EP4711862A1

EP4711862A1 - Procédé d'assemblage d'un oscillateur horloger

Info

Publication number: EP4711862A1
Application number: EP24199858.2A
Authority: EP
Inventors: Kévin SOOBBARAYEN; Yannick Jan
Original assignee: Richemont International SA
Current assignee: Richemont International SA
Priority date: 2024-09-11
Filing date: 2024-09-11
Publication date: 2026-03-18

Abstract

Procédé d'assemblage d'un oscillateur horloger, comprenant au moins les étapes consistant à :
- (S1) fabriquer une pluralité d'organes élastiques de rappel (20) dans une plaquette de référence (100),
- (S2) mesurer au moins une raideur d'au moins un organe élastique de rappel (20) et au moins une raideur d'au plus une quantité prédéterminée des organes élastiques de rappel (20) fabriqués dans la plaquette de référence (100),
- (S3) déduire une raideur d'au moins une partie des organes élastiques de rappel (20) non-mesurés de la plaquette de référence (100),
- (S4) effectuer un classement de raideur des organes élastiques de rappel (20) fabriqués non-mesurés et/ou prévoir un appairage des organes élastiques de rappel (20) non-mesurés avec un élément inertiel (10) d'une inertie adaptée, pour permettre d'assembler chaque organe élastique de rappel (20) fabriqué avec un élément inertiel (10).

Description

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne de manière générale la fabrication d'oscillateurs horlogers. Les oscillateurs horlogers comprennent typiquement un élément inertiel (par exemple un balancier) et un organe élastique de rappel (par exemple un spiral), et en particulier, la présente invention se rapporte à une méthode d'assemblage d'un oscillateur horloger au cours de laquelle une raideur de l'organe élastique de rappel est prédite ou déduite.

État de la technique

Il est connu dans l'art antérieur que la fréquence F de l'oscillateur dépend de l'inertie I de l'élément inertiel et de la raideur R de l'organe élastique de rappel, comme défini par la formule : $F = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{R}{I}}$
En conséquence, comme bien connu des horlogers, il faut mesurer la raideur R des organes élastiques de rappel pour garantir qu'un oscillateur horloger présentera bien la fréquence voulue (2,5 Hz, 3 Hz, 4 Hz par exemple).

Exposé de l'invention

Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un procédé d'assemblage d'un oscillateur horloger plus simple que les procédés connus, en particulier un procédé d'assemblage plus rapide et/ou moins coûteux et/ou dont les mesures de raideur sont plus simples, et/ou plus rapides, et/ou plus fiables.
Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé d'assemblage d'un oscillateur horloger agencé pour présenter des oscillations d'une fréquence prédéterminée,

l'oscillateur comprenant au moins :
- un élément inertiel, présentant une inertie,
- un organe élastique de rappel accouplé à l'élément inertiel et présentant une raideur choisie en fonction de ladite inertie pour obtenir des oscillations à la fréquence prédéterminée,
le procédé d'assemblage comprenant au moins les étapes consistant à :
- fabriquer une pluralité d'organes élastiques de rappel dans une plaquette de référence avec au moins une étape de lithographie pour former un motif sur la plaquette de référence et au moins une étape d'usinage (comprenant par exemple une étape de gravure) selon au moins une partie du motif,
- mesurer au moins une raideur d'au moins un organe élastique de rappel et au moins une raideur d'au plus une quantité prédéterminée des organes élastiques de rappel fabriqués dans la plaquette de référence,
- déduire une raideur d'au moins une partie des organes élastiques de rappel non-mesurés de la plaquette de référence,
- effectuer un classement de raideur des organes élastiques de rappel fabriqués non-mesurés et/ou prévoir un appairage des organes élastiques de rappel non-mesurés avec un élément inertiel d'une inertie adaptée, pour permettre d'assembler chaque organe élastique de rappel fabriqué avec un élément inertiel pour obtenir un oscillateur horloger agencé pour présenter des oscillations à la fréquence prédéterminée.

Selon la mise en oeuvre ci-dessus, la mesure de raideur effectuée sur une partie seulement des organes élastiques de rappel sert à déduire ou prédire une raideur des organes élastiques de rappel non-mesurés. Ces organes élastiques de rappel non-mesurés peuvent ensuite être classés ou même appairés ou encore accouplés avec des éléments inertiels, et ce sans vérification de leur raideur. En effet, à la suite d'études approfondies, la demanderesse s'est aperçue que la fabrication des organes élastiques de rappel dans une plaquette de référence avec au moins une étape de lithographie pour former un motif sur la plaquette de référence et/ou au moins une étape d'usinage (comprenant par exemple une étape de gravure) selon au moins une partie du motif est suffisamment robuste, reproductible ou fiable pour pouvoir garantir la raideur d'organes élastiques de rappel non-mesurés en mesurant une partie seulement des organes élastiques de rappel (voire un seul organe élastique de rappel) fabriqués sur la plaquette de référence. En particulier, la déduction ou la prédiction de la raideur des organes élastiques de rappel non-mesurés peut aboutir à un classement de raideur fiable à une classe près. Autrement dit, en ne mesurant qu'un échantillon limité des organes élastiques de rappel fabriqués sur une plaquette, la méthode permet de déduire ou prédire la raideur des autres organes élastiques de rappel fabriqués sur ladite plaquette, pour effectuer un classement de raideur, ou une prévision d'appairage ou un accouplement avec un élément inertiel particulier. Selon la mise en oeuvre ci-dessus, au plus une quantité prédéterminée des organes élastiques de rappel fabriqués dans la plaquette de référence est mesurée, c'est-à-dire qu'une part des organes élastiques de rappel fabriqués dans la plaquette n'est pas mesurée. On peut choisir de mesurer au plus deux organes élastiques de rappel, au plus cinq organes élastiques de rappel, au plus dix organes élastiques de rappel, voire au plus 10% ou 20% des organes élastiques de rappel de la plaquette de référence, et aucun des autres organes élastiques de rappel ne subira de mesure.
Autrement dit, l'invention peut se rapporter à un procédé de classement ou à un procédé de prédiction d'appairage.
En particulier, un aspect de la présente invention se rapporte à un procédé de classement d'un organe élastique de rappel, ou à un procédé de prédiction d'appairage d'un organe élastique de rappel,

ledit organe élastique de rappel étant prévu pour un oscillateur horloger agencé pour présenter des oscillations d'une fréquence prédéterminée,
l'oscillateur comprenant au moins :
- un élément inertiel, présentant une inertie,
- ledit organe élastique de rappel accouplé à l'élément inertiel et présentant une raideur choisie en fonction de ladite inertie pour obtenir des oscillations à la fréquence prédéterminée,
le procédé de classement ou de prédiction d'appairage comprenant au moins les étapes consistant à :
- se munir d'une pluralité d'organes élastiques de rappel fabriqués dans une plaquette de référence avec au moins une étape de lithographie pour former un motif sur la plaquette de référence et au moins une étape d'usinage selon au moins une partie du motif,
- mesurer au moins une raideur d'au moins un organe élastique de rappel et d'au plus une quantité prédéterminée des organes élastiques de rappel fabriqués dans la plaquette de référence,
- déduire une raideur d'au moins une partie des organes élastiques de rappel non-mesurés de la plaquette de référence,
- effectuer un classement de raideur des organes élastiques de rappel fabriqués non-mesurés et/ou prévoir un appairage des organes élastiques de rappel non-mesurés avec un élément inertiel d'une inertie adaptée, pour permettre d'assembler chaque organe élastique de rappel fabriqué avec un élément inertiel pour obtenir un oscillateur horloger agencé pour présenter des oscillations à la fréquence prédéterminée.

Le procédé peut présenter les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation, l'étape consistant à déduire la raideur est précédée par une étape consistant à effectuer un test de conformité de l'au moins une raideur mesurée.
Selon un mode de réalisation, le test de conformité comprend :

une comparaison de l'au moins une raideur mesurée avec une plage prédéterminée de raideurs, et/ou
un calcul statistique, comme un calcul de variabilité, si la raideur de plusieurs organes élastiques de rappel est mesurée, et/ou
une comparaison cartographique de l'au moins une raideur mesurée avec une cartographie attendue de raideurs sur la plaquette de référence et/ou
une comparaison d'une différence de raideurs d'au moins deux organes élastiques de rappel mesurés avec une différence attendue en fonction d'une position desdits au moins deux organes élastiques de rappel mesurés. Selon cette mise en oeuvre, on peut vérifier que la raideur mesurée est comprise dans une plage de tolérance de fabrication. La demanderesse s'est aperçue que sur plusieurs plaquettes de référence fabriquées selon le même procédé et/ou sur la même machine, des écarts de raideur peuvent être constatés entre des zones ou positions particulières sur la plaquette, et que ces écarts entre zones ou positions étaient les mêmes d'une plaquette à l'autre. Il est alors possible de vérifier que deux organes élastiques de rappel occupant des positions particulières présentent bien la différence de raideur attendue.

Selon un mode de réalisation :

si le test de conformité donne un résultat conforme, alors le procédé passe à l'étape de déduction de raideur,
si le test de conformité donne un résultat de conformité à confirmer, alors le procédé repasse à l'étape de mesure de raideur,
si le test de conformité donne un résultat non conforme, alors au moins une partie des organes élastiques de rappel fabriqués est retouchée ou mise au rebut. On peut prévoir aussi une étape consistant à envoyer un message d'alerte ou invitant à faire un contrôle sur la machine ou le procédé de fabrication des organes élastiques de rappel (si on a un résultat de conformité à confirmer, ou un résultat non conforme).

Selon un mode de réalisation, la mesure de raideur est effectuée sur au moins un organe élastique de rappel choisi en fonction de sa position sur la plaquette de référence. Selon cette mise en oeuvre, on peut prévoir d'échantillonner un ou plusieurs organes élastiques de rappel en fonction de leur position. On peut par exemple prévoir de mesurer la raideur d'un ou plusieurs organes élastiques de rappel fabriqués dans des zones ou à des positions sur la plaquette de référence où on attend des valeurs de raideur extrémales, ou maximales, ou minimales, ou même moyennes. On peut délibérément choisir de mesurer des pièces dans des zones ou à des positions sur la plaquette de référence où les pièces ont le plus de risque d'être non-conformes.
Selon un mode de réalisation, la mesure de raideur est effectuée sur au moins un organe élastique de rappel, de préférence seul, encore attaché à la plaquette de référence, de préférence en appliquant une excitation vibratoire. A cet effet, on pourra utiliser le procédé de contrôle décrit dans la demande publiée EP4278234A1 .
Selon un mode de réalisation, la mesure de raideur est effectuée sur au moins un organe élastique de rappel en l'accouplant avec un élément inertiel de référence ou étalon, puis en mesurant une fréquence d'oscillation.
Selon un mode de réalisation, la mesure de raideur est effectuée en imposant un couple de rotation à l'organe élastique de rappel.
Selon un mode de réalisation, la mesure de raideur est effectuée :

sur un seul organe élastique de rappel si la fabrication a été effectuée avec un masque de lithographie ou une machine de lithographie ayant un historique de fabrication validé ou jugé suffisamment conforme, ou
sur une pluralité d'organes élastiques de rappel si la fabrication a été effectuée avec un masque de lithographie ou une machine de lithographie ayant un historique de fabrication non validé ou jugé insuffisamment conforme.

Selon un mode de réalisation, le procédé d'assemblage comprend au moins une étape consistant à reconnaître ou à conserver une orientation de la plaquette de référence. Selon un mode de réalisation, l'orientation de la plaquette de référence est reconnue ou retrouvée en mesurant la raideur d'au moins deux organes élastiques de rappel, en en comparant le résultat de mesure avec une cartographie de raideurs attendue prédéterminée.
Selon un mode de réalisation, le procédé d'assemblage comprend une phase préliminaire comprenant une étape consistant à établir une cartographie de raideurs lors de fabrications préliminaires d'organes élastiques de rappel sur des plaquettes de référence. Selon cette mise en oeuvre, une étude statistique est menée sur des fabrications préliminaires pour déterminer les écarts de raideurs et des zones dans lesquelles se reproduisent ces écarts de raideur sur une même plaquette de référence. Ainsi, on peut construire un modèle topographique des raideurs attendues sur les fabrications ultérieures. Ce modèle peut alors être utilisé lors de l'étape de déduction de la raideur des organes élastiques de rappel non-mesurés.
Selon un mode de réalisation, la cartographie est établie :

sur au moins 30 plaquettes de référence, de préférence au moins 40 plaquettes de référence, de préférence au moins 50 plaquettes de référence si un nouvel équipement de fabrication est utilisé, comme par exemple un nouveau masque de lithographie ou une nouvelle machine de lithographie,
sur au plus 20 plaquettes de référence, au plus 10 plaquettes de référence,

Selon un mode de réalisation, le procédé d'assemblage comprend une étape consistant à :

appliquer une retouche dimensionnelle à au moins un organe élastique de rappel pour corriger sa raideur, et/ou
appliquer un traitement de compensation thermique à au moins un organe élastique de rappel. Selon un mode de réalisation, la retouche dimensionnelle et/ou le traitement de compensation thermique est effectué après la mesure de la raideur d'un échantillon d'organes élastiques de rappel de la plaquette de référence. Selon un mode de réalisation, la retouche dimensionnelle peut consister à ajouter ou retirer une dose de matière sur des organes élastiques de rappel. Selon un mode de réalisation, la retouche dimensionnelle peut consister à lisser au moins un flanc des organes élastiques de rappel.

Selon un mode de réalisation, la plaquette de référence comprend au moins une couche en silicium pour fabriquer les organes élastiques de rappel. Selon un mode de réalisation, la fabrication des organes élastiques de rappel peut comprendre une étape de gravure ionique réactive profonde. Selon un mode de réalisation, les organes élastiques de rappel sont des spiraux ou des ressorts spiraux d'horlogerie. Selon un mode de réalisation, les organes élastiques de rappel sont des pièces en silicium, recouvertes d'une couche d'oxyde de silicium.
Selon un mode de réalisation, le procédé d'assemblage comprend une étape finale consistant à accoupler mécaniquement au moins un organe élastique de rappel non-mesuré avec un élément inertiel.
Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel est un balancier, ou comprend au moins une serge de balancier.

Description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de mode(s) de réalisation de l'invention donné(s) à titre d'exemple(s) nullement limitatif(s) et illustré(s) par les dessins annexés, dans lesquels :

[fig. 1] représente les deux composant essentiels d'un oscillateur, c'est-à-dire un élément inertiel (ici un balancier), et un organe élastique de rappel (ici un spiral) à accoupler entre eux ;
[fig. 2] représente une vue schématique d'une plaquette de référence dans laquelle plusieurs organes élastiques de rappel ont été fabriqués ;
[fig. 3] représente une vue schématique de la mesure de raideur d'un organe élastique de rappel encore attaché à la plaquette de référence de la figure 1 ;
[fig. 4] représente les étapes principales du procédé de fabrication d'un oscillateur horloger.

Description détaillée de mode(s) de réalisation

La figure 1 représente un élément inertiel 10 et un organe élastique de rappel 20 à accoupler ensemble pour former un oscillateur d'horlogerie. Dans cet exemple particulier, l'élément inertiel 10 est un balancier et l'organe élastique de rappel 20 est un spiral. Pour être fonctionnel, l'oscillateur horloger comprend bien évidemment d'autres composants que ceux de la figure 1, comme notamment un axe de balancier, un plateau de balancier, une cheville... que l'homme du métier connait sans qu'il soit besoin de les détailler.
La figure 2 représente une vue schématique d'une plaquette de référence 100 dans laquelle plusieurs organes élastiques de rappel 20 ont été fabriqués et sur laquelle les organes élastiques de rappel 20 sont encore attachés par un pont au reste de la plaquette de référence 100. En particulier, la plaquette de référence 100 est une plaquette de silicium, en particulier du type SOI (avec une couche de travail en Si, une couche support en Si séparées par une couche enterrée en SiO₂), et les organes élastiques de rappel 20 ont été fabriqués par un procédé de fabrication comprenant notamment une étape de photolithographie (dépôt d'une couche de résine photosensible et formation d'un motif dans la résine photosensible) et une étape de gravure ionique réactive profonde (DRIE ou Deep Reactive Ionic Etching en langue anglaise).
On peut noter figure 2 que la plaquette de référence 100 comprend un bord rectiligne 110 qui permet d'orienter la plaquette de référence 100, et on peut alors, avec un repère orthonormé x, y z, définir ou retrouver une position de chaque organe élastique de rappel sur la plaquette de référence 100. Par exemple, on peut définir une position x, y pour chaque pièce :

l'organe élastique de rappel en bas à gauche peut avoir les coordonnées (1 ; 1) pour « 1^ère pièce en partant de la gauche, située sur la 1^ère ligne en partant du bas »,
l'organe élastique de rappel en bas à droite peut avoir les coordonnées (8 ; 1) pour « 8^ème pièce en partant de la gauche, située sur la 1^ère ligne en partant du bas »,
l'organe élastique de rappel en haut à gauche peut avoir les coordonnées (1 ; 13) pour « 1^ère pièce en partant de la gauche, située sur la 13^ème ligne en partant du bas »,
l'organe élastique de rappel en haut à droite peut avoir les coordonnées (10 ; 13) pour « 10^ème pièce en partant de la gauche, située sur la 13^ème ligne en partant du bas ».

Les organes élastiques de rappel 20 sont encore attachés par un pont au reste de la plaquette de référence 100, et il est donc possible de mesurer leur raideur en imposant une excitation vibratoire comme le montre la figure 3. En effet, une source d'excitation vibratoire 200 peut être placée en regard d'un organe élastique de rappel (ici celui de coordonnées (5 ; 1) pour 5^ème position en partant de la gauche et 1^ère ligne en partant du bas) et on peut positionner un vibromètre laser 300 de l'autre côté de l'organe élastique de rappel à mesurer. Ainsi, une excitation vibratoire prédéterminée et imposée à l'organe élastique de rappel de coordonnées (5 ; 1) va provoquer une réponse vibratoire qui peut être mesurée par le vibromètre laser 300. Dans la réponse vibratoire, on peut identifier notamment des pics de résonance qui peuvent permettre de mesurer la raideur de l'organe élastique de rappel de coordonnées (5 ; 1). On peut notamment retrouver tous les détails de cette méthode de contrôle par exemple dans la demande internationale publiée WO2022152857A1 . Bien entendu, d'autres méthodes connues existent pour mesurer la raideur d'un organe élastique de rappel 20 de la plaquette de référence 100 (application d'un couple et mesure d'un déplacement angulaire, accouplement avec un balancier de référence et mesure de la fréquence...).
Au cours des nombreuses fabrications de plaquettes de référence et des mesures de raideurs qui ont suivi, la demanderesse s'est aperçue que les pièces d'une même plaquette de référence présentent une variabilité de raideur. En particulier, il a été constaté que tous les organes élastiques de rappel d'une même plaquette ne peuvent pas être rangés ou classés dans une même classe de raideur. Cependant, la demanderesse s'est aperçue que pour un même procédé de fabrication d'une même référence, les variabilités de plaquette à plaquette sont reproductibles en fonction de la position ou de la localisation de la pièce sur la plaquette de référence 100 par rapport à un référentiel, comme par exemple un repère X-Y. En d'autres termes, pour donner un exemple concret, la pièce de coordonnée (1 ; 1) aura une même différence de raideur avec la pièce de coordonnée 1 ; 13) sur deux plaquettes de référence différentes mais fabriquées selon le même procédé (typiquement avec les mêmes étapes et mêmes équipements, pour la lithographie et pour la gravure).
Ainsi, il est possible, en effectuant une étude préliminaire statistique, de bâtir une cartographie des raideurs sur une plaquette de référence fabriquée avec un procédé donné. Ensuite, pour une plaquette de référence nouvellement fabriquée, il est possible de mesurer la raideur d'un échantillon seulement des pièces fabriquées pour déduire ou prédire la raideur des pièces non-mesurées.
Comme le montre la figure 4, les étapes de la méthode ou du procédé d'assemblage comprend au moins les étapes consistant à :

étape S1 : fabriquer une pluralité d'organes élastiques de rappel 20 dans une plaquette de référence 100 avec au moins une étape de lithographie pour former un motif sur la plaquette de référence et au moins une étape d'usinage (une étape de gravure) selon le motif,
étape S2 : mesurer au moins une raideur d'au moins un organe élastique de rappel 20 et ce pour au plus une quantité prédéterminée des organes élastiques de rappel 20 fabriqués dans la plaquette de référence 100,
étape S3 : déduire une raideur d'au moins une partie des organes élastiques de rappel 20 non-mesurés de la plaquette de référence 100,
étape S4 : effectuer un classement de raideur des organes élastiques de rappel 20 fabriqués non-mesurés et/ou prévoir un appairage des organes élastiques de rappel 20 non-mesurés avec un élément inertiel d'une inertie adaptée, pour permettre d'assembler chaque organe élastique de rappel fabriqué avec un élément inertiel pour obtenir un oscillateur horloger agencé pour présenter des oscillations à la fréquence prédéterminée.

Bien entendu, on peut prévoir une étape d'assemblage ou de fabrication de l'oscillateur horloger avec l'accouplement d'au moins un des organes élastiques de rappel 20 non-mesurés avec un élément inertiel d'une inertie adaptée ou donnée.
La demanderesse s'est aperçue que cette méthode permet de faire un classement précis (par exemple à une classe de raideur près, c'est à dire à une valeur de largeur de classe comprise entre environ 1.10^-9 N.m/rad et 3.10^-10 N.m/rad près, avec par exemple une première largeur de classe de 4,5.10^-10 N.m/rad, par exemple une deuxième largeur de classe de 6,5.10^-10 N.m/rad, par exemple une troisième largeur de classe de 8,5.10^-10 N.m/rad, en fonction de l'inertie du balancier devant être accouplé à l'organe élastique de rappel) des organes élastiques de rappel 20 non-mesurés. En particulier, ces résultats ont été obtenus avec la méthode de la figure 3 par excitation vibratoire et mesure d'une réponse vibratoire pour les organes élastiques de rappel 20 mesurés. Autrement dit, l'échantillon des organes élastiques de rappel 20 mesurés a subi une mesure de raideur sans contact ni accouplement, la prédiction ou la déduction de la raideur pour les organes élastiques de rappel 20 non-mesurés se fait à partir d'une cartographie de raideurs établie lors d'une phase d'étude et de mesures préliminaires, et le classement de raideur est précis à une classe de raideur près. Cette méthode a plusieurs avantages : du temps de mesure est économisé, la mesure sans contact par vibrométrie est rapide, sûre et ne pollue pas les pièces, et le classement ou l'accouplement final est fiable, c'est-à-dire que l'oscillateur horloger présente la bonne fréquence d'oscillation...
Lors de la phase préliminaire effectuée pour établir la cartographie des raideurs, on peut prévoir évidemment de mesurer les raideurs avec la mesure sans contact par vibrométrie brièvement décrite figure 3. On peut aussi faire des vérifications ou des étalonnages en utilisant une autre méthode de mesure de la raideur.
On peut aussi adapter autant la phase préliminaire que la phase de mesure de l'échantillon d'une plaquette de référence 100 nouvellement fabriquée, en fonction des points suivants :

si le procédé de fabrication est totalement connu sur une référence connue, on peut réduire le nombre de plaquettes de référence à mesurer lors de la phase préliminaire d'établissement de la cartographie (on peut choisir de mesurer dix plaquettes maximum, cinq plaquettes maximum), tout comme la taille de l'échantillon d'une plaquette de référence 100 nouvellement fabriquée (on peut choisir de mesurer au plus dix organes élastiques de rappel, au plus cinq organes élastiques de rappel, au plus deux organes élastiques de rappel, voire un seul organe élastique de rappel),
si le procédé de fabrication n'est pas totalement connu ou pas totalement stable sur une référence connue, on peut augmenter le nombre de plaquettes de référence à mesurer lors de la phase préliminaire d'établissement de la cartographie (on peut choisir de mesurer sur au moins 30 plaquettes de référence, de préférence au moins 40 plaquettes de référence, de préférence au moins 50 plaquettes de référence), tout comme la taille de l'échantillon d'une plaquette de référence 100 nouvellement fabriquée (on peut choisir de mesurer au moins deux organes élastiques de rappel, au moins cinq organes élastiques de rappel, au moins dix organes élastiques de rappel, voire 10% ou 20% des organes élastiques de rappel de la plaquette de référence).

Aussi, on peut prévoir une étape de contrôle avant de passer à la déduction ou à la prédiction des raideurs des organes élastiques de rappel non-mesurés. En effet, la demanderesse s'est aperçue que les différences de raideur étaient reproductibles entre des positions particulières des pièces, d'une plaquette à l'autre. Il peut être intéressant de prévoir une vérification de la différence de raideurs entre des pièces à des positions particulières d'une même plaquette. En effet, si la différence est conforme à un attendu, alors on peut déclarer la plaquette de référence nouvellement fabriquée conforme. Sinon, on peut décider de faire d'autres tests de conformité (sur d'autres pièces de la plaquette de référence, ou selon d'autres calculs, comme par exemple une variabilité, un écart type...), ou même décider de mettre tout ou partie des pièces au rebut.
On peut aussi noter que la mesure de raideur sur une partie de pièces d'une plaquette de référence nouvellement fabriquée et la déduction ou prédiction de la raideur des autres pièces de la plaquette de référence nouvellement fabriquée est effectuée en tenant compte du moment où ces étapes sont effectuées, en particulier, si cela est effectué :

avant ou après une oxydation - désoxydation pour lisser des flans des pièces,
avant ou après une étape consistant à apporter une compensation thermique aux pièces.

En d'autres termes, la méthode peut très bien être mise en oeuvre juste après l'étape de gravure et une éventuelle étape de libération des structures à mesurer si nécessaire, et dans ce cas, la raideur mesurée n'est évidemment pas la raideur définitive des organes élastiques de rappel, mais il a été constaté que la déduction ou la prédiction (prenant donc en compte les étapes ultérieures de fabrication) est tout à fait valable. On peut donc noter que la même mesure de la raideur d'une partie des organes élastiques de rappel 20 (voire d'un seul organe élastique de rappel 20) peut servir à :

définir des opérations ultérieures de fabrication des pièces en silicium (lissage, compensation thermique), et
déduire ou prédire la raideur finale de tous les organes élastiques de rappel fabriqués.

Application industrielle

Un procédé d'assemblage selon la présente invention, et sa fabrication, sont susceptibles d'application industrielle.
On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

Procédé d'assemblage d'un oscillateur horloger agencé pour présenter des oscillations d'une fréquence prédéterminée,
l'oscillateur comprenant au moins :
- un élément inertiel (10), présentant une inertie,

- un organe élastique de rappel (20) accouplé à l'élément inertiel (10) et présentant une raideur choisie en fonction de ladite inertie pour obtenir des oscillations à la fréquence prédéterminée,

le procédé d'assemblage comprenant au moins les étapes consistant à :
- (S1) fabriquer une pluralité d'organes élastiques de rappel (20) dans une plaquette de référence (100) avec au moins une étape de lithographie pour former un motif sur la plaquette de référence (100) et au moins une étape d'usinage selon au moins une partie du motif,

- (S2) mesurer au moins une raideur d'au moins un organe élastique de rappel (20) et au moins une raideur d'au plus une quantité prédéterminée des organes élastiques de rappel (20) fabriqués dans la plaquette de référence (100),

- (S3) déduire une raideur d'au moins une partie des organes élastiques de rappel (20) non-mesurés de la plaquette de référence (100),

- (S4) effectuer un classement de raideur des organes élastiques de rappel (20) fabriqués non-mesurés et/ou prévoir un appairage des organes élastiques de rappel (20) non-mesurés avec un élément inertiel (10) d'une inertie adaptée, pour permettre d'assembler chaque organe élastique de rappel (20) fabriqué avec un élément inertiel (10) pour obtenir un oscillateur horloger agencé pour présenter des oscillations à la fréquence prédéterminée.
Procédé d'assemblage selon la revendication 1, dans lequel l'étape consistant à déduire la raideur est précédée par une étape consistant à effectuer un test de conformité de l'au moins une raideur mesurée.
Procédé d'assemblage selon la revendication 2, dans lequel le test de conformité comprend :
- une comparaison de l'au moins une raideur mesurée avec une plage prédéterminée de raideurs, et/ou

- un calcul statistique, comme un calcul de variabilité, si la raideur de plusieurs organes élastiques de rappel (20) est mesurée, et/ou

- une comparaison cartographique de l'au moins une raideur mesurée avec une cartographie attendue de raideurs sur la plaquette de référence (100) et/ou

- une comparaison d'une différence de raideurs d'au moins deux organes élastiques de rappel (20) mesurés avec une différence attendue en fonction d'une position desdits au moins deux organes élastiques de rappel (20) mesurés.
Procédé d'assemblage selon la revendication 3, dans lequel :
- si le test de conformité donne un résultat conforme, alors le procédé passe à l'étape de déduction de raideur,

- si le test de conformité donne un résultat de conformité à confirmer, alors le procédé repasse à l'étape de mesure de raideur,

- si le test de conformité donne un résultat non conforme, alors au moins une partie des organes élastiques de rappel (20) fabriqués est retouchée ou mise au rebut.
Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la mesure de raideur est effectuée sur au moins un organe élastique de rappel (20) choisi en fonction de sa position sur la plaquette de référence (100).
Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la mesure de raideur est effectuée sur au moins un organe élastique de rappel (20) encore attaché à la plaquette de référence (100), de préférence en appliquant une excitation vibratoire.
Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la mesure de raideur est effectuée :
- sur un seul organe élastique de rappel (20) si la fabrication a été effectuée avec un masque de lithographie ou une machine de lithographie ayant un historique de fabrication validé ou jugé suffisamment conforme, ou

- sur une pluralité d'organes élastiques de rappel (20) si la fabrication a été effectuée avec un masque de lithographie ou une machine de lithographie ayant un historique de fabrication non validé ou jugé insuffisamment conforme.
Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant une phase préliminaire comprenant une étape consistant à établir une cartographie de raideurs lors de fabrications préliminaires d'organes élastiques de rappel (20) sur des plaquettes de référence.
Procédé d'assemblage selon la revendication 8, dans lequel la cartographie est établie :
- sur au moins 30 plaquettes de référence, de préférence au moins 40 plaquettes de référence, de préférence au moins 50 plaquettes de référence si un nouvel équipement de fabrication est utilisé, comme par exemple un nouveau masque de lithographie ou une nouvelle machine de lithographie,

- sur au plus 20 plaquettes de référence, au plus 10 plaquettes de référence, au plus 5 plaquettes de référence si un équipement de fabrication connu est utilisé, comme par exemple un masque de lithographie connu ou une machine de lithographie connue.
Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant une étape consistant à :
- appliquer une retouche dimensionnelle à au moins un organe élastique de rappel (20) pour corriger sa raideur, et/ou

- appliquer un traitement de compensation thermique à au moins un organe élastique de rappel (20).
Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la plaquette de référence (100) comprend au moins une couche en silicium pour fabriquer les organes élastiques de rappel (20).
Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 11, comprenant une étape finale consistant à accoupler mécaniquement au moins un organe élastique de rappel (20) non-mesuré avec un élément inertiel (10).