CN117795435A - 钟表部件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钟表部件的制造方法，该方法的特征在于该方法包括以下步骤：使基板(20)的上表面(21)凹陷(E1)以形成由至少一个表面(31)限定的凹部(30)，该表面相对于基板(20)的所述上表面(21)在其中延伸的平面(P1)倾斜；形成(E3)模具的至少一个侧面(41)，所述步骤包括将材料沉积(E31)到基板(20)的至少一部分表面上，该表面可选地涂覆有导电层和/或防眩光层(25)，以便形成至少部分地由所述材料的至少一个侧面(41)和由凹部(30)的所述至少一个倾斜表面(31)限定并且可选地由基板(20)的上表面(21)的至少一部分限定的模具。
Description
技术领域
本发明涉及一种钟表部件制造用的模具的制造方法。本发明还涉及一种使用这种模具制造钟表部件的方法。本发明还涉及一种使用这种方法获得的钟表部件本身。
背景技术
现有的用于制造钟表部件的方法并不令人满意或者不适合制造复杂几何形状的部件，即，包括斜面，例如形成“clous de Paris”图案，或包括倒角、斜角或角度加工(angling)。这些方法有时实现了某些复杂的几何形状，但要借助诸如后加工的艰苦步骤。通常，现有的用于制造钟表部件的方法不允许以足够的精度制造所有复杂的形状。
发明内容
因此，本发明的目的是改进用于制造钟表部件的已知方法，尤其是能够以简单的方式并且以高精度制造复杂形状的钟表部件。
为此，本发明基于一种钟表部件制造用的模具的制造方法，其中该方法包括以下步骤：
产生源自基板的上表面的凹部，从而形成由相对于基板的所述上表面在其中延伸的平面倾斜的至少一个表面界定的凹部；
生产模具的至少一个壁，其包括在基板的上表面和/或凹部的至少一部分上沉积材料的步骤，该上表面和/或凹部可选地覆盖有导电层和/或抗反射层，
以便形成至少部分地由所述材料的至少一个壁和由凹部的所述至少一个倾斜表面并且可选地由基板的上表面的至少一部分限定的模具。
本发明更具体地在权利要求中限定。
附图说明
本发明的这些目的、特征和优点将在以下参照附图给出的特定实施方式的非限制性描述中详细公开，在附图中：
图1是对根据本发明的一个实施方式的钟表部件的制造方法的步骤的示意性描绘。
图2a至图10a示出了根据本发明的第一实施方式的钟表部件的制造方法的步骤的剖视图。
图2b至图10b示出了根据本发明的第二实施方式的钟表部件的制造方法的步骤的剖视图。
图11示出了根据本发明的一个实施方式的指针的俯视立体图。
图12示出了根据本发明的上述实施方式的指针的一个端部的横向剖视图。
图13示出了用于制造根据本发明的上述实施方式的指针的模具的横向剖视图。
图14示出了根据本发明的实施方式的在模具中制造指针的步骤的横向剖视图。
图15示出了根据本发明的上述实施方式的指针的变体的俯视立体图。
图16示出了根据本发明的上述实施方式的指针的变体的一个端部的横向剖视图。
图17和图18示出了在用于制造根据本发明的上述实施方式的指针的变体的模具的制造用的基板上产生凹部的步骤的横向剖视图。
图19示出了用于制造根据本发明的上述实施方式的指针的变体的模具的横向剖视图。
图20示出了根据本发明的实施方式的在模具中制造指针的变体的步骤的横向剖视图。
图21示出了根据本发明的一个实施方式的贴花的俯视立体图。
图22示出了制造根据本发明的上述实施方式的贴花用的模具的步骤的横向剖视图。
图23示出了根据本发明的实施方式的在模具中制造贴花的步骤的横向剖视图。
图24至图28示出了根据本发明的第三实施方式的钟表部件的制造方法的步骤的剖视图。
图29示出了图28所示的整体变体的剖视图。
图30示出了根据本发明的第四实施方式的钟表部件的制造方法的步骤的剖视图。
具体实施方式
本发明通过特定模具的中间制造而实现了所寻求的目的，所述特定模具具有复杂形状，从而通过在该特定模具中简单地模制来获得具有复杂形状的钟表部件。
本发明首先包括一种钟表部件制造用的模具的制造方法。然后，它包括一种钟表部件本身的制造方法，该方法的第一阶段Ph1包括实施用于制造模具的方法，该方法的第二阶段Ph2是使用这种模具来制造钟表部件本身，如图1示意性所示。
首先将参照图2a至图10a和图2b至图10b然后参照图24至图30描述根据通过说明性示例选择的特定实施方式的、钟表部件制造用的模具的制造方法。
该方法包括获得基板20的在先步骤，该基板20具有根据前两个实施方式厚度在几百微米和几毫米之间的基本上扁平的形状，该基板20具有潜在地基本平行的上表面21和下表面23。上表面21大体是平坦的。作为一种变型，其可以不是平坦的，例如，它可以是圆顶形的和/或它可以包括一个或多个凹部。在任何情况下，为了简化描述，将参照所述上表面21在其中延伸的平面P1，该平面P1在表面不完全平坦的情况下是切向平面，这将在下文中详细阐述。下表面23同样在平面P3中延伸。基板20的厚度是两个平面P1和P3之间的距离。
此外，基板20可以由导电材料(例如金属或金属合金，例如不锈钢)制成，或者由非导电材料(例如硅、玻璃或陶瓷或聚合物或者复合材料)制成，例如为晶片或垫的形式。基板优选地具有低粗糙度。它可能有利地经历了传统的制备步骤，包括对其进行脱脂、清洁以及可选的钝化和/或活化。此外，基板可以具有识别标记，以便可以精确地定向它。
该方法包括第一步骤：产生E1源自基板20的上表面21的凹部30，以便形成由相对于基板的所述上表面在其中延伸的平面P1倾斜的至少一个表面31限定的凹部30。考虑位于凹部30与基板20的不考虑该凹部的上表面21之间的交界4处的该平面P1，即，考虑在该交界4处连续的上表面。这个交界形成边缘。如上所述，如果基板的上表面21整个都不是平坦的，则该平面是与基板的上表面21相切的平面。同样地，如果凹部30的所述倾斜表面31不是平坦的，则将参照与所述倾斜表面相切的平面Pi来考虑凹部30的所述倾斜表面31。通常，当凹部30包括既不垂直也不平行于基板20的上表面21的平面P1的至少一个切向平面Pi时，凹部30包括至少一个倾斜表面。
有利地，倾斜表面31在上表面21与凹部30之间的交界4处具有相对于该上表面21(即，相对于平面P1)形成10度和80度之间的角度的倾斜度。
图2a示出了具有弯曲、圆形、连续和凹形的表面的凹部30的第一示例。它具有横向剖面，也就是说沿着垂直于平面P1的平面的剖面，该剖面是弯曲形状，总体上形成圆形的U形。在该示例中，凹部30基本上在其整个表面上具有倾斜表面31。
图2b示出了为锥形表面的形式的凹部30的第二示例，该锥形表面形成V形的横向剖面。作为一种变型，该凹部可以是三角形的并且具有相同的V形横向剖面。V的每个分支形成凹部30的倾斜表面31的直线部分。
当然，本发明并不涉及凹部30的形状本身，并且不限于所示的两个实施方式。凹部30可以仅在其整个表面的子部分上包括倾斜表面。倾斜表面可以由多个平坦的和/或弯曲的小面形成，其中每个小面最终潜在地是如上所定义的倾斜表面。它还可以是凹形的或凸形的。因此，通常，倾斜表面被定义为与基板20的上表面21的平面P1形成0°或90°以外的角度的表面。倾斜表面31可以是连续的，也可以是不连续的。倾斜表面与平面P1形成的角度可以是恒定的或是别的情况。倾斜表面可以是平坦的和/或弯曲的。在弯曲表面的情况下，上述角度例如可以由倾斜表面上的给定点处的切线与平面P1形成的角度来表征，该角度根据倾斜表面的轮廓而变化。该倾斜表面与平面P1形成的角度可以更具体地在穿过垂直于平面P1的平面的剖面(即，如上所定义的横向剖面)视图中看出。应注意，在非平坦的上表面21的情况下，将在交界4处通过与上表面21相切的平面来测量该角度。此外，可以在基板20中产生一个或多个凹部30。凹部30可以包括一个或多个倾斜表面31。
此外，凹部30可以通过本领域技术人员已知的任何方式产生，例如传统的机械加工、激光加工、激光蚀刻、化学蚀刻或电化学溶解。作为一种变型，凹部不是通过特定的加工步骤产生的，而是可以直接由基板20的制造产生，基板20的上表面21局部不是平坦的。在任何情况下，凹部30都呈现为相对于基板20的上表面21后退的表面，该表面在基板20的厚度中被挖空到一定深度d。
根据图24至图28所示的第三实施方式，基板20至少部分像层或垫的形式，其中至少一个凹部30以凹陷区域的形式产生，特别是通过首字母缩写为TPP的双光子聚合技术；该基板20由树脂制成，或者由任何可以通过双光子聚合进行结构化的材料(例如某些有机改性陶瓷(ormocer)、光敏复合材料、某些“玻璃陶瓷”)制成。如图24所示，该基板20位于支撑件70上。在未被示出的变型中，经过双光子聚合的基板20可以是具有与描述的前两个实施方式的基板相似的形状的板的形式。
应注意，在该第三实施方式中使用的这种双光子聚合技术提供了许多优点，包括大量可能的复杂形状，例如具有悬伸的重叠区域或者不连续的结构或者波浪形状。这种技术还可以实现高水平的精度、小于100nm的分辨率和小于10nm的粗糙度Ra。它还可以在大的曝光体积上操作。这种技术例如可以产生局部弧形的和/或倾斜的倾斜壁。
替代地，由树脂或其他兼容材料制成的基板20可以使用立体光刻技术或灰度光刻技术产生为具有凹部，这些技术具有较低的分辨率并且具有形状限制。
凹部30的深度d对应于在基板20的上表面21的平面P1和平行于平面P1并穿过凹部30的离平面P1最远的点的平面P2之间测量的距离。该深度d是在垂直于平面P1和P2(即垂直于基板20的上表面21)的方向上测量的。优选地，凹部的深度d小于或等于1000μm，或小于或等于500μm，或小于或等于400μm。此外，深度d优选地大于或等于10μm，或大于或等于50μm，或大于或等于80μm，或大于或等于100μm。
稍后将变得清楚的是，凹部30将用作钟表部件的制造模具的至少一部分。更具体地，它将用于限定钟表部件的复杂形状，从而可以有利地通过简单的模制来生产该部件，而不需要额外的加工步骤。应注意，凹部因此具有适合于钟表部件的将在该凹部中模制的部分的未来脱模的形状。为此，根据一个示例性实施方式，凹部的在任何深度处的沿着与基板的上表面21在其中延伸的平面P1平行的平面的剖面的面积小于凹部的开口剖面(即，在凹部30与基板20的上表面21之间的交界4处)的面积。根据另一个示例性实施方式，与基板的上表面21在其中延伸的平面P1平行的凹部30的剖面面积随着远离所述平面P1而减小。还应注意，基板20具有形成用于制造钟表部件的模具的一部分的唯一功能，并且不属于未来的钟表部件。注意，图24至图29所示的第三实施方式涉及支撑件70，该支撑件70不形成模具的表面，也不形成未来钟表部件的一部分。
可选地(未被示出)，可以在基板20的上表面21的全部或部分上以及至少部分地在凹部30上、特别是在其倾斜表面上沉积导电层。当基板不是由导电材料制成并且当第二制造阶段需要导电的模具时，需要这样的导电层，这将在下文中详细阐述。考虑到钟表部件的未来金属生长，该导电层特别是可以适用于用作引发电铸、电沉积或电镀步骤的电极。众所周知，这种导电引发层可以包括覆盖有金层或铜层的铬、镍或钛的子层，并且因此采取多层结构的形式。这种导电层可以使用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)或脉冲激光烧蚀沉积(PLD)法、通过热蒸发或通过本领域技术人员已知的任何方式来沉积。
根据该实施方式的方法然后包括可以是可选的步骤E2，该步骤包括在基板上施加抗反射处理，其目的将在下文中解释。根据该实施方式，该步骤通过包括在基板20上至少在其上表面21和/或凹部30的不与适用于曝光树脂(将在下文描述的后续步骤中实施)的入射曝光辐射垂直的部分上沉积抗反射层25的步骤来实施。抗反射层25的施加特别涉及凹部30的倾斜表面31，已知的是通常优选垂直于基板20的上表面21在其中延伸的平面P1施加曝光辐射。抗反射层25可以在基板20的上表面21和/或凹部30的全部或部分上延伸(如图3a和图3b所示)，或者甚至还在支撑件70的一部分上延伸(如图25所示)。
优选地，抗反射层可以将曝光辐射(特别是UV(紫外线)辐射)的反射减少超过98％，或超过99％，或超过99.9％。抗反射层可以是本领域技术人员已知的任何化学类型。它可包含有机材料。特别地，它可以是一层商品名为II的材料。
抗反射处理可包括通过旋涂或喷涂或浸涂或化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)或原子层沉积(ALD)或脉冲激光烧蚀沉积(PLD)或通过本领域技术人员已知的任何技术来沉积抗反射层25。作为一种变型，包括在基板上施加E2抗反射处理的步骤可以包括对基板20的上表面21和/或凹部30或者甚至支撑件70的表面的特殊结构化。基板的上表面21的这种物理结构化尤其可以通过喷砂来实现，例如使用激光。
根据该实施方式的方法然后包括步骤E3，步骤E3包括通过在基板的上表面和/或凹部30上沉积E31材料，尤其是树脂，来形成模具的至少一个壁，从而完成模具，因此模具是通过树脂与基板的一部分的组合来形成的。有利地，包括沉积E31材料的子步骤使得它形成制造模具的壁，这些壁补充基板，特别是补充形成模具底部的全部或一部分的基板的凹部的全部或一部分。作为一种变型，除了树脂之外的材料可以用于形成模具，例如聚合物，例如有机硅聚合物(PDMS)，或可以通过纳米压印光刻法结构化的任何材料，或任何激光结构化的聚合物，或者作为变型通过胶合(包括结合)保持的任何其他材料，例如硅。
根据该实施方式，在该步骤期间使用光刻技术沉积树脂，该步骤包括下文将详细阐述的几个子步骤。
首先，该步骤包括子步骤，该子步骤包括在基板20的上表面21和/或凹部30的全部或部分上并且可能在支撑件70(其可选地覆盖有导电层和/或抗反射层25，如上所述)的全部或部分上沉积E31一层光敏树脂40，特别是至少部分地在凹部30上并且特别是在凹部30的倾斜表面31上沉积一层光敏树脂40，如图4a、图4b和图26所示。
光敏树脂可以是负性的或正性的。如果是前者，它被设计成在曝光辐射的作用下变得对于显影剂不溶或难以溶解(即，暴露区域抵抗显影)，而如果是后者，它被设计成在曝光辐射的作用下变得对于显影剂可溶，而未暴露于辐射的部分保持不溶或难以溶解。
该方法然后包括子步骤，该子步骤包括通过掩模5用曝光辐射45曝光E32所述光敏树脂40，如图5a、图5b和图27所示。曝光辐射45可以是根据掩模5限定的图案曝光光敏树脂40的UV辐射，掩模5包括对应于该图案的开口和不透明区域。替代地，可以通过使用激光或电子束根据预定图案直接写入(因此不需要掩模)来实现曝光。曝光辐射45可以是X射线、UV、可见、IR(红外)辐射或电子束。
根据一个有利的实施方式，所使用的曝光辐射45垂直于或基本上垂直于掩模5延伸的平面，该掩模本身平行于基板20的上表面21的平面P1，从而仅辐照光敏树脂40的与掩模5中形成的开口一致的那些区域。因此，这些辐照区域由垂直于或基本垂直于平面P1的壁限定。因此，这些壁在定义上被称为“直壁”。作为一种变型，辐照辐射45可以相对于基板20的平面P1倾斜，这样的入射辐射然后限定树脂的倾斜壁。
接下来，根据替代实施方式，如图6a、图6b、图7a和图7b、图8a、图8b、图28和图29所示，包括沉积树脂的步骤包括：包括对树脂显影E33的子步骤。注意，图29示出了第三实施方式的图28的整个变体，其中该变体是在上述步骤E32之后显影后获得的结果，在该步骤E32期间，在基板20的树脂40的聚合过程中，所述变体相对于曝光辐射倾斜和旋转。如果树脂是负性的，则显影包括去除未经曝光的树脂区域，例如通过将其溶解在化学产品中或通过等离子体处理。如果使用正性光敏树脂，在显影期间去除被曝光的区域，并且未被曝光的区域保留在基板上。在显影后，在已经去除树脂的地方，基板20是可见的。树脂的剩余部分限定了模具的壁，并且基板的由模具的壁界定的部分限定了模具的底部。因此，模具是通过基板的一部分和树脂部分的组合来形成的。
如上所述，掩模5使得可以限定树脂的必须被曝光或不被曝光的区域，从而最终限定模具的树脂壁的几何形状，因此限定模具的几何形状。为了实现足够的模具精度，重要的是限制甚至防止任何杂散曝光，也就是说，任何可能到达树脂的不希望的曝光辐射。这种杂散曝光辐射46可以在没有对基板20进行抗反射处理的情况下存在，如图5a和图5b所示。杂散曝光辐射46可能源自在基板20的表面上反射的曝光辐射45，从而导致反射辐射到达树脂的不期望区域。特别地，杂散曝光辐射可能到达树脂的用于形成未来模具的壁的区域，然后这将会形成在其树脂壁上包括不规则性的模具，这是不希望的，因为这可能导致在这种模具中最终生产的钟表部件的壁上存在小腔体(或小突起，这取决于树脂的类型)。
杂散曝光辐射的现象特别是可以由凹部30的倾斜表面31引起。作为一种变型，在入射曝光辐射45不垂直于基板20的情况下也可能出现这种杂散反射配置。杂散曝光辐射的存在是相对可预见的，因为它取决于所选配置的几何形状。因此，当存在杂散曝光辐射的风险时，优选如上所述实施包括在基板上施加E2抗反射处理的可选步骤，从而完全或部分地消除了这种杂散曝光辐射的出现，因此保证了由掩模5限定的模具的精确形成。
总之，当入射曝光辐射的方向不垂直于要曝光的树脂沉积在其上的表面时，和/或当基板包括不垂直于入射曝光辐射方向的倾斜表面时，这导致在由入射曝光辐射直接曝光的区域之外的树脂存在杂散曝光的风险。这种杂散曝光对模具的分辨率是有害的，因为它侧向曝光了不应该暴露的树脂区域。例如，在基板20具有平坦的抛光的上表面21的情况下，在垂直于平面P1的方向上入射到正性树脂40上的曝光辐射45在基板20中产生的凹部30的倾斜表面31上反射，产生杂散反射，该杂散反射形成不垂直于平面P1的杂散曝光辐射46，如图5a和图5b所示。
根据一个变型实施方式，形成模具的一部分的树脂壁可以按照文献EP3670441的描述进行生产，结合了至少一个基于如上所述的传统光刻的步骤和至少一个基于双光子聚合技术并因此根据与在本发明的第三实施方式中用于在基板20的树脂中形成凹部的相同技术的步骤。
应注意，前面的步骤也可以同样地应用于图24所示的实施方式，如图25至图28示意性所示，对此进行更详细的描述。
此外，树脂模具部分可以是多层的，包括至少一个基于传统光刻的步骤，具有包括第一开口的第一树脂层和由刚性膜制成的包括第二开口的第二树脂层。
作为一种变型，步骤E1和E3的顺序可以颠倒。
因此，如上所述，在包括产生E1凹部和形成E3模具的至少一个壁的步骤之后，模具由基板和所述材料(树脂40)的组合形成。基板20、特别是具有如上所述的至少一个倾斜表面31的凹部30可以限定要制造的钟表部件的复杂形状。材料(例如树脂40)、特别是其从基板20形成的完美限定的壁40，限定了要制造的钟表部件的壁。
应注意，可想到多个用于将树脂40的壁41定位在基板20上的配置。
根据图6a和图6b所示的第一配置，树脂壁41可以根据凹部30和基板的上表面21之间的交界4形成。在这种情况下，壁在形成在凹部30的端部处的边缘的位置处(即，在凹部30的外周上)垂直于基板的上表面在其中延伸的平面延伸。
模具的制造质量直接影响在该模具中制造的钟表部件。清楚的是，根据如上所述的限定凹部30的周边的边缘精确地定位树脂壁41并不容易。在树脂壁41的该接合处的任何偏移都可能在模具上产生缺陷，然后在所制造的钟表部件上产生缺陷，例如突起或其他缺陷。
为了降低这种风险，图7a和图7b、图28和图29所示的第二配置包括在凹部30内产生至少一个壁41，以消除在交界4上精确定位的需要。在这种方法中，形成形状比要制造的钟表部件大的凹部30，然后凹部30由定位在凹部内的壁41限定。
根据图8a和图8b所示的第三配置，光敏树脂在所述凹部的外侧形成至少一个壁41，即，树脂壁从基板的上表面21延伸到与凹部30的交界4的外侧。
本发明不限于所描述的实施方式。例如，图30示出了根据第四实施方式的模具的制造，该实施方式将前两个实施方式中的一个与第三实施方式相结合。具体地，模具首先包括通过应用与参照前两个实施方式所述的方法类似的方法在第一基板20中产生的至少一个凹部30和通过应用本发明的第三实施方式在位于第一基板20上的第二基板20’中产生的至少一个凹部30’。在该第四实施方式中，第一基板20因此也起到支撑第二基板20’的作用。
当然，也可以设想其他实施方式，特别是根据类似于图30的方法，其中可以使用不同的技术形成凹部。
最后，例如在包括使用曝光辐射对光敏树脂显影的子步骤之后，当然如果已经实施了包括施加E2抗反射处理的步骤，模具的制造方法可以包括部分或完全去除抗反射层25的可选步骤E4(未被示出)。然而，抗反射层25的这种去除并非在所有情况下都是强制性的。当实施这种去除时，该去除被应用于属于用于制造钟表部件的模具的基板20，即在树脂壁41之间。这种去除可以机械地或化学地进行，例如通过剥离或通过等离子体处理。
最后，如上所述，该方法能够形成基部由基板20的至少一个凹部30的全部或部分形成并且可选地由基板的上表面21的一部分形成并且侧面至少部分地由树脂壁41限定的模具。基板20和至少一个凹部30因此形成模具的部分，并且在任何情况下它们都不属于将制造的未来钟表部件。
在特定的模具变型中，模具完全由基板的凹部30组成，没有树脂壁41，然后不执行步骤E3。
根据一个实施方式，所述至少一个凹部通过材料去除技术产生，特别是通过加工产生。根据另一个实施方式，通过双光子聚合或灰度光刻或立体光刻技术，全部或部分地获得所述至少一个凹部或甚至模具的壁。
本发明还涉及一种钟表部件本身的制造方法，该方法的第一阶段Ph1包括实施如上所述的模具的制造方法。制造方法的第二阶段Ph2基于使用这样的模具来制造钟表部件本身。现在将描述该第二阶段的一个实施方式。
制造方法的第二阶段首先包括用所述钟表部件的材料填充E5由第一阶段产生的所述模具的全部或部分的步骤，所述材料将被称为部件材料10，如图9a和图9b所示。包括填充E5模具的该步骤可以包括电沉积、电铸、电镀、滑动铸造或热成型步骤，或者通过铸造填充部件材料的步骤。
因此，根据一个有利的实施方式，该填充步骤可以通过电铸金属材料来执行。在这种情况下，考虑到钟表部件在模具中的未来金属生长，模具必须至少部分地由导电材料制成，以用作引发用的电极。因此，如果基板不是由导电材料制成的，则在制造模具的第一阶段将这种导电层添加到基板上，如上所述。
作为一种变型，模具可用于滑动铸造，以便获得陶瓷钟表部件。根据另一种变型，可以在模具中铸造或成形复合材料或金属玻璃。
然后，该方法包括将在前一个步骤中获得的钟表部件1与模具分离E6(或者换句话说，脱模)的步骤，如图10a和图10b所示。对于该脱模步骤，基板20和至少一个凹部30因此具有使它们适合于钟表部件1的脱模的特征。此外，形成模具的树脂被溶解。这种溶解可以使用本领域技术人员已知的任何技术来进行，例如化学溶解、深反应离子蚀刻(DRIE)或激光烧蚀。此外，可选地，可以将该部件与基板分离。
由于上面描述的方法，与根据本发明的模具直接接触地形成的钟表部件1的整个表面2在脱模后具有完美的最终形状，而不需要额外的操作。因此，本发明能够非常简单地制造包括复杂形状的钟表部件1，该复杂形状特别是与凹部30及其(一个或多个)倾斜表面31对应。因此，钟表部件1包括至少一个倾斜表面，该倾斜表面至少局部地不垂直于且不平行于钟表部件的其它表面(特别是彼此平行的两个主面)或相对于由特定模具的基部形成的部件的表面倾斜。
可选地，可以在与模具的基部相对的面3上实施精加工步骤，该面不是由使用根据本发明的方法获得的模具直接形成的。该精加工步骤可以包括抛光或研磨钟表部件的该相对面3，例如以确保其是平坦的。此外或作为一种变型，该精加工步骤可以包括通过使用物理气相沉积PVD或化学气相沉积CVD或原子层沉积ALD或脉冲激光烧蚀沉积PLD法沉积形成涂层来改变钟表部件的至少一部分表面的颜色或摩擦学特性。应注意，该精加工步骤应用于钟表部件的不与模具直接接触的相对面3。因此，它可以在包括将钟表部件与模具分离E6的步骤之前或之后进行。作为一种变型，精加工步骤、特别是着色步骤，可以应用于整个钟表部件。
根据另一个实施方式，钟表部件的材料是金属或金属合金，特别是基于镍或基于金或基于铜。根据另一个实施方式，部件的材料可以基于陶瓷，或基于复合材料，即，它可以完全或部分地包括陶瓷或复合材料，有利地包含至少50重量％的陶瓷或复合材料。因此，钟表部件主要由金属或金属合金(例如基于镍、基于金或基于铜)制成，或者主要由陶瓷或复合材料制成。
如上所述的钟表部件的制造方法适用于多种不同的钟表部件的制造。举例来说，钟表部件可以是外部钟表部件，例如贴花或指针，或者是机芯的部件，例如擒纵轮或杠杆或弹簧。
本发明还涉及钟表部件本身。本发明的一个主要优点是，它能够制造先前无法生产的具有复杂形状的钟表部件。
特别地，本发明能够制造其中钟表部件主要为单件，优选一体地形成的钟表部件。它可以包括由本发明的模具形成的表面，该表面包括在第一平面中延伸的第一表面和相对于该第一表面倾斜的第二表面，该第二表面特别是圆顶形的和/或凹形的和/或凸形的和/或刻面的和/或包括至少一个锐边，其对应于如上所定义的模具的一个或多个凹部的一个或多个倾斜表面。该倾斜表面可以包括至少一个锐边，例如在产生“clou de paris”图案时，并且可选地包括抛光或结构化的表面。倾斜表面可以采取包括多个倾斜部分、特别是包括为小波形式的轮廓的表面的形式。倾斜表面还可以包括锐边和/或倒角和/或斜角或角度加工(angling)。这样的倾斜表面可以具有预定的粗糙度。
根据一个变型实施方式，钟表部件可以包括一个或多个美观或功能性插入件。为此，制造方法可以包括中间步骤，该中间步骤包括在用部件材料填充模具的步骤之前将至少一个插入件布置到制造模具中，涉及将这种部件材料刚性连接到该至少一个插入件上。这种插入件可以是装饰性的宝石或珠宝。
此外，有利地，除了可选的插入件之外，钟表部件被制造成单件，或者甚至一体地形成。替代地，钟表部件或钟表可以由至少两个相关的不同部分组成，其中至少一个部分源自根据本发明的制造方法。
本发明还涉及一种钟表，其包括至少一个根据本发明的钟表部件。
本发明还涉及一种用于制造钟表部件的模具，其中该模具包括基板，该基板的上表面的至少一部分和/或凹部30形成模具的基部，该模具包括凹部的至少一个倾斜表面，该凹部源自基板的所述上表面在模具的基部水平处形成，模具还至少部分地由沉积在所述基板上的树脂、特别是光敏树脂限定，该树脂形成模具的壁的至少一部分。
树脂可以根据基板的凹部的外周形成模具的至少一个壁，和/或树脂可以在源自基板的上表面的所述凹部内和/或源自基板的上表面的所述凹部外形成模具的至少一个壁。树脂可以形成模具的全部或部分壁。
基板的凹部的所述至少一个倾斜表面可以具有在上表面与凹部之间的交界处考虑的、相对于基板的上表面形成10度和80度之间的角度的倾斜度。该倾斜表面可以是圆形的或由多个平坦小面形成，可以包括一个或多个锐边，并且可以特别地是凹形的或凸形的。
因此，本发明实现了所寻求的目的，并且更一般地具有以下优点：
-制造方法易于实施且成本低廉
-制造方法能够获得形状复杂的钟表部件。
现在将在通过非限制性示例的方式选择的多个特定钟表部件的实际制造的背景下描述本发明。
根据第一示例，钟表部件是图11所示的指针50，指针50包括具有复杂可见表面的端部，该端部特别地包括相对于周围的平坦上表面51为圆顶形的倾斜部分52。该倾斜部分52可以更具体地在图12中的沿着线I-I的横向剖视图中看出。它形成突出的球形帽，具有垂直于指针50的平面P1的旋转轴线A。
用于制造该指针50的方法实施根据上述实施方式的步骤。下文将对此进行简要描述。
在第一步骤E1中，该方法包括利用灰度光刻在硅基板20上使用深反应离子蚀刻(DRIE)方法产生凹部30。这里，该凹部的形状对应于球形帽形式的圆顶形面。凹部的深度d为50μm。在已经产生凹部30之后，在基板20上沉积导电层22。
然后在第三步骤E3中形成由树脂40制成的模具的壁41。为此，实施了以下子步骤：
·在导电层22的表面上沉积光敏树脂40，SU-8，其是一种在UV辐射作用下交联的环氧基负性树脂，适用于传统光刻。
·然后通过掩模对光敏树脂40进行UV曝光辐射，以便以掩模限定的图案使其交联。这里，该图案对应于指针50的周边。所使用的曝光辐射垂直于基板20在其中延伸的平面，使得仅辐照与掩模中形成的开口一致的树脂40的区域，该区域对应于为了形成模具而要保留的树脂部分。因此，这些区域由竖直壁41限定，即垂直于基板20的平面P1。这些直的树脂壁对应于形成其侧面的指针的面。应注意，在基板20上存在抗反射层25在这里是不必需的，因为由于指针的几何形状和负性树脂的使用，位于凹部30的边界上的区域可能不被入射的曝光辐射的杂散反射辐照。
·然后对光敏树脂40进行显影。由于树脂40是负性的，显影包括去除树脂的未曝光区域。通过用基于PGMEA的化学产品(丙二醇甲醚乙酸酯)溶解来去除树脂40的这些区域。
在显影之后，导电层22在树脂已经被去除的地方是可见的。树脂40的剩余部分和基板的可见基部(被导电层22覆盖)限定模具的几何形状，如图13所示。这里，基板20以及特别是凹部30限定了复杂形状的指针50的倾斜可见面。
该方法的第五步骤E5包括通过电沉积部件材料10以便填充模具来制造指针。这里，用电铸的24克拉黄金填充模具。图14示出了在步骤E5之后被填充的图13中的模具。
该方法的第六步骤E6包括将指针50与其模具分离。这里，获得的复杂形状的指针50的可见倾斜面52与模具的基部和所需的几何形状严格对应。它可以直接在步骤E6之后使用，而无需对倾斜面52和由模具的基板20限定的周围平坦上表面51进行后处理，即无需再加工或摩擦精加工。指针50的不与模具接触的相对面53被抛光以确保其是平坦的。
根据形成第一示例变体的第二示例，钟表部件是图15和图16所示的指针50，其包括具有复杂可见表面的端部，该端部包括多个不同的倾斜部分52，该倾斜部分52为相对于周围的圆顶形上表面51从指针的可见上表面突出的三个圆顶形帽的形式。这三个基本上球形的帽具有基本上垂直于指针50的上表面51的相应的旋转轴线A1、A2、A3。
用于制造该指针50的方法实现了根据上述实施方式的步骤。下文将对此进行简要描述。
图17和图18更具体地示出了该方法的第一步骤E1，该第一步骤包括在由平坦的不锈钢晶片组成的基板20中产生凹部30。凹部30通过电化学溶解分两个阶段产生。第一溶解阶段最初形成指针50的圆顶形面，形成图17所示的临时凹部30t。然后，在先前获得的临时凹部30t的底部形成凹形帽形状的三个凹部30a、30b、30c，以提供图18所示的凹部30的最终几何形状。该凹部30对应于特别是在图16中所示的指针50的端部的复杂形状。应注意，该凹部30因此限定了多个倾斜表面31。凹部的深度d为50μm。
该方法的第二步骤E2包括在基板20上沉积抗反射层25。抗反射层25由商品名为II的材料的层形成。它是使用旋涂法沉积而成。
该方法的第三步骤E3是形成由树脂40制成的模具壁41的步骤。它包括几个类似于上文所述的子步骤。应注意，在该实施方式中，壁41定位在凹部30内。在树脂的曝光和显影之后，树脂40的剩余部分和可见基板20、特别是至少凹部30限定模具。
该方法的第四步骤包括去除E4树脂开口中(即，在模具的基部中)的抗反射层25，以便露出基板20，如图19所示。这里，通过氧等离子体处理去除抗反射层。
该方法的第五步骤E5包括通过电铸通过填充前面获得的模具来制造部件，如图20所示。因为基板20是由导电材料制造的，所以电铸方法可以沿着由光敏树脂制成的壁41从导电区域上引发的生长开始并继续。指针50可以例如由镍或金制成。
该方法的第六步骤E6包括将复杂形状的指针与其模具分离。指针的倾斜面具有与基板20中产生的凹部30(以及与其包括的凹部30a、30b、30c)相对应的抛光表面，该抛光表面具有与所需几何形状严格对应的尺寸和斜率。在该步骤E6后直接使用由基板的凹部30的腔体限定的该可见表面，而无需后处理，也就是说，无需返工和摩擦精加工。来自模具的该表面的几何形状不进行修改。
指针的相对面53是通过电镀生长结束的结果：该相对面53可以在脱模之前或之后被抛光并调整。
因此，指针可以具有例如直壁或斜切壁。
然后可以使用本领域技术人员已知的任何技术(ALD、PVD、PLD、移印等)对钟表部件进行着色。
根据第三示例，钟表部件是图21所示的贴花60，其包括由两个平坦的倾斜表面62形成的斜切的复杂可见表面，所述两个平坦的倾斜表面62形成倒V形的横向剖面。
该方法的第一步骤E1包括在基板20中产生凹部30，该基板20由平坦的不锈钢晶片组成。基板20的上表面21在加工之前是平坦的并且对应于上面限定的平面P1。使用传统的机械加工来产生沿着贴花的中线相交的两个倾斜平面形式的凹部30，从而形成V形剖面。在贴花的中线处测量的凹部深度d为250μm。
该方法的第二步骤E2包括在基板20上沉积抗反射层25。抗反射层25的厚度为200纳米，是商品名为的产品。所形成的抗反射层25能够完全衰减基板上的UV反射。它也是一种电绝缘体。
第三步骤E3是由树脂形成模具壁41的步骤。它包括多个类似于上文所述的光刻子步骤。
在该示例性实施方式中，根据凹部30的交界4定位壁，如图22所示。由于壁定位在倾斜表面31附近，因此强烈建议存在抗反射层25，以便令人满意地限定光敏树脂40的交联。如上所述，到达凹部30的交界4上的入射辐射45可能产生杂散反射。
该方法的第五步骤E5包括通过铸造材料(特别是其商品名为的材料)制造零件，以填充模具，然后对其进行热处理以获得其最终配置。该步骤E5的结果在图23中示出。
该方法的第六步骤E6包括将复杂形状的零件与其模具分离。所得到的单件一体形成的贴花包括斜切的倾斜表面，该倾斜表面具有直接由制造方法产生的镜面抛光的表面光洁度，并且具有与所需几何形状严格对应的尺寸和斜率。它可以直接在脱模步骤E6之后使用，而无需对通过与形成模具的基部的基板接触而获得的表面进行后处理，即无需再加工或摩擦精加工。
贴花的未与模具接触的相对面63被抛光以确保其是平坦的。
Claims (21)
1.一种钟表部件制造用的模具的制造方法，其中，所述方法包括以下步骤：
产生(E1)源自至少一个基板(20、20’)的上表面(21)的凹部，以形成由相对于所述基板(20、20’)的所述上表面(21)在其中延伸的平面(P1)倾斜的至少一个表面(31)限定的凹部(30、30’)；
产生(E3)所述模具的至少一个壁(41)，该步骤包括子步骤，该子步骤包括在所述基板(20、20’)的所述上表面(21)和/或所述凹部(30、30’)的至少一部分上沉积(E31)材料，所述上表面(21)和/或所述凹部(30、30’)可选地覆盖有导电层(22)和/或抗反射层(25)，
以便形成至少部分地由所述材料的至少一个壁(41)和由所述凹部(30、30’)的所述至少一个倾斜表面(31)限定并且可选地由所述基板(20、20’)的所述上表面(21)的至少一部分限定的模具。
2.根据前述权利要求所述的模具的制造方法，其中，包括产生所述模具的至少一个壁的步骤(E3)包括在所述基板(20、20’)的所述上表面(21)和/或所述凹部(30、30’)的一部分上沉积树脂(40)，其包括以下子步骤：
在所述基板(20、20’)的所述上表面(21)和/或所述凹部(30、30’)的至少一部分上沉积(E31)一层光敏树脂(40)；
以预定图案将所述光敏树脂(40)在曝光辐射(45)中曝光(E32)，特别是通过掩模(5)，然后
对所述树脂(40)显影(E33)。
3.根据权利要求1或2所述的模具的制造方法，其中，所述材料或所述树脂(40)根据所述基板(20、20’)的所述上表面(21)和所述凹部(30)之间的交界(4)形成所述模具的至少一个壁(41)，和/或所述材料或所述树脂(40)在所述凹部(30、30’)内形成所述模具的至少一壁(41)，和/或所述材料或所述树脂(40)在所述基板的所述上表面(21)上的所述凹部(30、30’)外形成所述模具的至少一个壁(41)。
4.根据前述任一项权利要求所述的模具的制造方法，其中，包括产生(E1)凹部(30、30’)的步骤形成所述至少一个倾斜表面(31)，所述倾斜表面具有相对于所述基板(20、20’)的所述上表面(21)形成10度和80度之间的角度的倾斜度，并且特别是形成是圆形的或平坦的或由多个小面形成的或包括至少一个锐边和/或是凹形的或凸形的所述至少一个倾斜表面(31)。
5.根据前述任一项权利要求所述的模具的制造方法，其中，包括产生(E1)凹部(30、30’)的步骤利用双光子聚合、灰度光刻或立体光刻技术。
6.根据权利要求2或根据从属于权利要求2的权利要求3至5中任一项所述的模具的制造方法，其中，所述方法包括中间步骤，所述中间步骤包括在包括沉积(E31)一层光敏树脂(40)的步骤之前，在所述基板(20、20’)上施加(E2)抗反射处理，特别是在所述基板(20、20’)的至少在所述基板(20、20’)的不垂直于用于曝光所述树脂的入射曝光辐射(45)的部分表面上、特别是在所述凹部(30、30’)的所述至少一个倾斜表面(31)的至少一部分上沉积抗反射层(25)，以防止用于曝光所述光敏树脂的曝光辐射(45)的反射。
7.根据前述权利要求所述的模具的制造方法，其中，包括施加(E2)抗反射处理的所述中间步骤包括通过旋涂或喷涂或浸涂或化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)或原子层沉积(ALD)或脉冲激光沉积(PLD)来沉积抗反射层(25)。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的模具的制造方法，其中，所述方法包括：在包括用曝光辐射对所述光敏树脂显影(E33)的步骤之后部分或完全地去除(E4)抗反射层(25)的步骤。
9.根据前述任一项权利要求所述的模具的制造方法，其中，所述基板(20、20’)由导电材料制成，特别是金属晶片的形式，例如由不锈钢制成，或者所述基板由非导电材料制成，特别是硅、玻璃或陶瓷晶片的形式，或者由聚合物或复合材料制成，并且可选地，其中所述方法包括在由非导电材料制成的基板上沉积金属层的步骤，包括在所述至少一个倾斜表面上沉积金属层。
10.一种钟表部件(1)的制造方法，其中，所述方法包括与前述任一项权利要求所述的模具的制造方法相对应的第一阶段，以及形成所述钟表部件(1)的第二阶段，所述第二阶段包括用部件材料(10)填充(E5)所述模具的全部或部分的步骤。
11.根据前述权利要求所述的钟表部件的制造方法，其中，包括填充(E5)所述模具的步骤包括电沉积、电铸、电镀、滑动铸造或热成型步骤，或通过铸造填充所述部件材料(10)的步骤。
12.根据权利要求10或11所述的钟表部件的制造方法，其中，所述方法包括将在包括填充(E5)所述模具的步骤中获得的所述钟表部件(1)与所述模具分离(E6)的步骤，并且可选地包括精加工步骤，该精加工步骤包括抛光或研磨所述钟表部件(1)的不与所述模具接触的面(3)，特别是确保它是平坦的，和/或包括通过沉积由物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)或脉冲激光沉积(PLD)法形成的涂层来改变所述钟表部件的至少一部分表面的颜色或摩擦学特性。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的钟表部件的制造方法，其中，所述部件材料(10)是金属或金属合金，特别是基于镍、基于金或基于铜的金属合金，或者所述部件材料(10)基于陶瓷，或者是复合材料。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的钟表部件的制造方法，其中，所述钟表部件(1)是外部钟表部件，例如贴花或指针，或者是机芯的部件，例如擒纵轮或杠杆或弹簧。
15.一种用于制造钟表部件的模具，其中，所述模具包括基板(20、20’)，所述基板包括上表面(21)和源自所述上表面(21)形成的至少一个凹部(30、30’)，所述凹部(30、30’)包括相对于所述基板(20、20’)的所述上表面(21)在其中延伸的平面(P1)倾斜的至少一个表面(31)，并且所述模具包括诸如树脂(40)的材料，所述材料沉积在所述基板(20、20’)的所述上表面(21)和/或所述凹部(30、30’)的至少一部分上，形成所述模具的至少一个壁(41)的至少一部分，并且所述基板(20、20’)的所述凹部(30、30’)的所述倾斜表面(31)至少部分地形成所述模具的基部。
16.根据前述权利要求所述的用于制造钟表部件的模具，其中，诸如树脂(40)的所述材料根据所述凹部(30、30’)和所述基板(20、20’)的所述上表面(21)的所述交界(4)形成所述模具的至少一个壁(41)，和/或诸如树脂(40)的所述材料在所述凹部(30、30’)内形成所述模具的至少一个壁(41)，和/或诸如树脂(40)的所述材料在所述基板(20、20’)的所述上表面(21)上的所述凹部(30、30’)外形成所述模具的至少一个壁(41)，和/或所述基板(20、20’)的所述凹部(30、30’)的所述至少一个倾斜表面(31)具有相对于所述基板(20、20’)的所述上表面(21)形成10度和80度之间的角度的倾斜度，该角度是考虑在该上表面(21)和所述凹部(30、30’)之间的所述交界(4)处的所述上表面(21)来测量的，所述基板(20、20’)的所述凹部(30、30’)的所述至少一个倾斜表面(31)特别是圆形的或由多个小面形成，或包括至少一个锐边，和/或特别是凹形的或凸形的。
17.一种通过根据权利要求10至14中任一项所述的制造方法获得的钟表部件，其中，所述钟表部件主要是单件，并且包括第一表面和相对于该第一表面倾斜的第二表面，所述第二表面特别是圆顶形的和/或凹形的和/或凸形的和/或刻面的和/或包括至少一个锐边。
18.根据前述权利要求所述的钟表部件，其中，所述钟表部件主要由金属或基于镍、基于金或基于铜的金属合金制成，或者所述钟表组件主要由陶瓷或复合材料制成。
19.根据权利要求17和18中任一项所述的钟表部件，其中，所述钟表部件是外部钟表部件，例如贴花或指针，或者是机芯的部件，例如擒纵轮或杠杆或弹簧。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的钟表部件，其中，所述钟表部件包括美观或功能性的插入件。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的钟表部件，其中，所述钟表部件包括至少一个锐边，并且可选地包括抛光或结构化的表面，特别是包括“clou de Paris”图案的表面。
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