间，以便在所述梁(P)上获得覆盖有第一外周层(CP1)的第一硅芯部(A1)，以及在所述质量块(MU)上获得覆盖有第二外周层(CP2)的第二硅芯部(A2)，并且，由二氧化硅SiO2形成的所述梁(P)的所述第一外周层(CP1)的截面与由硅形成的所述梁(P)的所述第一芯部(A1)的截面之间的第一比率(RA)大于1，-并且，由二氧化硅SiO2形成的所述质量块(MU)的所述第二外周层(CP2)的截面与由硅形成的所述质量块(MU)的所述第二芯部(A2)的截面之间的第二比率(RB)小于所述第一比率(RA)的百分之一；-冷却到大约20℃的环境温度，以便在所述至少一个质量块(MU)的冷却期间通过屈曲使所述梁(P)变形，所述质量块在冷却期间的收缩大于所述梁(P)的收缩。4.一种用于形成柔性多稳态元件(5)的方法，该方法通过以下一系列操作实现：-蚀刻硅部件(S)，在该硅部件中，具有较小横截面的细长的梁(P)形成均具有较大横截面的至少两个质量块(M1；M2)之间的连接，所述较大横截面是所述较小横截面的至少十倍以上，所述两个质量块(M1；M2)共同形成或者与其它结构元件共同形成刚性框架(C)；-在熔炉中，通过将温度保持在1100℃数个小时，对所述部件(S)执行已知的二氧化硅SiO2生长方法；-调整所述数个小时的持续时间，以便在所述梁(P)上获得覆盖有第一外周层(CP1)的第一硅芯部(A1)，以及在每个所述质量块(M1；M2)上获得覆盖有第二外周层(CP2)的第二硅芯部(A2)，并且，由二氧化硅SiO2形成的所述梁(P)的所述第一外周层(CP1)的截面与由硅形成的所述梁(P)的所述第一芯部(A1)的截面之间的第一比率(RA)大于1，-并且，由二氧化硅SiO2形成的所述质量块(M1；M2)的每个所述第二外周层(CP2)的截面与由硅形成的所述第二质量块(M1；M2)的每个所述第二芯部(A2)的截面之间的第二比率(RB)小于所述第一比率(RA)的百分之一；-冷却到大约20℃的环境温度，以便在所述两个质量块(M1；M2)的冷却期间通过屈曲使所述梁(P)变形，所述两个质量块在冷却期间的收缩大于所述梁(P)的收缩。5.根据权利要求3所述的用于形成柔性多稳态元件(5)的方法，其特征在于，所述柔性多稳态元件(5)形成为一方面包括作为抗变形结构和具有第一刚度的框架(56)，另一方面包括与所述框架(56)制成一体件的柔性和弹性的连接件(500)，所述连接件(500)所具有的第二刚度小于所述第一刚度的十分之一，所述连接件(500)由至少两个柔性条带(51,91；52,92)形成，每个所述柔性条带均在第一端固定到所述框架(56)上，并且通过第二端连接到所述柔性多稳态元件(5)的主体(6)上，并且共同形成“V”形，在所述主体(6)上的该“V”形的顶点限定了所述主体(6)能绕其枢转的虚拟枢轴(50)；以及，至少两个所述柔性条带(51,91；52,92)相对于所述框架(56)预加应力地和屈曲地安装。6.根据权利要求4所述的用于形成柔性多稳态元件(5)的方法，其特征在于，所述柔性多稳态元件(5)形成为一方面包括作为抗变形结构和具有第一刚度的框架(56)，另一方面包括与所述框架(56)制成一体件的柔性和弹性的连接件(500)，所述连接件(500)所具有的第二刚度小于所述第一刚度的十分之一，所述连接件(500)由至少两个柔性条带(51,91；52,92)形成，每个所述柔性条带均在第一端固定到所述框架(56)上，并且通过第二端连接到所述柔性多稳态元件(5)的主体(6)上，并且共同形成“V”形，在所述主体(6)上的该“V”形的顶点限定了所述主体(6)能绕其枢转的虚拟枢轴(50)；以及，至少两个所述柔性条带(51,91；52,92)相对于所述框架(56)预加应力地和屈曲地安装。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述梁(P)形成为具有两个部分(91；92)的直梁(9)的形状，并且安装成在其中所述梁(9)呈C形轮廓的第一模式下屈曲，或者在其中所述梁(9)呈S或Z形的第二模式下屈曲，并且在设置为与一枢轴配合的中心点的两侧上基本对齐，所述枢轴迫使所述梁(9)在所述中心点处具有节点并且根据所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·斯特兰策尔，T·黑塞勒，
申请(专利权)人：尼瓦洛克斯法尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH