EP2397919A1

EP2397919A1 - Procédé de fabrication d'un ensemble spiral de pièce d'horlogerie en matériau micro-usinable ou en silicium

Info

Publication number: EP2397919A1
Application number: EP10166685A
Authority: EP
Inventors: Nakis Karapatis; Pierre Cusin
Original assignee: Montres Breguet SA
Current assignee: Montres Breguet SA
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: CN102289184A; WO2011160885A1; EP2397919B1; HK1161759A1; JP5823180B2; JP2012002813A; US8757868B2; US20110310710A1; CN102289184B

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble de micro-mécanique en silicium comportant un premier composant plan en silicium dans un plan de base. Il se caractérise en ce que : - on décompose ledit ensemble spiral en sous-composants réalisables chacun dans un wafer s'étendant parallèlement à un plan de wafer ; - on définit des zones de jonction desdits sous-composants deux à deux, et où les normales aux plans des wafers dont sont issus lesdits sous-composants sont obliques l'une part rapport à l'autre ; - on réalise un desdits sous-composants pour former un deuxième composant joignant ledit premier composant plan à un point situé, en projection sur ledit plan de base, en-dehors dudit premier composant ; - on effectue l'assemblage desdits sous-composants au niveau desdites zones de jonction par des moyens d'assemblage. L'invention concerne une pièce d'horlogerie comportant un point d'accrochage assemblé à un ensemble obtenu par ce procédé.

Description

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble de micro-mécanique en matériau micro-usinable ou en silicium comportant au moins un premier composant plan en matériau micro-usinable ou en silicium réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ledit premier composant s'étendant d'un côté d'un plan de base.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un ensemble spiral de pièce d'horlogerie en matériau micro-usinable ou en silicium comportant au moins un ressort-spiral plan en matériau micro-usinable ou en silicium réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ledit ressort-spiral s'étendant d'un côté d'un plan de base.
L'invention concerne encore un ensemble spiral comportant un ressort-spiral plan et une courbe terminale.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un point d'accrochage lequel comporte des moyens de fixation.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un piton pour l'accrochage d'un spiral, ledit piton comportant des moyens de fixation.
Le domaine technique est celui des composants de micro-mécanique, et en particulier celui des pièces d'horlogerie réalisés en matériau micro-usinable ou en silicium, ou similaire.
Plus particulièrement le domaine est celui des composants tri-dimensionnels tels que certains composant d'organes réglants et notamment spiraux, ou ancres, ou encore cages de tourbillons ou carrousels, ou similaires.
L'invention sera décrite plus particulièrement pour l'application préférée d'un spiral en silicium.
Certains spiraux d'horlogerie, tels les spiraux Breguet comportent une courbe terminale externe de forme particulière, coudée, ou selon une courbe particulière telle que courbe Phillips, cette courbe terminale étant fixée à un piton. Ce piton, dans le cas d'un spiral plat, est dans un autre plan que celui du ressort, et la projection de sa position dans le plan du ressort peut se situer n'importe où par rapport à celui-ci, à l'intérieur ou l'extérieur de la plage de déplacement du ressort. Dans le cas d'un spiral cylindrique, ou autre, le piton peut occuper n'importe quelle position dans l'espace.
L'utilisation du silicium a permet de faire de grandes avancées dans l'horlogerie, en particulier en utilisant des ressorts spiraux en silicium pour des hautes fréquences d'oscillation, notamment 10 Hz.
Les techniques de mise en oeuvre du silicium permettent de réaliser des composants plans, par gravage DRIE (deep reactive ion etching), et d'y obtenir des géométries complexes. Pour des composants tridimensionnels, les possibilités de fabrication sont limitées à des composants multi-couches parallèles, et il est possible de combiner différents procédés de fabrication : assemblage, gravage multi-niveau, wafer-bonding, ou autres. Ces méthodes de fabrication sont en général limitées à mettre ensemble des sous-composants plans, qui peuvent être étagés, assemblés à différents niveaux.
Ces techniques ne permettent pas la fabrication d'un spiral coudé, avec une courbe terminale externe montant en pente douce vers le niveau supérieur du pitonnage. Et a fortiori elles ne permettent pas la réalisation de composants à fortes courbures.
En effet, si le piton est situé beaucoup plus haut que le plan du spiral, la courbe terminale doit permettre d'effectuer une jonction correcte entre le corps de spiral et le piton.
II est donc nécessaire de pouvoir réaliser des pièces complexes en silicium, en trois dimensions, afin de résoudre de tels problèmes mécaniques.
La demande de brevet EP 2 184 652 au nom de MONTRES BREGUET propose une solution paraxiale avec une jonction de deux courbes planes parallèles en matériau micro-usinable par une éclisse perpendiculaire aux plans de ces deux courbes planes, ce qui représente un progrès sensible par rapport à l'art antérieur.
La présente invention se propose de réaliser la jonction d'un ressort-spiral plat en matériau micro-usinable avec un piton, par une courbe de forte courbure se développant dans l'espace dans un autre plan que celui de ce ressort-spiral.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble de micro-mécanique en matériau micro-usinable ou en silicium comportant au moins un premier composant plan en matériau micro-usinable ou en silicium réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ledit premier composant s'étendant d'un côté d'un plan de base, caractérisé en ce que :

on décompose ledit ensemble en sous-composants réalisables chacun dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, chaque dit wafer s'étendant parallèlement à un plan de wafer ;
on définit des zones de jonction où lesdits sous-composants sont assemblés deux à deux, et où, de part et d'autre de ladite zone de jonction, les normales aux plans des wafers dont sont issus chacun des dits sous-composants sont obliques l'une part rapport à l'autre ;
on réalise au moins un desdits sous-composants pour former un deuxième composant joignant ledit au moins un premier composant plan à un point situé, en projection sur ledit plan de base, en-dehors dudit premier composant ;
on effectue l'assemblage desdits sous-composants au niveau desdites zones de jonction par des moyens d'assemblage.

Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble spiral de pièce d'horlogerie en matériau micro-usinable ou en silicium comportant au moins un dit premier composant constitué par un ressort-spiral plan en matériau micro-usinable ou en silicium réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ledit ressort-spiral s'étendant d'un côté d'un plan de base, et en ce qu'il est encore caractérisé en ce que :

on décompose ledit ensemble spiral en sous-composants réalisables chacun dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, chaque dit wafer s'étendant parallèlement à un plan de wafer ;
on définit des zones de jonction où lesdits sous-composants sont assemblés deux à deux, et où, de part et d'autre de ladite zone de jonction, les normales aux plans des wafers dont sont issus chacun des dits sous-composants sont obliques l'une part rapport à l'autre ;
on réalise au moins un desdits sous-composants pour former un dit deuxième composant constitué par une courbe terminale joignant ledit au moins un ressort-spiral plan à un piton situé, en projection sur ledit plan de base, en-dehors dudit ressort-spiral ;
on effectue l'assemblage desdits sous-composants au niveau desdites zones de jonction par des moyens d'assemblage.

Selon une caractéristique de l'invention, lesdits plans de wafer de certains desdits sous-composants sont perpendiculaires les uns aux autres.
Selon une caractéristique de l'invention, ledit plan de wafer de ladite courbe terminale est perpendiculaire à celui dudit ressort-spiral plan.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite courbe terminale comporte au moins une courbure dans le plan situé entre les deux faces les plus proches dudit wafer dont elle est issue, et dont le centre de courbure est situé entre lesdites faces parallèles.
Selon une caractéristique de l'invention dans une première variante de réalisation, la plus petite section de ladite courbe terminale a sa plus petite dimension qui correspond à la plus petite dimension dudit wafer dont elle est issue.
Selon une caractéristique de l'invention dans une deuxième variante de réalisation, la plus petite section de ladite courbe terminale a sa plus grande dimension qui correspond à la plus petite dimension dudit prisme élémentaire dont elle est issue.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite courbe terminale comporte un profil de type « courbe Phillips ».
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, ledit ensemble spiral ne comporte que ladite courbe terminale et ledit ressort-spiral plan.
L'invention concerne encore un ensemble spiral comportant un ressort-spiral plan et une courbe terminale, caractérisé en ce qu'il est réalisé par la mise en oeuvre de ce procédé, et que ladite courbe terminale et ledit ressort-spiral plan chacun en matériau micro-usinable ou en silicium sont assemblés l'un à l'autre au niveau d'une zone de jonction et sont dans des plans obliques l'un par rapport à l'autre.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un point d'accrochage lequel comporte des moyens de fixation, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un ensemble réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes et comportant au moins un dit premier composant et au moins un dit deuxième composant, ledit deuxième composant pour l'accrochage dudit ensemble audit point d'accrochage, et en ce que ledit deuxième composant comporte des moyens de fixation complémentaire agencés pour son assemblage et sa fixation auxdits moyens de fixation dudit point d'accrochage.
L'invention concerne plus particulièrement une pièce d'horlogerie comportant au moins un piton pour l'accrochage d'un spiral, ledit piton comportant des moyens de fixation, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un ensemble spiral obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes, et en ce que ladite courbe terminale comporte des moyens de fixation complémentaire agencés pour son assemblage et sa fixation auxdits moyens de fixation dudit piton.
Ainsi, en utilisant des sous-composants réalisés chacun dans un wafer, et assemblés les uns aux autres, de préférence perpendiculairement entre eux, il est possible d'intégrer des éléments courbes, ou des éléments de dimensions incompatibles avec les techniques traditionnelles, souvent limitée à des dimensions diagonales de wafers comprises entre 100 et 300 mm.
L'invention permet en particulier d'attacher un ressort-spiral plan en silicium à un piton situé beaucoup plus haut que son plan, et dont la projection dans le plan de ce ressort-spiral est située extérieurement à ce dernier.
Le procédé selon l'invention permet encore, avantageusement, d'assembler des sous-composants qui sont issus de wafers de différentes orientations cristallines, ce qui permet de tirer parti des propriétés d'élasticité selon les besoins.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 représente, de façon schématisée et en perspective, un ensemble spiral en silicium pour pièce d'horlogerie réalisé selon l'invention, dans une première variante de réalisation, et comportant une courbe terminale dans un plan perpendiculaire à celui du ressort, représentée dans une position de pitonnage avec un piton éloigné du plan du ressort, cette courbe terminale ayant la plus petite dimension de sa plus petite section qui correspond à la plus petite dimension d'un wafer dont elle est issue ;
la figure 2 est une vue schématisée de face de l'ensemble spiral spiral de la figure 1, pitonné au même piton ;
la figure 3 représente, de façon schématisée, partielle, et en perspective, de façon analogue à la figure 1, un ensemble spiral en silicium, pitonné à un piton d'une pièce d'horlogerie, dans une deuxième variante de réalisation, cette courbe terminale ayant la plus grande dimension de sa plus petite section qui correspond à la plus petite dimension d'un wafer dont elle est issue ;
la figure 4 est une vue schématisée, partielle, et de face de l'ensemble spiral de la figure 3, pitonné au même piton d'une pièce d'horlogerie.

Le domaine technique est celui des composants de micro-mécanique, et en particulier celui des pièces d'horlogerie réalisés en matériau micro-usinable ou en silicium, ou similaire. Plus particulièrement le domaine est celui des composants tri-dimensionnels tels que certains composants d'organes réglants et notamment spiraux, ou ancres, ou encore cages de tourbillons ou carrousels, ou similaires.
L'invention est décrite ici plus particulièrement pour l'application préférée d'un ensemble spiral 1 en matériau micro-usinable ou en silicium, comportant une courbe terminale 4 de jonction avec un piton 5 d'une pièce d'horlogerie 10, ce piton 5 étant déporté par rapport au plan d'un ressort-spiral 2 plan, pour effectuer le pitonnage de cet ensemble spiral 1.
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble de micromécanique ou d'horlogerie en matériau micro-usinable ou en silicium et en trois dimensions. Par « en trois dimensions » il convient d'entendre que cet ensemble se développe dans l'espace non seulement selon une épaisseur, mais que des perpendiculaires à des surfaces que comporte le composant coupent celui-ci en plusieurs points, et que cet ensemble ne peut pas être obtenu avec un usinage ou un façonnage de type plan n'autorisant que du contournage ou des usinages de poches selon une unique direction perpendiculaire à un plan.
Selon ce procédé, à une phase préalable d'étude succèdent une phase de fabrication de sous-composants, puis une phase d'assemblage du composant terminé.
Pour la phase d'étude, le procédé met en oeuvre un processus itératif de conception :

on décompose le volume de l'ensemble en volumes élémentaires. Ces volumes élémentaires sont inscrits chacun dans un prisme élémentaire parallélépipédique, correspondant chacun à un wafer déterminé de par son épaisseur et son orientation cristalline. Certains de ces prismes élémentaires sont obliques par rapport à d'autres. Ces prismes élémentaires sont sécants au moins deux à deux au niveau d'une zone de jonction, il y a naturellement autant de zones de jonction que d'intersections entre les prismes;
on dessine, correspondant à chaque prisme élémentaire, un sous-composant comportant, à chaque zone de jonction avec un prisme adjacent, des moyens de jonction qui sont agencés pour coopérer avec des moyens de jonction complémentaires que comporte un sous-composant adjacent dessiné dans ce prisme adjacent ;
on vérifie par calcul la géométrie du composant constitué par assemblage aux différentes zones de jonction de ces sous-composants ;
on choisit un mode d'assemblage pour chaque zone de jonction, on choisit pour chaque sous-composant une orientation cristalline particulière, et on vérifie par calcul l'obtention des propriétés mécaniques et de l'élasticité requises pour le composant final.

Lors de la phase de fabrication de sous-composants, on fabrique chaque sous-composant dans un wafer d'orientation cristalline correspondante à celle choisie pour ce sous-composant. On comprend que la notion de prisme parallélépipédique, notamment rectangle, est utilisée pour la seule phase de conception, puisque pour la phase de fabrication il faut s'accommoder du format des wafers disponibles, qui peuvent notamment être des disques.
Lors de la phase d'assemblage de l'ensemble terminé, on assemble cet ensemble par assemblage des sous-composants deux à deux selon le mode d'assemblage déterminé pour chaque zone de jonction.
Dans un mode préféré de mise en oeuvre du procédé, pour faciliter la mise en oeuvre, tous les prismes élémentaires sont perpendiculaires les uns aux autres.
Dans un mode particulier de réalisation, lors du processus itératif de conception, on minimise le nombre des sous-composants.
Dans un autre mode particulier de réalisation, lors du processus itératif de conception, on minimise les épaisseurs des sous-composants.
Dans un autre mode encore de réalisation, lors du processus itératif de conception, on minimise le coût de fabrication en choisissant le coût cumulé minimum lors d'une simulation lors de laquelle on fait varier à la fois le nombre et les épaisseurs des sous-composants.
L'assemblage au niveau des zones de jonction peut être réalisé par tous moyens compatibles avec la technologie du matériau micro-usinable ou du silicium.
L'invention concerne, ainsi, un procédé de fabrication d'un ensemble de micro-mécanique en matériau micro-usinable ou en silicium comportant au moins un premier composant plan en matériau micro-usinable ou en silicium réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ce premier composant s'étendant d'un côté d'un plan de base, caractérisé en ce que :

on décompose cet ensemble en sous-composants réalisables chacun dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, chaque dit wafer s'étendant parallèlement à un plan de wafer ;
on définit des zones de jonction où ces sous-composants sont assemblés deux à deux, et où, de part et d'autre de cette zone de jonction, les normales aux plans des wafers dont sont issus chacun de ces sous-composants sont obliques l'une part rapport à l'autre ;
on réalise au moins un de ces sous-composants pour former un deuxième composant joignant ce au moins un premier composant plan à un point situé, en projection sur ledit plan de base, en-dehors de ce premier composant ;
on effectue l'assemblage de ces sous-composants au niveau de ces zones de jonction par des moyens d'assemblage.

Dans une exécution particulière, les plans de wafer de certains de ces sous-composants sont perpendiculaires les uns aux autres.
En particulier, dans une réalisation préférée, le plan de wafer du deuxième composant est perpendiculaire à celui du premier composant.
De façon avantageuse, permettant la résolution de nombreux problèmes de jonction ou d'accrochage dans l'espace, le deuxième composant a la forme d'une courbe, et comporte au moins une courbure dans le plan situé entre les deux faces les plus proches du wafer dont elle est issue, et dont le centre de courbure est situé entre ces faces parallèles.
Dans une première variante de réalisation, la plus petite section du deuxième composant a sa plus petite dimension qui correspond à la plus petite dimension du wafer dont elle est issue.
Dans une deuxième variante de réalisation, la plus petite section du deuxième composant a sa plus grande dimension qui correspond à la plus petite dimension du prisme élémentaire dont elle est issue.
Parmi les différents modes d'assemblage possibles, il est plus particulièrement préféré d'utiliser au moins un des modes d'assemblage suivants, qui peuvent naturellement être différenciés selon la localisation et les contraintes de la zone de jonction :

un mode d'assemblage est réalisé par collage entre des moyens de jonction d'un composant et des moyens de jonction complémentaires que comporte un sous-composant adjacent, ces moyens de jonction et moyens de jonction complémentaires étant conçus avec un jeu d'assemblage adapté à ce collage ;
un mode d'assemblage est réalisé par pincement entre des moyens de jonction d'un composant et des moyens de jonction complémentaires que comporte un sous-composant adjacent. Au moins les moyens de jonction ou bien les moyens de jonction complémentaires comportent au moins un élément élastique agencé pour immobiliser, respectivement, les moyens de jonction complémentaires ou les moyens de jonction. Naturellement, les moyens de jonction et les moyens de jonction complémentaire peuvent comporter chacun un tel élément élastique.

Pour faciliter l'assemblage, et en particulier pour assurer une parfaite reproductibilité d'un composant assemblé à l'autre, avantageusement au moins une des zones de jonction comporte des premiers moyens d'arrêt que comportent des moyens de jonction d'un composant, et qui sont agencés pour coopérer avec des premiers moyens d'arrêt complémentaire que comportent des moyens de jonction complémentaires que comporte un sous-composant adjacent.
Dans une variante particulière de réalisation, ces premiers moyens d'arrêt ou/et ces premiers moyens d'arrêt complémentaire sont complétés par des seconds moyens d'arrêt, qui sont agencés pour immobiliser ensemble le sous-composant et le sous-composant adjacent.
Grâce à l'élasticité du matériau micro-usinable, notamment quand il est constitué par du silicium, il est en particulier avantageux que ces seconds moyens d'arrêt comportent au moins un élément élastique agencé pour autoriser l'assemblage du sous-composant et du sous-composant adjacent, et pour interdire leur démontage. Par exemple, avec une zone de jonction de type à oeil telle que visible sur les figures, l'un des sous-composants, par exemple un ressort-spiral plat, comporte un oeillet dans lequel est introduite l'extrémité d'un autre sous-composant, par exemple une courbe terminale : cette extrémité comporte une butée, non représentée sur les figures, constituant des premiers moyens d'arrêt, qui coopèrent avec des premiers moyens d'arrêt complémentaire constitués par une des faces de l'oeillet, et elle comporte encore, non représentée sur les figures, une lame élastique éclipsable par compression dans un logement correspondant de la courbe terminale pendant son introduction dans l'oeillet, et rappelée en position d'arrêt derrière l'autre face de l'oeillet, avec laquelle elle coopère par une extrémité libre en retour. Ainsi, à la fois la précision et la sécurité de montage sont assurées.
De façon préférée, tous les constituants de cet ensemble sont réalisés en silicium.
Plus particulièrement, l'invention a été développée pour la mise au point d'un procédé de fabrication d'un ensemble spiral 1 de pièce d'horlogerie 10 en matériau micro-usinable ou en silicium. Un tel ensemble spiral 1 comporte au moins un tel premier composant constitué par un ressort-spiral 2 plan en matériau micro-usinable ou en silicium, qui est réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ce ressort-spiral 2 s'étendant d'un côté d'un plan de base P. Ce ressort-spiral plan 2 est agencé pour coopérer du côté de sa spire interne avec une virole, ou bien comporte à l'extrémité de sa spire interne une virole. L'ensemble spiral 1 selon l'invention associe à ce ressort-spiral 2 des moyens permettant son accrochage indirect avec un piton 5, appartenant à une pièce d'horlogerie 10, et déporté par rapport à lui.
Selon l'invention :

on décompose cet ensemble spiral 1 en sous-composants réalisables chacun dans un wafer de silicium d'orientation cristalline donnée, chaque wafer s'étendant parallèlement à un plan de wafer qui lui est propre;
on définit des zones de jonction 3 où ces sous-composants sont assemblés deux à deux, et où, de part et d'autre de la zone de jonction d'assemblage entre deux sous-composants particuliers, les normales aux plans des wafers dont sont issus chacun de ces sous-composants sont obliques l'une part rapport à l'autre ;
on réalise au moins un de ces sous-composants pour former un tel deuxième composant constitué par une courbe terminale joignant ce au moins un ressort-spiral plan à un piton, piton qui est situé, en projection sur le plan de base, en-dehors du ressort-spiral, à l'extérieur de son emprise;
on effectue l'assemblage de ces sous-composants au niveau de ces zones de jonction 3 par des moyens d'assemblage.

De façon particulière pour une exécution simplifiée, les plans de wafer de certains desdits sous-composants sont perpendiculaires les uns aux autres. Dans une réalisation particulière, ils sont tous perpendiculaires deux à deux.
Dans une réalisation préférée, le plan de wafer de la courbe terminale 4 est perpendiculaire à celui du ressort-spiral plan 2, c'est-à-dire au plan de base P.
Deux variantes de réalisation sont représentées sur les figures, qui diffèrent par la position relative du piton 5 et du ressort-spiral 2 : sur les figures 1 et 2 la courbe terminale 4 vient de façon sensiblement tangentielle par rapport au ressort-spiral 2, et le piton 5 est situé sensiblement sur un plan tangent à la spire la plus externe 8 du ressort-spiral 2, tandis que sur les figures 3 et 4 le piton 5 occupe une position sensiblement radiale par rapport à l'extrémité 9 de la spire la plus externe 8, et la courbe terminale 4 se déploie sensiblement perpendiculairement à cette dernière. On voit bien qu'il est possible d'ajuster la morphologie de la courbe terminale 4 en fonction de la position du piton 5.
Dans ces deux variantes de réalisation, de façon préférée et tel que visible sur les figures, la courbe terminale 4 comporte au moins une courbure dans le plan situé entre les deux faces les plus proches du wafer dont elle est issue, et dont le centre de courbure est situé entre ces faces parallèles.
Dans une première variante de réalisation, tel que visible sur les figures 1 et 2, la plus petite section de la courbe terminale 4 a sa plus petite dimension qui correspond à la plus petite dimension du wafer dont elle est issue.
Dans une deuxième variante de réalisation, tel que visible sur les figures 3 et 4, la plus petite section de la courbe terminale 4 a sa plus grande dimension qui correspond à la plus petite dimension dudit prisme élémentaire dont elle est issue.
De façon préférée et tel que visible sur les figures, l'ensemble spiral 1 ne comporte que la courbe terminale 4 et le ressort-spiral plan 2.
Le piton 5, qui fait partie de la pièce d'horlogerie 10 à laquelle est incorporé l'ensemble spiral 1, comporte des moyens de fixation 6 pour l'accrochage de ce dernier. La courbe terminale 4 comporte de préférence, à sa deuxième extrémité 11 opposée au ressort-spiral plat 2, des moyens de fixation complémentaire 7 agencés pour son assemblage et sa fixation aux moyens de fixation 6 du piton 5, et qui comportent de préférence un profil complémentaire agencé pour coopérer par emboîtement ou par collage avec un profil que comportent les moyens de fixation 6 du piton. Par exemple les moyens de fixation 6 du piton 5 sont une encoche, et les moyens de fixation complémentaire 7 sont un tenon. Naturellement des premiers et seconds moyens d'arrêt similaires à ceux décrits ci-dessus peuvent équiper cette jonction particulière.
Concernant un tel spiral, la mise en oeuvre de l'invention permet également d'aménager l'extrémité intérieure 12 du ressort-spiral 2, du côté de la virole. Notamment, par le même procédé le ressort-spiral 2 peut encore être assemblé, du côté de sa spire interne, avec un sous-composant constituant une courbe intérieure de type « courbe Grossmann ».
De la même façon, le ressort-spiral 2 peut être assemblé, du côté de sa spire interne, avec un sous-composant constituant une virole d'épaisseur supérieure à celle du ressort-spiral 2.
La jonction des sous-composants peut être réalisée par emboîtement, avec ou sans clipage, par collage ou soudage ou brasage, ces modes d'assemblage étant cumulables.
L'ensemble spiral 1 assemblé peut être réalisé avec un ressort-spiral 2 et une courbe terminale 4 issus du même wafer. Mais, comme on l'a vu, il peut s'avérer intéressant de privilégier, dans certaines configurations, des orientations cristallines particulières pour certains sous-composants, de façon à exploiter au mieux leurs propriétés d'élasticité dans des directions particulières.
De façon préférée, tous les constituants de cet ensemble sont réalisés en silicium.
L'invention concerne ainsi un ensemble spiral 1 comportant un ressort-spiral plan 2 et une courbe terminale 4. Il est réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sa courbe terminale 4 et son ressort-spiral plan 2, chacun en matériau micro-usinable ou en silicium, sont assemblés l'un à l'autre au niveau d'une zone de jonction 3 et sont dans des plans obliques l'un par rapport à l'autre. Dans un mode de réalisation préféré, tous les composants de cet ensemble spiral 1 sont en silicium.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 10 comportant au moins un point d'accrochage 5 lequel comporte des moyens de fixation 6. Selon l'invention cette pièce d'horlogerie 10 comporte au moins un ensemble 1 réalisé par le procédé décrit ci-dessus, dans l'une quelconque de ses variantes, et comporte au moins un tel premier composant 2 et au moins un tel deuxième composant 4, ce deuxième composant 4 pour l'accrochage de cet ensemble 1 à ce point d'accrochage 5. Et ce deuxième composant 4 comporte des moyens de fixation complémentaire 7 agencés pour son assemblage et sa fixation aux moyens de fixation 6 du point d'accrochage 5.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 10 comportant au moins un piton 5 pour l'accrochage d'un spiral, ce piton 5 comportant des moyens de fixation 6, cette pièce d'horlogerie 10 comportant au moins un ensemble spiral 1 obtenu par le procédé selon l'invention, et comportant un ressort-spiral plan 2 et une courbe terminale 4, chacun en matériau micro-usinable ou en silicium, et dont la courbe terminale 4 comporte des moyens de fixation complémentaire 7 agencés pour son assemblage et sa fixation aux moyens de fixation 6 du piton 5.

Claims

Procédé de fabrication d'un ensemble de micro-mécanique en matériau micro-usinable ou en silicium comportant au moins un premier composant plan en matériau micro-usinable ou en silicium réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ledit premier composant s'étendant d'un côté d'un plan de base, caractérisé en ce que :
- on décompose ledit ensemble en sous-composants réalisables chacun dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, chaque dit wafer s'étendant parallèlement à un plan de wafer ;

- on définit des zones de jonction où lesdits sous-composants sont assemblés deux à deux, et où, de part et d'autre de ladite zone de jonction, les normales aux plans des wafers dont sont issus chacun des dits sous-composants sont obliques l'une part rapport à l'autre ;

- on réalise au moins un desdits sous-composants pour former un deuxième composant joignant ledit au moins un premier composant plan à un point situé, en projection sur ledit plan de base, en-dehors dudit premier composant ;

- on effectue l'assemblage desdits sous-composants au niveau desdites zones de jonction par des moyens d'assemblage.
Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits plans de wafer de certains desdits sous-composants sont perpendiculaires les uns aux autres.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit plan de wafer dudit deuxième composant est perpendiculaire à celui dudit premier composant.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit deuxième composant a la forme d'une courbe, et comporte au moins une courbure dans le plan situé entre les deux faces les plus proches dudit wafer dont elle est issue, et dont le centre de courbure est situé entre lesdites faces parallèles.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plus petite section dudit deuxième composant a sa plus petite dimension qui correspond à la plus petite dimension dudit wafer dont elle est issue.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plus petite section dudit deuxième composant a sa plus grande dimension qui correspond à la plus petite dimension dudit prisme élémentaire dont elle est issue.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue l'assemblage desdits sous-composants par collage entre des moyens de jonction d'un composant et des moyens de jonction complémentaires que comporte un sous-composant adjacent, lesdits moyens de jonction et moyens de jonction complémentaires étant conçus avec un jeu d'assemblage adapté audit collage.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue l'assemblage desdits sous-composants par pincement entre des moyens de jonction d'un composant et des moyens de jonction complémentaires que comporte un sous-composant adjacent, au moins lesdits moyens de jonction ou lesdits moyens de jonction complémentaires comportant au moins un élément élastique agencé pour immobiliser, respectivement, moins lesdits moyens de jonction complémentaires ou lesdits moyens de jonction.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une dite zone de jonction comporte des premiers moyens d'arrêt que comportent des moyens de jonction d'un composant, et qui sont agencés pour coopérer avec des premiers moyens d'arrêt complémentaire que comportent des moyens de jonction complémentaires que comporte un sous-composant adjacent.
Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens d'arrêt ou/et lesdits premiers moyens d'arrêt complémentaire sont complétés par des seconds moyens d'arrêt agencés pour immobiliser ensemble ledit sous-composant et ledit sous-composant adjacent.
Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens d'arrêt comportent au moins un élément élastique agencé pour autoriser l'assemblage dudit sous-composant et dudit sous-composant adjacent, et pour interdire leur démontage.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les constituants dudit ensemble sont réalisés en silicium.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un procédé de fabrication d'un ensemble spiral (1) de pièce d'horlogerie en matériau micro-usinable ou en silicium comportant au moins un dit premier composant (2) constitué par un ressort-spiral plan en matériau micro-usinable ou en silicium réalisé dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, ledit ressort-spiral s'étendant d'un côté d'un plan de base (P), et en ce qu'il est encore caractérisé en ce que :
- on décompose ledit ensemble spiral (1) en sous-composants réalisables chacun dans un wafer de matériau micro-usinable ou en silicium d'orientation cristalline donnée, chaque dit wafer s'étendant parallèlement à un plan de wafer ;

- on définit des zones de jonction (3) où lesdits sous-composants sont assemblés deux à deux, et où, de part et d'autre de ladite zone de jonction, les normales aux plans des wafers dont sont issus chacun des dits sous-composants sont obliques l'une part rapport à l'autre ;

- on réalise au moins un desdits sous-composants pour former un dit deuxième composant (4) constitué par une courbe terminale joignant ledit au moins un ressort-spiral plan à un piton (5) situé, en projection sur ledit plan de base (P), en-dehors dudit ressort-spiral (2) ;

- on effectue l'assemblage desdits sous-composants au niveau desdites zones de jonction(3) par des moyens d'assemblage.
Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite courbe terminale (4) comporte un profil de type « courbe Phillips ».
Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que ledit ensemble spiral (1) ne comporte que ladite courbe terminale (4) et ledit ressort-spiral plan (2).
Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que ledit ressort-spiral plan (2) est agencé pour coopérer du côté de sa spire interne avec un sous-composant constitué par une virole.
Ensemble spiral (1) comportant un ressort-spiral plan (2) et une courbe terminale (4), caractérisé en ce qu'il est réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 13 à 16, et que ladite courbe terminale (4) et ledit ressort-spiral plan (2) chacun en matériau micro-usinable ou en silicium sont assemblés l'un à l'autre au niveau d'une zone de jonction (3) et sont dans des plans obliques l'un par rapport à l'autre.
Pièce d'horlogerie (10) comportant au moins un point d'accrochage (5) lequel comporte des moyens de fixation (6), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un ensemble (1) réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes et comportant au moins un dit premier composant (2) et au moins un dit deuxième composant (4), ledit deuxième composant (4) pour l'accrochage dudit ensemble (1) audit point d'accrochage (5), et en ce que ledit deuxième composant (4) comporte des moyens de fixation complémentaire (7) agencés pour son assemblage et sa fixation auxdits moyens de fixation (6) dudit point d'accrochage (5).
Pièce d'horlogerie (10) selon la revendication précédente, comportant au moins un piton (5) pour l'accrochage d'un spiral, ledit piton (5) comportant des moyens de fixation (6), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un ensemble spiral (1) selon la revendication 17, et en ce que ladite courbe terminale (4) comporte des moyens de fixation complémentaire (7) agencés pour son assemblage et sa fixation auxdits moyens de fixation (6) dudit piton (5).