CH709705A1 - Method of manufacturing a micro-mechanical part and corresponding micro-mechanical part. - Google Patents

Method of manufacturing a micro-mechanical part and corresponding micro-mechanical part. Download PDF

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Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique (PMM) à partir d’une ébauche (E) en un premier matériau (M1), caractérisé en une étape d’enrobage entier ou partiel de cette ébauche (E) avec un deuxième matériau (M2) afin d’amortir les chocs de la pièce de micro-mécanique (PMM) contre elle-même ou contre des autres composants. La présente invention se rapporte également à une pièce de micromécanique (PMM), par exemple un spiral utilisé pour équiper un oscillateur dans un mouvement horloger, fabriquée à l’aide de ce procédé.The present invention relates to a method for manufacturing a micro-mechanical part (PMM) from a blank (E) in a first material (M1), characterized in a whole or partial coating step of this blank (E) with a second material (M2) to damp the shocks of the micro-mechanical part (PMM) against itself or against other components. The present invention also relates to a micromechanical part (PMM), for example a hairspring used to equip an oscillator in a watch movement, manufactured using this method.

Description

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

[0001] La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique et à une pièce de micro-mécanique correspondante. De manière plus particulière, la présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique et une pièce de micro-mécanique correspondante ayant une résistance aux chocs augmentée. [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a micro-mechanical part and to a corresponding micro-mechanical part. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a micro-mechanical part and a corresponding micro-mechanical part having increased impact resistance.

[0002] De manière encore plus particulière, la pièce de micro-mécanique selon la présente invention peut être un spiral équipant un oscillateur dans un mouvement d’horlogerie mécanique. [0002] Even more particularly, the micro-mechanical part according to the present invention may be a balance spring fitted to an oscillator in a mechanical watch movement.

Description de l’art antérieur:Description of the prior art:

[0003] Depuis un certain temps, les mouvements horlogers sont équipés d’une nouvelle génération de pièces de micro-mécanique, fabriquées p.ex. en silicium, en silicium recouvert d’oxyde, en diamant, en verre, en verre de type vitrocéramique, etc... Parmi ces pièces de micro-mécaniques, on peut notamment citer les spiraux qui équipent les oscillateurs dans des mouvements d’horlogerie mécaniques. [0003] For some time now, watch movements have been equipped with a new generation of micro-mechanical parts, made for example in silicon, in oxide-coated silicon, in diamond, in glass, in type glass. vitroceramic, etc. Among these micro-mechanical parts, mention may be made in particular of the balance springs which equip the oscillators in mechanical clock movements.

[0004] La caractéristique commune de ces nouveaux oscillateurs est d’être réalisés dans un matériau fragile donc peu résistant aux chocs, plus particulièrement aux chocs contre une autre pièce (p.ex. une partie du mouvement) ou un choc contre la pièce elle-même (entre-choc). [0004] The common feature of these new oscillators is that they are made of a fragile material which is therefore not very resistant to shocks, more particularly to shocks against another part (eg part of the movement) or a shock against the part it - even (between-shock).

[0005] En effet, lors du fonctionnement régulier du spiral dans un mouvement horloger, ce dernier ne touche pas d’éléments externes (comme le pont ou le balancier). Mais lorsqu’un mouvement horloger est soumis à des tests de chocs de qualification, ces tests peuvent aller jusqu’à des accélérations de 5G. Les déformations du spiral sont alors grandes et les spires peuvent facilement venir en contact avec elles-mêmes ou avec un autre élément du mouvement (p.ex. une partie du pont). Malheureusement, ces contacts peuvent provoquer une amorce de fissure ou une rupture du spiral. [0005] Indeed, during regular operation of the hairspring in a watch movement, the latter does not touch external elements (such as the bridge or the balance). But when a watch movement is subjected to qualifying shock tests, these tests can go up to 5G accelerations. The deformations of the hairspring are then great and the turns can easily come into contact with themselves or with another element of the movement (eg part of the bridge). Unfortunately, these contacts can cause the initiation of a crack or the hairspring to break.

Exposé sommaire de l’invention:Summary description of the invention:

[0006] La présente invention a pour but de pallier ces problèmes et de mettre à disposition une pièce de micro-mécanique, notamment dans un mouvement horloger, qui n’est pas susceptible de se fracturer lorsqu’elle vient en contact avec elle-même ou une autre partie du mouvement horloger. The object of the present invention is to alleviate these problems and to provide a piece of micro-mechanics, in particular in a watch movement, which is not liable to fracture when it comes into contact with itself. or another part of the watch movement.

[0007] Ce but de la présente invention est atteint grâce à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique selon la revendication 1 ainsi qu’une pièce de micro-mécanique selon la revendication 6. Les modes de réalisation préférés sont décrits dans les revendications dépendantes. This object of the present invention is achieved by means of a method of manufacturing a micro-mechanical part according to claim 1 as well as a micro-mechanical part according to claim 6. Preferred embodiments are described. in the dependent claims.

[0008] Concrètement, ce but de la présente invention est particulièrement atteint grâce à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique à partir d’une ébauche en un premier matériau avec une étape d’enrobage entier ou partiel de l’ébauche avec un deuxième matériau afin d’amortir les chocs de la pièce de micro-mécanique contre elle-même ou contre des autres composants. Concretely, this object of the present invention is particularly achieved thanks to a method of manufacturing a micro-mechanical part from a blank in a first material with a step of full or partial coating of the blank with a second material in order to absorb the shocks of the micro-mechanical part against itself or against other components.

[0009] En d’autres mots, la présente invention propose d’encapsuler l’ébauche de la pièce de micro-mécanique (p.ex. du spiral qui est utilisé pour équiper l’oscillateur dans un mouvement horloger) dans une couche «molle» ayant pour propriété d’absorber les chocs de la pièce contre elle-même ou contre un autre élément. [0009] In other words, the present invention proposes to encapsulate the blank of the micro-mechanical part (eg of the balance spring which is used to equip the oscillator in a watch movement) in a layer " soft ”having the property of absorbing the shocks of the part against itself or against another element.

[0010] De manière notable, le premier matériau peut être le silicium, le silicium recouvert d’oxyde, le diamant, le verre, la céramique ou la vitrocéramique. En ce qui concerne le deuxième matériau, il peut de manière notable s’agir d’un matériau avec un module d’élasticité plus petit que celui du premier matériau. [0010] Notably, the first material can be silicon, silicon covered with oxide, diamond, glass, ceramic or glass-ceramic. As regards the second material, it can notably be a material with a lower modulus of elasticity than that of the first material.

[0011] Concrètement, ce deuxième matériau peut être un matériau élastique, notamment un polymère, p.ex. le parylène. [0011] Concretely, this second material can be an elastic material, in particular a polymer, for example parylene.

[0012] A cet endroit, nous aimerions rappeler que la présente invention se réfère également à des pièces de micro-mécanique obtenues à l’aide d’un tel procédé de fabrication. [0012] At this point, we would like to recall that the present invention also refers to micro-mechanical parts obtained using such a manufacturing process.

Brève description du dessinBrief description of the drawing

[0013] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention vont maintenant être décrits en détail dans l’exposé suivant qui est donné en référence à la figure annexée qui représentent de manière schématique en coupe une pièce de micro-mécanique selon un mode de réalisation de la présente invention. [0013] Other characteristics and advantages of the invention will now be described in detail in the following description which is given with reference to the appended figure which diagrammatically show in section a micro-mechanical part according to one embodiment. embodiment of the present invention.

Exposé détaillé de l’inventionDetailed description of the invention

[0014] En résumé, la présente invention permet de réaliser les pièces de micro-mécanique avec une résistance aux chocs élevée. Une telle pièce est représentée à la fig. 1 de manière schématique en vue de coupe. In summary, the present invention makes it possible to produce micro-mechanical parts with high impact resistance. Such a part is shown in FIG. 1 schematically in sectional view.

[0015] A la fig. 1 , on voit l’ébauche E de la pièce de micro-mécanique PMM en un premier matériau M1 revêtue d’une couche en un deuxième matériau M2. A la fig. 1 , la couche en le matériau M2 recouvre toute la surface de l’ébauche E, mais il est également imaginable de ne prévoir cette couche que sur une partie seulement de la surface de l’ébauche E. [0015] In FIG. 1, we see the blank E of the micro-mechanical part PMM in a first material M1 coated with a layer of a second material M2. In fig. 1, the layer of material M2 covers the entire surface of the blank E, but it is also conceivable to provide this layer on only a part of the surface of the blank E.

[0016] Typiquement, l’ébauche E sera réalisée en silicium, silicium recouvert d’oxyde, diamant, verre, céramique ou vitrocéramique, mais d’autres matériaux sont bien entendu également possibles. Typically, the blank E will be made of silicon, silicon covered with oxide, diamond, glass, ceramic or glass-ceramic, but other materials are of course also possible.

[0017] En ce qui concerne le matériau M2 de la couche d’enrobage de l’ébauche E, il est préférable qu’il ait un module d’élasticité plus petit que celui du matériau M1 de l’ébauche E. Pour ceci, on peut de manière avantageuse utiliser un polymère, notamment du parylène As regards the material M2 of the coating layer of the blank E, it is preferable that it has a smaller modulus of elasticity than that of the material M1 of the blank E. For this, one can advantageously use a polymer, in particular parylene

[0018] De manière générale, plusieurs caractéristiques sont nécessaires au succès de cette couche externe en le matériau M2 qui enrobe l’ébauche E, notamment: son influence sur le comportement élastique de la pièce de micromécanique PPM doit être minime (notamment lorsque la pièce de micromécanique PPM est un spiral qui équipe un oscillateur dans un mouvement d’horlogerie), son épaisseur doit être suffisante pour amortir les contacts de manière appropriée, et cette couche doit être solidaire de l’ébauche E.[0018] In general, several characteristics are necessary for the success of this outer layer made of the material M2 which coats the blank E, in particular: its influence on the elastic behavior of the PPM micromechanical part must be minimal (especially when the PPM micromechanical part is a balance spring fitted to an oscillator in a watch movement), its thickness must be sufficient to cushion the contacts appropriately, and this layer must be integral with the blank E.

[0019] L’influence de la couche en le matériau M2 sur le comportement de la pièce PPM peut être contrôlée et réglée de manière pratique ou par calculs, ci-dessous la méthode calculée pour un spiral: [0019] The influence of the layer of material M2 on the behavior of the PPM part can be controlled and adjusted in a practical way or by calculations, below is the method calculated for a hairspring:

[0020] Calcul du nombre de battement par heure. [0020] Calculation of the number of beats per hour.

[0021] Un spiral «classique» pourra donc avoir les valeurs suivantes: A "classic" hairspring can therefore have the following values:

[0022] E: 169 GPA, h: 0.15 mm, e: 0.032 mm; L: 137 mm I: 8 mg.cm<2>et donnera ainsi 28 813 battements/heure. [0022] E: 169 GPA, h: 0.15 mm, e: 0.032 mm; L: 137 mm I: 8 mg.cm <2> and will thus give 28,813 beats / hour.

[0023] Dans le cas d’un spiral enrobé, on ajoutera le couple élastique de l’enrobage en le matériau M2 avec celui de l’ébauche en le matériau M1 et on calculera pour les valeurs t: 1 um et Een2.5 Gpa. On obtient ainsi 28 859 battements/heure. In the case of a coated balance spring, we will add the elastic torque of the coating in the material M2 with that of the blank in the material M1 and we will calculate for the values t: 1 μm and Een2.5 Gpa . This gives 28,859 beats / hour.

[0024] La différence entre un spiral enrobé et un spiral «normal» est de 46 battements/heure, soit 1.6/1000. Ces valeurs typiques montrent que l’ajout d’un enrobage de 0.5 micron nécessitera un réglage de la marche mais les perturbations d’ordre secondaire dues aux variations du coefficient thermique de l’enrobage seront minimes. The difference between a coated balance spring and a "normal" balance spring is 46 beats / hour, or 1.6 / 1000. These typical values show that the addition of a 0.5 micron coating will require a rate adjustment but secondary disturbances due to variations in the thermal coefficient of the coating will be minimal.

[0025] L’épaisseur de la couche de protection en le matériau M2 citée dans l’exemple est de 1um, soit 3.1% de la largeur de la spire. Les essais réalisés montrent l’efficacité d’un enrobage de cette épaisseur. La compression d’une couche «molle» permet d’absorber les forces lors d’un contact et de les répartir sur une surface de spire plus grande diminuant ainsi les casses dues au contact lors des chocs. [0025] The thickness of the protective layer of material M2 cited in the example is 1um, or 3.1% of the width of the coil. The tests carried out show the effectiveness of a coating of this thickness. The compression of a "soft" layer absorbs the forces during contact and distributes them over a larger coil surface, thus reducing breakage due to contact during impact.

[0026] Il est évident pour un homme du métier que les informations qui viennent d’être données concernant un procédé de fabrication des pièces de micro-mécanique, notamment d’horlogerie mécanique, et la pièce fabriquée à l’aide de ce procédé pourront facilement être adaptées et/ou supplémentées à l’aide d’autres éléments bien connus dans le métier, sans que ces adaptations et/ou suppléments sortent du cadre de la présente invention. It is obvious to a person skilled in the art that the information which has just been given concerning a process for manufacturing micro-mechanical parts, in particular mechanical timepieces, and the part manufactured using this process may easily be adapted and / or supplemented using other elements well known in the art, without these adaptations and / or supplements departing from the scope of the present invention.

Claims (11)

1. Procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique (PMM) à partir d’une ébauche (E) en un premier matériau (M1) caractérisé en une étape d’enrobage entier ou partiel de l’ébauche (E) avec un deuxième matériau (M2) afin d’amortir les chocs de la pièce de micro-mécanique (PMM) contre elle-même ou contre des autres composants.1. A method of manufacturing a micro-mechanical part (PMM) from a blank (E) of a first material (M1) characterized in a step of completely or partially coating the blank (E) with a second material (M2) for damping the impacts of the micro-mechanical part (PMM) against itself or against other components. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier matériau (M1) est le silicium, le silicium recouvert d’oxyde, le diamant, le verre, la céramique ou la vitrocéramique2. Method according to claim 1, characterized in that the first material (M1) is silicon, oxide-coated silicon, diamond, glass, ceramic or glass-ceramic 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième matériau (M2) a un module d’élasticité plus petit que celui du premier matériau (M1).3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the second material (M2) has a modulus of elasticity smaller than that of the first material (M1). 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième matériau (M2) est un matériau élastique, notamment un polymère.4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second material (M2) is an elastic material, in particular a polymer. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le deuxième matériau (M2) est le parylène.5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second material (M2) is parylene. 6. Pièce de micro-mécanique (PMM) comprenant une ébauche (E) en un premier matériau (M1), caractérisé en ce que l’ébauche (E) est enrobée de manière entière ou partielle avec un deuxième matériau (M2) afin d’amortir les chocs de la pièce de micro-mécanique (PMM) contre elle-même ou contre des autres composants.6. Micro-mechanical part (PMM) comprising a blank (E) made of a first material (M1), characterized in that the blank (E) is completely or partially coated with a second material (M2) so as to to dampen the impacts of the micro-mechanical part (PMM) against itself or against other components. 7. Pièce de micro-mécanique (PMM) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier matériau (M1) est le silicium, le silicium recouvert d’oxyde, le diamant, le verre, la céramique ou la vitrocéramique.7. Micro-mechanical part (PMM) according to claim 6, characterized in that the first material (M1) is silicon, oxide-coated silicon, diamond, glass, ceramic or glass-ceramic. 8. Pièce de micro-mécanique (PMM) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le deuxième matériau (M2) a un module d’élasticité plus petit que celui du premier matériau (M1).8. Micro-mechanical part (PMM) according to claim 6 or 7, characterized in that the second material (M2) has a modulus of elasticity smaller than that of the first material (M1). 9. Pièce de micro-mécanique (PMM) selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le deuxième matériau (M2) est un matériau élastique, notamment un polymère.9. Micro-mechanical part (PMM) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the second material (M2) is an elastic material, in particular a polymer. 10. Pièce de micro-mécanique (PMM) selon l’une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le deuxième matériau (M2) est le parylène.10. Micro-mechanical part (PMM) according to one of claims 6 to 9, characterized in that the second material (M2) is parylene. 11. Pièce de micro-mécanique (PMM) selon l’une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu’elle est un spiral utilisé pour équiper un oscillateur dans un mouvement horloger.11. Micro-mechanical part (PMM) according to one of claims 6 to 10, characterized in that it is a spiral used to equip an oscillator in a watch movement.
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