EP3798739A1 - Timepiece component - Google Patents

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EP3798739A1
EP3798739A1 EP19199142.1A EP19199142A EP3798739A1 EP 3798739 A1 EP3798739 A1 EP 3798739A1 EP 19199142 A EP19199142 A EP 19199142A EP 3798739 A1 EP3798739 A1 EP 3798739A1
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EP
European Patent Office
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equal
elastic material
layer
layers
watch component
Prior art date
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Pending
Application number
EP19199142.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Denis FAVEZ
Stefano Hénin
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Rolex SA
Original Assignee
Rolex SA
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Filing date
Publication date
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Priority to US17/026,330 priority patent/US20210088972A1/en
Priority to CN202011018049.1A priority patent/CN112631104A/en
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Definitions

  • the present invention relates to a watch component made from a fragile material, in particular silicon. It also relates to a horological movement and a timepiece, in particular a wristwatch, comprising at least one such horological component.
  • Silicon is a material with multiple advantages for the manufacture of watch components. On the one hand, it allows the simultaneous manufacture of a large number of small parts, with micrometric precision. On the other hand, it has a low density and a diamagnetic character. However, this material has a drawback: it has little or no plastic deformation range, which makes it a relatively fragile material. Mechanical stress or shock can lead to component breakage. This fragility of watch components made of silicon is accentuated by their cutting in a silicon substrate, generally carried out by a deep etching technique, for example by deep ionic reactive etching DRIE (standing for “Deep Reactive Ion Etching”).
  • DRIE deep ionic reactive etching
  • etching forms openings having slightly wrinkled sides which have flatness defects on the surface in the form of wavelets (in English “scalloping”). This results in a certain roughness of the etched sides which weakens the mechanical strength of the component.
  • flatness defects can generate crack initiation, in particular in the event of mechanical stress, and lead to component breakage. In the event of a breakage of a silicon watch component within a watch movement, the result is not only that the watch movement no longer works, but that there is also a large number of silicon debris scattered within the watch movement. watch movement, coming from the broken watch component.
  • An object of the present invention is to provide a timepiece component which does not understand the drawbacks of the state of the art.
  • a first object of the invention is to provide a watch component which does not produce a multitude of scattered debris in the event of breakage.
  • the invention is based on a watch component based on a fragile material characterized in that it comprises at least a surface portion of fragile material covered by a coating comprising at least two layers of elastic material separated by a CR layer in material more resistant than elastic material.
  • the invention is particularly interested in watch components based on fragile materials, that is to say capable of breaking by generating several debris which dissociate from the watch component and scatter in a movement. watchmaker.
  • brittle material we therefore mean a non-ductile material which breaks without prior and persistent plastic deformation.
  • These materials are preferably micro-machinable, that is to say obtained from micro-fabrication techniques involving photolithography.
  • the invention is particularly suitable for silicon, in any form, for example including doped or porous silicon, but could alternatively also be suitable for other materials such as for example diamond, quartz, glass, silicon carbide. , ceramic based on alumina or zirconia, fragile amorphous metals or sapphire.
  • Such a watch component can be fully or almost fully formed in said fragile or brittle material, disregarding its thin coating which will be described below.
  • a watch component could be based on such a material, that is to say comprise by weight at least 51% of such a material, or even at least 80% of such a material. It can therefore be a hybrid material which has a fragile or brittle effect.
  • fragment material improperly to designate the entire core of the watch component, including the parts of said core possibly not directly in the fragile material at the base of the watch component.
  • the concept of the invention consists in covering at least part of the surface of the watch component, preferably the surface of the area most stressed in traction of the watch component, with the aid of a multilayer coating comprising at least two layers. made of elastic material separated by a layer of material more resistant than the elastic material.
  • a coating forms a protective layer of the watch component to prevent the scattering of debris in the event of the component breaking by keeping the different pieces together.
  • a coating extending over substantially the entire periphery of the watch component or over the areas which will be stressed by deformation, it is considered that such a coating forms an encapsulation of the watch component.
  • the figure 1 schematically illustrates a horological component 1 according to a first embodiment of the invention.
  • This timepiece component 1 comprises a main volume or core 2 made of silicon, originating for example from a step of cutting a silicon wafer. It further comprises a coating 10 which extends over the entirety of its outer surface, over its entire periphery, more particularly around the periphery of its core 2.
  • this surface outer is formed by a cutout of a wafer, and mainly has three surfaces.
  • a first surface 3 is substantially planar and corresponds to the upper face of the cut wafer, a second opposite surface 4, substantially planar and parallel to the first surface 3, corresponds to the lower face of the cut wafer.
  • a third surface 5 forms a flank, which continuously connects the two aforementioned surfaces 3, 4.
  • the coating 10 is a multilayer coating, which comprises a first CE layer, in contact with the silicon core 2 of the watch component 1, in an elastic material 11. It comprises a third outer CE layer in the same elastic material 11. These two layers are separated by a second CR layer made of more resistant material 12.
  • the CE layers are made of parylene and the CR layer is made of aluminum oxide deposited by ALD.
  • the figure 2 illustrates a second embodiment, which differs from the first in that the intermediate CR layer of the coating of more resistant material 12, of silicon oxide, has a variable thickness at the sidewall 5.
  • This intermediate layer also has a constant thickness at the level of the first and second surfaces 3, 4, this thickness being greater at the level of the first surface 3 than of the second surface 4.
  • the two layers CE of elastic material 11 complete this intermediate layer to form a overall coating of constant thickness.
  • the CE layers are made of parylene and the CR layer is made of silicon oxide deposited by PVD.
  • the thickness of the coating 10 is not to scale, it is greatly increased in order to better visualize this coating, which is in reality very thin. Its thickness E is liable to vary within a certain range.
  • the coating 10 comprises at least one CE layer of elastic material 11 with a thickness greater than or equal to 0.05 ⁇ m, or even greater than or equal to 0.3 ⁇ m.
  • the coating 10 also advantageously comprises at least one CE layer of elastic material 11 with a thickness less than or equal to 5 ⁇ m, or even less than or equal to 3 ⁇ m.
  • the sum of the thicknesses of the various CE layers of elastic material of the coating 10 is advantageously greater than or equal to 0.1 ⁇ m, or even 0.6 ⁇ m, and / or less than or equal to 20 ⁇ m, or even less than or equal to 12 ⁇ m.
  • the different layers CE of elastic material 11 may or may not have the same thickness. This thickness may or may not be variable.
  • a CR layer of more resistant material 12 of the coating 10 has a thickness greater than or equal to 15 nm, or even greater than or equal to 30 nm.
  • the coating 10 also advantageously comprises a layer of more resistant material 12 with a thickness less than or equal to 150 nm or even less than or equal to 100 nm, or even less than or equal to 70 nm.
  • the sum of the thicknesses of the different CR layers of more resistant material 12 is greater than or equal to 15 nm, or even greater than or equal to 30 nm, and / or is less than or equal to 450 nm, or even less than or equal to 300 nm, or even less than or equal to 210 nm.
  • the materials of the coating 10 may be different from those used in the embodiments described.
  • the elastic material 11 has a modulus of elasticity less than or equal to 10 GPa, or even less than or equal to 5 GPa, or even less than or equal to 3 GPa.
  • the elastic material 11 exhibits an elongation at break greater than or equal to 10%, or even greater than or equal to 20%, or even greater than or equal to 30%.
  • This elastic material 11 can therefore be parylene, or as a variant a PTFE, an acrylic resin, silicone or a polymer of the urethane family.
  • Different layers of elastic material 11 of the same coating 10 may be of the same elastic material or of a different elastic material.
  • the more resistant material 12 is said to be “more resistant” in comparison with the resistance of the so-called “elastic” material. It has a modulus of elasticity greater than or equal to 30 GPa, or even greater than or equal to 45 GPa, or even greater than or equal to 60 GPa. As a variant, it has a modulus of elasticity intermediate between that of the fragile material of the heart of the watch component and that of the elastic material of the elastic layer. It advantageously has a modulus of elasticity greater than or equal to that of an adjacent layer of elastic material 11 increased by 50%.
  • This more resistant material 12 can be a metal or an alloy or graphite or an oxide, more particularly silicon oxide or silicon nitride. Different layers of stronger material 12 of the same coating 10 may be of the same material or of a different material.
  • the coating 10 can comprise any other number of layers than the three layers shown. It may for example comprise at least two, or even at least three, or four, layers of elastic material 11 and at least one, or even at least two, or three, layers of more resistant material 12. In order to limit the influence thereof. on the dimensions and behavior of the component, it advantageously comprises at most four layers of elastic material 11 and at most three layers of more resistant material 12, but could include more. It advantageously comprises an alternation of layers of elastic material 11 and layers of more resistant material 12. It furthermore advantageously comprises a first inner layer of elastic material 11 and a last outer layer of elastic material 11.
  • the adjectives “Inside” and “outside” are used in reference to any direction going from the core 2 of the watch component 1 to the outside of the watch component 1.
  • the invention is particularly advantageous for a horological component 1 chosen from among a toothed wheel, an escape wheel, a needle, a plate pin, an anchor, a lever, a lift, a flat spring, such as a hairspring, a system. flexible blade or other spring function component.
  • a horological component 1 chosen from among a toothed wheel, an escape wheel, a needle, a plate pin, an anchor, a lever, a lift, a flat spring, such as a hairspring, a system. flexible blade or other spring function component.
  • the figures 3 and 4 illustrate the particular effect of a layer of elastic material 11 on a watch component 1 in silicon.
  • the figure 3 illustrates the rupture of a silicon test piece covered by a coating according to the second embodiment as illustrated by figure 2 .
  • the figure 4 illustrates in comparison the rupture of the same test piece of oxidized silicon without coating.
  • a multitude of debris 22 are scattered.
  • the same specimen covered with a layer according to the second embodiment makes it possible to prevent this scattering of debris, as illustrated in FIG. figure 3 .
  • a first advantage of using several layers of parylene is to make its effect more reliable: if one layer is damaged, a priori an effect guaranteed by another layer remains.
  • at least one layer of parylene is not in direct contact with the outside, and is protected from possible external attacks by at least one more rigid layer of the coating.
  • Comparative bending tests were carried out on silicon test pieces obtained by DRIE cutting in a silicon wafer, according to methods known to those skilled in the art.
  • the same treatments on the same specimen lead to different results from one watchmaking component to another identical one subject to the same constraints a priori. For this reason, it is necessary to carry out tests on batches of identical test pieces, then to carry out a statistical analysis to observe or not an effect.
  • the first two batches OXY1 and OXY3 relate to 30 samples of oxidized silicon, comprising a layer of silicon oxide on the surface of respective thicknesses of 1 ⁇ m and 3 ⁇ m.
  • the average value of the flexural strength of these two batches is around 2000 MPa.
  • all these test pieces generate multiple scattered debris.
  • the following two batches correspond to test pieces similar to batch OXY3 but covered with a coating of pure, monolayer and uniform parylene, with respective thicknesses of 0.5 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • a coating of elastic material not very resistant, makes it possible to significantly increase the breaking strength of the test pieces. Indeed, the average resistance is of the order of 5000 MPa.
  • the fifth batch corresponds to silicon test pieces covered with a metallic coating, comprising a titanium bonding layer 15 nm thick and an 80 nm gold layer.
  • This tough coating achieves a slight increase in average strength compared to that of the first two batches, but significantly lower than the two batches using a parylene coating. On the other hand, such a coating does not retain the debris during the rupture of the test pieces.
  • the last batch corresponds to the second embodiment of the invention, comprising a coating consisting of alternations of four layers of parylene of approximately 1 ⁇ m, and three intermediate layers of silicon oxide with a thickness of 0.01 ⁇ m. , for a total coating thickness varying between 3.7 and 4.7 ⁇ m.
  • the average strength of this batch exceeds 6000 MPa with minimum values above 4000 MPa: the invention therefore makes it possible to optimize the resistance of a watch component.
  • the invention therefore also relates to a watch component having an average resistance greater than or equal to 6000 MPa, and / or having a minimum resistance greater than or equal to 3000 MPa, or even greater than or equal to 4000 MPa.
  • the invention makes it possible to limit the scattering of debris.
  • a coating combining a flexible material (an elastic material as defined above) with a more resistant material (as defined above) makes it possible to take advantage of the synergy between the two materials, in order not only to respond the technical problem of non-scattering of debris in the event of breakage, an effective protective effect thanks to the elastic material, but also makes it possible at the same time to optimize the resistance of the watch component, in particular thanks to the addition of a more resistant material to the material elastic in the thickness of the coating 10. This very advantageous behavior was unpredictable and therefore proves to be surprising.
  • the invention also relates to a watch movement and a timepiece as such, comprising one or more watch components as described above.
  • the method of manufacturing a timepiece component according to the invention comprises a first phase of manufacturing a blank of a timepiece component, in a known manner.
  • this first phase can comprise an initial step consisting in providing a substrate made of fragile micromachinable material.
  • This substrate is for example a wafer (or “wafer” according to the English terminology) of silicon.
  • the wafer is covered with a protective coating, in particular at least one of its two so-called upper and lower faces, for example by a photosensitive resin.
  • the process continues with a step of forming a pattern in the protective coating.
  • the pattern is made by creating openings through the layer of photosensitive resin.
  • the protective coating that leaves openings is a protection's mask.
  • a step of etching the silicon wafer through the protective mask in particular by deep reactive ion etching DRIE ("Deep Reactive Ion Etching" according to English terminology) then makes it possible to dig openings in the silicon to the right of the or opening (s) of the mask, in order to obtain a blank of a silicon watch component.
  • DRIE Deep reactive ion etching
  • Such a timepiece component blank can be formed by any method other than that mentioned above, for example by a laser cutting technique.
  • the blank obtained forms the heart 2 of the watch component 1. It has a shape very close to the final watch component.
  • the invention relates to a second manufacturing phase, consisting in depositing a coating as described above on all or part of the surface of said blank.
  • the step of depositing a coating is carried out by alternating deposits of layers respectively of elastic material and of more resistant material.
  • This deposition step can be done in a uniform manner, by evaporation, CVD or ALD.
  • CVD chemical Vapor Deposition
  • PECVD chemical vapor deposition assisted by plasma
  • the coating flow is oriented on the first surface 3, perpendicular to this surface.
  • the manufacturing process may include an intermediate step, before the coating deposition step, consisting of a step of smoothing and / or thermal oxidation of the surface of the blank of the watch component.
  • the heart 2 of the watch component can be covered with an oxidation layer, for example a silicon oxide, before the coating according to the invention is deposited.

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Abstract

Composant horloger à base d'un matériau fragile caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie de surface de matériau fragile recouverte par un revêtement (10) comprenant au moins deux couches CE en matériau élastique (11) séparées par une couche CR en matériau plus résistant (12) que le matériau élastique (11).Watch component based on a fragile material characterized in that it comprises at least a surface portion of fragile material covered by a coating (10) comprising at least two CE layers of elastic material (11) separated by a CR layer in stronger material (12) than elastic material (11).

Description

La présente invention concerne un composant horloger réalisé à partir d'un matériau fragile, notamment du silicium. Elle porte aussi sur un mouvement horloger et une pièce d'horlogerie, notamment une montre bracelet, comprenant au moins un tel composant horloger.The present invention relates to a watch component made from a fragile material, in particular silicon. It also relates to a horological movement and a timepiece, in particular a wristwatch, comprising at least one such horological component.

Le silicium est un matériau présentant de multiples avantages pour la fabrication de composants horlogers. Il permet d'une part la fabrication simultanée d'un grand nombre de pièces de petite taille, avec une précision micrométrique. D'autre part, il a une faible densité et un caractère diamagnétique. Ce matériau présente toutefois un inconvénient : il ne possède pas, ou peu, de domaine de déformation plastique, ce qui en fait un matériau relativement fragile. Une sollicitation mécanique ou un choc peuvent conduire à une rupture du composant. Cette fragilité des composants horlogers en silicium est accentuée par leur découpage dans un substrat de silicium, généralement réalisé par une technique de gravure profonde, par exemple par gravure réactive ionique profonde DRIE (de l'anglais « Deep Reactive Ion Etching »). Une spécificité de ce type de gravure est de former des ouvertures ayant des flancs légèrement ridés qui présentent en surface des défauts de planéité sous la forme de vaguelettes (en anglais « scalloping »). Il en résulte une certaine rugosité des flancs gravés qui affaiblit la résistance mécanique du composant. En outre, les défauts de planéité peuvent générer des amorces de fissure, notamment en cas de sollicitation mécanique, et mener à la casse du composant. En cas de rupture d'un composant horloger en silicium au sein d'un mouvement horloger, il en résulte non seulement que le mouvement horloger ne fonctionne plus, mais qu'il existe de plus un nombre important de débris de silicium éparpillés au sein du mouvement horloger, provenant du composant horloger rompu.Silicon is a material with multiple advantages for the manufacture of watch components. On the one hand, it allows the simultaneous manufacture of a large number of small parts, with micrometric precision. On the other hand, it has a low density and a diamagnetic character. However, this material has a drawback: it has little or no plastic deformation range, which makes it a relatively fragile material. Mechanical stress or shock can lead to component breakage. This fragility of watch components made of silicon is accentuated by their cutting in a silicon substrate, generally carried out by a deep etching technique, for example by deep ionic reactive etching DRIE (standing for “Deep Reactive Ion Etching”). One specific feature of this type of etching is that it forms openings having slightly wrinkled sides which have flatness defects on the surface in the form of wavelets (in English “scalloping”). This results in a certain roughness of the etched sides which weakens the mechanical strength of the component. In addition, flatness defects can generate crack initiation, in particular in the event of mechanical stress, and lead to component breakage. In the event of a breakage of a silicon watch component within a watch movement, the result is not only that the watch movement no longer works, but that there is also a large number of silicon debris scattered within the watch movement. watch movement, coming from the broken watch component.

Un objet de la présente invention est de proposer un composant horloger qui ne comprend pas les inconvénients de l'état de la technique.An object of the present invention is to provide a timepiece component which does not understand the drawbacks of the state of the art.

Plus précisément, un premier objet de l'invention est de proposer un composant horloger qui ne produit pas une multitude de débris éparpillés en cas de rupture.More precisely, a first object of the invention is to provide a watch component which does not produce a multitude of scattered debris in the event of breakage.

A cet effet, l'invention repose sur un composant horloger à base d'un matériau fragile caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie de surface de matériau fragile recouverte par un revêtement comprenant au moins deux couches en matériau élastique séparées par une couche CR en matériau plus résistant que le matériau élastique.To this end, the invention is based on a watch component based on a fragile material characterized in that it comprises at least a surface portion of fragile material covered by a coating comprising at least two layers of elastic material separated by a CR layer in material more resistant than elastic material.

L'invention est plus précisément définie par les revendications.The invention is more precisely defined by the claims.

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

  • La figure 1 représente schématiquement un composant horloger en coupe selon un premier mode de réalisation de l'invention.
  • La figure 2 représente schématiquement un composant horloger en coupe selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • La figure 3 représente un agrandissement d'une photographie d'une éprouvette au moment de sa rupture, en matériau fragile recouvert d'un revêtement selon le mode de réalisation de l'invention.
  • La figure 4 représente un agrandissement d'une photographie d'une éprouvette au moment de sa rupture, en matériau fragile, similaire à celle de la figure 3 mais sans revêtement selon le mode de réalisation de l'invention.
  • La figure 5 représente la résistance obtenue sur différents lots de composants horlogers, mettant en évidence les résultats positifs obtenus par la mise en œuvre d'un mode de réalisation de l'invention.
These objects, characteristics and advantages of the present invention will be explained in detail in the following description of particular embodiments made without limitation in relation to the accompanying figures, among which:
  • The figure 1 schematically represents a watch component in section according to a first embodiment of the invention.
  • The figure 2 schematically represents a watch component in section according to a second embodiment of the invention.
  • The figure 3 represents an enlargement of a photograph of a test piece at the time of its rupture, made of a fragile material covered with a coating according to the embodiment of the invention.
  • The figure 4 represents an enlargement of a photograph of a test specimen at the time of its rupture, in brittle material, similar to that of the figure 3 but without coating according to the embodiment of the invention.
  • The figure 5 represents the resistance obtained on different batches of watch components, showing the positive results obtained by the implementation of an embodiment of the invention.

Comme cela a été présenté précédemment, l'invention s'intéresse particulièrement aux composants horlogers à base de matériaux fragiles, c'est-à-dire susceptibles de casser en générant plusieurs débris qui se dissocient du composant horloger et s'éparpillent dans un mouvement horloger. Nous entendons donc par matériau fragile un matériau non ductile qui se rompt sans déformation plastique préalable et rémanente. Ces matériaux sont préférentiellement micro-usinables, c'est-à-dire obtenus à partir de techniques de micro-fabrication faisant intervenir la photolithographie. L'invention est particulièrement adaptée au silicium, sous toute forme, par exemple incluant un silicium dopé ou poreux, mais pourrait en variante aussi être adaptée pour d'autres matériaux comme par exemple le diamant, le quartz, le verre, le carbure de silicium, la céramique à base d'alumine ou de zircone, les métaux amorphes fragiles ou le saphir. Un tel composant horloger peut être intégralement ou quasi intégralement formé dans ledit matériau fragile ou cassant, en faisant abstraction de son fin revêtement qui sera décrit par la suite. En variante, un composant horloger pourrait être à base d'un tel matériau, c'est-à-dire comprendre en poids au moins 51% d'un tel matériau, voire au moins 80% d'un tel matériau. Il peut donc s'agir d'un matériau hybride qui présente un effet fragile ou cassant. Nous utiliserons le terme de « matériau fragile » de manière abusive pour désigner tout le cœur du composant horloger, incluant les parties dudit cœur éventuellement non directement dans le matériau fragile à la base du composant horloger.As was presented previously, the invention is particularly interested in watch components based on fragile materials, that is to say capable of breaking by generating several debris which dissociate from the watch component and scatter in a movement. watchmaker. By brittle material we therefore mean a non-ductile material which breaks without prior and persistent plastic deformation. These materials are preferably micro-machinable, that is to say obtained from micro-fabrication techniques involving photolithography. The invention is particularly suitable for silicon, in any form, for example including doped or porous silicon, but could alternatively also be suitable for other materials such as for example diamond, quartz, glass, silicon carbide. , ceramic based on alumina or zirconia, fragile amorphous metals or sapphire. Such a watch component can be fully or almost fully formed in said fragile or brittle material, disregarding its thin coating which will be described below. As a variant, a watch component could be based on such a material, that is to say comprise by weight at least 51% of such a material, or even at least 80% of such a material. It can therefore be a hybrid material which has a fragile or brittle effect. We will use the term “fragile material” improperly to designate the entire core of the watch component, including the parts of said core possibly not directly in the fragile material at the base of the watch component.

Le concept de l'invention consiste à recouvrir au moins une partie de la surface du composant horloger, de préférence la surface de la zone la plus sollicitée en traction du composant horloger, à l'aide d'un revêtement multicouches comprenant au moins deux couches en matériau élastique séparées par une couche en matériau plus résistant que le matériau élastique. Un tel revêtement forme une couche de protection du composant horloger pour empêcher l'éparpillement de débris en cas de rupture du composant en maintenant les différents morceaux entre eux. Dans le cas d'un revêtement s'étendant sur sensiblement tout le pourtour du composant horloger ou sur les zones qui seront sollicitées en déformation, on considère qu'un tel revêtement forme une encapsulation du composant horloger.The concept of the invention consists in covering at least part of the surface of the watch component, preferably the surface of the area most stressed in traction of the watch component, with the aid of a multilayer coating comprising at least two layers. made of elastic material separated by a layer of material more resistant than the elastic material. Such a coating forms a protective layer of the watch component to prevent the scattering of debris in the event of the component breaking by keeping the different pieces together. In the case of a coating extending over substantially the entire periphery of the watch component or over the areas which will be stressed by deformation, it is considered that such a coating forms an encapsulation of the watch component.

La figure 1 illustre schématiquement un composant horloger 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce composant horloger 1 comprend un volume principal ou cœur 2 en silicium, provenant par exemple d'une étape de découpe d'une plaquette en silicium. Il comprend de plus un revêtement 10 qui s'étend sur l'intégralité de sa surface extérieure, sur tout son pourtour, plus particulièrement sur le pourtour de son cœur 2. Selon un procédé de fabrication avantageux qui sera décrit par la suite, cette surface extérieure est formée par une découpe d'une plaquette, et présente principalement trois surfaces. Une première surface 3 est sensiblement plane et correspond à la face supérieure de la plaquette découpée, une deuxième surface 4 opposée, sensiblement plane et parallèle à la première surface 3, correspond à la face inférieure de la plaquette découpée. Enfin, une troisième surface 5 forme un flanc, qui relie de manière continue les deux surfaces 3, 4 susmentionnées.The figure 1 schematically illustrates a horological component 1 according to a first embodiment of the invention. This timepiece component 1 comprises a main volume or core 2 made of silicon, originating for example from a step of cutting a silicon wafer. It further comprises a coating 10 which extends over the entirety of its outer surface, over its entire periphery, more particularly around the periphery of its core 2. According to an advantageous manufacturing process which will be described later, this surface outer is formed by a cutout of a wafer, and mainly has three surfaces. A first surface 3 is substantially planar and corresponds to the upper face of the cut wafer, a second opposite surface 4, substantially planar and parallel to the first surface 3, corresponds to the lower face of the cut wafer. Finally, a third surface 5 forms a flank, which continuously connects the two aforementioned surfaces 3, 4.

Le revêtement 10 est un revêtement multicouches, qui comprend une première couche CE, en contact avec le cœur 2 en silicium du composant horloger 1, dans un matériau élastique 11. Il comprend une troisième couche CE extérieure dans le même matériau élastique 11. Ces deux couches sont séparées par une deuxième couche CR en matériau plus résistant 12, Dans ce premier mode de réalisation, les couches CE sont en parylène et la couche CR est en oxyde d'aluminium déposé par ALD.The coating 10 is a multilayer coating, which comprises a first CE layer, in contact with the silicon core 2 of the watch component 1, in an elastic material 11. It comprises a third outer CE layer in the same elastic material 11. These two layers are separated by a second CR layer made of more resistant material 12. In this first embodiment, the CE layers are made of parylene and the CR layer is made of aluminum oxide deposited by ALD.

La figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation, qui diffère du premier en ce que la couche CR intermédiaire du revêtement en matériau plus résistant 12, en oxyde de silicium, présente une épaisseur variable au niveau du flanc 5. Cette couche intermédiaire présente de plus une épaisseur constante au niveau des première et deuxième surfaces 3, 4, cette épaisseur étant plus importante au niveau de la première surface 3 que de la deuxième surface 4. Les deux couches CE en matériau élastique 11 complètent cette couche intermédiaire pour former un revêtement global d'épaisseur constante. Dans ce second mode de réalisation, les couches CE sont en parylène et la couche CR est en oxyde de silicium déposé par PVD.The figure 2 illustrates a second embodiment, which differs from the first in that the intermediate CR layer of the coating of more resistant material 12, of silicon oxide, has a variable thickness at the sidewall 5. This intermediate layer also has a constant thickness at the level of the first and second surfaces 3, 4, this thickness being greater at the level of the first surface 3 than of the second surface 4. The two layers CE of elastic material 11 complete this intermediate layer to form a overall coating of constant thickness. In this second embodiment, the CE layers are made of parylene and the CR layer is made of silicon oxide deposited by PVD.

Sur les figures 1 et 2, l'épaisseur du revêtement 10 n'est pas à l'échelle, elle est fortement augmentée afin de mieux visualiser ce revêtement, qui est en réalité très fin. Son épaisseur E est susceptible de varier dans une certaine plage. D'une manière générale, le revêtement 10 comprend au moins une couche CE en matériau élastique 11 d'épaisseur supérieure ou égale 0.05 µm, voire supérieure ou égale 0.3 µm. Le revêtement 10 comprend aussi avantageusement au moins une couche CE en matériau élastique 11 d'épaisseur inférieure ou égale à 5 µm, voire inférieure ou égale à 3 µm. Finalement, la somme des épaisseurs des différentes couches CE en matériau élastique du revêtement 10 est avantageusement supérieure ou égale à 0.1 µm, voire à 0.6 µm, et/ou inférieure ou égale à 20 µm, voire inférieure ou égale à 12 µm. En remarque, les différentes couches CE en matériau élastique 11 peuvent présenter une même épaisseur ou non. Cette épaisseur peut être variable ou non.On the figures 1 and 2 , the thickness of the coating 10 is not to scale, it is greatly increased in order to better visualize this coating, which is in reality very thin. Its thickness E is liable to vary within a certain range. In general, the coating 10 comprises at least one CE layer of elastic material 11 with a thickness greater than or equal to 0.05 μm, or even greater than or equal to 0.3 μm. The coating 10 also advantageously comprises at least one CE layer of elastic material 11 with a thickness less than or equal to 5 μm, or even less than or equal to 3 μm. Finally, the sum of the thicknesses of the various CE layers of elastic material of the coating 10 is advantageously greater than or equal to 0.1 μm, or even 0.6 μm, and / or less than or equal to 20 μm, or even less than or equal to 12 μm. As a note, the different layers CE of elastic material 11 may or may not have the same thickness. This thickness may or may not be variable.

D'autre part, une couche CR en matériau plus résistant 12 du revêtement 10 présente une épaisseur supérieure ou égale 15 nm, voire supérieure ou égale 30 nm. Le revêtement 10 comprend aussi avantageusement une couche en matériau plus résistant 12 d'épaisseur inférieure ou égale à 150 nm voire inférieure ou égale à 100 nm, voire inférieure ou égale à 70 nm. Finalement, la somme des épaisseurs des différentes couches CR en matériau plus résistant 12 est supérieure ou égale à 15 nm, voire supérieure ou égale 30 nm, et/ou est inférieure ou égale à 450 nm, voire inférieure ou égale à 300 nm, voire inférieure ou égale à 210 nm.On the other hand, a CR layer of more resistant material 12 of the coating 10 has a thickness greater than or equal to 15 nm, or even greater than or equal to 30 nm. The coating 10 also advantageously comprises a layer of more resistant material 12 with a thickness less than or equal to 150 nm or even less than or equal to 100 nm, or even less than or equal to 70 nm. Finally, the sum of the thicknesses of the different CR layers of more resistant material 12 is greater than or equal to 15 nm, or even greater than or equal to 30 nm, and / or is less than or equal to 450 nm, or even less than or equal to 300 nm, or even less than or equal to 210 nm.

En complément, les matériaux du revêtement 10 peuvent être différents de ceux utilisés dans les modes de réalisation décrits. Dans tous les cas, le matériau élastique 11 présente un module d'élasticité inférieur ou égal à 10 GPa, voire inférieur ou égal à 5 GPa, voire inférieur ou égal à 3 GPa. En variante ou complément, le matériau élastique 11 présente un allongement à la rupture supérieur ou égal à 10%, voire supérieur ou égal à 20%, voire supérieure ou égal à 30%. Ce matériau élastique 11 peut donc être du parylène, ou en variante un PTFE, une résine acrylique, du silicone ou un polymère de la famille des uréthanes. Différentes couches en matériau élastique 11 du même revêtement 10 peuvent être dans le même matériau élastique ou dans un matériau élastique différent.In addition, the materials of the coating 10 may be different from those used in the embodiments described. In all cases, the elastic material 11 has a modulus of elasticity less than or equal to 10 GPa, or even less than or equal to 5 GPa, or even less than or equal to 3 GPa. As a variant or complement, the elastic material 11 exhibits an elongation at break greater than or equal to 10%, or even greater than or equal to 20%, or even greater than or equal to 30%. This elastic material 11 can therefore be parylene, or as a variant a PTFE, an acrylic resin, silicone or a polymer of the urethane family. Different layers of elastic material 11 of the same coating 10 may be of the same elastic material or of a different elastic material.

D'autre part, le matériau plus résistant 12 est dit « plus résistant » en comparaison avec la résistance du matériau dit « élastique ». Il présente un module d'élasticité supérieur ou égal à 30 GPa, voire supérieur ou égal à 45 GPa, voire supérieur ou égal à 60 GPa. En variante, il présente un module d'élasticité intermédiaire entre celui du matériau fragile du cœur du composant horloger et celui du matériau élastique de la couche élastique. Il présente avantageusement un module d'élasticité supérieur ou égal à celui d'une couche adjacente en matériau élastique 11 augmenté de 50%. Ce matériau plus résistant 12 peut être un métal ou un alliage ou du graphite ou un oxyde, plus particulièrement de l'oxyde de silicium ou du nitrure de silicium. Différentes couches en matériau plus résistant 12 du même revêtement 10 peuvent être dans le même matériau ou dans un matériau différent.On the other hand, the more resistant material 12 is said to be “more resistant” in comparison with the resistance of the so-called “elastic” material. It has a modulus of elasticity greater than or equal to 30 GPa, or even greater than or equal to 45 GPa, or even greater than or equal to 60 GPa. As a variant, it has a modulus of elasticity intermediate between that of the fragile material of the heart of the watch component and that of the elastic material of the elastic layer. It advantageously has a modulus of elasticity greater than or equal to that of an adjacent layer of elastic material 11 increased by 50%. This more resistant material 12 can be a metal or an alloy or graphite or an oxide, more particularly silicon oxide or silicon nitride. Different layers of stronger material 12 of the same coating 10 may be of the same material or of a different material.

Naturellement, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. Ainsi, le revêtement 10 peut comprendre tout autre nombre de couches que les trois couches représentées. Il peut par exemple comprendre au moins deux, voire au moins trois, ou quatre, couches en matériau élastique 11 et au moins une, voire au moins deux, ou trois, couches en matériau plus résistant 12. Afin d'en limiter l'influence sur les dimensions et le comportement du composant, il comprend avantageusement au maximum quatre couches en matériau élastique 11 et au maximum trois couches en matériau plus résistant 12, mais pourrait en comprendre plus. Il comprend avantageusement une alternance de couches en matériau élastique 11 et de couches en matériau plus résistant 12. Il comprend de plus avantageusement une première couche intérieure en matériau élastique 11 et une dernière couche extérieure en matériau élastique 11. Les adjectifs « intérieur » et « extérieur » sont utilisés en référence à toute direction allant du cœur 2 du composant horloger 1 vers l'extérieur du composant horloger 1.Of course, the invention is not limited to the embodiments described. Thus, the coating 10 can comprise any other number of layers than the three layers shown. It may for example comprise at least two, or even at least three, or four, layers of elastic material 11 and at least one, or even at least two, or three, layers of more resistant material 12. In order to limit the influence thereof. on the dimensions and behavior of the component, it advantageously comprises at most four layers of elastic material 11 and at most three layers of more resistant material 12, but could include more. It advantageously comprises an alternation of layers of elastic material 11 and layers of more resistant material 12. It furthermore advantageously comprises a first inner layer of elastic material 11 and a last outer layer of elastic material 11. The adjectives “Inside” and “outside” are used in reference to any direction going from the core 2 of the watch component 1 to the outside of the watch component 1.

L'invention est particulièrement intéressante pour un composant horloger 1 choisi parmi une roue dentée, une roue d'échappement, une aiguille, une cheville de plateau, une ancre, une bascule, une levée, un ressort plat, comme un spiral, un système à lame flexible ou un autre composant à fonction de ressort.The invention is particularly advantageous for a horological component 1 chosen from among a toothed wheel, an escape wheel, a needle, a plate pin, an anchor, a lever, a lift, a flat spring, such as a hairspring, a system. flexible blade or other spring function component.

Les figures 3 et 4 illustrent l'effet particulier d'une couche en matériau élastique 11 sur un composant horloger 1 en silicium. La figure 3 illustre la rupture d'une éprouvette en silicium recouverte par un revêtement selon le deuxième mode de réalisation tel qu'illustré par la figure 2. La figure 4 illustre en comparaison la rupture d'une même éprouvette en silicium oxydé sans revêtement. Comme cela apparait sur la figure 4, une multitude de débris 22 sont éparpillés. Au contraire, la même éprouvette recouverte d'une couche selon le deuxième mode de réalisation permet d'empêcher cet éparpillement de débris, comme illustré sur la figure 3. Un premier avantage d'utiliser plusieurs couches de parylène est de fiabiliser son effet : si une couche est endommagée, il reste a priori un effet garanti par une autre couche. D'autre part, au moins une couche de parylène ne se trouve pas directement en contact avec l'extérieur, et est protégée d'éventuelles agressions extérieures par au moins une couche plus rigide du revêtement.The figures 3 and 4 illustrate the particular effect of a layer of elastic material 11 on a watch component 1 in silicon. The figure 3 illustrates the rupture of a silicon test piece covered by a coating according to the second embodiment as illustrated by figure 2 . The figure 4 illustrates in comparison the rupture of the same test piece of oxidized silicon without coating. As it appears on the figure 4 , a multitude of debris 22 are scattered. On the contrary, the same specimen covered with a layer according to the second embodiment makes it possible to prevent this scattering of debris, as illustrated in FIG. figure 3 . A first advantage of using several layers of parylene is to make its effect more reliable: if one layer is damaged, a priori an effect guaranteed by another layer remains. On the other hand, at least one layer of parylene is not in direct contact with the outside, and is protected from possible external attacks by at least one more rigid layer of the coating.

Des essais comparatifs de flexion ont été réalisés sur des éprouvettes en silicium obtenues par découpage DRIE dans une plaquette en silicium, selon les méthodes connues de l'homme de métier. En remarque, en raison du caractère fragile de la matière, les mêmes traitements sur une même éprouvette aboutissent à des résultats différents d'un composant horloger à un autre identique subissant a priori les mêmes contraintes. Pour cette raison, il est nécessaire de procéder à des tests sur des lots d'éprouvettes identiques, puis d'en faire une analyse statistique pour constater ou non un effet.Comparative bending tests were carried out on silicon test pieces obtained by DRIE cutting in a silicon wafer, according to methods known to those skilled in the art. As a note, due to the fragile nature of the material, the same treatments on the same specimen lead to different results from one watchmaking component to another identical one subject to the same constraints a priori. For this reason, it is necessary to carry out tests on batches of identical test pieces, then to carry out a statistical analysis to observe or not an effect.

Les résultats obtenus pour six lots différents d'éprouvettes sont illustrés sur la figure 5. La résistance à la rupture à la flexion, représentée en ordonnée, de chaque composant (éprouvette) de chaque lot a été mesurée. Cette figure illustre notamment pour chaque lot la résistance à la rupture moyenne, minimale et maximale.The results obtained for six different batches of test specimens are shown on the figure 5 . The flexural strength at break, shown on the ordinate, of each component (specimen) of each batch was measured. This figure illustrates in particular for each batch the average, minimum and maximum breaking strength.

Les deux premiers lots OXY1 et OXY3 portent sur 30 éprouvettes en silicium oxydé, comprenant une couche d'oxyde de silicium en surface d'épaisseurs respectives de 1 µm et de 3 µm. La valeur moyenne de la résistance en flexion de ces deux lots est autour de 2000 MPa. D'autre part, en cas de rupture, toutes ces éprouvettes génèrent de multiples débris éparpillés.The first two batches OXY1 and OXY3 relate to 30 samples of oxidized silicon, comprising a layer of silicon oxide on the surface of respective thicknesses of 1 μm and 3 μm. The average value of the flexural strength of these two batches is around 2000 MPa. On the other hand, in the event of rupture, all these test pieces generate multiple scattered debris.

Les deux lots suivants correspondent à des éprouvettes semblables au lot OXY3 mais recouvertes d'un revêtement de parylène pur, monocouche et uniforme, d'épaisseurs respectives de 0.5 µm et de 5 µm. De manière surprenante, l'ajout d'un tel revêtement en matériau élastique, peu résistant, permet d'augmenter significativement la résistance à la rupture des éprouvettes. En effet, la résistance moyenne est de l'ordre de 5000 MPa.The following two batches correspond to test pieces similar to batch OXY3 but covered with a coating of pure, monolayer and uniform parylene, with respective thicknesses of 0.5 μm and 5 μm. Surprisingly, the addition of such a coating of elastic material, not very resistant, makes it possible to significantly increase the breaking strength of the test pieces. Indeed, the average resistance is of the order of 5000 MPa.

Le cinquième lot correspond à des éprouvettes en silicium recouvertes d'un revêtement métallique, comprenant une couche d'accroche de titane d'épaisseur 15 nm et une couche d'or de 80 nm. Ce revêtement résistant permet d'atteindre une légère augmentation de la résistance moyenne par rapport à celle des deux premiers lots, mais de manière nettement inférieure aux deux lots utilisant un revêtement en parylène. D'autre part, un tel revêtement ne retient pas les débris lors de la rupture des éprouvettes.The fifth batch corresponds to silicon test pieces covered with a metallic coating, comprising a titanium bonding layer 15 nm thick and an 80 nm gold layer. This tough coating achieves a slight increase in average strength compared to that of the first two batches, but significantly lower than the two batches using a parylene coating. On the other hand, such a coating does not retain the debris during the rupture of the test pieces.

Enfin, le dernier lot correspond au deuxième mode de réalisation de l'invention, comprenant un revêtement constitué d'alternances de quatre couches de parylène d'environ 1 µm, et de trois couches intermédiaires d'oxyde de silicium d'épaisseur de 0.01 µm, pour une épaisseur totale de revêtement variant entre 3.7 et 4.7 µm. Il apparaît que la résistance moyenne de ce lot dépasse 6000 MPa avec des valeurs minimales au-dessus de 4000 MPa : l'invention permet donc d'optimiser la résistance d'un composant horloger. L'invention porte donc aussi sur un composant horloger présentant une résistance moyenne supérieure ou égale à 6000 MPa, et/ou présentant une résistance minimale supérieure ou égale à 3000 MPa, voire supérieure ou égale à 4000 MPa. D'autre part, l'invention permet de limiter l'éparpillement de débris.Finally, the last batch corresponds to the second embodiment of the invention, comprising a coating consisting of alternations of four layers of parylene of approximately 1 μm, and three intermediate layers of silicon oxide with a thickness of 0.01 μm. , for a total coating thickness varying between 3.7 and 4.7 µm. It appears that the average strength of this batch exceeds 6000 MPa with minimum values above 4000 MPa: the invention therefore makes it possible to optimize the resistance of a watch component. The invention therefore also relates to a watch component having an average resistance greater than or equal to 6000 MPa, and / or having a minimum resistance greater than or equal to 3000 MPa, or even greater than or equal to 4000 MPa. On the other hand, the invention makes it possible to limit the scattering of debris.

Finalement, il apparaît donc qu'un revêtement associant un matériau souple (un matériau élastique tel que défini précédemment) avec un matériau plus résistant (de même tel que défini précédemment) permet de profiter de la synergie entre les deux matériaux, pour non seulement répondre au problème technique de non éparpillement de débris en cas de rupture, effet protecteur efficace grâce au matériau élastique, mais aussi permet en même temps d'optimiser la résistance du composant horloger, notamment grâce à l'ajout d'un matériau plus résistant au matériau élastique dans l'épaisseur du revêtement 10. Ce comportement très avantageux était imprévisible et s'avère donc surprenant.Finally, it therefore appears that a coating combining a flexible material (an elastic material as defined above) with a more resistant material (as defined above) makes it possible to take advantage of the synergy between the two materials, in order not only to respond the technical problem of non-scattering of debris in the event of breakage, an effective protective effect thanks to the elastic material, but also makes it possible at the same time to optimize the resistance of the watch component, in particular thanks to the addition of a more resistant material to the material elastic in the thickness of the coating 10. This very advantageous behavior was unpredictable and therefore proves to be surprising.

L'invention porte aussi sur un mouvement horloger et une pièce d'horlogerie en tant que tels, comprenant un ou plusieurs composants horlogers tels que décrits précédemment.The invention also relates to a watch movement and a timepiece as such, comprising one or more watch components as described above.

Le procédé de fabrication d'un composant horloger selon l'invention comprend une première phase de fabrication d'une ébauche d'un composant horloger, de manière connue. Par exemple, cette première phase peut comprendre une étape initiale consistant à se munir d'un substrat en matériau micro-usinable fragile. Ce substrat est par exemple une plaquette (ou « wafer » selon la terminologie anglo-saxonne) de silicium. Lors d'une étape suivante, on recouvre d'un revêtement protecteur la plaquette, notamment au moins une de ses deux faces dites supérieure et inférieure, par exemple par une résine photosensible. Le procédé se poursuit par une étape de formation d'un motif dans le revêtement protecteur. Le motif est réalisé en créant des ouvertures au travers de la couche de résine photosensible. Le revêtement protecteur ménageant des ouvertures constitue un masque de protection. Une étape de gravure de la plaquette de silicium à travers le masque de protection, notamment par gravure ionique réactive profonde DRIE (« Deep Reactive Ion Etching » selon la terminologie anglo-saxonne) permet ensuite de creuser des ouvertures dans le silicium au droit de la ou des ouverture(s) du masque, afin d'obtenir une ébauche de composant horloger en silicium. En variante, une telle ébauche de composant horloger peut être formée par tout autre procédé que celui mentionné ci-dessus, par exemple par une technique de découpe laser. L'ébauche obtenue forme le cœur 2 du composant horloger 1. Elle présente une forme très proche du composant horloger final.The method of manufacturing a timepiece component according to the invention comprises a first phase of manufacturing a blank of a timepiece component, in a known manner. For example, this first phase can comprise an initial step consisting in providing a substrate made of fragile micromachinable material. This substrate is for example a wafer (or “wafer” according to the English terminology) of silicon. During a following step, the wafer is covered with a protective coating, in particular at least one of its two so-called upper and lower faces, for example by a photosensitive resin. The process continues with a step of forming a pattern in the protective coating. The pattern is made by creating openings through the layer of photosensitive resin. The protective coating that leaves openings is a protection's mask. A step of etching the silicon wafer through the protective mask, in particular by deep reactive ion etching DRIE ("Deep Reactive Ion Etching" according to English terminology) then makes it possible to dig openings in the silicon to the right of the or opening (s) of the mask, in order to obtain a blank of a silicon watch component. As a variant, such a timepiece component blank can be formed by any method other than that mentioned above, for example by a laser cutting technique. The blank obtained forms the heart 2 of the watch component 1. It has a shape very close to the final watch component.

L'invention s'intéresse à une deuxième phase de fabrication, consistant à déposer un revêtement tel que décrit précédemment sur tout ou partie de la surface de ladite ébauche.The invention relates to a second manufacturing phase, consisting in depositing a coating as described above on all or part of the surface of said blank.

L'étape de dépôt d'un revêtement est réalisée par une alternance de dépôts de couches respectivement en matériau élastique et en matériau plus résistant.The step of depositing a coating is carried out by alternating deposits of layers respectively of elastic material and of more resistant material.

Cette étape de dépôt peut se faire de manière uniforme, par évaporation, CVD ou ALD. En variante, elle peut se faire par une technique directionnelle, comme un dépôt physique en phase vapeur, aussi dénommée par son sigle PVD (pour « Physical Vapor Déposition ») ou un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, aussi dénommée par son sigle PECVD (pour « Plama-Enhanced Chemical Vapor Déposition »). Dans un tel cas, le flux de revêtement est orienté sur la première surface 3, perpendiculairement à cette surface. Une telle méthode directionnelle permet d'aboutir au deuxième mode de réalisation de la figure 2.This deposition step can be done in a uniform manner, by evaporation, CVD or ALD. As a variant, it can be done by a directional technique, such as a physical vapor deposition, also called by its acronym PVD (for "Physical Vapor Deposition") or a chemical vapor deposition assisted by plasma, also called by its acronym. PECVD (for "Plama-Enhanced Chemical Vapor Deposition"). In such a case, the coating flow is oriented on the first surface 3, perpendicular to this surface. Such a directional method leads to the second embodiment of the figure 2 .

Le procédé de fabrication peut comprendre une étape intermédiaire, avant l'étape de dépôt du revêtement, consistant en une étape de lissage et/ou d'oxydation thermique de la surface de l'ébauche du composant horloger. Ainsi, le cœur 2 du composant horloger peut être recouvert d'une couche d'oxydation, par exemple un oxyde de silicium, avant le dépôt du revêtement selon l'invention.The manufacturing process may include an intermediate step, before the coating deposition step, consisting of a step of smoothing and / or thermal oxidation of the surface of the blank of the watch component. Thus, the heart 2 of the watch component can be covered with an oxidation layer, for example a silicon oxide, before the coating according to the invention is deposited.

Claims (14)

Composant horloger à base d'un matériau fragile caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie de surface de matériau fragile recouverte par un revêtement (10) comprenant au moins deux couches CE en matériau élastique (11) séparées par une couche CR en matériau plus résistant (12) que le matériau élastique (11).Watch component based on a fragile material characterized in that it comprises at least a surface portion of fragile material covered by a coating (10) comprising at least two CE layers of elastic material (11) separated by a CR layer in stronger material (12) than elastic material (11). Composant horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit matériau élastique (11) desdites deux couches CE est le même ou est un matériau différent.Watch component according to the preceding claim, characterized in that said elastic material (11) of said two CE layers is the same or is a different material. Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau élastique (11) desdites deux couches CE présente un module d'élasticité inférieur ou égal à 10 GPa, voire inférieur ou égal à 5 GPa, voire inférieur ou égal à 3 GPa et/ou en ce que ledit matériau élastique (11) desdites deux couches CE présente un allongement à la rupture supérieur ou égal à 10%, voire supérieur ou égal à 20%, voire supérieure ou égal à 30%.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that said elastic material (11) of said two CE layers has an elastic modulus less than or equal to 10 GPa, or even less than or equal to 5 GPa, or even less than or equal to 3 GPa and / or in that said elastic material (11) of said two CE layers has an elongation at break greater than or equal to 10%, or even greater than or equal to 20%, or even greater than or equal to 30%. Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement comprend au moins une couche CE en matériau élastique (11) qui est du parylène ou un PTFE, une résine acrylique, du silicone ou un polymère de la famille des uréthanes.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that the coating comprises at least one CE layer of elastic material (11) which is parylene or a PTFE, an acrylic resin, silicone or a polymer of the urethane family. . Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement comprend au moins une couche CE en matériau élastique (11) d'épaisseur supérieure ou égale à 0.05 µm, voire supérieure ou égale à 0.3 µm, et/ou inférieure ou égale à 5 µm, voire inférieure ou égale à 3 µm, et/ou en ce que la somme des épaisseurs des différentes couches CE en matériau élastique (11) du revêtement est supérieure ou égale à 0.1 µm, voire supérieure ou égale à 0.6 µm, et/ou inférieure ou égale à 20 µm, voire inférieure ou égale à 12 µm.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that the coating comprises at least one CE layer of elastic material (11) with a thickness greater than or equal to 0.05 µm, or even greater than or equal to 0.3 µm, and / or less or equal to 5 μm, or even less than or equal to 3 μm, and / or in that the sum of the thicknesses of the different CE layers of elastic material (11) of the coating is greater than or equal to 0.1 μm, or even greater or equal to 0.6 μm, and / or less than or equal to 20 μm, or even less than or equal to 12 μm. Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau plus résistant (12) présente un module d'élasticité supérieur ou égal à 30 GPa, voire supérieur ou égal à 45 GPa, voire supérieur ou égal à 60 GPa, et/ou présente un module d'élasticité supérieur ou égal à celui d'une couche adjacente en matériau élastique (11) augmenté de 50%, et/ou présente un module d'élasticité supérieur intermédiaire entre celui d'une couche adjacente en matériau élastique et celui dudit matériau fragile.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that the said more resistant material (12) has an elastic modulus greater than or equal to 30 GPa, or even greater than or equal to 45 GPa, or even greater than or equal to 60 GPa, and / or has a modulus of elasticity greater than or equal to that of an adjacent layer of elastic material (11) increased by 50%, and / or has a higher modulus of elasticity intermediate between that of an adjacent layer of material elastic and that of said fragile material. Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau plus résistant est un métal ou un alliage ou un oxyde ou un nitrure, plus particulièrement de l'oxyde de silicium ou du nitrure de silicium.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that the said more resistant material is a metal or an alloy or an oxide or a nitride, more particularly silicon oxide or silicon nitride. Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche CR en matériau plus résistant (12) présente une épaisseur es supérieure ou égale à 15 nm, voire supérieure ou égale 30 nm, et/ou inférieure ou égale à 150 nm, voire inférieure ou égale à 100 nm, voire inférieure ou égale à 70 nm, et/ou
en ce que l'épaisseur totale de la ou des couches CR en matériau plus résistant (12) du revêtement (10) est supérieure ou égale à 15 nm, voire supérieure ou égale 30 nm, et/ou est inférieure ou égale à 450 nm, voire inférieure ou égale à 300 nm, voire inférieure ou égale à 210 nm.
Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that said CR layer of more resistant material (12) has a thickness es greater than or equal to 15 nm, or even greater than or equal to 30 nm, and / or less than or equal to 150 nm, or even less than or equal to 100 nm, or even less than or equal to 70 nm, and / or
in that the total thickness of the CR layer (s) of more resistant material (12) of the coating (10) is greater than or equal to 15 nm, or even greater than or equal to 30 nm, and / or is less than or equal to 450 nm , or even less than or equal to 300 nm, or even less than or equal to 210 nm.
Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (10) présente tout ou partie des caractéristiques suivantes : - il s'étend sur toute la surface du pourtour du matériau fragile, notamment sur toute la surface extérieure du composant horloger ; et/ou - chaque couche en matériau élastique (11) présente une épaisseur constante ou variable ; et/ou - la ou les couches en matériau plus résistant (12) présente(nt) une épaisseur constante ou variable, notamment variable sur les flancs (5) ; et/ou - il comprend une alternance de couches CE en matériau élastique (11) et de couches CR en matériau plus résistant (12) ; et/ou - il comprend au moins deux, ou trois, ou quatre, couches en matériau élastique (11) et au moins une, ou deux, ou trois, couches en matériau plus résistant (12) ; et/ou - il comprend une première couche intérieure en matériau élastique (11) et une dernière couche extérieure en matériau élastique (11). Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (10) has all or part of the following characteristics: it extends over the entire surface of the periphery of the fragile material, in particular over the entire exterior surface of the watch component; and or - Each layer of elastic material (11) has a constant or variable thickness; and or - the layer or layers of more resistant material (12) has (have) a constant or variable thickness, in particular variable on the sides (5); and or - It comprises an alternation of CE layers of elastic material (11) and CR layers of more resistant material (12); and or - It comprises at least two, or three, or four, layers of elastic material (11) and at least one, or two, or three, layers of more resistant material (12); and or - It comprises a first inner layer of elastic material (11) and a last outer layer of elastic material (11). Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau fragile est du silicium, du silicium recouvert d'oxyde, du quartz, du verre, du carbure de silicium, une céramique à base d'alumine ou de zircone, ou du diamant, du saphir, ou des métaux amorphes fragiles.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that the fragile material is silicon, silicon covered with oxide, quartz, glass, silicon carbide, a ceramic based on alumina or zirconia, or diamond, sapphire, or fragile amorphous metals. Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est l'un des éléments du groupe comportant une roue dentée, une roue d'échappement, une aiguille, une cheville de plateau, une ancre, une bascule, une levée, un ressort plat, comme un spiral, un système à lame flexible ou un autre composant à fonction de ressort.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that it is one of the elements of the group comprising a toothed wheel, an escape wheel, a needle, a plate pin, an anchor, a lever, a lever. lift, a flat spring, such as a hairspring, a flexible leaf system, or other spring-acting component. Composant horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une résistance moyenne supérieure ou égale à 6000 MPa, et/ou en ce que le composant horloger présente une résistance minimale supérieure ou égale à 3000 MPa.Watch component according to one of the preceding claims, characterized in that it has an average resistance greater than or equal to 6000 MPa, and / or in that the horological component has a minimum resistance greater than or equal to 3000 MPa. Mouvement horloger, caractérisé en ce qu'il comprend un composant horloger selon l'une des revendications précédentes.Watch movement, characterized in that it comprises a watch component according to one of the preceding claims. Pièce d'horlogerie, caractérisée en ce qu'elle comprend un composant horloger selon l'une des revendications 1 à 12 ou un mouvement horloger selon la revendication précédente.Timepiece, characterized in that it comprises a watch component according to one of claims 1 to 12 or a watch movement according to the preceding claim.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH702576A2 (en) * 2010-01-18 2011-07-29 Sigatec Sa Micro-mechanical piece such as an anchor and an escape wheel for a timepiece, comprises a core made of silicon, a first coating layer comprising diamond, a second coating layer on the first layer, and an intermediate layer
WO2014006229A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-09 Rolex Sa Method for treating a surface of a timepiece component, and timepiece component obtained from such a method
CH709705A1 (en) * 2014-05-28 2015-11-30 Sigatec Sa Method of manufacturing a micro-mechanical part and corresponding micro-mechanical part.
EP3037893A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-29 Patek Philippe SA Genève Micromechanical or clock component with flexible guidance

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51141666A (en) * 1975-06-02 1976-12-06 Seiko Epson Corp Solar cell wrist watch
JP4033220B2 (en) * 2005-07-06 2008-01-16 セイコーエプソン株式会社 Clock dial and clock
WO2008072605A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 Seiko Epson Corporation Dial plate for watch, and watch
WO2017079274A1 (en) * 2015-11-02 2017-05-11 Metashield Llc Nanosilica based compositions, structures and apparatus incorporating same and related methods
CN205777082U (en) * 2016-07-13 2016-12-07 鲁东大学 A kind of safe cladding glass for libraries of the universities
CH713151B1 (en) * 2016-11-23 2020-09-30 Swatch Group Res & Dev Ltd Flexible blade for watchmaking, and manufacturing process.
CN107857951A (en) * 2017-10-31 2018-03-30 芜湖辉灿电子科技有限公司 A kind of explosion-proof pad pasting of cell phone screen glass

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH702576A2 (en) * 2010-01-18 2011-07-29 Sigatec Sa Micro-mechanical piece such as an anchor and an escape wheel for a timepiece, comprises a core made of silicon, a first coating layer comprising diamond, a second coating layer on the first layer, and an intermediate layer
WO2014006229A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-09 Rolex Sa Method for treating a surface of a timepiece component, and timepiece component obtained from such a method
CH709705A1 (en) * 2014-05-28 2015-11-30 Sigatec Sa Method of manufacturing a micro-mechanical part and corresponding micro-mechanical part.
EP3037893A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-29 Patek Philippe SA Genève Micromechanical or clock component with flexible guidance

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