EP1237059A1 - Utilisation de pistes amagnétiques pour un module électronique destiné à une pièce d'horlogerie - Google Patents

Utilisation de pistes amagnétiques pour un module électronique destiné à une pièce d'horlogerie Download PDF

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EP1237059A1
EP1237059A1 EP01200754A EP01200754A EP1237059A1 EP 1237059 A1 EP1237059 A1 EP 1237059A1 EP 01200754 A EP01200754 A EP 01200754A EP 01200754 A EP01200754 A EP 01200754A EP 1237059 A1 EP1237059 A1 EP 1237059A1
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    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time-pieces

Definitions

  • the present invention relates to a timepiece comprising in particular a functional unit comprising magnetic masses, an electronic module comprising a support with conductive tracks connected to at least one circuit integrated.
  • the subject of this application concerns a timepiece of which said functional unit is a laterally unshielded microgenerator.
  • non-magnetic material or “non-magnetic” material that is not ferromagnetic, that is not or that very weakly paramagnetic, and which will eventually show diamagnetism low.
  • near the microgenerator is meant the entire region microgenerator device in which the magnetic flux of the masses magnetized has significant value.
  • the Applicant has found the existence of sources of magnetic disturbances at inside the watch movement. Indeed, the interest of such a timepiece increases when its energy consumption decreases, that is to say when by for example, the efficiency of the generator increases. Based on this observation, the Applicant has highlighted that ferromagnetic masses located at proximity of the generator exert on it a parasitic magnetic force, making thus decrease its yield.
  • the present invention therefore aims to improve the type of parts above-mentioned watchmaking making it possible to avoid the drawbacks described above, in particular thanks to a simple and inexpensive manufacturing improvement.
  • the invention relates to a timepiece of the type indicated more filter characterized in that at least the conductive tracks located near said functional unit have non-magnetic properties.
  • said conductive tracks include a layer of a good electrically conductive material deposited on the substrate of the printed circuit and surmounted by a protective layer.
  • This layer of protection is also made of a non-magnetic material, in accordance with the present invention, preferably in a non-magnetic alloy based on nickel.
  • the conduction tracks further include an undercoat intended to improve the adhesion of the layer material that is a good electrical conductor on the substrate of the printed circuit.
  • This underlay is preferably made of a non-magnetic alloy based on nickel.
  • FIG. 1 represents a view of the generator 1 comprising a rotor 2 having two flanges 3, only one of which is shown, arranged on either side of three flat coils 4 forming the stator and offset substantially by 120 degrees one relative to the other relative to the axis of the rotor 2, in the same plane orthogonal to this one.
  • a printed circuit 6 serves in particular as a support for the coils 4, for an integrated circuit 7, for a quartz 8 and for tracks of electrical conduction 9.
  • the power supply of the integrated circuit 7, with low energy consumption, is provided by the electric generator 1 - consisting of the shaft assembly 10 of the rotor 2, flanges 3, magnets 5 and coils 4 - driven via a kinematic link 11 by a barrel device 12.
  • the mechanical energy stored in the barrel 12 therefore entails the rotor 2.
  • the passage of the magnets 5 near the coils 4 generates a voltage induced substantially sinusoidal across these coils.
  • said electrical conduction tracks 9 are typically carried out in two stages.
  • the first step is to file a layer of a very good electrically conductive material, such as an alloy based on copper or gold.
  • the second step is then to deposit a thin layer of protection, on the conduction layer, made of a nickel-based alloy having good resistance to oxidation.
  • This underlay usually made of a nickel-based alloy, improves the adhesion of the conduction layer to the substrate. Note that the underlay based on nickel also serves as a barrier against the diffusion of the metal from the layer of conduction towards the support.
  • the alloy with nickel base usually used to make the protective layer present ferromagnetic properties.
  • the conventional alloy with nickel base can partially absorb the flux under the action of a magnetic field magnetic magnets 5 in rotation, which brakes the generator.
  • the solution to the above problem then consists in using only materials that do not presenting no ferromagnetic properties for the realization of the tracks of electrical conduction, in particular for producing the protective layer.
  • nickel-based alloy and comprising phosphorus, since for certain values of its composition the alloy obtained does not have magnetic properties.
  • all of the tracks 9 can be produced by one or more materials not having magnetic properties, this resulting in a simplification of the manufacturing process of the electronic module 6.
  • the electronic module 6 also supports discrete electronic elements, such as a capacitor 13, that said discrete electronic elements are exclusively made of materials with essentially non-magnetic properties.
  • the invention can be implemented in a room watchmaking whose functional unit is a compass, or in any other type of timepiece using means interacting with a field external magnetic, especially for its detection.

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Abstract

La présente invention propose d'améliorer le rendement d'une microgénératrice (1) servant au fonctionnement d'une pièce d'horlogerie. Une telle microgénératrice fonctionne sur la base du phénomène d'induction électromagnétique, il est donc souhaitable de limiter autant que possible la présence à proximité de ladite génératrice de masses magnétiques. Or, les recherches effectuées ont révélé que les pistes de conduction électrique (9), et même leur seule couche de protection, disposées à proximité de la microgénératrice freinent cette dernière lorsqu'elles sont constituées d'un matériau magnétique, et en particulier ferromagnétique. Ainsi, il est proposé de sélectionner, pour la fabrication des pistes de conduction, exclusivement des matériaux amagnétiques. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne une pièce d'horlogerie comportant notamment une unité fonctionnelle comprenant des masses aimantées, un module électronique comprenant un support avec des pistes conductrices reliées à au moins un circuit intégré.
En particulier, l'objet de la présente demande concerne une pièce d'horlogerie dont ladite unité fonctionnelle est un microgénératrice non blindée latéralement.
Dans la suite de la présente demande, on entend par matériau "amagnétique" ou "non-magnétique" un matériau qui n'est pas ferromagnétique, qui n'est pas ou que très faiblement paramagnétique, et qui éventuellement présentera un diamagnétisme faible. De même, par "à proximité du microgénératrice" on entend toute la région périphérique du microgénératrice dans laquelle le flux magnétique des masses aimantées a une valeur significative.
Le principe de fonctionnement d'un tel mouvement d'horlogerie est décrit notamment dans les fascicules de brevet CH 597636 et EP 851322, dont l'enseignement est incorporé en référence dans la présente demande. Le brevet CH 597636, par exemple, décrit un mouvement de montre dans lequel un ressort entraíne, au travers d'un jeu d'engrenages, d'une part des aiguilles et d'autre part un générateur produisant un courant alternatif. Le générateur permet d'alimenter un circuit électronique comprenant notamment un oscillateur à quartz stabilisé et permettant de régler la marche du générateur et donc la marche des aiguilles. Une telle montre combine par conséquent les avantages d'une montre mécanique avec la précision d'une montre à quartz.
Cependant, en cherchant à développer un produit de ce type, la demanderesse a constaté l'existence de sources de perturbations magnétiques à l'intérieur du mouvement d'horlogerie. En effet, l'intérêt d'une telle pièce d'horlogerie augmente lorsque sa consommation d'énergie diminue, c'est-à-dire lorsque par exemple le rendement de la génératrice augmente. Partant de ce constat, la demanderesse a mis en évidence que des masses ferromagnétiques situées à proximité de la génératrice exercent sur elle une force magnétique parasite, faisant ainsi diminuer son rendement.
La présente invention a donc pour but d'améliorer le type de pièces d'horlogerie susmentionné permettant d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus, notamment grâce à un perfectionnement simple et peu coûteux à la fabrication.
A cet effet, l'invention concerne une pièce d'horlogerie du type indiqué plus haut caractérisée par le fait qu'au moins les pistes conductrices situées à proximité de ladite unité fonctionnelle présentent des propriétés non magnétiques.
Dans un mode de réalisation particulier, lesdites pistes conductrices comprennent une couche d'un matériau bon conducteur électrique déposée sur le substrat du circuit imprimé et surmontée d'une couche de protection. Cette couche de protection est également réalisée en un matériau non magnétique, conformément à la présente invention, préférentiellement en un alliage amagnétique à base de nickel.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les pistes de conduction comportent en outre une sous-couche destinée à améliorer l'adhérence de la couche du matériau bon conducteur électrique sur le substrat du circuit imprimé. Cette sous-couche est préférentiellement réalisée en un alliage amagnétique à base de nickel.
L'invention sera exposée plus en détail à l'aide de la description suivante d'un exemple d'exécution faite en référence à la figure 1 qui est une vue de dessus simplifiée du mouvement partiellement monté d'une pièce d'horlogerie comprenant une génératrice.
La figure 1 représente une vue de la génératrice 1 comprenant un rotor 2 ayant deux flasques 3, dont une seule est représentée, agencées de part et d'autre de trois bobines plates 4 formant le stator et décalées sensiblement de 120 degrés l'une par rapport à l'autre relativement à l'axe du rotor 2, dans un même plan orthogonal à celui-ci.
Six aimants 5 sont fixés radialement et à intervalles réguliers sur chaque flasque 3, en vis-à-vis des bobines 4. La polarité de deux aimants 5 consécutifs est opposée. En outre, deux aimants 5 en regard l'un de l'autre se présentent mutuellement des polarités opposées. Un circuit imprimé 6 sert de support notamment pour les bobines 4, pour un circuit intégré 7, pour un quartz 8 et pour des pistes de conduction électrique 9.
L'alimentation du circuit intégré 7, à faible consommation d'énergie, est assurée par la génératrice électrique 1 - constituée de l'ensemble arbre 10 du rotor 2, flasques 3, aimants 5 et bobines 4 - entraínée via une liaison cinématique 11 par un dispositif à barillet 12. L'énergie mécanique stockée dans le barillet 12 entraíne donc le rotor 2. Le passage des aimants 5 à proximité des bobines 4 génère une tension induite substantiellement sinusoïdale aux bornes de ces bobines.
Il apparaít de la figure que les pistes de conduction électrique 9 portées par le module électronique 6 sont présentes sur une grande partie de la périphérie de la génératrice 1 et donc à proximité des aimants 5 du rotor 2.
Dans l'art antérieur, lesdites pistes de conduction électrique 9 sont typiquement réalisées en deux étapes. La première étape consiste à déposer une couche d'un matériau très bon conducteur électrique, tel qu'un alliage à base de cuivre ou d'or. La deuxième étape consiste alors à déposer une fine couche de protection, sur la couche de conduction, constituée d'un alliage à base de nickel présentant une bonne résistance à l'oxydation. On dépose parfois une sous-couche sur le substrat avant de déposer la couche de conduction. Cette sous-couche, habituellement constituée d'un alliage à base de nickel, permet d'améliorer l'adhérence de la couche de conduction sur le substrat. On notera que la sous-couche à base de nickel sert en outre de barrière contre la diffusion du métal de la couche de conduction en direction du support.
Dans le cadre de la présente invention, on a mis en évidence que l'alliage à base de nickel habituellement employé pour réaliser la couche de protection présente des propriétés ferromagnétiques.
La demanderesse a constaté, lors de ses travaux de recherche, que malgré les faibles dimensions des pistes de conduction électrique 9, celles-ci perturbent le fonctionnement de la génératrice 1 lorsqu'elles présentent des propriétés magnétiques et sont situées dans la région périphérique de ladite génératrice.
De manière surprenante, les recherches ont montré que même lorsque la couche conductrice est en or ou en cuivre, métaux non magnétiques, la seule couche de protection à base de nickel ferromagnétique diminue le rendement de la génératrice et donc la réserve de marche disponible pour la pièce d'horlogerie.
En effet, du fait de ses propriétés ferromagnétiques, l'alliage conventionnel à base de nickel peut sous l'action d'un champ magnétique capter en partie le flux magnétique des aimants 5 en rotation, ce qui freine la génératrice.
La solution au problème précité consiste alors à n'utiliser que des matériaux ne présentant pas de propriétés ferromagnétiques pour la réalisation des pistes de conduction électrique, en particulier pour la réalisation de la couche de protection.
On peut notamment utiliser à cet effet un alliage à base de nickel et comprenant du phosphore, puisque pour certaines valeurs de sa composition l'alliage obtenu ne présente pas de propriétés magnétiques. On peut éventuellement recourir à l'utilisation d'autres métaux pour remplacer le nickel, tel que le palladium par exemple dont certains alliages présentent également des propriétés amagnétiques.
On peut noter que le raisonnement précédent est également applicable dans le cas où les pistes de conduction électrique comportent une sous-couche d'adhérence. Ladite sous-couche est alors préférentiellement réalisée en un alliage amagnétique à base de nickel.
La réalisation du module électronique 6 en tant que telle ne constituant pas le coeur de l'invention, elle ne sera pas développée plus en détail dans la présente demande. L'homme de l'art pourra notamment se référer au brevet US 5,569,545 divulguant des exemples d'alliages utilisés dans la conception de circuits imprimés.
Selon une variante de l'invention, la totalité des pistes 9 peut être réalisée en un ou plusieurs matériaux ne présentant pas de propriétés magnétiques, ceci entraínant une simplification du procédé de fabrication du module électronique 6.
Selon une variante de l'invention on peut également prévoir, dans le cas où le module électronique 6 supporte en outre des éléments électroniques discrets, tel un condensateur 13, que lesdits éléments électroniques discrets sont exclusivement constitués de matériaux présentant des propriétés essentiellement non magnétiques.
On peut imaginer de multiples applications, dans le domaine horloger, pour la sélection de pistes conductrices entièrement amagnétiques selon l'invention. En effet, on a décrit leur utilisation dans le cas d'une pièce d'horlogerie fonctionnant avec une génératrice, mais on peut également prévoir l'utilisation de telles pistes dans tout autre type de pièce d'horlogerie présentant une sensibilité aux perturbations magnétiques. On peut en particulier mettre l'invention en oeuvre dans une pièce d'horlogerie dont l'unité fonctionnelle est une boussole, ou dans tout autre type de pièce d'horlogerie mettant en oeuvre des moyens interagissant avec un champ magnétique externe, notamment en vue de sa détection.

Claims (10)

  1. Pièce d'horlogerie comportant notamment une unité fonctionnelle (1) comprenant des masses aimantées (5), un module électronique (6) comprenant un support avec des pistes conductrices (9) reliées à au moins un circuit intégré (7), caractérisée en ce qu'au moins les pistes conductrices (9) situées à proximité de ladite unité fonctionnelle (1) présentent des propriétés essentiellement non magnétiques.
  2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites pistes conductrices (9) comprennent une couche de protection formée d'un matériau non magnétique.
  3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite couche de protection est réalisée en un alliage à base de nickel.
  4. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit module électronique (6) comprend en outre au moins un élément électronique discret (13), notamment un condensateur, et en ce que ledit élément électronique discret est constitué exclusivement de matériaux présentant des propriétés essentiellement non magnétiques.
  5. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites pistes conductrices (9) comprennent une sous-couche d'adhérence formée d'un matériau non magnétique.
  6. Pièce d'horlogerie selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite sous-couche d'adhérence est réalisée en un alliage à base de nickel.
  7. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite unité fonctionnelle (1) est une microgénératrice.
  8. Pièce d'horlogerie selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite microgénératrice (1) comporte un rotor (2) comprenant deux flasques (3) ayant chacune sensiblement la forme d'un disque et portant chacune, sur sa face en regard de l'autre flasque, un nombre pair de masses aimantées (5), ledit module électronique (6) comportant au moins une bobine statorique (4) fixée audit support et partiellement insérée entre les deux flasques (3), les pistes conductrices (9) dudit support reliant ladite au moins une bobine (4) audit circuit intégré (7) présentant des propriétés essentiellement non magnétiques.
  9. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite unité fonctionnelle permet de détecter la présence d'un champ magnétique externe.
  10. Pièce d'horlogerie selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite unité fonctionnelle (1) assure la fonction d'une boussole.
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WO2014154467A1 (fr) * 2013-03-25 2014-10-02 Richemont International Sa Organe régulateur pour montre bracelet et procédé d'assemblage d'un organe régulateur pour montre bracelet

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