多级钟表部件的加工制造技术

一种用于制造钟表部件的方法，特别是制造多级钟表部件的方法，其包括制造钟表部件的具有上表面(15)的至少一个金属层(13)的步骤，其中它包括以下步骤：-E3：在钟表部件的金属层(13)的上表面(15)中形成至少一个腔体(14)；-E5：通过金属或合金的电镀沉积，形成至少部分地叠加到包括腔体(14)的所述上表面(15)上的另一个金属层(23)，其充满至少一个所述的腔体(14)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过光刻和电镀沉积技术制造金属部件的方法。这种类型的方法特别地用在多级三维微结构形式的金属部件的制造中，特别是为了形成钟表机芯部件。本专利技术还涉及一种金属部件自身，其由这样的制造方法得到。
技术介绍
2005年发行号第104号的DGC通信(DGCMitteilungenNo.104，2005)提到使用LIGA技术(光刻电铸注塑：卡尔斯鲁厄核研究所的WEhrfeld设计的方法，德国)用于高精度金属钟表部件的制造，例如用于擒纵叉或擒纵轮。这一方法包括通过同步加速器产生的高能X射线束照射的树脂制成的模的成形，该树脂对X射线敏感，其表现出一个主要的缺点。A.B.弗雷泽等，微机电系统期刊，2，2，1993年6月(A.B.Frazieretal.，JournalofMicroelectromechanicalSystems，2，2，June1993)，描述了通过模中的金属电镀的金属结构的加工，该模由聚酰亚胺基光致抗蚀剂制成，其通过使用被称为LIGA-UV的技术制备，该技术与上文提到的LIGA技术类似，但是使用紫外线照射替代X射线照射抗蚀剂。钟表部件的三维形状经常是复杂的，并且包括由截面非常不同的叠加部分形成的不连续部分。例如，图1示出了定位杆1，其包括下部2，下部2具有平坦的上表面，第二部3在上表面上延伸。因为可以在特定的方向Z上区分具有截面非常不同的两个叠加部分2、3，其在下部2的上表面平面的边界上r>形成不连续部分，这样的三维形状被称为“多级形状”。部分2、3各自包括通过垂直于方向Z的平面的横截面，其基本上是恒定的或连续变化的。如果具有多级形状的部件的部分是在LIGA方法的实施过程中通过单独的电沉积层产生，所得到的部件的缺陷能够在单独的层之间的边界被观察到，其可能导致层的意外分离。因此建议限定用于加工多级钟表部件的方法，其能够使多级钟表部件承受大的机械应力，特别是垂直方向上的剪切应力和/或拉伸应力。专利EP2405300描述了用于制造具有至少两层的金属部分的过程的多个示例性实施例。根据一个特定的示例性实施例，该方法包括以下连续步骤：·在具有导电层的基底上沉积第一光致抗蚀剂层上，该第一层限定第一级；·通过在第一抗蚀剂层中加工腔体获得第一模，其是通过借助于掩膜的光刻实现，接下来是抗蚀剂的显影；·通过导电层产生的电镀沉积在第一模中沉积金属或合金，以形成第一级金属层；·从第一层完全移除剩余的抗蚀剂以便在基底上仅留下第一级金属层；·在基底上沉积第二抗蚀剂层，例如具有比第一级金属层更大的厚度的金属层，然后，通过借助于掩膜的光刻，接下来是抗蚀剂的显影，形成由导电层、第一级金属层的侧壁和第二抗蚀剂层的侧壁界定的空腔。该空腔最终构成第二模，在其中可以通过由导电层发起的电镀沉积沉积金属或合金以及形成(在抗蚀剂层和基底移除之后)金属部件，其具有彼此连结的至少两级。总之，文献EP2405300因此公开了借助于LIGA方法得到的分离层的多级部件的制造，因此这些分离层是连结的，这能够使它们保证彼此之间良好的连接，由此减小了它们意外分离的危险。然而，这一方法在生产时间和制造用于形成每一层的抗蚀剂模的复杂性方面是耗时的。文献EP0851295描述了基于具有连续抗蚀剂沉积和照射的光致抗蚀剂微结构的生产的另一种方法。但是其在单个场合被照射的抗蚀剂显影，以便得到与待加工部件相对应的复杂的三维模。接下来，部件通过模中的电镀沉积获得。该方法的优点是获得了整体式金属组件，不同级在单个步骤中被制得，因此能够被比作单一层。这导致不同级的部分的更好的机械强度，这是因为在分离层之间的边界上不再会观察到缺陷。它的缺点是它的复杂性，特别是为了形成抗蚀剂模。该方法也不能获得所有期望的形状。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是改进上述状况以及对三维金属部件的加工提出改进的解决方案，该解决方案能够允许获得良好的机械强度，特别是当它是具有两级的形式时。为了这一目的，本专利技术涉及用于制造钟表部件的方法，特别是制造多级钟表部件的方法，其包括加工具有上表面的钟表部件的至少一个金属层的步骤，其中其包括以下步骤：-通过机械加工在钟表部件的金属层的上表面中形成至少一个腔体；-通过金属或合金的电镀沉积形成另一个至少部分叠加到包括腔体的所述上表面上的金属层，其至少充满所述的腔体。本专利技术还涉及一种钟表部件，特别是多级钟表部件，其具有通过两个至少部分叠加的分离的金属层形成的两个相邻级，第二金属层至少部分地覆盖第一金属层的上表面，其中第一金属层具有至少一个盲孔腔体并且其中第二金属层占据第一金属层的所述腔体的体积，从而两个金属层被连结和/或嵌合以及在它们的接触面上彼此紧固。它们被牢固地彼此连接和固定(不移动)。它们形成了整体式组件。第一金属层可以具有至少一个腔体，该腔体在环绕腔体区域中具有不垂直于第一金属层的上表面的侧壁，特别是倾斜的侧壁，从而上述腔体的横截面在远离第一金属层的上表面时会增大，或者特别地在垂直于所述部件的上表面的平面上具有燕尾形状的横截面。本专利技术更特别的由权利要求限定。附图说明本专利技术的这些主题、特征、优点将在下文非限制性地给出的特定实施例的描述中结合附图详细描述，其中：图1示出了用于钟表机芯的定位杆的立体图；图2-8示出了根据本专利技术的一个实施例的用于制造金属部件的方法的连续步骤；图9-12示出了根据本专利技术的实施例的用于加工定位杆的制造方法的实施；图13-18示出了根据本专利技术的实施例的变体的用于制造金属部件的方法的连续步骤。具体实施方式用于加工金属部件的方法将会被描述，其特别适于多级微结构的制造，尤其是适于制造钟表部件。为了简便起见，术语“金属”和“金属的”在之后将被用来表示金属材料或金属合金。制造方法的第一步骤E1包括制造在基底10上具有第一级N1的第一模。基底10可以包括金属薄片，该金属薄片特别由例如不锈钢、硅、玻璃或陶瓷晶片的合金制成。该基底优选是实心的，但是也可以包括由精密加工产生的结构。它是按照本领域技术人员已知的规则被制备，特别是脱脂、清洗，可选的是其钝化和/或活化。该基底有利的是平坦的。作为一个变体，根据现有技术的教导，其可以包括图案，特别是已加工的图案，和/或腔体和/或其他结构。特别地，其可以包括用于放置一个或多个插件的壳体，该插件用来被将来的沉积金属层以不可移动和不可拆卸的方式陷入或掩埋嵌入以便最终成为金属部...

【技术保护点】
一种用于制造钟表部件的方法，特别是制造多级钟表部件的方法，其包括制造具有上表面(15)的钟表部件的至少一个金属层(13)的步骤，其中它包括以下步骤：‑E3：通过加工金属层(13)的所述上表面(15)，在钟表部件的金属层(13)的上表面(15)中形成至少一个腔体(14)；‑E5：通过金属或合金的电镀沉积，形成另一个至少部分地叠加到包括腔体(14)的所述上表面(15)上的金属层(23)，第二层填充所述的至少一个腔体(14)。

【技术特征摘要】
2014.12.19 EP 14199218.01.一种用于制造钟表部件的方法，特别是制造多级钟表部件的方法，其
包括制造具有上表面(15)的钟表部件的至少一个金属层(13)的步骤，其中
它包括以下步骤：
-E3：通过加工金属层(13)的所述上表面(15)，在钟表部件的金属层(13)
的上表面(15)中形成至少一个腔体(14)；
-E5：通过金属或合金的电镀沉积，形成另一个至少部分地叠加到包括腔
体(14)的所述上表面(15)上的金属层(23)，第二层填充所述的至少一个
腔体(14)。
2.如在前权利要求所述的钟表部件的制造方法，其中形成钟表部件的
另一个金属层(23)的步骤包括以下步骤：
-E4：在包括至少一个腔体(14)的上表面(15)上沉积光致抗蚀剂；
-E4：借助于掩膜曝光光致抗蚀剂并且显影抗蚀剂以便形成模(22)，空出
来上表面(15)的至少一个腔体(14)；
-E5：沉积电镀的金属或合金到至少一个腔体中并且填充模(22)的至少
一部分高度。
3.如在前权利要求之一所述的钟表部件的制造方法，其中另外的金属
层(23)被形成超过金属层(13)的上表面(15)以及腔体(14)上方至大于
或等于10微米的高度。
4.如在前权利要求之一所述的钟表部件的制造方法，其中形成至少一
个腔体(14)的步骤(E3)包括形成至少一个盲孔，其具有小于或等于金属
层(13)的高度的90％的深度。
5.如在前权利要求之一所述的钟表部件的制造方法，其中形成至少一
个腔体(14)的步骤(E3)包括生产至少一个不垂直于钟表部件的金属层(13)
的上表面(15)的侧壁(17)，以便所述的腔体(14)包括在上表面(15)所
在的水平面之下的至少一个深度上的平坦的横截面，该横截面比与上表面(15)
齐平的开口(19)的横截面大。
6.如在前权利要求之一所述的钟表部件的制造方法，其中形成至少一

\t个腔体(14)的步骤(E3)包括生产倾斜的侧壁(17)，从而腔体(14)的平
坦横截面随着它在金属层(13)的上表面(15)下方的深度的增加而增大，特
别是以便在垂直于所述部件的上表面(15)的平面上形成燕尾形状的横截面。
7.如在前权利要求之一所述的钟表部件的制造方法，其中加工至少一
个腔体(14)的步骤(E3)包括机械加工的步骤，例如铣削和/或钻孔、或激
光消融、或化学加工、或超声加工、或电火花加工、或通过在电介质中放电的
局部加工。
8.如在前权利要求之一所述的钟表部件的制造方法，其中其包括以下
步骤：
-E1：沉积光致抗蚀剂到基底(10)或单层或多层结构的表面上；
-E1：借助于掩膜曝光光致抗蚀剂以及显影抗蚀剂以便形成模(12)；
-E2：沉积电镀的金属或合金到模(12)中以便形成具有上表面(15)的
新金属层(13)；
-E3：在新金属层(13)的上表面(15)上形成至少一个腔体(14)；
-E4：在新金属层的包括所述至少一个腔体(14)的上表面(15)上沉积
光致抗蚀剂；
-E4：借助于掩膜曝光光致抗蚀剂以及显影抗蚀剂以便形成模(22)，空出
来新金属层(13)的上表面(15)的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安·卡拉姆，
申请(专利权)人：劳力士有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH