CN105319945B - 基于可光构造玻璃的外部部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于可光构造玻璃的外部部件(21,61)，其包括基于可光构造玻璃的第一部分(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,23,25,27,33,35,43,45)、基于至少一种第二材料的至少一个第二部分(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,23,25,27,33,35,43,45)。根据本发明，第一部分的一个表面(24,28,30,31)与第二部分的一个表面结合以形成一体式外部部件(21,61)。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于可光构造玻璃(photostructurable glass)的外部部件，尤其涉及包括至少一个基于可光构造玻璃的部分和至少一个基于硅、金属或陶瓷的其它部分的上述类型的外部部件。
背景技术
在钟表学领域，越来越多的外部部件借助于易碎材料、例如基于硅或陶瓷的易碎材料形成。例如，可以设想形成表镜、表链、表带或者表冠。
但是，用于刻蚀这些易碎材料的技术限制了关于外部部件的形状方面的可能性。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种外部部件以克服全部或部分上述缺陷，所述外部部件在形状方面限制较少，但其仍然保留了使用基于硅或陶瓷的部分的可能性。
因此本发明涉及一种外部部件，所述外部部件包括基于可光构造玻璃的第一部分和基于至少一种第二材料的至少一个第二部分，其特征在于，第一部分的一个表面与第二部分的一个表面制成整体以形成一体式外部部件。
根据本发明有利地，应理解的是，外部部件为复合型，即其由可光构造玻璃和至少一种其它材料构成。因此应理解的是，在保留基于硅、金属或陶瓷的功能元件的同时，可以使用可光构造玻璃获得特定的形状。
根据本发明的其它有利的变型：
-所述至少一种第二材料为硅基的，并且包括单晶硅、掺杂单晶硅、多晶硅、掺杂多晶硅、多孔硅、氧化硅、石英、硅石、氮化硅或碳化硅；
-所述至少一种第二材料为陶瓷基的，并且包括可光构造玻璃、硼硅酸盐、铝硅酸盐、石英玻璃、微晶玻璃(zerodur)、单晶刚玉、多晶刚玉、矾土、氧化铝、氮化铝、单晶红宝石、多晶红宝石、氧化锆、氧化钛、氮化钛、碳化钛、氮化钨、碳化钨、氮化硼或者碳化硼；
-所述至少一种第二材料为金属基的，并且包括铁合金、铜合金、镍或镍合金、钛或钛合金、金或金合金、银或银合金、铂或铂合金、钌或钌合金、铑或铑合金、或者钯或钯合金；
-所述至少一种第二材料还包括由氧化硅、氮化硅、碳化硅或者碳的同素异形体构成的至少一个局部涂层；
-第一部分和/或第二部分形成表壳、表壳中间部件、表耳、表盘、凸缘、表圈、按钮、表冠、表壳后盖、指针、表链或表带、链节、卡扣、装饰物、镶字块、表镜、表盘脚、上条柄轴、按钮心轴。
本发明涉及一种钟表，其特征在于，该钟表包括根据前述变型中的任一种的外部部件。
另外，根据第一实施例，本发明涉及一种制造一体式外部部件的方法，该方法包括如下步骤：
a)取用基于可光构造玻璃的第一晶片，所述第一晶片包括第一刻蚀图案；
b)取用由至少一种第二材料制成的至少一个第二晶片，所述第二晶片包括至少一个第二刻蚀图案；
c)将所述第一晶片与所述至少一个第二晶片接合或结合以形成衬底，并且通过叠置所述图案形成一体式外部部件，所述外部部件包括基于可光构造玻璃的第一厚度和由所述至少一种第二材料构成的至少一个第二厚度；
d)从衬底释放外部部件。
根据第二实施例，本发明涉及一种制造一体式外部部件的方法，该方法包括如下步骤：
a)将基于可光构造玻璃的第一晶片与由至少一种第二材料构成的至少一个第二晶片接合或结合，以形成衬底；
b)在所述衬底的各个晶片中刻蚀图案，并且通过叠置所述图案形成一体式外部部件，所述外部部件包括基于可光构造玻璃的第一厚度和由所述至少一种第二材料构成的至少一个第二厚度；
c)从所述衬底释放一体式外部部件。
最后，不论所述实施例如何，在同一衬底上制造多个外部部件以用于外部部件的大量生产。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从参照附图以非限制性说明的方式给出的以下描述中更加清楚地显现，在附图中：
-图1为根据本发明的外部部件的透视图；
-图2为根据本发明的外部部件的截面视图；
-图3至图5为用于制造根据本发明的外部部件的方法的步骤图；
具体实施方式
如上所述，本发明涉及一种外部部件，所述外部部件借助于基于可光构造玻璃的第一部分和包括同一类型材料或不同类型材料——即，例如基于硅、金属或陶瓷——的第二部分形成。
该外部部件设计用于钟表学领域中的应用，并且该外部部件由于易碎材料例如硅基或陶瓷基材料的结构化限制而成为必需的。例如，可以设想完全或部分通过易碎材料形成表壳、表盘、凸缘、表镜、表圈、按钮、表冠、表壳后盖、指针、或表链或表带。
但是，始终必须使用普通部件(例如刚玉表镜)是一个限制条件，所述普通部件的生产是受控的，该限制条件难以与不具备塑性区域的部件的使用相融合。
因此本发明涉及一种外部部件，所述外部部件包括基于可光构造玻璃的第一部分、基于至少一种第二材料的至少一个第二部分，其特征在于，第一部分的一个表面与第二部分的一个表面制成整体以形成一体式外部部件。
根据本发明有利地，应理解的是，在保留利用其材料优点的第二部分的同时，第一部分在形状方面具有更多的可能性。另外，存在针对可光构造玻璃的多种可能的结合方法。因此，不必使用另外的材料来使所述两部分结合，如使用粘合剂粘合或使用中间部件的示例。因此，例如，相应形状的两个表面足以使第一部分与第二部分接合或结合。
如上所述，一体式外部部件可以完全或部分由可光构造玻璃基底形成。因此，所述至少一种第二材料可以基于硅、金属或陶瓷。另外，所述至少一种第二材料也可以可选地包括中间材料，该中间材料旨在促进难于附接的两种材料之间的结合。因此，取决于所选择的结合技术，该中间材料可类似于(硬)钎焊，用以使两种材料通过共同附接至中间材料而彼此附接，或形成用以产生大量剧烈的热来使两种材料熔化的层。
当所述至少一种第二材料为硅基的时，其可包括单晶硅、掺杂单晶硅、多晶硅、掺杂多晶硅、多孔硅、氧化硅、石英、硅石、氮化硅或碳化硅。
当所述至少一种第二材料为陶瓷基的时，其可包括可光构造玻璃、硼硅酸盐、铝硅酸盐、石英玻璃、微晶玻璃、单晶刚玉、多晶刚玉、矾土、氧化铝、氮化铝、单晶红宝石、多晶红宝石、氧化锆、氧化钛、氮化钛、碳化钛、氮化钨、碳化钨、氮化硼或碳化硼。
当所述至少一种第二材料为金属基时，其可以包括铁合金例如15P、20AP或316L钢，铜合金例如黄铜，镍合金例如镍银，钛或钛合金，金或金合金，银或银合金，铂或铂合金，钌或钌合金，铑或铑合金，或者钯或钯合金。
另外，所述至少一种第二材料——即使是基于硅、金属或陶瓷——可包括至少一个局部涂层，所述局部涂层由氧化硅、氮化硅、碳化硅或者碳的同素异形体构成。
根据本发明有利地，第一部分和/或第二部分可构成用于钟表的多种外部部件。通过非限制性示例和参照图1，第一部分和/或第二部分可因此特别形成表壳1，例如表壳中间部件2和表耳3、表盘4、凸缘、表圈5、按钮6、表冠7、表壳后盖8、指针9、表链或表带10例如链节11、装饰物12、镶字块13、表镜14、卡扣、表盘脚、上条柄轴或按钮心轴。
作为示例，图2示出了形成表盘22的外部部件21。表盘22的主体包括多个镶字块23、24、装饰物25和多个表盘脚26、27，所述镶字块构成例如时圈，所述装饰物显示例如品牌名称，所述表盘脚用于将表盘22固定至钟表。
因此应理解的是，例如，所述表盘22可以通过其接触面28、29、30、31、32与镶字块23、24和/或装饰物25和/或表盘脚26、27结合，基于可光构造玻璃的部分由表盘22和/或镶字块23、24和/或装饰物25和/或表盘脚26、27构成。当然，可以设置其他类型的接触面，例如倾斜表面或非直线表面。
如上所述，所述第一部分和/或第二部分可形成多种外部部件。作为图2中的附加示例，表壳1可由形成表壳中间部件2的第一部分和形成表耳3的多个第二部分构成，或者表链10可由形成多个链节11的多个第一部分构成，各个第一部分与形成装饰物的多个第二部分结合。
另外，第一部分可形成表镜14并且与形成表圈5或放大镜的第二部分结合，第一部分可形成按钮6并且与形成按钮心轴的第二部分结合，第一部分可形成表冠7并且与形成上条柄轴的第二部分结合，第一部分可形成表壳后盖8并且与形成用于显示钟表机芯的表镜的第二部分结合，第一部分可形成表链连接链节并且与形成卡扣的第二部分结合，或者第一部分可形成表链链节11并且与形成相反链节的第二部分结合。
根据第一优选实施例，本发明涉及一种制造方法，其包括第一步骤a)，用以提供基于可光构造玻璃的第一晶片51，所述第一晶片51包括如在图3中示出的第一刻蚀图案53。这种玻璃可例如从Schott A.G公司(商标名为)、从Hoya公司(商标名为)或从LifeBioScience公司(商标名为ApexTM)获得。
根据本发明有利地，可光构造玻璃的光学加工相比于硅基或陶瓷基材料的刻蚀允许更多种类的形状。光学加工方法包括，在第一阶段，以对应于可光构造玻璃的波长照射通过一掩模，所述掩模对于所述波长而言是部分不透光的。根据照射的量、取向和分布来加工可光构造玻璃晶片的区域。
因此应理解的是，通过使用具有可变的不透明区域的掩模和/或具有可控焦点的光源，可能产生例如前述镶字块23，24的形状。照射源可例如为紫外线(UV)灯，所述紫外线灯具有波长在200nm和400nm之间的光谱分布峰值。
第二阶段包括对可光构造玻璃晶片进行热处理。热处理温度根据可光构造玻璃而变化并且可高达约600℃。该热处理为通过化学刻蚀进行的最终去除阶段提供更具选择性的照射区域。可以例如在10％的氢氟酸浴中在环境温度下并使用超声波进行该化学刻蚀。因而获得图3所示的晶片51。
第二步骤b)旨在提供由至少一种第二材料制成的至少一个第二晶片55，所述第二晶片包括如图4所示的至少一个第二刻蚀图案57。以非限制性的方式，可能会提及干法刻蚀例如深反应离子刻蚀(DRIE)、激光刻蚀或等离子刻蚀。也极可能想到使用湿法刻蚀，例如如上所述的化学刻蚀或者甚至另一光学加工方法。最后，也可以在干法刻蚀或湿法刻蚀之前进行混合有树脂光刻技术的光学加工。
第三步骤c)旨在使第一晶片51与所述至少一个第二晶片55接合和结合以形成一体式衬底，并且通过所述图案53,55的叠置以形成一体式外部部件，所述外部部件包括基于可光构造玻璃的第一厚度和基于硅、金属或陶瓷的所述至少一种第二材料的至少一个第二厚度。
取决于所使用的材料，存在多种可能的结合/接合方法。以非限制性的方式，可能提及使用激光通过电磁放射直接焊接表面，如例如在本说明书中以引用的方式结合的欧洲专利No.1436830中所述的。也极可能想到使用阳极接合、熔融接合、热压接合、再流接合(reflow bonding)、共晶接合、超声接合或超声波热接合(thermosonic bonding)。
最后，所述方法包括最后步骤d)，该步骤旨在从所述衬底释放一体式外部部件。根据本发明有利地，可使用多种材料以工业化的方式形成外部部件。如在图2中所示的，可例如获得表盘22，所述表盘22包括基于可光构造玻璃的第一厚度22，和由所述至少一种第二材料构成的至少一个第二厚度23,24,26,27。
根据第一实施方式的替代方案，步骤b)可包括形成由同一材料或多种不同材料构成的多个第二晶片。在第一实施例的该替代方案中，因而应理解的是，在步骤c)中可获得具有三个结合在一起的晶片的一体式衬底，从而构成外部部件，所述外部部件包括基于形成表盘22的主体的可光构造玻璃的第一厚度和由同一材料或者多种不同材料构成的至少两个第二厚度，所述同一材料或多种不同材料形成表盘的镶字块23,24和表盘脚26,27。
根据第二实施例，本发明涉及一种制造方法，其包括第一步骤e)，该步骤旨在借助于第一实施例中步骤c)中所描述的相同方法使基于可光构造玻璃的第一晶片和由至少一种第二材料构成的至少一个第二晶片接合或结合，以形成一体式衬底。
第二实施例还具有步骤f)，该步骤旨在借助于在第一实施例中步骤a)和b)中所描述的相同方法在衬底的各个晶片中刻蚀图案，并且通过叠置所述图案，以形成一体式外部部件，所述一体式外部部件包括基于可光构造玻璃的第一厚度和由所述至少一种第二材料构成的至少一个第二厚度。
最后，所述方法包括最后步骤g)，该步骤旨在从衬底释放一体式外部部件。根据本发明有利地，可因而使用多种类型的材料以工业化的方式形成外部部件。如在图2中示出的，可例如获得表盘22，所述表盘22包括基于可光构造玻璃的第一厚度22，和由所述至少第二材料构成的至少一个第二厚度23,24,26,27。
根据第二实施例的替代方案，与第一实施例的替代方案类似，步骤e)还可以包括借助于由同一材料或多种不同材料构成的多个第二晶片制造衬底。在第二实施方式的替代实施例中，因而应理解的是，可获得具有三个结合在一起的晶片的衬底，从而形成外部部件，所述外部部件包括基于可光构造玻璃的第一厚度和如第一实施例的由同一材料或多种不同材料形成的至少两个第二厚度。
当然，不论实施例如何，所述方法允许在同一衬底63上制造多个外部部件61，如图5中示出的。
本发明并不限于所示出的示例，而能够做出对本领域技术人员显而易见的多种变型和修改。特别地，如果对于每一部分需要相同的图案，晶片可彼此结合，并且然后提供单一刻蚀。
同样地，如在表盘4,22的多个镶字块13,23,24的示例中，优选使用晶片的方法，即，所有的镶字块13,23,24在同一可光构造玻璃晶片中加工并且使得其和另一晶片结合。但是，不存在任何情况能阻止镶字块13,23,24被一个接一个地分离/分开，并且然后逐渐和另一制成部件例如表盘4,22结合。
Claims (13)
1.一种用于钟表的外部部件(21,61)，其包括基于可光构造玻璃的第一部分(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,23,25,27,33,35,43,45)、基于至少一种第二材料的至少一个第二部分(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,23,25,27,33,35,43,45)，其特征在于，所述第一部分的一个表面(24,28,30,31)与所述第二部分的一个表面结合以形成一体式外部部件(21,61)。
2.根据权利要求1所述的用于钟表的外部部件(21,61)，其特征在于，所述至少一种第二材料为硅基的，并且包括单晶硅、掺杂单晶硅、多晶硅、掺杂多晶硅、多孔硅、氧化硅、硅石、氮化硅或碳化硅。
3.根据权利要求1所述的用于钟表的外部部件(21,61)，其特征在于,所述至少一种第二材料为陶瓷基的，并且包括可光构造玻璃、硼硅酸盐、铝硅酸盐、石英玻璃、微晶玻璃、矾土、氧化铝、氮化铝、单晶红宝石、多晶红宝石、氧化锆、氧化钛、氮化钛、碳化钛、氮化钨、碳化钨、氮化硼或者碳化硼。
4.根据权利要求1所述的用于钟表的外部部件(21,61)，其特征在于，所述至少一种第二材料为金属基的，并且包括铁合金、铜合金、镍或镍合金、钛或钛合金、金或金合金、银或银合金、铂或铂合金、钌或钌合金、铑或铑合金、或者钯或钯合金。
5.根据权利要求1所述的用于钟表的外部部件(21,61)，其特征在于，所述至少一种第二材料还包括由氧化硅、氮化硅、碳化硅或者碳的同素异形体构成的至少一个局部涂层。
6.根据权利要求1所述的用于钟表的外部部件(21,61)，其特征在于，所述第一部分和/或第二部分形成表壳(1)、表壳中间部件(2)、表耳(3)、表盘(4,22)、凸缘、表圈(5)、按钮(6)、表冠(7)、表壳后盖(8)、指针(9)、表链(10)、链节(11)、卡扣、装饰物(12,25)、镶字块(13,23,24)、表镜(14)、表盘脚(26,27)、上条柄轴或按钮心轴。
7.根据权利要求2所述的用于钟表的外部部件(21,61)，其特征在于，所述至少一种第二材料为石英。
8.根据权利要求3所述的用于钟表的外部部件(21,61)，其特征在于，所述至少一种第二材料为单晶刚玉或多晶刚玉。
9.一种钟表，其特征在于，所述钟表包括如权利要求1至8中任一项所述的用于钟表的外部部件(21,61)。
10.一种制造用于钟表的一体式外部部件(21,61)的方法，其包括如下步骤：
a)取用基于可光构造玻璃的第一晶片(51)，所述第一晶片(51)包括第一刻蚀图案(53)；
b)取用由至少一种第二材料制成的至少一个第二晶片(55)，所述第二晶片(55)包括至少一个第二刻蚀图案(57)；
c)将所述第一晶片(51)与所述至少一个第二晶片(55)接合，以形成衬底(63)，并且通过叠置所述图案(53,57)形成一体式外部部件(21,61)，所述外部部件(21,61)包括基于可光构造玻璃的第一厚度和由所述至少一种第二材料构成的至少一个第二厚度；
d)从所述衬底(63)释放所述外部部件(21,61)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在同一衬底(63)上制造多个外部部件(21,61)。
12.一种制造用于钟表的一体式外部部件(21,61)的方法，其包括如下步骤：
a)将基于可光构造玻璃的第一晶片(51)与由至少一种第二材料构成的至少一个第二晶片(55)接合以形成衬底；
b)在所述衬底(63)的各个晶片(51,55)中刻蚀图案(53,57)，并且通过叠置所述图案形成一体式外部部件(21,61)，所述外部部件(21,61)包括基于可光构造玻璃的第一厚度和由至少一种第二材料构成的至少一个第二厚度；
c)从所述衬底(63)释放一体式外部部件(21,61)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在同一衬底(63)上制造多个外部部件(21,61)。
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