一体式调节元件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种一体式调节元件（４１，４１’，４１”），该调节元件包括与细弹簧（５１，５１’，５１”）接合的摆轮（４３，４３’，４３”），所述细弹簧在基于硅的材料形成的层（２１）中制成并包括同轴地安装在内桩上的螺旋游丝（５３，５３’，５３”）。根据本发明专利技术，内桩（５５，５５’，５５”）包括限定从所述螺旋游丝突出的延伸部的部分（１９），所述部分（１９）在基于硅的材料形成的第二层（５）中制成并且附接到摆轮（４３，４３’，４３”）上。本发明专利技术还涉及包括这种调节元件的时计和相关的制造方法。本发明专利技术属于钟表机芯领域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种调节元件及制造该调节元件的方法，更具体地涉及一种游丝摆轮 类型的调节元件。
技术介绍
时计的调节元件通常包括称为摆轮的惯性轮和称为游丝的谐振器。这些部件对时 计的工作品质具有决定作用。实际上，它们调节机芯，即，它们控制机芯的频率。摆轮和游丝性质上不同，这使得制造调节元件极为复杂，所述制造包括摆轮和游 丝的制造以及这两个部件的谐振装配。因此，尤其为了限制温度变化的影响，摆轮和游丝各以不同的材料制造，但未解决 关于谐振装配的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提出一种一体式调节元件来克服上面所列举的所有或部分 缺点，该一体式调节元件保持对温度变化不敏感，并通过使装配困难最小化的制造方法获得。因此，本专利技术涉及一种一体式调节元件，该一体式调节元件包括与细弹簧配合工 作的摆轮，该细弹簧在基于硅的材料形成的层中制成并包括同轴地安装在内桩上的游丝， 该内桩包括一个从所述游丝突出的延伸部分，所述延伸部分在基于硅的材料形成的第二层 中制成，其特征在于，所述细弹簧的内桩的延伸部分固定到摆轮上。根据本专利技术的其它有利特征_摆轮具有使内桩的内径延伸的孔，以便在其中接纳摆轮轴；_摆轮轴固定到摆轮上；-通过使摆轮轴抵靠在所述孔中制成的金属涂层来压入该摆轮轴，以将该摆轮轴 固定到摆轮上；-内桩的内径的截面大于摆轮中的孔的截面，以防止摆轮轴和内桩的内径之间的 推入配合接触；-摆轮的轮缘是连续的，并包括可改变摆轮的惯性矩的调整装置；-轮缘通过至少一个臂连接至摆轮的轮毂，所述臂为细长的，以便在有任何震动传 递到摆轮上的情况下允许所述臂沿轴向和/或径向变形；-调整装置包括在摆轮的轮缘上制成的凹部，从而可调节所述摆轮的惯性；_所述凹部包括与摆轮的轮缘相比密度大得多的材料，以便增加所述摆轮的惯 性；-调整装置包括在摆轮的轮缘上制成的凸部，所述凸部包括与轮缘相比密度大得 多的材料，以便增加所述摆轮的惯性；_摆轮在基于硅的材料形成的第三层中制成；5-所述密度大得多的材料以带凹口的环的形式分布在轮缘上，所述带凹口的环包 括一系列以规则的间隔隔开的柱，以补偿所述材料的任何热膨胀；-游丝的内部线圈包括格罗斯曼(Grossmarm)型曲线，以改进所述游丝的同心扩 展；-游丝包括至少一个基于二氧化硅的部分，以使游丝具有更高的机械强度并调节 其热弹性系数。更概括地，本专利技术还涉及一种时计，其特征在于，该时计包括根据前述变型中的任 一个的一体式调节元件。最后，本专利技术涉及一种制造调节元件的方法，该方法包括如下步骤a)提供衬底，该衬底包括由基于硅的材料制成的顶层和底层；b)在顶层中选择性地蚀刻至少一个凹腔，以限定所述调节元件的由基于硅的材料 制成的内桩的第一部分和摆轮的第一部分的造型；c)将基于硅的材料形成的附加层固定至衬底的被蚀刻的顶层；d)在附加层中选择性地蚀刻至少一个凹腔，以继续内桩和摆轮的所述第一部分的 造型，并限定所述调节元件的由基于硅的材料制成的游丝的造型；其特征在于，该方法还包括如下步骤e)在底层中选择性地蚀刻至少一个凹腔，以限定所述调节元件的由基于硅的材料 形成的最后部分；f)从衬底释放调节元件，这提供了跨越三个由基于硅的材料形成的层级的元件。根据本专利技术的其它有利特征_在步骤d)之后，执行步骤g)使由基于硅的材料制成的所述调节元件的第二部 分氧化，以便调节其热弹性系数并使其具有更高的机械强度；_在步骤e)之前，执行步骤h)在底层上选择性地沉积至少一个金属层，以限定所 述调节元件的至少一个金属部分的造型和/或用于接纳被压入其中的心轴的第二金属部 分的造型；-步骤h)包括步骤i)至少部分地在底层的表面上通过连续的金属层生长沉积 物，以便形成用于增加由基于硅的材料制成的摆轮的质量的金属部分和/或用于接纳被压 入其中的心轴的第二金属部分；-步骤h)包括步骤j)在底层中选择性地蚀刻至少一个凹腔，以用于接纳所述至 少一个金属部分，和步骤k)至少部分地在所述至少一个凹腔中通过连续的金属层生长沉 积物，以便形成用于增加由基于硅的材料制成的摆轮的质量的金属部分和/或将在其中压 入心轴的第二金属部分；-步骤h)包括最终步骤i)抛光金属沉积物；-多个元件在相同的衬底上制成，这可实现批量制造。附图说明从下面参照附图以非限制性示例给出的描述，本专利技术的其它特征和优点将十分清 楚，其中-图1至图5示出根据本专利技术的制造方法的连续(步骤的)视-图6至图8示出替代实施例的连续步骤的视图；-图9示出根据本专利技术的方法的流程图；-图10和图11是根据第一实施例的一体式调节元件的透视图；-图12和图13是根据第二实施例的一体式调节元件的透视图；-图14和图15是根据第三实施例的一体式调节元件的透视图；-图16是根据本专利技术的一体式细弹簧的透视图。具体实施例方式本专利技术涉及一种用于制造时计机芯的调节元件41、41，和41”的方法，该方法总体 上用1标出。如图1至图9所示，方法1包括用于形成至少一类一体式元件(51，”、41、41， 和41”)的连续步骤，所述一体式元件可完全由基于硅的材料形成。参照图1和图9，第一步骤100包括提供绝缘体上硅(S0I)衬底3。衬底3包括均 由基于硅的材料形成的顶层5和底层7。由二氧化硅(Si02)形成的中间层9可在顶层5和 底层7之间延伸。优选地，在该步骤100中，衬底3选择为使得底层7的高度与最终的调节元件41、 41’和41”的一个部分的高度相匹配。另外，底层7的厚度必须足以承受由方法1所引起的 作用力。该厚度可例如在300-400 iim之间。优选地，顶层5用作相对于底层7的间隔装置。因此，顶层5的高度将根据调节元 件41、41，和41”的构型进行调整。根据所述构型，顶层5的厚度因此可例如在10-200 u m 之间波动。在第二步骤101中，如在图2中所见，例如通过DRIE (深反应离子蚀刻)工艺在基 于硅的材料制成的顶层5中选择性地蚀刻凹腔10、11、12、13、14和15。这些凹腔10、11、12、 13、14和15优选地形成两个造型17、19，这两个造型限定出调节元件41、41，和41 ”的硅部 分的内部和外部轮廓。在图2所示的示例中，造型17和19是大致同轴的且具有圆形截面的筒形形状，并 且造型17与造型19相比具有较大的直径。然而，有利地根据方法1，在顶层5上的蚀刻关 于造型17和19的几何形状具有完全的自由度。因此，造型17和19不必须是圆形的，而可 以是例如椭圆形的和/或具有非圆形的内径。优选地留出材料桥接件18，以便在制造期间将调节元件41、41’和41”保持在衬底 3上。在图2所示的示例中，具有四个材料桥接件18，这四个材料桥接件分别保留在各个连 续的凹腔12、13、14和15之间，所述凹腔分布在造型17的周向上的圆弧中。在第三步骤102中，如图3所示，向衬底3添加基于硅的材料制成的附加层21。优 选地，附加层21借助于硅熔融键合(SFB)固定到顶层5上。因此，通过以非常高的附着水 平将造型17和19的顶面与附加层21的底面相结合，步骤102有利地覆盖顶层5。附加层 21的厚度可例如在100-150 iim之间。在第四步骤103中，如图4所示，例如通过类似于步骤101的DRIE工艺在附加的 硅层21中选择性地蚀刻凹腔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PA比勒，M韦拉尔多，T科奴斯，JP蒂埃博，JB彼德斯，P卡森，
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：CH