CN114063423A - 制造包含至少一个三维金属化图案的部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造部件的方法，该部件包含至少一个覆盖局部搪瓷底层的三维金属化图案。

Description

制造包含至少一个三维金属化图案的部件的方法
技术领域
本发明涉及一种制造部件的方法，该部件包含覆盖局部搪瓷底层的至少一个三维金属化图案。
本发明还涉及通过这种制造方法制造的部件。这种部件尤其可以是钟表外部部件或珠宝件的装饰组件。
技术背景
生产用于钟表外部部件或珠宝件的装饰组件是已知的。例如，这种装饰组件可以包含在手表的一部分上镶嵌的美学图案。可能是装饰有图案如刻度的表圈；或者装饰有标示器的表盘；或者装饰有一个或多个图案的表冠、水晶或手表中间部分，或者手链(bracelet link)。手表的与装饰有关的部分可以标记有凸起或深度的标记，例如通过金属如金、银或铂。如果这是深度标记，则后者例如通过填充先前在该手表部分的基底或底座支撑件中形成的空腔而制成。
用于进行这种深度标记的原理包括首先通过物理气相沉积PVD而沉积导电层。一旦沉积了导电层，则通过将部件浸入金属离子浴中，然后在该浴中循环电流，而通过电铸用金属填充空腔。因此，空腔被金属填充以进行标记。在这方面，可以提及描述这种方法的专利文件EP 2 138 323 A1。然而，为了生产钟表外部部件上的装饰性组件，这种方法复杂且实施起来相对缓慢，因为它需要多个生产步骤，这是一个缺点。此外，这种方法的另一个缺点是它仅通过沉积薄层来操作，这不允许在钟表外部部件产生令人满意的三维装饰图案。
此外，用于制造钟表的装饰组件、实施电镀生长或电镀的方法是已知的。这种方法例如在专利文件EP 3 035 128 A1中有所描述。该文献中描述的制造方法包括以下步骤：提供硅基底和在该基底中进行微机械加工以获得上部，该上部提供有穿过该部分厚度的装饰。该微机械加工步骤包括以下阶段：在基底的上导电层上沉积一层光敏树脂；然后在光敏树脂上围绕上部的轮廓和要生产的装饰图案的轮廓放置掩模(mask)；然后通过掩模将树脂暴露于辐射，以显影树脂的某些部分；然后去除未显影的树脂部分并用金属材料填充这样开放的树脂部分；进行电镀或电沉积操作以实现金属材料的生长；最后，去除所有树脂，并从基底分离出具有装饰图案的上部。然而，这种方法的一个缺点是它不能容易地使装饰产生精确和受控的三维形状。因此，这样的方法不允许以干净且受控的方式在钟表外部部件上生产三维装饰图案。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种制造部件的方法，该方法可以容易地在部件上生产三维金属化装饰图案，并获得具有复杂、精确和可控形状的图案。
为此，本发明涉及一种用于制造包含至少一个覆盖局部搪瓷底层的三维金属化图案的部件的方法，其包括独立权利要求1中提到的特征。
制造方法的特定形式在从属权利要求2-17中限定。
根据本发明的制造方法，由于在基底上预先三维形成一个或多个搪瓷图案，然后在这些图案上沉积结构化金属层，使得能够容易地在部件上生产三维金属装饰图案。由此生产的三维装饰图案是干净的，并且可以有利地具有复杂、精确和可控的形状。此外，与现有技术方案中使用的一些材料不同，使用金属化搪瓷具有对化学产品呈惰性且耐高温的额外优点。
根据本发明的一个优选实施方案，光敏树脂为负型光敏树脂，与三维图案互补的树脂层部分为树脂层的未显影部分，其余树脂部分为树脂层的显影部分。
有利地，局部搪瓷底层的搪瓷已经预先烧结。这使得搪瓷多孔，从而促进搪瓷图案的三维成形。
为此，本发明还涉及使用上述制造方法制造的部件，其包括权利要求15中提到的特征。
附图说明
在以下描述中基于附图所示的至少一个非限制性实施方案更好地展示根据本发明的用于制造包含至少一个三维金属化图案的部件的方法的目的、优点和特征。：
-图1是显示根据本发明的用于制造包含至少一个三维金属化图案的部件的方法的一系列步骤的流程图，金属化图案覆盖局部搪瓷底层；和
-图2是显示用于制造图1的局部搪瓷底层的方法的一系列步骤的流程图。
发明详述
参考图1描述根据本发明的用于制造包含至少一个三维金属化图案4的部件2的方法。部件2通常是钟表外部部件或珠宝件的装饰组件，例如手表的表圈，或装饰有3D标示器的手表表盘，或手表的表冠、水晶或中间部分。在本发明的上下文中不以此为限制，三维金属化图案4例如是标示器、刻度、标志或其他美学装饰。
在初始步骤10中，提供基底6，在基底6上预先形成一个或多个三维搪瓷图案3。优选地，将构成图案3的搪瓷预先烧结。
该局部搪瓷底层可以根据任何类型的已知制造方法制造。特别地，并且在本发明的上下文中不受此限制，现在参考图2描述这种方法的实例。
在第一步骤40中，提供裸基底6。基底6由能够承受高温的材料构成，特别是可以高达1400℃的温度。基底6优选选自由氧化锆、氧化铝、蓝宝石或红宝石组成的组。然而，它也可以是半导体基底6，例如硅，或者砷化镓，其上层可以是导电的，或者是由天然材料如珍珠母制成的基底。
在接下来的步骤42中，在基底6的上表面上沉积光敏树脂层8。
在接下来的步骤44中，光敏树脂层8选择性地暴露于辐射5，以局部显影树脂8的部分11，目的是在树脂8中形成空部分9。所使用的辐射5例如是由激光或紫外线灯发出的紫外线(UV)辐射。为了进行树脂8的这种结构化，将掩模(未示出)施加到树脂层8上，掩模的轮廓对应于要形成的空部分9。光敏树脂8例如为负型光敏树脂。该树脂8可以是可光聚合的树脂，例如基于聚酰亚胺PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的树脂或可从Shell Chemical以参考号SU-8获得的八官能环氧树脂和选自例如三芳基锍盐的光引发剂。掩模可以是石英板，根据要制造的空部分9，在石英板上制造具有不透明部分和透明部分的掩模层。或者，光敏树脂8可以为正型光敏树脂。在这种情况下，掩模与负型光敏树脂使用的掩模相反。在该步骤44结束时，去除掩模。
在接下来的步骤46中，树脂层8的对应于要形成的空部分9的部分被去除。该去除步骤例如通过物理或化学方式进行。在使用负型光敏树脂的情况下(如图2中的情况)，去除的是树脂8的未照射部分13。这样去除树脂8中的部分13然后允许露出树脂8中的空部分9。相反，在使用正型光敏树脂的情况下(图中未示出的情况)，去除的是树脂的被照射的部分。也可以使用非光敏树脂，在这种情况下，后者通过激光烧蚀以机械方式去除。
在接下来的步骤中，将树脂8中的空部分9填充搪瓷粉末25。
在接下来的步骤50中，预烘烤搪瓷粉末25。为此，搪瓷粉末25例如被加热到200℃的温度，例如50分钟。在该相同的步骤50中，或在随后的步骤中，树脂8的剩余部分11例如通过热而去除。为此，树脂8的剩余部分11例如加热到600℃的温度，例如30分钟。树脂8的最后剩余部分11的这种去除允许在对应于先前树脂的空部分9的区域处显露搪瓷图案3。
优选地，在随后的步骤52中，清洁由基底6和搪瓷图案3形成的组件。
优选地，在最终步骤54中，烧结图案3的搪瓷，这允许促进搪瓷图案3的三维成形并促进金属层的粘附。
用于制造形成图2中所示的图案3的局部搪瓷底层的方法的实例具有不需要复杂工具、实施起来相对简单且成本低的优点。
用于制造形成图案3的局部搪瓷底层的方法的另一实例(图中未示出)包括在一个或多个初始步骤中通过移印将搪瓷直接施加到基底上。然后在下一步中预烘烤搪瓷。为此目的，例如将搪瓷加热到177℃的温度，例如60分钟。优选地，在下一步骤中，烧结图案的搪瓷。为此，搪瓷例如在860℃的温度下烧结例如5分钟。这个烧结步骤允许在搪瓷中限定所需的形状，从而显示搪瓷图案。优选地，在最后的步骤中，清洁由基底和搪瓷图案形成的组件。用于制造局部搪瓷底层的方法的该特定示例性实施方案具有不需要在光敏树脂上进行任何结构化的优点。
回到根据本发明的制造方法，如图1所示，在随后的优选步骤中清洁搪瓷图案3。
在随后的步骤14中，将至少一个金属化层15沉积在搪瓷图案3上。优选地，如图1所示，在该沉积步骤14结束时金属化层15完全覆盖搪瓷图案3。更优选地，在该沉积步骤14中使用的金属化材料是氮化铬、氧氮化锆或金。显然，金属化步骤可以由几个金属层的堆叠组成。
在随后的步骤中，光敏树脂层17沉积在金属化层15上。优选地，如图1所示，在该沉积步骤结束时，光敏树脂层17完全覆盖金属化层15。
在接下来的步骤18中，光敏树脂层17选择性地暴露于辐射7，以局部显影树脂部分19。这些树脂部分19对应于三维图案。所使用的辐射7例如是由灯发射的紫外线(UV)辐射。为了进行树脂17的这种结构化，在树脂层17上方施加掩模(未示出)，该掩模对应于(一个或多个)三维图案。光敏树脂17例如是负型光敏树脂。该树脂17可以是可光聚合的树脂，例如基于聚酰亚胺PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的树脂或可从Shell Chemical以参考号SU-8获得的八官能环氧树脂和选自例如三芳基锍盐的光引发剂。掩模可以是石英板，在其上产生具有不透明部分和透明部分的掩模层。或者，光敏树脂8可以为正型光敏树脂。在这种情况下，掩模与负型光敏树脂使用的掩模相反。在该步骤18结束时，去除掩模。
根据另一个实施方案，使用非光敏树脂，一旦树脂干燥，后者通过激光烧蚀机械去除，因此不需要掩模。
在接下来的步骤20中，树脂层17的与图案互补的部分被去除。该去除步骤20例如通过物理或化学方式进行。在该相同步骤20中，金属化层15的相应下面部分21也被去除。优选地，金属化层15的下面部分21(对应于树脂层17的与图案互补的部分)通过化学浸蚀(也称为蚀刻)去除。在使用负型光敏树脂的情况下(如图1中的情况)，树脂17的未照射部分23形成与图案互补的部分并且在该步骤20中被去除。局部显影(因此被照射)的树脂部分19则对应于图案。相反，在使用正型光敏树脂的情况下(图中未示出的情况)，树脂的照射部分形成与图案互补的部分并被去除。未照射的树脂部分则对应于图案。
在接下来的步骤22中，去除对应于图案的树脂17的剩余部分。该步骤22例如使用溶剂进行。这允许显露三维金属化图案4。然后每个图案4由沉积在局部搪瓷底层3上的金属化材料15组成。在使用负型光敏树脂的情况下(如图1中的情况)，树脂17的显影部分19形成剩余部分并在该步骤22中去除。相反，在使用正型光敏树脂的情况下(图中未示出的情况)，树脂的未显影部分形成剩余部分并在该步骤22中去除。
优选地，在最后步骤中，清洁部件2。
因此可以理解，根据本发明的制造方法允许容易地在部件2上生产三维金属化装饰图案4。由此生产的三维装饰图案4是干净的，并且可以有利地具有复杂、精确和可控的形状。

Claims (17)

1.一种制造部件(2)的方法，所述部件(2)包含至少一个覆盖局部搪瓷底层(3)的三维金属化图案(4)；所述方法包括以下步骤：
-提供(10)基底(6)，在基底(6)上预先形成一个或多个三维搪瓷图案(3)；
-在搪瓷图案(3)上沉积(14)至少一个金属化层(15)；
-在金属化层(15)上沉积树脂层(17)；
-选择性地加工(18)树脂层(17)，以局部形成与三维图案对应或互补的树脂部分(19)；
-去除(20)与三维图案互补的树脂层部分(23)，以及对应于金属化层(15)的下面部分(21)；和
-去除剩余的树脂部分(19)，以显露相应的三维金属化图案(4)，所述图案(4)或每个图案(4)由沉积在局部搪瓷底层(3)上的金属化材料制成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，树脂(17)为负型或正型光敏树脂，与三维图案互补的树脂层部分(23)是树脂层(17)的未显影或显影部分，剩余的树脂部分(19)是树脂层(17)的显影或未显影部分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，局部搪瓷底层(3)的搪瓷已经预先烧结。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在沉积金属化层(15)的步骤(14)之前，还包括清洁搪瓷图案(3)的步骤。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过溶剂去除剩余的树脂部分(19)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还包括清洁部件(2)的最终步骤。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，金属化材料(15)是氮化铬、氧氮化锆、金或钛。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，光敏树脂(17)是可光聚合树脂，例如可光聚合环氧树脂，优选八官能环氧树脂SU-8。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，非光敏树脂(17)是环氧树脂。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，选择性加工光敏树脂层(17)的步骤(18)是通过UV灯进行的，包括在树脂层(17)上施加掩模的初始阶段，掩模的轮廓对应于所述三维图案。
11.根据权利要求1-7和9中任一项所述的方法，其特征在于选择性加工非光敏树脂层(17)的步骤(18)通过激光烧蚀进行。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过化学浸蚀去除与三维图案互补的树脂层部分(23)下方的金属化层(15)的部分(21)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在沉积金属化层(15)的步骤(14)结束时，金属化层(15)完全覆盖搪瓷图案(3)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在沉积树脂层(17)的步骤结束时，树脂(17)完全覆盖金属化层(15)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基底(6)由能够承受高达1400℃的温度的材料构成。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，基底(6)的材料选自由氧化锆、氧化铝和蓝宝石组成的组。
17.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的制造方法制造的部件(2)，其特征在于，部件(2)是装饰有钟表外部部件或珠宝件的组件。
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