CH709705A1

CH709705A1 - Procédé de fabrication d'une pièce de micro-mécanique et pièce de micro-mécanique correspondante.

Info

Publication number: CH709705A1
Application number: CH00823/14A
Authority: CH
Inventors: Marc-André Glassey
Original assignee: Sigatec Sa
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-11-30
Also published as: CH709705B1

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.

Description

Domaine technique de l’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.

[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.

Description de l’art antérieur:

[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.

[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).

[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.

Exposé sommaire de l’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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[0011] Concrètement, ce deuxième matériau peut être un matériau élastique, notamment un polymère, p.ex. le parylène.

[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.

Brève description du dessin

[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.

Exposé détaillé de l’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.

[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.

[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.

[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

[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.

[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:

[0020] Calcul du nombre de battement par heure.

[0021] Un spiral «classique» pourra donc avoir les valeurs suivantes:

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

Claims

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.

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 vitrocéramique

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).

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.

5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le deuxième matériau (M2) est le parylène.

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.

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.

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).

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.

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.

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.