复合摆轮及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种在基于硅的材料的层（２１）中制成的复合摆轮（４５，４５’），该复合摆轮包括通过至少一个臂（４０，４１，４２，４３）连接至轮缘（３７，３７’）的轮毂（３９，３９’），根据本发明专利技术，所述轮缘（３７，３７’）包括至少一个基本具有带凹口的环（２３，２３’）的形状的附加部分，该带凹口的环与所述基于硅的材料相比具有较大的密度，以用于增加所述摆轮的惯性。本发明专利技术还涉及用于制造这种摆轮的方法。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摆轮及其制造方法，更具体地涉及一种复合摆轮。
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，摆轮已采用多种材料制造，但未解决与摆轮所属于的调节元件中的温度变 化相关的等时性困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提出一种复合摆轮来克服上面所列举的所有或部分缺点，可 更简单地调节该复合摆轮随温度变化的特征，并且可通过包括较少步骤的制造方法获得该 复合摆轮。因此，本专利技术涉及一种在基于硅的材料层中形成的复合摆轮，该复合摆轮包括通 过至少一个臂连接至轮缘的轮毂，其特征在于，所述轮缘包括至少一个用于增加所述摆轮 的惯性的、近似地为带凹口的环的形状的附加部分，所述环与所述基于硅的材料相比具有 较大的密度。根据本专利技术的其它有利特征_所述至少一个附加部分安装在轮缘的其中一个主面上，其使惯性调节增强；_所述至少一个附加部分安装在在轮缘的其中一个主面中制成的凹部中；-所述至少一个附加部分从轮缘的其中一个主面突出；-所述至少一个附加部分包括一系列柱，所述柱以规则的间隔隔开，以补偿在所述 至少一个附加部分中的任何热膨胀；-所述至少一个附加部分从诸如金的金属材料形成，所述金属材料与硅相比具有 高得多的密度；-所述轮毂包括至少一个用于接纳摆轮轴的第二附加部分，所述摆轮轴被压入该 第二附加部分中；-所述至少一个第二附加部分安装在轮毂的其中一个主面上；-所述至少一个第二附加部分安装在在轮毂的其中一个主面中制成的凹部中；_所述至少一个第二附加部分从轮毂的其中一个主面突出；-所述至少一个第二附加部分近似为筒形；-所述至少一个第二附加部分从金属材料形成；-所述至少一个臂为细长的，以便允许其在有任何震动传递到摆轮上的情况下沿 轴向和/或径向变形。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摆 轮。最后，本专利技术涉及一种摆轮的制造方法，该方法包括如下步骤a)提供由基于硅的材料制成的衬底；该方法特征在于，还包括如下步骤b)在衬底上选择性地沉积至少一个金属层，以限定所述摆轮的至少一个金属部分 的造型/样式；c)在衬底中选择性地蚀刻至少一个凹腔，以限定包括所述至少一个金属层的摆轮 的造型；d)从衬底释放摆轮。根据本专利技术的其它有利特征-步骤b)包括步骤e)至少部分地在衬底的表面上通过连续的金属层来生长沉积 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 入其中的心轴的金属部分；-步骤b)包括步骤f)在衬底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g)至少部分地在所述至少一个凹腔中通过连续的金属层来生长 沉积物，以便形成用于增加由基于硅的材料制成的所述第三部分的质量的金属部分和/或 将在其中压入心轴的金属部分；-步骤b)包括最终步骤h)抛光金属沉积物；-多个复合摆轮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和图2示出根据第一实施例的制造方法的连续步骤的视图；-图3至图5示出根据第二实施例的方法的连续步骤的视图；-图6和图7是根据第一实施例的复合摆轮的透视图；-图8和图9是根据第二实施例的复合摆轮的透视图；-图10是本专利技术的方法的流程图。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摆轮45、45’的方法，该方法总体上用1标 出。如图1至图5和图10所示，方法1包括用于形成至少一类复合摆轮、即优选地由诸如 硅和金属的两种不同材料形成的摆轮的连续步骤。参照图1、3和10，第一步骤3包括提供包含硅层的衬底21。优选地在该步骤3中， 如在图1和3中所见，衬底21选择为使得其厚度与所期望的摆轮45、45’的硅部分的厚度 大致匹配。因此，衬底21的厚度可例如在100-400 μ m之间。有利地根据本专利技术，在第一步骤3之后，方法1可包括两个如在图10中所示出的 实施方式19、20。5根据第一实施方式19，在第二步骤5中，如在图1中所示，方法1包括执行LIGA工 艺(德语名为"r6ntgenLIthographie, Galanoformung Mbformung")，该工艺包括使 用选择性光致结构化的(photostructured)树脂在衬底21上以特定的形状电镀金属的一 系列步骤。由于此LIGA工艺是众所周知的，这里将不再进行详细的描述。然而，所沉积的 金属可以是例如金或镍或这些金属的合金。在图1所示的示例中，步骤5可包括沉积带凹口的环23和/或筒体25。在图1所 示的示例中，环23包括一系列大致形成圆弧形状的柱22，并有利地用于增加将来的摆轮45 的质量。事实上，硅的优点之一为对温度变化的不敏感性。然而，其具有密度低的缺点。因此，本专利技术的第一特征在于使用通过电镀获得的金属来增加摆轮45的质量，从 而增加将来的摆轮45的惯性。然而，为了保持硅的优点，沉积在衬底21上的金属包括在各 柱22之间的空间，该空间可用于补偿环23的任何热膨胀，同时避免将任何与这种膨胀相关 的应力传递到硅上。在图1所示的示例中，筒体25用于接纳摆轮轴，该摆轮轴被有利地压入该筒体中。 事实上，硅的另一缺点为其具有非常小的弹性和塑性区域，这意味着硅是非常脆的。因此， 本专利技术的另一特征在于，并非抵靠硅来紧固摆轮轴，而是在步骤5期间被电镀的金属筒体 25的内径24上紧固摆轮轴。有利地，根据方法1，通过电镀获得的筒体25允许关于其几何形状具有完全的自 由度。因此，特别地，内径24不必须为圆形的，而例如可以是多边形的，这可改善与具有匹 配形状的心轴一起旋转时的力的传递。在第三步骤7中，如图2所示，例如通过DRIE方法在硅衬底21中选择性地蚀刻凹 腔26至34。凹腔26至34优选地形成将来的摆轮45的造型35。如在图2的示例中所示出的， 所获得的造型35包括通过四个臂40至43连接至轮毂39的轮缘37。然而，有利地根据方 法1，在衬底21上的蚀刻允许关于造型35的几何形状具有完全的自由度。因此，特别地， 臂的数量和几何形状可不相同，并且边缘不必须为圆形的，而可以例如为椭圆形的。另外， 臂可为较细长的，以允许它们在有任何震动传递到摆轮45上的情况下沿轴向和/或径向变 形。还应当注意，在轮毂39中制成的凹腔34与金属筒体25的内径24 —起形成可接 纳心轴的中空空间。最后应当注意，材料桥接件36形成为将造型35保持在衬底21上。根据实施方式19，方法1以最终步骤9结束，该步骤9包括从衬底21释放被制造 的摆轮45。有利地，步骤9可简单地通过向摆轮45施加足够的力以破坏其材料桥接件36 来实现。此力可例如通过机加工或通过操作者手动产生。在最终步骤9之后，如图6和7的示例中所示出的，获得主要由硅形成的摆轮45， 该摆轮带有一个或两个金属部分23、25。因此清楚的是，摆轮45为复合类型的，其至少具有 两种类型的材料，并且该摆轮被制成一体件，其中元件35和元件23和/或25在不被破坏 的情况下不能被分开。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