EP3822709B1 - Procédé de fabrication d'un composant horloger - Google Patents

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EP3822709B1
EP3822709B1 EP19208589.2A EP19208589A EP3822709B1 EP 3822709 B1 EP3822709 B1 EP 3822709B1 EP 19208589 A EP19208589 A EP 19208589A EP 3822709 B1 EP3822709 B1 EP 3822709B1
Authority
EP
European Patent Office
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support
cavity
level
producing
layer
Prior art date
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Active
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EP19208589.2A
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German (de)
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EP3822709A1 (fr
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Sylvain Jeanneret
Rémy FOURNIER
James Hide
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Patek Philippe SA Geneve
Original Assignee
Patek Philippe SA Geneve
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B5/00—Automatic winding up
    • G04B5/02—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch
    • G04B5/16—Construction of the weights
    • G04B5/165—Weights consisting of several parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/003—3D structures, e.g. superposed patterned layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/005—Jewels; Clockworks; Coins
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
    • G04D3/0069—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for working with non-mechanical means, e.g. chemical, electrochemical, metallising, vapourising; with electron beams, laser beams

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a watch component, and more particularly a method of manufacturing a watch component using a micro-manufacturing technique.
  • Certain watch components such as hairsprings and wheels, are today made of silicon. Silicon is appreciated for its lightness, its elasticity, its non-magnetic nature and for its ability to be machined by micro-fabrication techniques, in particular by the DRIE deep reactive ion etching technique.
  • Silicon nevertheless has disadvantages: it is fragile, in other words, it does not have a plastic domain, which makes it difficult, for example, to attach a silicon wheel to an axle. Furthermore, its great lightness does not make it possible to produce components entirely in silicon, and in small dimensions, such as a balance wheel or an oscillating mass, which must have sufficient inertia or unbalance.
  • Materials other than silicon which can also be machined using micro-fabrication techniques, and whose use to manufacture watch components can be considered, have the same drawbacks. These materials include diamond, quartz, glass and silicon carbide.
  • a process developed by the applicant is for example described in the applications EP2502877 And WO 2008/135817 .
  • This process proposes to manufacture a component watchmaker comprising a structure produced by a micro-fabrication technique and at least one element formed in or at the periphery of the structure in a material different from that of the structure, said method comprising the production of a structure comprising a cavity which passes through entirely said structure, the assembly of this structure on a support having a conductive layer by means of a layer of photosensitive resin deposited on the surface of the support and serving as temporary glue, and the exposure of the assembly in order to eliminate the photosensitive resin appearing at the bottom of the cavity so as to reveal the conductive layer from which the filling of the cavity by galvanic deposition of a metal is carried out.
  • the silicon structure, with its metallic element is then separated from its support.
  • This very advantageous process makes it possible to form the metallic element in or on the periphery of the structure, using the structure as a mold for galvanic growth, and not to bring it back.
  • the entire watch component can therefore be manufactured using micro-manufacturing techniques, that is to say techniques allowing precision on the order of microns.
  • the formed metallic element therefore does not harm the manufacturing precision of the component.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks by proposing a new method making it possible to avoid any galvanic growth defect.
  • the step of producing the support comprises, before the assembly step, the formation, on the face of the support intended to be assembled to the structure, of at least one controlled zone arranged for, during the assembly, come opposite at least the cavity of the structure and to allow the conductive metal layer to appear so as to form, with said cavity, a mold intended to form said element.
  • controlled zones with precisely defined contours on the support, before its assembly with the structure, allows the conductive metallic layer to appear subsequently, after assembly, on a precisely defined and homogeneous zone in order to better control galvanic growth. and to avoid any parasitic galvanic growth.
  • the cavity intended to receive the element is arranged, during the step of producing the structure, to present an open end opening from the second level towards the outside, and the step of assembling the support and the structure comprises a step of positioning the structure so that said structure is assembled to the support by its second level, the open end of the cavity being positioned facing the controlled zone of the support.
  • Such positioning of the structure on the support makes it possible to limit the contact surface between the support and the structure, which makes it possible to reduce the areas of the structure where parasitic galvanic growth could occur.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a watch component comprising a main structure and at least one element formed in or on the periphery of said structure in a material different from that of the structure.
  • the method of the invention comprises the following steps:
  • the first step as represented by the figure 1a , consists of producing a structure 1 comprising at least one through cavity 2 intended to receive said element 3 (cf. Figure 1g ).
  • Structure 1 is preferably previously configured so as to produce the watch component in the desired final shape.
  • Structure 1 is made of a material chosen from the group comprising silicon, oxidized silicon, diamond, quartz, glass or silicon carbide.
  • the structure 1 is made of silicon or oxidized silicon, that is to say it is made from a silicon substrate 4, such as a silicon wafer, covered with a layer of silicon oxide 5.
  • Structure 1 is preferably produced by micro-fabrication or micro-forming techniques.
  • the step of producing structure 1 is carried out by the deep reactive ion etching technique DRIE (Deep Reactive Ion Etching).
  • DRIE Deep Reactive Ion Etching
  • structure 1 is represented as having only one and the same level, that is to say that it is of constant height. In this case, only one DRIE step is necessary.
  • the production of such a structure is well known to those skilled in the art so that a more detailed description of its manufacturing process is not necessary here.
  • the structure 1 may comprise one or more through cavities 2 intended to receive an element 3.
  • This through cavity 2 has side walls 2a which can be defined at least in part by the structure 1 or entirely defined by the structure 1, as shown in there figure 1 For example.
  • the second step of the method of the invention consists of producing a support 6 comprising at least one conductive metal layer 8, as shown in the figure 1b .
  • the support 6 is made for example of silicon, oxidized silicon or pyrex.
  • the support 6 is made from a silicon substrate 10, such as a silicon wafer, covered with a layer of silicon oxide 12, as shown in the figure. figure 2a .
  • the support 6 is then prepared by depositing, on the functional face 6a of the oxidized silicon substrate 10, 12 intended to be assembled with the structure 1, a first layer of photosensitive resin 14 as shown in the figure. figure 2b .
  • a layer of photosensitive resin 14 is used as a passivation layer.
  • the conductive metal layer 8 is deposited above the first layer of photosensitive resin 14, on the side of the functional face 6a.
  • This conductive metal layer 8 is made of a metal used for the galvanic growth of the element 3 in the cavity 2.
  • This conductive metal layer 8 is for example a layer of gold.
  • the conductive metal layer 8 can be positioned between other metal layers, forming a multilayer metal assembly. For example, it is possible to provide, between the first layer of photosensitive resin 14 and the conductive metallic layer 8, a very thin metallic bonding layer (not shown), made for example of titanium. After the deposition of the conductive metal layer 8, it is possible to provide a step of deposition of a sacrificial metal layer 16 on the conductive metal layer 8.
  • This sacrificial metal layer 16 is a very thin metal layer made for example of titanium or made of copper and titanium alloy, making it possible to protect the conductive metal layer 8 from any oxidation before the galvanic growth stage.
  • the different layers Metallic can be deposited for example by PVD.
  • the sacrificial metal layer 16 can be deposited for example by a Flash process.
  • the step of producing the support 6 advantageously comprises a step of depositing a layer of parylene 18 at least above the conductive metal layer 8, on the side of the functional face 6a of the support 6, and more specifically on the sacrificial layer 16 when present.
  • the parylene layer 18 is deposited, according to a process known to those skilled in the art, at low temperatures, for example all around the support 6.
  • the thickness of the parylene layer 18 is preferably between 0.5 ⁇ m and 8 ⁇ m.
  • parylene layer which has been deposited on the inoperative face 6b of the support 6, opposite the functional face 6a which comprises the photosensitive resin layer 14 and the conductive metal layer 8 already deposited, can be eliminated by reactive ion etching RIE (Reactive Ion Etching).
  • the parylene layer 18 makes it possible to guarantee that the through cavities 20 of the structure 1 not intended to receive an element 3 remain isolated from the conductive metal layer 8 so as not to be subject to parasitic galvanic growth, in particular through defects that could present the first layer of photosensitive resin 14 at the level of these through cavities 20.
  • the step of producing the support 6 comprises the formation, on the functional face 6a of the support 6 intended to be assembled to the structure 1, of at least one controlled zone 22 arranged for, during the assembly of the structure 1 on the support 6, come opposite at least the cavity 2 of the structure 1 intended to receive the element 3 and to allow the conductive metal layer 8 to be able to appear so as to form, with the side walls 2a of said cavity 2, a mold intended to form said element 3, the exposed conductive metal layer 8 constituting a conductive bottom of the mold.
  • the zone 22 is positioned on the support 6 so as to correspond to the positioning and is dimensioned so as to have dimensions at least equal to the dimensions, in cross section, of the end of the cavity 2 in the structure 1.
  • This step carried out before the step of assembling the structure 1 on the support 6, makes it possible to define with great precision the zone 22 of the support 6 facing the cavity 2, zone 22 only from which the filling of the cavity 2 by galvanic deposition of a metal to form the element 3 will be produced.
  • the step of producing the support 6 comprises a step of depositing a second layer of photosensitive resin 24 at least on the functional face 6a of the support 6 intended to be assembled on the structure 1, as well as a step of forming, at least in said second layer of photosensitive resin 24, an opening 26 corresponding to the controlled zone 22.
  • This opening 26, controlled in its positioning and in its dimensions, is advantageously formed by a photolithographic process using a mask placed on the support 6, prepared specifically beforehand, and comprising a window corresponding to the location of the cavity 2 on the structure 1 and having dimensions at least equal to the dimensions, in cross section, of the open end of the cavity 2.
  • the opening 26 is however not too large so as not to form too large a protrusion of metallic element, as will be seen below.
  • the parts of the photosensitive resin 24 exposed through the mask are eliminated, revealing, in the opening 26, the parylene 18, as shown in figure 2e .
  • the exposure of the second layer of photosensitive resin 24 before the assembly of the structure 1 on its support 6 allows better control of the illuminated area through the specific mask deposited on the support 6 and to form the controlled zone 22 delimited for subsequent galvanic growth, avoiding any parasitic, uncontrolled exposure of the second layer of photosensitive resin 24 which would cause parasitic galvanic growth.
  • the configuration of the cavity 2 of the structure 1, used as a mask on the support in known processes, is now without influence on the exposure of the second layer of photosensitive resin 24 which can be perfectly and more easily limited to the controlled area 22.
  • the method of the invention continues with a step of temporary assembly of the structure 1 and the support 6, prepared as described above, and as shown in the figure 1c .
  • Structure 1 is positioned above support 6 so that the open end of cavity 2 faces the corresponding controlled zone 22 provided on support 6.
  • the assembly of the structure 1 and the support 6 is preferably carried out by bonding using the second layer of unexposed photosensitive resin 24, remaining on the surface of the support 6, and which serves as glue.
  • controlled zone 22 Other means of forming the controlled zone 22 and temporarily assembling the structure 1 with its support 6 can be used, the essential being to leave a controlled zone 22 of the support 6 clear giving access to a controlled zone of the conductive metal layer 8 which will come opposite the corresponding cavity 2, controlled starting point of the subsequent galvanic growth.
  • the assembly step of the method of the invention then comprises a step of eliminating the parylene 18 in the controlled zone 22, and more specifically at the area corresponding to the opening 26 in the second layer of photosensitive resin 24, as shown in figure 1d .
  • Parylene 18 can be removed for example by reactive ion etching RIE (Reactive Ion Etching). This allows the conductive metal layer 8 or the sacrificial metal layer 16 to appear in the opening 26 when it is present (not shown in the figure). figure 1 ).
  • parylene only at the level of the opening 26 makes it possible to improve the control of the selectivity and to avoid parasitic growth of the zone 22 for the subsequent galvanic growth.
  • the assembly step of the method of the invention then comprises a step of eliminating the sacrificial metal 16 in the controlled zone 22, and more specifically at the level of the corresponding zone at opening 26.
  • the sacrificial metal can be removed for example by soaking in an acid bath. This allows the conductive metal layer 8 to appear in the opening 26 which will form the conductive bottom of the mold, the starting point of the galvanic growth for the formation of element 3.
  • the next step of the method of the invention consists of forming the element 3 by deposition, in the cavity 2, of the material constituting said element 3, different from that of the structure 1.
  • the deposition of the material in the cavity 2 is produced by galvanic growth from the accessible zone of the metallic conductive layer 8 at the level of the opening 26 defining the controlled zone 22 of the support 6, using the mold formed by said exposed zone of the metallic conductive layer 8 as well as by the side walls 2a of the cavity 2 of the structure 1.
  • said material forming element 3 is a metal.
  • element 3 is made of a material of greater density than the material of structure 1, such as silicon.
  • the metal element 3 is preferably made of gold. It could nevertheless be made of another metal, in particular another metal with a high density, such as Ni, NiP, or any other electroformable metal.
  • the metal element 3 is in the same plane as the structure 1 and has the same, constant height as the latter.
  • the next step of the process of the invention consists of separating the structure 1 from its support 6, for example by dissolution of the second layer of photosensitive resin 24.
  • the structure 1 is obtained with a metallic element 3 formed in the cavity 2, and terminated by a metallic protrusion 28 which is formed in the open space of the controlled zone 22, at the level of opening 26.
  • the last step of the method of the invention consists of leveling the element 3 with respect to the structure 1. This operation is carried out for example by lapping to eliminate the metallic protrusion 28 so as to give the element 3 the same height as structure 1.
  • the method of the invention makes it possible to limit the formation of metal growths 28 only to controlled areas 22, so that they can be identified and eliminated easily. Structure 1 does not present any other zones of parasitic galvanic growth.
  • the structure 1 can have several levels by being staged on at least a first and a second level different from each other.
  • structure 1 is represented as having two different levels 1a, 1b. In this case, two stages of DRIE are carried out to achieve the different levels.
  • the second level 1b is defined such that the area occupied by a cross section of the structure 1 at the second level 1b is less than the area occupied by a cross section of the structure 1 at the first level 1a.
  • Element 3 is located at least on the second level 1b, and preferably extends over both levels 1a and 1b.
  • the structure 1 preferably comprises a silicon substrate 4 covered with a layer of silicon oxide 5. It is however specified that during the stage of producing the structure 1, the cavity 2 intended has receiving the element 3 is arranged to have an open end 2b emerging from the second level 1b towards the outside.
  • the support 6 is made in the same manner as described above, with reference to the figure 2 notably. It comprises in particular the silicon substrate 10 covered with a layer of silicon oxide 12, and on its functional face 6a, the first layer of photosensitive resin 14, possibly a very thin metallic bonding layer, the conductive metallic layer 8 , optionally a sacrificial metal layer, the parylene layer 18 and the second layer of photosensitive resin 24. As described above, the support 6 comprises in said second layer of photosensitive resin 24, the opening 26 corresponding to the controlled zone 22 , facing the cavity 2 of the support 1, as shown in the figure 3a .
  • the step of assembling the support 6 and the structure 1 comprises a step of positioning the structure 1 so that said structure 1 is assembled to the support 6 by its second level 1b, the open end 2b of the cavity 2 being positioned facing the controlled zone 22 of the support 6, as shown in figure 3a .
  • the structure 1 is turned over so as to position the face of its second level facing the support 6, said second level representing a surface area smaller than that of the first level, in order to 'have the smallest possible contact surface with said support 6.
  • the cavity 2 and the walls 30 of the structure 1 defining the cavity 2 are dimensioned to allow the structure 1, and more particularly the second level 1b of the structure 1, to have a contact surface with the support 6 sufficient to guarantee good adhesion between the support 6 and the structure 1 at the time of assembly. This makes it possible in particular to ensure that the assembly holds together during galvanic growth.
  • the cavity 2 being defined by the walls 30 of the structure 1 of thickness e (in cross section) can have a height h chosen such that the e/h ratio can for example be greater than 0.25, preferably greater than 0.3, and preferably greater than 0.35, and on the other hand less than 0.85, preferably less than 0.75, or preferably less than 0.55, or even less than 0.4, depending on the intended use of the watch component and the position of the wall on the component.
  • the thickness of the wall of the structure which is located furthest to the periphery must be minimal so as not to disturb the mass/inertia ratio of the balance wheel.
  • the e/h ratio can advantageously be between 0.3 and 0.4 at a wall located inside the balance, and between 0.25 and 0.35 at a wall located on the periphery.
  • the cavity 2 has, in cross section, a width L separating the two opposite walls 30 of the structure 1, chosen such that the h/L ratio is preferably between 0.1 and 0.9, and preferably less than 0.8 , preferably less than 0.7, and preferably less than 0.6, or even 0.5 or 0.4.
  • the steps of the method according to the second variant are identical to the steps described above in relation to the variant of the figure 1 . More particularly, the parylene 18 is eliminated at the level of the zone corresponding to the opening 26 in the second layer of photosensitive resin 24, giving access to the conductive metal layer 8, as shown in figure 3b . Then, in the case where a sacrificial metal layer, said sacrificial metal is eliminated at the level of the zone corresponding to the opening 26.
  • the element 3 is formed in the cavity 2 by galvanic growth from the area cleared from the conductive layer metal 8, the filling of the cavity 2 being done by its end 2b on the side of the second level 1b.
  • the next step of the method of the invention consists of separating the structure 1 from its support 6.
  • the structure 1 with a metallic element 3 formed in the cavity 2, and terminated by a metallic protrusion 28 which has formed in the open space of the controlled zone 22, at the level of the opening 26.
  • the last step of the method of the invention consists of leveling the element 3 with respect to the structure 1.
  • the leveling is therefore done on the side of the second level 1b which occupies in cross section the smallest surface, without risk damaging the first level 1a of structure 1.
  • the surface of the first level 1a of the structure which represents in cross section, the largest surface, is not in contact with the support 6 so that no parasitic galvanic growth, which would be difficult to eliminate over a large area, cannot occur.
  • Only the metallic growths 28 formed only at the level of the controlled zones 22 on the side of the second level 1b are to be eliminated, occupying a smaller surface in cross section, so that they are reduced and can be identified and eliminated easily, without risking damage. break the structure 1.
  • the method of the invention is used to manufacture a watch component, such as a balance wheel 31, shown on the Figure 4 , the element 3 being placed at the periphery of the structure 1 and serving to increase the inertia/mass ratio of the balance wheel.
  • Said balance 31 comprises a board 32 constituting the first level 1a of the structure 1 and comprising a central orifice 34, as well as two closed boxes constituted by the walls 30 of the structure 1 provided on the second level 1b and defining the cavities 2, by example in the shape of a bean, filled by the metal elements 3.
  • the method of the invention can also be used to manufacture a watch component such as an oscillating mass for automatic winding, the metal element being placed at the periphery of the structure and serving to increase the unbalance/mass ratio of the oscillating mass. .
  • the oscillating mass comprises a structure formed of a thin and light central part corresponding to the first level of the structure and a higher peripheral part corresponding to the second level.
  • the peripheral part of the structure comprises through cavities defined entirely by the structure and filled with metallic elements formed according to the method of the invention.
  • the cavity in which the metallic element is formed can be defined partially by the structure and partially by photosensitive resin.
  • FIG. 5 shows for example an oscillating mass 36 obtained by such a variant of the method of the invention.
  • the oscillating mass 36 comprises a structure 38 formed of a thin central part 38a, light, corresponding to the first level of the structure 38 and of a higher peripheral part 38b corresponding to the second level of the structure 38.
  • the central part 38a comprises a hole 40 for mounting the oscillating mass 36.
  • the peripheral part 38b defines on the outside a peripheral surface 41 partially forming the cavity in which the metal element 42 is formed in the form of an arc of a circle extending over the entire length and height of the peripheral wall 38b.
  • the step of forming the metallic element 42 consists of depositing the electroformable material of the element 42 in a cavity defined on the one hand by the structure 38, and more specifically by its peripheral surface 41, and on the other hand by photosensitive resin formed outside the structure 38, so that after the separation of the support 6 and the removal of said photosensitive resin, an element 42 appears, formed on said peripheral surface 41 of structure 38.
  • a circular metal element could be formed according to this variant of the method of the invention on a peripheral surface of a silicon structure, continuously or discontinuously, to manufacture a balance wheel, for example.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un composant horloger, et plus particulièrement un procédé de fabrication d'un composant horloger par une technique de micro-fabrication.
  • Certains composants horlogers, tels que des spiraux et des roues, sont aujourd'hui fabriqués en silicium. Le silicium est apprécié pour sa légèreté, son élasticité, son caractère amagnétique et pour son aptitude à être usiné par des techniques de micro-fabrication, en particulier par la technique de gravure ionique réactive profonde DRIE.
  • Le silicium présente néanmoins des inconvénients : il est fragile, en d'autres termes, il ne présente pas de domaine plastique, ce qui rend difficile par exemple la fixation d'une roue en silicium sur un axe. De plus, sa grande légèreté ne permet pas de réaliser des composants complètement en silicium, et dans de petites dimensions, tels qu'un balancier ou une masse oscillante, qui doivent avoir une inertie ou un balourd suffisants.
  • D'autres matériaux que le silicium, eux aussi usinables par des techniques de micro-fabrication, et dont l'utilisation pour fabriquer des composants horlogers peut être envisagée, présentent les mêmes inconvénients. Ces matériaux sont notamment le diamant, le quartz, le verre et le carbure de silicium.
  • Des procédés ont été développés pour permettre la micro-fabrication de composants horlogers pour des applications qui jusque-là n'étaient pas envisageables du fait des inconvénients précités des matériaux utilisés. Selon ces procédés, il est notamment prévu d'ajouter des parties métalliques à une pièce en silicium, par brasage, par insertion mécanique ou par création in-situ par voie galvanique.
  • Un tel procédé développé par la demanderesse est par exemple décrit dans les demandes EP2502877 et WO 2008/135817 . Ce procédé propose de fabriquer un composant horloger comprenant une structure réalisée par une technique de micro-fabrication et au moins un élément formé dans ou à la périphérie de la structure dans un matériau différent de celui de la structure, ledit procédé comprenant la réalisation d'une structure comprenant une cavité qui traverse entièrement ladite structure, l'assemblage de cette structure sur un support possédant une couche conductrice au moyen d'une couche de résine photosensible déposée à la surface du support et servant de colle temporaire, et l'exposition de l'ensemble afin d'éliminer la résine photosensible apparaissant au fond de la cavité de manière à faire apparaitre la couche conductrice à partir de laquelle le remplissage de la cavité par déposition galvanique d'un métal est réalisé. La structure en silicium, avec son élément métallique, est ensuite séparée de son support.
  • Ce procédé très avantageux permet de former l'élément métallique dans ou à la périphérie de la structure, en utilisant la structure comme moule pour la croissance galvanique, et non de le rapporter. Tout le composant horloger peut donc être fabriqué par des techniques de micro-fabrication, c'est-à-dire des techniques permettant une précision de l'ordre du micron. L'élément métallique formé ne nuit donc pas à la précision de fabrication du composant.
  • Toutefois, certains défauts de croissance galvanique liés à un mauvais développement de la résine photosensible peuvent apparaitre, par exemple lorsque la configuration de la cavité est telle que la résine photosensible apparaissant au fond de la cavité ne peut pas être exposée correctement et de manière homogène sur toute la zone du support en regard de la cavité. Un autre problème peut survenir lorsque la configuration de la cavité est telle que la zone de résine photosensible exposée est beaucoup plus grande que la zone en regard de la cavité de sorte qu'il se produit sous la structure une croissance parasite sur une surface importante de la structure, délicate à éliminer, en particulier lorsque la structure est en matériau fragile tel que le silicium, et plus encore lorsque la structure présente une architecture complexe avec différents niveaux.
  • La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un nouveau procédé permettant d'éviter tout défaut de croissance galvanique.
  • A cet effet, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un composant horloger comprenant une structure et au moins un élément formé dans ou à la périphérie de la structure dans un matériau différent de celui de la structure, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    • réalisation de la structure, ladite structure comprenant au moins une cavité destinée à recevoir ledit élément,
    • réalisation d'un support comprenant au moins une couche métallique conductrice,
    • assemblage de la structure et du support de manière temporaire,
    • formation dudit élément par dépôt dudit matériau dans ladite cavité par croissance galvanique à partir de la couche métallique conductrice du support,
    • séparation de la structure de son support, et
    • mise à niveau de l'élément par rapport à la structure.
  • Selon l'invention, l'étape de réalisation du support comprend, avant l'étape d'assemblage, la formation, sur la face du support destinée à être assemblée à la structure, d'au moins une zone contrôlée agencée pour, lors de l'assemblage, venir en regard d'au moins la cavité de la structure et pour permettre à la couche métallique conductrice de pouvoir apparaitre de manière à former, avec ladite cavité, un moule destiné à former ledit élément.
  • La formation de zones contrôlées, aux contours délimités précisément sur le support, avant son assemblage avec la structure, permet à la couche métallique conductrice d'apparaitre ultérieurement, après assemblage, sur une zone définie avec précision et homogène afin de mieux contrôler la croissance galvanique et d'éviter toute croissance galvanique parasite.
  • Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, dans lequel la structure est étagée sur au moins un premier et un deuxième niveaux différents, la surface occupée par une section transversale de la structure au deuxième niveau étant inférieure à la surface occupée par une section transversale de la structure au premier niveau, et l'élément se trouvant au moins au deuxième niveau, la cavité destinée à recevoir l'élément est agencée, lors de l'étape de réalisation de la structure, pour présenter une extrémité ouverte débouchant du deuxième niveau vers l'extérieur, et l'étape d'assemblage du support et de la structure comprend une étape de positionnement de la structure de sorte que ladite structure est assemblée au support par son deuxième niveau, l'extrémité ouverte de la cavité étant positionnée au regard de la zone contrôlée du support.
  • Un tel positionnement de la structure sur le support permet de limiter la surface de contact entre le support et la structure, ce qui permet de réduire les zones de la structure où pourrait se produire une croissance galvanique parasite.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 montre schématiquement un procédé de fabrication selon l'invention d'un composant horloger à partir d'une structure présentant un seul niveau;
    • la figure 2 montre schématiquement l'étape de réalisation d'un support selon un procédé de fabrication de l'invention ;
    • la figure 3 montre schématiquement un procédé de fabrication selon l'invention d'un composant horloger à partir d'une structure présentant deux niveaux,
    • la figure 4 est une vue en perspective d'un balancier fabriqué selon un procédé de l'invention tel qu'illustré par la figure 3 ; et
    • la figure 5 est une vue en perspective d'une masse oscillante fabriquée selon un procédé de l'invention tel qu'illustré par la figure 3.
  • La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un composant horloger comprenant une structure principale et au moins un élément formé dans ou à la périphérie de ladite structure dans un matériau différent de celui de la structure.
  • En référence à la figure 1, le procédé de l'invention comprend les étapes suivantes :
    La première étape, comme représenté par la figure 1a, consiste à réaliser une structure 1 comprenant au moins une cavité traversante 2 destinée à recevoir ledit élément 3 (cf. Figure 1g). La structure 1 est de préférence préalablement configurée de façon à réaliser le composant horloger de la forme finale désirée.
  • La structure 1 est réalisée dans un matériau choisi parmi le groupe comprenant le silicium, le silicium oxydé, le diamant, le quartz, le verre ou le carbure de silicium. De préférence, la structure 1 est en silicium ou en silicium oxydé, c'est-à-dire qu'elle est réalisée à partir d'un substrat en silicium 4, tel qu'un wafer de silicium, recouvert d'une couche d'oxyde de silicium 5.
  • La structure 1 est réalisée de préférence par des techniques de micro-fabrication ou micro-formage. D'une manière particulièrement avantageuse, l'étape de réalisation de la structure 1 est effectuée par la technique de gravure ionique réactive profonde DRIE (Deep Reactive Ion Etching).
  • Dans l'exemple de la figure 1, la structure 1 est représentée comme n'ayant qu'un seul et même niveau, c'est-à-dire qu'elle est de hauteur constante. Dans ce cas, une seule étape de DRIE est nécessaire. La réalisation d'une telle structure est bien connue de l'homme du métier de sorte qu'une description plus détaillée de son procédé de fabrication n'est ici pas nécessaire.
  • La structure 1 peut comprendre une ou plusieurs cavités traversantes 2 destinées à recevoir un élément 3. Cette cavité traversante 2 présente des parois latérales 2a qui peuvent être définies en partie au moins par la structure 1 ou entièrement définies par la structure 1, comme représenté sur la figure 1 par exemple.
  • La deuxième étape du procédé de l'invention consiste à réaliser un support 6 comprenant au moins une couche métallique conductrice 8, comme représenté sur la figure 1b.
  • Cette deuxième étape de réalisation du support 6 est représentée plus précisément sur la figure 2. Le support 6 est réalisé par exemple en silicium, en silicium oxydé ou en pyrex. De préférence, le support 6 est réalisé à partir d'un substrat en silicium 10, tel qu'un wafer de silicium, recouvert d'une couche d'oxyde de silicium 12, tel que représenté sur la figure 2a.
  • Le support 6 est ensuite préparé par dépôt, sur la face fonctionnelle 6a du substrat en silicium oxydé 10, 12 destinée à être assemblée à la structure 1, d'une première couche de résine photosensible 14 comme représenté sur la figure 2b. Une telle couche de résine photosensible 14 est utilisée comme couche de passivation.
  • Puis, comme représenté sur la figure 2c, la couche métallique conductrice 8 est déposée au-dessus de la première couche de résine photosensible 14, du côté de la face fonctionnelle 6a. Cette couche métallique conductrice 8 est réalisée dans un métal utilisé pour la croissance galvanique de l'élément 3 dans la cavité 2. Cette couche métallique conductrice 8 est par exemple une couche d'or. La couche métallique conductrice 8 peut être positionnée entre d'autres couches métalliques, formant un ensemble métallique multicouches. Par exemple, il est possible de prévoir, entre la première couche de résine photosensible 14 et la couche métallique conductrice 8, une très fine couche métallique d'accroche (non représentée), réalisée par exemple en titane. Après le dépôt de la couche métallique conductrice 8, il est possible de prévoir une étape de dépôt d'une couche métallique sacrificielle 16 sur la couche métallique conductrice 8. Cette couche métallique sacrificielle 16 est une très fine couche métallique réalisée par exemple en titane ou en alliage de cuivre et de titane, permettant de protéger la couche métallique conductrice 8 de toute oxydation avant l'étape de la croissance galvanique. Les différentes couches métalliques peuvent être déposées par exemple par PVD. La couche métallique sacrificielle 16 peut être déposée par exemple par un procédé Flash.
  • Puis, comme représenté sur la figure 2d, l'étape de réalisation du support 6 comprend avantageusement une étape de dépôt d'une couche de parylène 18 au moins au-dessus de la couche métallique conductrice 8, du côté de la face fonctionnelle 6a du support 6, et plus spécifiquement sur la couche sacrificielle 16 lorsqu'elle est présente. La couche de parylène 18 est déposée, selon un procédé connu de l'homme du métier, à de basses températures, par exemple tout autour du support 6. L'épaisseur de la couche de parylène 18 est de préférence comprise entre 0.5 µm et 8 µm.
  • La couche de parylène qui a été déposée sur la face inopérante 6b du support 6, opposée à la face fonctionnelle 6a qui comprend la couche de résine photosensible 14 et la couche métallique conductrice 8 déjà déposées, peut être éliminée par gravure ionique réactive RIE (Reactive Ion Etching).
  • La couche de parylène 18 permet de garantir que les cavités traversantes 20 de la structure 1 non destinées à recevoir un élément 3 restent isolées de la couche métallique conductrice 8 afin de ne pas être sujettes à une croissance galvanique parasite, notamment au travers de défauts que pourrait présenter la première couche de résine photosensible 14 au niveau de ces cavités traversantes 20.
  • Puis, conformément à l'invention, l'étape de réalisation du support 6 comprend la formation, sur la face fonctionnelle 6a du support 6 destinée à être assemblée à la structure 1, d'au moins une zone contrôlée 22 agencée pour, lors de l'assemblage de la structure 1 sur le support 6, venir en regard d'au moins la cavité 2 de la structure 1 destinée à recevoir l'élément 3 et pour permettre à la couche métallique conductrice 8 de pouvoir apparaitre de manière à former, avec les parois latérales 2a de ladite cavité 2, un moule destiné à former ledit élément 3, la couche métallique conductrice 8 exposée constituant un fond conducteur du moule.
  • La zone 22 est positionnée sur le support 6 de manière à correspondre au positionnement et est dimensionnée de manière à présenter des dimensions au moins égales aux dimensions, en section transversale, de l'extrémité de la cavité 2 dans la structure 1.
  • Cette étape, réalisée avant l'étape d'assemblage de la structure 1 sur le support 6, permet de définir avec une grande précision la zone 22 du support 6 en regard de la cavité 2, zone 22 uniquement à partir de laquelle le remplissage de la cavité 2 par déposition galvanique d'un métal pour former l'élément 3 sera réalisé.
  • A cet effet, et d'une manière particulièrement préférée, l'étape de réalisation du support 6 comprend une étape de dépôt d'une deuxième couche de résine photosensible 24 au moins sur la face fonctionnelle 6a du support 6 destinée à être assemblée à la structure 1, ainsi qu'une étape de formation, au moins dans ladite deuxième couche de résine photosensible 24, d'une ouverture 26 correspondant à la zone contrôlée 22. Cette ouverture 26, contrôlée dans son positionnement et dans ses dimensions, est avantageusement formée par un procédé photolithographique en utilisant un masque disposé sur le support 6, préparé spécifiquement au préalable, et comprenant une fenêtre correspondant à l'emplacement de la cavité 2 sur la structure 1 et présentant des dimensions au moins égales aux dimensions, en section transversale, de l'extrémité ouverte de la cavité 2. L'ouverture 26 n'est toutefois pas trop grande afin de ne pas former une excroissance d'élément métallique trop importante, comme on le verra ci-après. Les parties de la résine photosensible 24 exposées au travers du masque sont éliminées, laissant apparaitre, dans l'ouverture 26, le parylène 18, comme le montre la figure 2e.
  • Selon le procédé de l'invention, l'exposition de la deuxième couche de résine photosensible 24 avant l'assemblage de la structure 1 sur son support 6 permet un meilleur contrôle de la zone illuminée au travers du masque spécifique déposé sur le support 6 et de former la zone contrôlée 22 délimitée pour la croissance galvanique ultérieure, en évitant toute exposition parasite, non contrôlée, de la deuxième couche de résine photosensible 24 qui entrainerait une croissance galvanique parasite. La configuration de la cavité 2 de la structure 1, utilisée comme masque sur le support dans les procédés connus, est désormais sans influence sur l'exposition de la deuxième couche de résine photosensible 24 qui peut être parfaitement et plus facilement limitée à la zone contrôlée 22.
  • Puis, en référence de nouveau à la figure 1, le procédé de l'invention se poursuit par une étape d'assemblage temporaire de la structure 1 et du support 6, préparés tels que décrit ci-dessus, et comme représenté sur la figure 1c.
  • La structure 1 est positionnée au-dessus du support 6 de sorte que l'extrémité ouverte de la cavité 2 vienne en regard de la zone contrôlée 22 correspondante prévue sur le support 6.
  • L'assemblage de la structure 1 et du support 6 est de préférence réalisé par collage au moyen de la deuxième couche de résine photosensible 24 non exposée, restant à la surface du support 6, et qui sert de colle.
  • D'autres moyens de formation de la zone contrôlée 22 et d'assemblage temporaire de la structure 1 avec son support 6 peuvent être utilisés, l'essentiel étant de laisser dégagée une zone contrôlée 22 du support 6 donnant accès à une zone contrôlée de la couche métallique conductrice 8 qui viendra en regard de la cavité correspondante 2, point de départ contrôlé de la croissance galvanique ultérieure.
  • Lorsqu'une couche de parylène 18 a été déposée sur le support 6 comme décrit ci-dessus, l'étape d'assemblage du procédé de l'invention comprend ensuite une étape d'élimination du parylène 18 dans la zone contrôlée 22, et plus spécifiquement au niveau de la zone correspondant à l'ouverture 26 dans la deuxième couche de résine photosensible 24, comme le montre la figure 1d. Le parylène 18 peut être éliminé par exemple par gravure ionique réactive RIE (Reactive Ion Etching). Cela permet de faire apparaitre dans l'ouverture 26 la couche métallique conductrice 8 ou la couche métallique sacrificielle 16 lorsqu'elle est présente (non représentée sur la figure 1).
  • L'élimination du parylène uniquement au niveau de l'ouverture 26 permet d'améliorer le contrôle de la sélectivité et d'éviter des croissances parasites de la zone 22 pour la croissance galvanique ultérieure.
  • Dans le cas où la couche métallique sacrificielle 16 est présente, l'étape d'assemblage du procédé de l'invention comprend ensuite une étape d'élimination du métal sacrificiel 16 dans la zone contrôlée 22, et plus spécifiquement au niveau de la zone correspondant à l'ouverture 26. Le métal sacrificiel peut être éliminé par exemple par trempage dans un bain acide. Cela permet de faire apparaitre dans l'ouverture 26 la couche métallique conductrice 8 qui va former le fond conducteur du moule, point de départ de la croissance galvanique pour la formation de l'élément 3.
  • Comme le montre la figure 1e, l'étape suivante du procédé de l'invention consiste à former l'élément 3 par dépôt, dans la cavité 2, du matériau constituant ledit élément 3, différent de celui de la structure 1. Le dépôt du matériau dans la cavité 2 est réalisé par croissance galvanique à partir de la zone rendue accessible de la couche conductrice métallique 8 au niveau de l'ouverture 26 définissant la zone contrôlée 22 du support 6, en utilisant le moule formé par ladite zone exposée de la couche conductrice métallique 8 ainsi que par les parois latérales 2a de la cavité 2 de la structure 1.
  • De préférence, ledit matériau formant l'élément 3 est un métal. De préférence, l'élément 3 est réalisé dans un matériau de plus grande masse volumique que le matériau de la structure 1, tel que silicium. L'élément métallique 3 est de préférence réalisé en or. Il pourrait néanmoins être fait dans un autre métal, en particulier un autre métal à masse volumique élevée, tel que Ni, NiP, ou tout autre métal électro-formable.
  • De préférence, l'élément métallique 3 est dans le même plan que la structure 1 et a la même hauteur, constante, que cette dernière.
  • Puis, comme le montre la figure 1f, l'étape suivante du procédé de l'invention consiste à séparer la structure 1 de son support 6, par exemple par dissolution de la deuxième couche de résine photosensible 24. On obtient la structure 1 avec un élément métallique 3 formé dans la cavité 2, et terminé par une excroissance métallique 28 qui s'est formée dans l'espace dégagé de la zone contrôlée 22, au niveau de l'ouverture 26.
  • Enfin, comme le montre la figure 1g, la dernière étape du procédé de l'invention consiste à mettre à niveau l'élément 3 par rapport à la structure 1. Cette opération est réalisée par exemple par rodage pour éliminer l'excroissance métallique 28 de manière à donner à l'élément 3 la même hauteur que la structure 1.
  • Le procédé de l'invention permet de limiter la formation des excroissances métalliques 28 uniquement aux zones contrôlées 22, de sorte qu'elles peuvent être repérées et éliminées facilement. La structure 1 ne présente pas d'autres zones de croissance galvanique parasite.
  • Selon une variante du procédé de l'invention, la structure 1 peut présenter plusieurs niveaux en étant étagée sur au moins un premier et un deuxième niveaux différents l'un de l'autre.
  • Dans l'exemple de la figure 3, la structure 1 est représentée comme ayant deux niveaux différents 1a, 1b. Dans ce cas, deux étapes de DRIE sont pratiquées pour réaliser les différents niveaux.
  • Dans la présente description, le deuxième niveau 1b est défini de telle sorte que la surface occupée par une section transversale de la structure 1 au deuxième niveau 1b est inférieure à la surface occupée par une section transversale de la structure 1 au premier niveau 1a. L'élément 3 se trouve au moins au deuxième niveau 1b, et de préférence s'étend sur les deux niveaux 1a et 1b.
  • La réalisation d'une telle structure est bien connue de l'homme du métier de sorte qu'une description plus détaillée de son procédé de fabrication n'est ici pas nécessaire. Comme décrit ci-dessus, la structure 1 comprend de préférence un substrat de silicium 4 recouvert d'une couche d'oxyde de silicium 5. Il est cependant précisé que lors de l'étape de réalisation de la structure 1, la cavité 2 destinée à recevoir l'élément 3 est agencée pour présenter une extrémité 2b ouverte débouchant du deuxième niveau 1b vers l'extérieur.
  • Dans cette variante, le support 6 est réalisé de la même manière que décrit ci-dessus, en référence à la figure 2 notamment. Il comprend notamment le substrat de silicium 10 recouvert d'une couche d'oxyde de silicium 12, et sur sa face fonctionnelle 6a, la première couche de résine photosensible 14, éventuellement une très fine couche métallique d'accroche, la couche métallique conductrice 8, éventuellement une couche métallique sacrificielle, la couche de parylène 18 et la deuxième couche de résine photosensible 24. Comme décrit ci-dessus, le support 6 comprend dans ladite deuxième couche de résine photosensible 24, l'ouverture 26 correspondant à la zone contrôlée 22, en regard de la cavité 2 du support 1, comme représenté sur la figure 3a.
  • Dans cette variante, l'étape d'assemblage du support 6 et de la structure 1 comprend une étape de positionnement de la structure 1 de sorte que ladite structure 1 est assemblée au support 6 par son deuxième niveau 1b, l'extrémité ouverte 2b de la cavité 2 étant positionnée au regard de la zone contrôlée 22 du support 6, comme le montre la figure 3a.
  • Ainsi, par rapport à sa position usuelle utilisée dans les procédés connus, la structure 1 est retournée de manière à positionner la face de son deuxième niveau en regard du support 6, ledit deuxième niveau représentant une surface inférieure à celle du premier niveau, afin d'avoir la plus petite surface de contact possible avec ledit support 6.
  • De préférence, la cavité 2 et les parois 30 de la structure 1 définissant la cavité 2 sont dimensionnées pour permettre à la structure 1, et plus particulièrement au deuxième niveau 1b de la structure 1, d'avoir une surface de contact avec le support 6 suffisante de manière à garantir une bonne adhésion entre le support 6 et la structure 1 au moment de l'assemblage. Cela permet notamment d'assurer la tenue de l'assemblage lors de la croissance galvanique.
  • Ainsi, comme représenté sur la figure 3e, la cavité 2 étant définie par les parois 30 de la structure 1 d'épaisseur e (en section transversale) peut présenter une hauteur h choisie de telle sorte que le rapport e/h peut être par exemple d'une part supérieur à 0.25, de préférence supérieur à 0.3, et de préférence supérieur à 0.35, et d'autre part inférieur à 0.85, de préférence inférieur à 0.75, ou de préférence inférieur à 0.55, voire inférieur à 0.4, selon l'utilisation prévue du composant horloger et la position de la paroi sur le composant.
  • De plus, dans le cas notamment où le composant horloger est un balancier, l'épaisseur de la paroi de la structure qui est située le plus à la périphérie doit être minimale afin de ne pas perturber le rapport masse/inertie du balancier. De ce fait, le rapport e/h peut avantageusement être compris entre 0.3 et 0.4 au niveau d'une paroi située à l'intérieur du balancier, et entre 0.25 et 0.35 au niveau d'une paroi située en périphérie.
  • Avantageusement, la cavité 2 présente, en section transversale, une largeur L séparant les deux parois opposées 30 de la structure 1, choisie de telle sorte que le rapport h/L est compris de préférence entre 0.1 et 0.9, et de préférence inférieur à 0.8, de préférence inférieur à 0.7, et de préférence inférieur à 0.6, voire 0.5 ou 0.4.
  • Après l'assemblage de la structure 1 et du support 6, les étapes du procédé selon la deuxième variante, sont identiques aux étapes décrites ci-dessus en relation avec la variante de la figure 1. Plus particulièrement, le parylène 18 est éliminé au niveau de la zone correspondant à l'ouverture 26 dans la deuxième couche de résine photosensible 24, donnant accès à la couche métallique conductrice 8, comme le montre la figure 3b. Puis, dans le cas où une couche métallique sacrificielle, ledit métal sacrificiel est éliminé au niveau de la zone correspondant à l'ouverture 26.
  • Ensuite, comme le montre la figure 3c, l'élément 3 est formé dans la cavité 2 par croissance galvanique à partir de la zone dégagée de la couche conductrice métallique 8, le remplissage de la cavité 2 se faisant par son extrémité 2b du côté du deuxième niveau 1b.
  • Puis, comme le montre la figure 3d, l'étape suivante du procédé de l'invention consiste à séparer la structure 1 de son support 6. On obtient la structure 1 avec un élément métallique 3 formé dans la cavité 2, et terminé par une excroissance métallique 28 qui s'est formée dans l'espace dégagé de la zone contrôlée 22, au niveau de l'ouverture 26.
  • Enfin, comme le montre la figure 3e, la dernière étape du procédé de l'invention consiste à mettre à niveau l'élément 3 par rapport à la structure 1. La mise à niveau se fait donc du côté du deuxième niveau 1b qui occupe en section transversale la plus petite surface, sans risquer d'abimer le premier niveau 1a de la structure 1.
  • Grâce au procédé de l'invention, la surface du premier niveau 1a de la structure, qui représente en section transversale, la surface la plus importante, n'est pas au contact du support 6 de sorte qu'aucune croissance galvanique parasite, qui serait difficile à éliminer sur une grande surface, ne peut se produire. Seules sont à éliminer les excroissances métalliques 28 formées uniquement au niveau des zones contrôlées 22 du côté du deuxième niveau 1b, occupant en section transversale une plus petite surface, de sorte qu'elles sont réduites et peuvent être repérées et éliminées facilement, sans risquer de casser la structure 1.
  • Le procédé de l'invention est utilisé pour fabriquer un composant horloger, tel qu'un balancier 31, représenté sur la figure 4, l'élément 3 étant placé à la périphérie de la structure 1 et servant à augmenter le rapport inertie/masse du balancier. Ledit balancier 31 comprend une planche 32 constituant le premier niveau 1a de la structure 1 et comprenant un orifice central 34, ainsi que deux caissons fermés constitués par les parois 30 de la structure 1 prévues sur le deuxième niveau 1b et définissant les cavités 2, par exemple en forme de haricot, remplies par les éléments métalliques 3.
  • Le procédé de l'invention peut être également utilisé pour fabriquer un composant horloger tel qu'une masse oscillante pour remontage automatique, l'élément métallique étant placé à la périphérie de la structure et servant à augmenter le rapport balourd/masse de le masse oscillante.
  • La masse oscillante comprend une structure formée d'une partie centrale mince et légère correspondant au premier niveau de la structure et d'une partie périphérique plus haute correspondant au deuxième niveau. La partie périphérique de la structure comporte des cavités traversantes définies entièrement par la structure et remplies d'éléments métalliques formés selon le procédé de l'invention.
  • Selon une autre variante du procédé de l'invention, la cavité dans laquelle est formé l'élément métallique peut être définie partiellement par la structure et partiellement par de la résine photosensible.
  • La figure 5 montre par exemple une masse oscillante 36 obtenue par une telle variante du procédé de l'invention.
  • La masse oscillante 36 comprend une structure 38 formée d'une partie centrale mince 38a, légère, correspondant au premier niveau de la structure 38 et d'une partie périphérique plus haute 38b correspondant au deuxième niveau de la structure 38. La partie centrale 38a comprend un trou 40 pour le montage de la masse oscillante 36. La partie périphérique 38b définit à l'extérieur une surface périphérique 41 formant partiellement la cavité dans laquelle est formé l'élément métallique 42 sous la forme d'un arc de cercle s'étendant sur toute la longueur et toute la hauteur de la paroi périphérique 38b.
  • A cet effet, l'étape de formation de l'élément métallique 42 consiste à déposer le matériau électro-formable de l'élément 42 dans une cavité définie d'une part par la structure 38, et plus spécifiquement par sa surface périphérique 41, et d'autre part par de la résine photosensible formée à l'extérieur de la structure 38, de sorte qu'après la séparation du support 6 et l'enlèvement de ladite résine photosensible, un élément 42 apparaisse, formé sur ladite surface périphérique 41 de la structure 38.
  • De manière similaire à l'élément 42, un élément métallique circulaire pourrait être formé selon cette variante du procédé de l'invention sur une surface périphérique d'une structure en silicium, de manière continue ou discontinue, pour fabriquer un balancier, par exemple.

Claims (15)

  1. Procédé de fabrication d'un composant horloger comprenant une structure (1 ; 38) et au moins un élément (3 ; 42) formé dans ou à la périphérie de la structure dans un matériau différent de celui de la structure, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    - réalisation de la structure (1 ; 38), ladite structure comprenant au moins une cavité (2) destinée à recevoir ledit élément (3 ; 42)
    - réalisation d'un support (6) comprenant au moins une couche métallique conductrice (8),
    - assemblage de la structure (1 ; 38) et du support (6) de manière temporaire,
    - formation dudit élément (3 ; 42) par dépôt dudit matériau dans ladite cavité (2) par croissance galvanique à partir de la couche métallique conductrice (8) du support (6),
    - séparation de la structure (1 ; 38) de son support (6), et
    - mise à niveau de l'élément (3 ; 42) par rapport à la structure (1 ; 38),
    ledit procédé étant caractérisé en ce que l'étape de réalisation du support comprend, avant l'étape d'assemblage, la formation, sur la face (6a) du support (6) destinée à être assemblée à la structure (1 ; 38), d'au moins une zone contrôlée (22) agencée pour, lors de l'assemblage, venir en regard d'au moins la cavité (2) de la structure (1 ; 38) et pour permettre à la couche métallique conductrice (8) de pouvoir apparaitre de manière à former, avec ladite cavité (2), un moule destiné à former ledit élément (3 ; 42).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la structure (1 ; 38) est étagée sur au moins un premier (1a) et un deuxième (1b) niveaux différents, la surface occupée par une section transversale de la structure (1 ; 38) au deuxième niveau (1b) étant inférieure à la surface occupée par une section transversale de la structure (1 ; 38) au premier niveau (1a), et l'élément (3 ; 42) se trouvant au moins au deuxième niveau (1b), caractérisé en ce que, lors de l'étape de réalisation de la structure (1 ; 38), la cavité (2) destinée à recevoir ledit élément (3 ; 42) est agencée pour présenter une extrémité ouverte (2b) débouchant du deuxième niveau (1b) vers l'extérieur, et en ce que l'étape d'assemblage du support (6) et de la structure (1 ; 38) comprend une étape de positionnement de la structure (1 ; 38) de sorte que ladite structure (1 ; 38) est assemblée au support (6) par son deuxième niveau (1b), l'extrémité ouverte (2b) de la cavité (2) étant positionnée au regard de la zone contrôlée (22) du support (6).
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de réalisation du support (6) comprend une étape de dépôt d'une couche de résine photosensible (24) au moins sur la face (6a) du support (6) destinée à être assemblée à la structure (1 ; 38), ainsi qu'une étape de formation, au moins dans ladite couche de résine photosensible (24), d'une ouverture (26) correspondant à la zone contrôlée (22).
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de réalisation du support (6) comprend une étape de dépôt d'une couche de parylène (18) au moins au-dessus de la couche métallique conductrice (8), et en ce que l'étape d'assemblage comprend une étape d'élimination du parylène dans la zone contrôlée (22).
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de réalisation du support (6) comprend une étape de dépôt d'une couche métallique sacrificielle (16) sur la couche métallique conductrice (8), et en ce que l'étape d'assemblage comprend une étape d'élimination du métal sacrificiel dans la zone contrôlée (22).
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau est un métal.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de réalisation de la structure (1 ; 38) est effectuée en utilisant la technique DRIE.
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure (1 ; 38) est réalisée dans un matériau choisi parmi le groupe comprenant le silicium, le silicium oxydé, le diamant, le quartz, le verre ou le carbure de silicium, et de préférence le silicium ou le silicium oxydé.
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (2) est définie entièrement par la structure (1).
  10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cavité est définie partiellement par la structure (38) et partiellement par de la résine photosensible.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de formation dudit élément (42) consiste à déposer ledit matériau dans une cavité définie par la structure (38) et par de la résine photosensible formée à l'extérieur de la structure (38), de sorte qu'après enlèvement de la résine photosensible un élément (42) soit formé sur une surface périphérique (41) de la structure (38).
  12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (2) est définie par des parois (30) de la structure (1) d'épaisseur e et présente une hauteur h choisies de telle sorte que le rapport e/h est supérieur à 0.25.
  13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (2) est définie par des parois (30) de la structure (1) et présente une hauteur h et, en section transversale, une largeur L séparant deux parois opposées (30) de la structure (1) choisies de telle sorte que le rapport h/L est compris entre 0.1et 0.9.
  14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant horloger est un balancier (31), ledit élément (3) étant placé à la périphérie de la structure (1) et servant à augmenter le rapport inertie/masse du balancier.
  15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le composant horloger est une masse oscillante (36) pour remontage automatique, ledit élément (42) étant placé à la périphérie de la structure (38) et servant à augmenter le rapport balourd/masse de la masse oscillante.
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