CN101042570B - 由绝缘材料制成的微型机械部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
例如用于时计机芯的硅摆轮游丝(1)的由绝缘材料制成的微型机械部件趋于在运动过程中粘接到例如附图右侧所示相邻部件上，通过在所有或部分表面上进行例如金属的传导性材料层的薄层沉积，消除这种缺陷，该材料最好是非氧化和非磁性的，例如金、铂、铑或硅。
Description
技术领域
本发明涉及一种由绝缘材料制成的微型机械部件，并且更特别是，时计机芯的靠近其它部件的固定或可动部件不由于吸引颗粒而与可动部件的操作直接或间接干涉。
背景技术
例如硅及其合成物、石英、金刚石、玻璃、陶瓷或其它材料的绝缘材料越来越多地用来制造钟表制造工业的微型机械部件，不管是例如板或夹板的固定部件，还是形成驱动系或调节系统的部件的可动部件，例如摆轮游丝、摆轮或擒纵轮。
特别是在例如通过销连接在栓销上以及通过非传导性的粘合剂粘接而完全与其它部件隔离的摆轮游丝中，已经观察到使用硅具有一个缺陷。实际上，在一定操作时间之后，位于摆轮游丝的外端曲线和内端曲线之间的一定数量的线圈趋于粘接到摆轮夹板上，这必然损害了调节系统的等时性。在由硅或其它绝缘材料制成的其它部件中也可观察到相同的现象，这将对于等时性逐渐造成不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过由绝缘材料制成并且其表面进行处理以避免粘接危险的固定或可动微型机械部件来解决所述问题的方法。
因此，本发明涉及一种由例如硅及其合成物、金刚石、玻璃、陶瓷或其它材料的绝缘材料制成的微型机械部件，其所有或部分表面涂覆例如金属材料或非金属传导性材料的导电材料的薄沉积物。传导性沉积物最好具有小于50nm的厚度。这种非常薄的沉积物对于裸眼不可见，但可以经由当前的分析装置来察觉到，消除相邻部件造成的吸引和粘接的危险，这种吸引是由于摩擦或张力在部件中产生静电电荷而造成的。
这种沉积可以在由绝缘材料制成的单体或合成部件上进行，即其中至少外表面由绝缘材料制成。
从可以实现所述目的的材料中，优选地选择例如金、铂、铑、钯的非氧化和非磁性金属。
从非金属传导性材料中，优选地选择石墨、碳、掺杂硅和传导性的聚合物。
这些金属可通过公知方法沉积，使得厚度可通过调节操作状态来控制，例如通过溅射、PVD、掺杂、离子植入或通过电解方法。相同的技术可用于沉积非传导性的金属材料。
在优选的应用模式中，所述微型机械部件是时计机芯的驱动系中的部件，例如摆轮游丝、擒纵叉、擒纵轮或带齿的轮，或者例如形成可动部件的心轴轴承的任何其它固定部件。在以下的详细描述中，将通过摆轮游丝来更加特别说明本发明，摆轮游丝是时计机芯的最敏感部件。
本发明还涉及结合有这种类型的微型机械部件的时计。
附图说明
在通过非限定描述给出的以下示例性实施例的描述中，参考附图，将更加清楚地明白本发明的其它特征和优点，附图中：
图1表示设置有按照本发明处理的摆轮游丝的游丝摆轮的部分剖去的顶视图；
图2是沿着图1的线II-II的截面图，其中带有剖去部分的视图
具体实施方式
通过图1所示的游丝摆轮调节装置更加特别地描述本发明，其中通过实例，通过调整集成电路制造中采用的微加工技术或者加速计，由硅板材或任何其它无定形或结晶绝缘材料，通过硅制成摆轮游丝1。例如，可以使用适用于摆轮游丝的所需轮廓的掩模，进行湿蚀刻、干式等离子加工或反应离子蚀刻(RIE)。
给出小尺寸，相同的硅板材可以批量制造摆轮游丝，其特征通过板材的厚度以及掩模的形状来确定，所示特征可针对摆轮游丝在一个平面内操作进行计算。
虽然现在参考图2，其中截面局限于摆轮游丝1和摆轮夹板9，在线圈1未进行处理时，在一定操作时间之后线圈11的性能表示在左侧。如图所示，线圈11运动离开虚线所示的正常位置，通过摆轮夹板9吸引，并且它们甚至粘接在后者上，这明显与正常操作干涉，即与具有只在一个平面内进行延伸/收缩运动的操作干涉。
右侧表示处理之后的摆轮游丝1，虚线表示线圈11在没有处理时所占据的位置。如图所示，摆轮游丝出色地保持在一个平面内，实际上可以令人吃惊地观察到通过在线圈的所有或部分表面上进行导电材料的非常薄的沉积的处理，消除了所述的不利影响，而不改变摆轮游丝的内在机械性能。“非常薄的沉积”指的是具有小于50nm厚度的沉积，最好是在10和20nm之间。在沉积小于50nm时，部件的内在机械性能不改变，并且沉积物对于裸眼不可见，但是可以经由当前的分析技术来察觉到。在使用传导性金属材料时，所使用的材料最好是非氧化和非磁性金属，例如金、铂、铑、钯。这种沉积可通过多种公知的方法来进行，例如溅射、PVD、离子植入或电解沉积。
通过实例，通过施加60mA的电流长达15秒钟，通过溅射进行15nm的金沉积。
在沉积非金属传导性材料时，最好是从包括石墨、碳、掺杂硅和传导性的聚合物的组中选择，并且使用所述的沉积技术和厚度。
我们刚刚描述了硅摆轮游丝，也可使用其它的无定形或结晶非传导性材料，例如所述的材料，并且通过表面金属化处理，从而避免吸引和粘接的危险。
还可以使用合成材料，以便制造摆轮游丝，该摆轮游丝具有将在其上制造传导性材料的薄沉积物的绝缘硅芯和厚氧化硅涂层。
“合成材料”还可包括嵌置在绝缘材料内的金属芯。
同样，本发明不局限于摆轮游丝，并且可适用于其它运动部件，例如擒纵叉、擒纵轮或带齿的轮，以及时计机芯的其它固定或运动部件。
Claims (16)
1.一种时计，其包括由至少一种绝缘材料制成并结合在时计机芯的驱动系内的摆轮游丝，其特征在于，所述至少一种绝缘材料的所有或部分表面涂覆传导性材料的沉积物。
2.一种时计，其包括擒纵机构，所述擒纵机构包括结合在时计机芯的驱动系内的擒纵叉和擒纵轮，所述擒纵叉和/或擒纵轮由至少一种绝缘材料制成，其特征在于，所述至少一种绝缘材料的所有或部分表面涂覆传导性材料的沉积物。
3.如权利要求1或2所述的时计，其特征在于，传导性材料的沉积物具有小于50nm的厚度。
4.如权利要求3所述的时计，其特征在于，传导性材料的沉积物具有在10和20nm之间的厚度。
5.如权利要求1或2所述的时计，其特征在于，绝缘材料是从硅和硅合成物、金刚石、玻璃和陶瓷中选出的。
6.如权利要求5所述的时计，其特征在于，它包括其上的硅氧化物涂层形成大于50nm厚度的硅芯。
7.如权利要求1或2所述的时计，其特征在于，传导性材料是金属材料。
8.如权利要求7所述的时计，其特征在于，用来进行沉积的金属是非氧化和非磁性材料。
9.如权利要求8所述的时计，其特征在于，金属是从金、铂、铑、钯中选出的。
10.如权利要求1或2所述的时计，其特征在于，传导性材料是非金属传导性材料。
11.如权利要求10所述的时计，其特征在于，用来进行沉积的非金属传导性材料是从包括碳、掺杂硅和传导性的聚合物的组中选出的。
12.如权利要求11所述的时计，其特征在于，用来进行沉积的非金属传导性材料是由石墨制成。
13.一种制造如上述权利要求任一项所述的时计的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
在绝缘材料板材中加工一个部件或成批部件，以及
在部件的所有或部分表面上进行传导性材料层的沉积，同时调节操作状态，以便获得所需厚度。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，沉积步骤包括沉积金属材料或传导性非金属材料。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，传导性沉积通过溅射、PVD、掺杂、离子植入、通过电解方法或者获得这种沉积的任何其它方法来进行。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，绝缘材料是涂覆氧化硅的硅，并且传导性材料是金。
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