用于制造精确刚度的钟表热补偿游丝的方法技术

根据本发明专利技术的制造钟表游丝的方法包括以下连续步骤：a)在晶圆中形成游丝，b)在游丝上形成热补偿层，c)识别具有预定范围内的刚度的游丝，d)可选地，将步骤c)中识别的游丝从晶圆上分离，e)修改其他游丝，使得其他游丝中的至少一部分的刚度在预定范围内，f)从晶圆上分离这些其他游丝，并且如果步骤c)中识别的游丝在步骤d)中没有被分离，则从晶圆上分离该步骤c)中识别的游丝。这种方法使得可以减少游丝之间的制造分散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造精确刚度的钟表热补偿游丝的方法
本专利技术涉及一种用于制造钟表热补偿游丝的方法，更确切地，涉及用于制造旨在与摆轮一起使用以与摆轮形成钟表机械振荡器的钟表热补偿游丝的方法。
技术介绍
EP1422436公开了一种钟表热补偿游丝，其包括芯和覆盖该芯的层，该层由弹性模量的热系数与芯的材料的弹性模量的热系数符号相反的材料形成。因此，层补偿芯的弹性模量根据温度的变化，并且该层的厚度可被选择为同样足以补偿摆轮的惯性矩的变化，以使振荡器的频率对温度不敏感。在典型的示例中，芯是单晶硅，而热补偿层是氧化硅。专利申请EP3181938和EP3181939描述了允许制造预定刚度的钟表游丝的方法。在根据EP3181938的方法中，a)形成尺寸大于获得预定刚度的游丝所需的尺寸的游丝，b)确定由此形成的游丝的刚度，c)计算为了获得预定刚度的游丝而待去除的材料的厚度，以及d)从步骤a)中形成的游丝中去除计算出的材料厚度。在根据EP3181939的方法中，a)形成尺寸小于获得预定刚度的游丝所需的尺寸的游丝，b)确定由此形成的游丝的刚度，c)计算获得预定刚度的游丝所需的材料缺失厚度，以及d)修正步骤a)中形成的游丝以补偿材料缺失厚度。在这两种方法中，可以重复步骤b)、c)和d)的顺序，以改进游丝的尺寸质量。在步骤d)之后，特别根据上述专利EP1422436的教导实施热补偿步骤。根据EP3181938和EP3181939的方法使得可以减少从同一晶圆或不同晶圆生产的游丝之间的制造分散(dispersion)。尽管如此，仍然发现来自同一晶圆的游丝在刚度上存在差异。实际上，每片晶圆上都会产生几百个游丝。然后，根据游丝的刚度将获得的游丝分类。因此，可以提供几十个等级，例如六十个等级，每个等级包含一定数量的游丝。然后将每个等级的游丝与相应等级的摆轮匹配—摆轮本身实际上根据其惯性矩来归类—以便每个摆轮-游丝振荡器基本上具有预定的频率。然后，通常使用摆轮所具有的惯性块对频率进行精细调节。特别由于游丝之间的刚度分散而造成的等级数量繁多使得有必要管理大量库存的组件。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种用于制造钟表热补偿游丝的方法，该方法使得能够减少由同一晶圆制造的游丝之间的刚度分散。为此，提供一种用于制造钟表游丝的方法，该方法包括以下连续步骤：a)在晶圆中形成游丝，b)在游丝上形成热补偿层，c)识别具有预定范围内的刚度的游丝，d)可选地，将步骤c)中标识的游丝从晶圆上分离，e)修改其他游丝，使得其他游丝的至少一部分的刚度在预定范围内，以及f)从晶圆上分离这些其他游丝，并且如果步骤c)中识别的游丝在步骤d)中没有被分离，则从晶圆上分离该步骤c)中识别的游丝。本专利技术使得可以对成品游丝进行精细校正，以减少生产批量内的分散。此外，根据本专利技术的方法很适合于工业制造，其中重要的是尽可能长时间地将游丝保持在晶圆上。附图说明阅读以下参照附图给出的详细描述，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见，其中：图1是根据本专利技术的方法的示图，图2是根据本专利技术的方法的第一步骤中晶圆和晶圆中形成的游丝的透视图，图3是根据本专利技术的方法的另一步骤中获得的具有热补偿层的游丝的螺旋圈的横截面图，图4是示出在图3的步骤中获得的游丝在刚度方面的分散。具体实施方式参照图1，根据本专利技术的制造钟表游丝的方法包括连续步骤11至23。该游丝特别旨在用作摆轮的弹性回位元件，以便与摆轮形成机械钟表振荡器，特别是用于腕表。在步骤11中，获得晶圆，并且例如通过深反应离子蚀刻DRIE或通过激光蚀刻而在晶圆中蚀刻游丝。在优选实施例中，晶圆由硅基材料制成，例如由硅本身制成，或者由在两个硅层之间包含氧化硅层的绝缘体上硅(SOI)类型的多层材料制成。在绝缘体上硅的情况下，在步骤11结束时获得的游丝可以是多层游丝：硅-氧化硅-硅。还可以通过如下方式制造多层游丝：在晶圆的第一部分中蚀刻每个游丝的第一部分以及在晶圆的第二部分中蚀刻每个游丝的第二部分，其中晶圆的第二部分与晶圆的第一部分离，然后将晶圆的两个部分连接。制造多层游丝的更精确细节可参见文献WO2016/128694。还可以从SOI晶圆开始，仅在SOI晶圆的上层硅中蚀刻游丝，然后去除下层硅和中间层的氧化硅，继续使用该方法的晶圆随后由该上层硅形成。一般来说，在本专利技术中，硅可以是单晶质、多晶质或非晶质的。它也可能被掺杂。然而，除了硅基材料之外，还可以使用诸如玻璃、陶瓷、金属或金属合金的材料。在步骤11结束时，如图2所示，蚀刻的游丝通过材料桥附接到晶圆，为了简化起见，在晶圆33中已经图示了单个游丝31，该游丝通过材料桥35附接到晶圆33。在步骤13中，应用专利申请EP3181938或专利申请EP3181939中描述的方法，这两个专利申请通过引用并入本申请。因此，确定在晶圆中蚀刻的游丝的代表性刚度(步骤13a)，该确定的结果用于计算在游丝上待添加、去除或修改的材料厚度，以获得预定刚度(步骤13b)，并且所计算的材料厚度用于修改游丝，以获得预定刚度(步骤13c)，可重复步骤13a、13b和13c一次或多次。在步骤13a中确定的刚度可以是在晶圆中蚀刻的所有游丝的平均刚度、这些游丝的样本的平均刚度或这些游丝中的一个的刚度。对于给定的游丝，无论其是否仍附接在晶圆上，可通过将该游丝与具有预定惯性矩的摆轮联接、通过测量摆轮-游丝组件的频率以及通过从测量中通过计算推导出游丝的刚度来确定刚度。特别地，可以对仍然附接在晶圆上的所有游丝进行刚度确定，然后计算所有游丝的平均值；或者，可以对仍然附接在晶圆上的游丝样品进行刚度确定，然后计算该游丝样品的平均值；或者，可以对预先从晶圆上分离的游丝样品进行刚度确定，然后计算该游丝样品的平均值，为了本方法的剩余部分而牺牲这些分离的游丝。然后，优选地同时在附接到晶圆的所有游丝上执行步骤13c。如果在步骤11中，用大于获得具有预定刚度的游丝所需的尺寸的尺寸来蚀刻游丝，则步骤13c可以包括以均匀或非均匀的方式从游丝的全部或部分外表面去除材料厚度。如果在步骤11中，用小于获得具有预定刚度的游丝所需的尺寸的尺寸来蚀刻游丝，则步骤13c可以包括以均匀或非均匀的方式在游丝的全部或部分外表面上添加材料厚度。步骤13c中的材料去除可通过诸如湿法蚀刻、气相蚀刻、等离子蚀刻或激光蚀刻的蚀刻来实现。在硅基游丝的情况下，也可以通过对游丝进行氧化以便将待去除的硅基材料的厚度转化为氧化硅(SiO2)，然后再通过去除氧化硅来实现材料去除。为了使游丝氧化，可将游丝置于熔炉中，并在氧化气氛中使其经受800至1200℃之间的温度。步骤13c中的材料添加可通过任何添加方法进行，例如热氧化、电镀生长、物理气相沉积、化学气相沉积或原子膜沉积。沉积在游丝上的材料可以与沉积在晶圆上材料相同，或者可以不同。作为添加或去除材料的替代方案，在步骤13c中，可以修改在步骤13b中计算的材料厚度，而不必修改游丝的尺寸。特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造钟表游丝的方法，包括以下连续步骤：/na)在晶圆中形成游丝，/nb)在所述游丝上形成热补偿层，/nc)识别具有预定范围内的刚度的游丝，/nd)可选地，将步骤c)中识别的游丝从所述晶圆上分离，/ne)修改其他游丝，使得所述其他游丝中的至少一部分的刚度在所述预定范围内，/nf)从所述晶圆上分离所述其他游丝，并且如果在所述步骤c)中识别的游丝在步骤d)中没有被分离，则从所述晶圆上分离所述步骤c)中识别的游丝。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180320 EP 18162723.31.一种制造钟表游丝的方法，包括以下连续步骤：
a)在晶圆中形成游丝，
b)在所述游丝上形成热补偿层，
c)识别具有预定范围内的刚度的游丝，
d)可选地，将步骤c)中识别的游丝从所述晶圆上分离，
e)修改其他游丝，使得所述其他游丝中的至少一部分的刚度在所述预定范围内，
f)从所述晶圆上分离所述其他游丝，并且如果在所述步骤c)中识别的游丝在步骤d)中没有被分离，则从所述晶圆上分离所述步骤c)中识别的游丝。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e)在所述其他游丝上同时进行。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤e)包括修改所述热补偿层。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤e)包括修改所述热补偿层的厚度。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤e)包括增加所述热补偿层的厚度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·梅勒，西尔万·让纳雷，
申请(专利权)人：百达翡丽日内瓦公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH