JP2007256290A - 絶縁材でできた微小機械部品及びそれを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時計仕掛けのシリコンひげゼンマイ（１）のような絶縁材でできた微小機械部品は、図の左側部分に示すように、移動中にてんぷ受け（９）のような隣接部品に付着する傾向がある。この欠点を解決しようとするものである。
【解決手段】そのため本発明は、表面の全部又は一部に、好ましくは金、白金、ロジウム又はシリコンのような、非酸化かつ非磁性である金属のような導電性材料層の薄い堆積を実行することによって、図の右側部分に示すように、取り除かれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁材でできた微小機械部品に関し、より具体的には、時計仕掛けの固定又は可動部品に関し、該固定又は可動部品が他の部品に近接することによって、直接又は間接的に粒子を引きつけるとことによって可動部品の働きを妨げることがないようにしたものである。

シリコンとその化合物、石英、ダイヤモンド、ガラス、セラミック又はその他の材料の絶縁材は、プレート又は受けのような固定部品用としてだけでなく、例えばひげゼンマイ、てんぷまたは脱進機のような調整システム、又は機構の一部を形成する可動部品用としても、時計製造業が微小機械部品を作るためにより頻繁に使用されている。

特に例えばひげ持ちに留めたり、非導電性接着剤によって結合することによって、他の部品から完全に絶縁されたひげゼンマイに関して、シリコンの使用が１つの欠点を有することが観察された。確かに、一定の操作時間後、ひげゼンマイの外部終端曲線や内部終端曲線の間に位置する幾らかのコイルは、てんぷ受けに付着する傾向があり、そのことは、調整システムの等時性に必然的に有害である。同じ現象が、シリコン又は他の絶縁材でできた他の部品に関しても観察でき、そのことはまた、等時性に有害な影響を最終的に与える。

従って、表面処理によって付着する危険性が回避される、絶縁材でできた固定又は可動微小機械部品を提供することによって、前述の課題の解決策を提供することが、本発明の目的である。

それ故に、本発明は、表面全部又は一部が金属材料又は非金属導電性材料のような導電性材料の薄い堆積で被覆された、シリコンとその化合物、ダイヤモンド、ガラス、セラミック又はその他の材料のような絶縁材でできた微小機械部品に関する。好ましくは導電性堆積は、５０ｎｍ未満の厚さを有する。肉眼では見えないが、電流分析手段によって知覚できるこの非常に薄い堆積は、隣接部品による引きつけ（この引きつけは、部品内に静電荷を作りがちな摩擦又は張力による）や付着の危険性を取り除く。

この堆積は、絶縁材の、すなわち少なくとも外面が絶縁材でできた、一体鋳造又は複合部品に実行することができる。

前述の目的を達成することが可能な材料の中から、金、白金、ロジウム、パラジウムのような非酸化かつ非磁性金属が、好ましくは選択される。

非金属導電性材料の中から、黒鉛、炭素、ドープシリコン、導電性高分子が、好ましくは選択される。

これらの金属は、操作条件を調節することによって厚さの制御を可能にする公知の方法によって、例えばスパッタリング、ＰＶＤ、ドーピング、イオン注入又は電解法によって堆積できる。同じ技術が、非導電性金属材料を堆積させるために使用できた。

好ましい応用態様において、前記微小機械部品は、ひげゼンマイ、パレット、がんぎ車又は歯車のような時計仕掛けの機構における部品、又は可動部品のアーバベアリングを形成することが可能な他の固定部品である。以下の詳細な説明において、本発明は、時計仕掛けの最も敏感な部品であるひげゼンマイによって特に説明される。

本発明は、このタイプの微小機械部品を組み入れた時計にも関する。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して、非限定的な説明として与えられる実施例の以下の記載においてより明瞭に現れるであろう。

本発明は、ひげゼンマイ１が、集積回路又は加速度計の製造で用いられるマイクロマシニング技術を適用して、シリコン又は他の非晶質若しくは結晶質絶縁材のプレートから、例として、シリコンでできた図１に示すばねてんぷ調整装置が説明される。例えば、ひげゼンマイに望ましい輪郭に適したマスクを使用して、ウェットエッチング、ドライプラズマ加工又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことができる。

小さな面積を考えれば、同じシリコンプレートから、一群のひげゼンマイを製造することができ、その形状は、プレートの厚さとマスクの形状によって決定され、前記形状は、一平面で作動するひげゼンマイに対して計算される。

断面が、ひげゼンマイ１とてんぷ受け９に限定される図２を今度は参照すると、コイル１１が、いかなる処理も受けなかった時に、一定の操作時間後のコイル１１の行動は、左側部分に示される。見られるように、コイル１１は、点線で示すその正常位置から離れ、てんぷ受け９によって引きつけられ、かつてんぷ受け９に付着することもあるが、そのことは正常な働き、すなわち一平面内での唯一の伸長／収縮運動による働きを妨げる。

右側部分は、処理後のひげゼンマイ１を示し、点線は、コイル１１が、処理がない場合に占めるであろう位置を表す。見られるように、ひげゼンマイは、完全に一平面内に留まる。実際に、驚くべきことに、コイル表面の全部又は一部への金属材料のような導電性材料の非常に薄い堆積からなる処理を実行することによって、ひげゼンマイの固有の機械的性質をそれにより変えることなく、前述の有害な影響が消滅することが観察された。「非常に薄い堆積」は、５０ｎｍ未満、好ましくは１０〜２０ｎｍの厚さを有する堆積を意味する。堆積が５０ｎｍ未満である時、部品の固有の機械的性質は、変えられず、かつ堆積は、肉眼では見えないが、それにもかかわらず電流分析技術によって知覚できる。導電性金属材料が使用される時、使用される材料は、好ましくは金、白金、ロジウム、パラジウムのような非酸化かつ非磁性金属である。この堆積は、スパッタリング、ＰＶＤ、イオン注入又は電解析出のような種々の公知の方法によって実行できる。

例として１５ｎｍの金の堆積が、１５秒間、６０ｍＡの電流を加えることにより、スパッタリングによって実行された。

非金属導電性材料が堆積する時、それは好ましくは、黒鉛、炭素、ドープシリコン、導電性高分子からなる群から選択され、かつ前述の堆積技術及び厚さが使用される。

我々は、今までシリコンひげゼンマイを記載したが、前記のような、他の非晶質又は結晶質非導電性材料も使用でき、かつ引きつけや付着の危険性を回避する、表面金属化によって処理できる。

シリコンコアと、例えば、導電性材料の薄い堆積が作られる厚い二酸化ケイ素コーティングを有するひげゼンマイとを作るために、複合材料を使用することも可能である。

「複合材料」は、絶縁材に埋設された金属コアを含んでも良い。

同様に、本発明は、ひげゼンマイに限定されず、パレット、がんぎ車又は歯車のような他の移動部品、及び時計仕掛けの他の固定又は移動部品に適用できる。

本発明に従って処理されたひげゼンマイを与えられたばねてんぷの部分的に引き剥がされた平面図を示す。 引き剥がされた部分の略図を有する、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

符号の説明

１ ひげゼンマイ
９ てんぷ受け
１１ コイル

Claims (15)

1. 表面の全部又は一部が、導電性材料の堆積によって被覆されることを特徴とする少なくとも１種の絶縁材でできた、時計仕掛けの機構に組み入れられる微小機械部品。
2. 導電性材料の堆積が、５０ｎｍ未満、好ましくは１０〜２０ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の微小機械部品。
3. 絶縁材が、シリコン及びシリコン化合物、ダイヤモンド、ガラス、セラミックから選択されることを特徴とする請求項１に記載の微小機械部品。
4. 二酸化ケイ素コーティングが、５０ｎｍを超える厚さで上に形成されるシリコンコアを含むことを特徴とする請求項３に記載の微小機械部品。
5. 導電性材料が、金属材料であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の微小機械部品。
6. 堆積を実行するために使用される金属が、非酸化材料非磁性材料であることを特徴とする請求項５に記載の微小機械部品。
7. 金属が、金、白金、ロジウム、パラジウムから選択されることを特徴とする請求項６に記載の微小機械部品。
8. 導電性材料が、非金属導電性材料であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の微小機械部品。
9. 堆積を実行するために使用される非金属導電性材料が、黒鉛、炭素、ドープシリコン、導電性高分子を含む材料の群から選択されることを特徴とする請求項８に記載の微小機械部品。
10. ひげゼンマイ、パレット、がんぎ車、歯車のような脱進機若しくはばねてんぷシステムの構成部品、又は他の固定若しくは移動部品からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の微小機械部品。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の微小機械部品を含む時計。
12. 絶縁材のプレート中で部品又は一群の部品を加工するステップと、
    所望の厚さを得るために操作条件を調節しながら、部品表面の全部又は一部に、導電性材料層の堆積を実行するステップとを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の微小機械部品の製造方法。
13. 堆積ステップが、金属材料又は導電性非金属材料を堆積させることからなることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 導電性堆積が、スパッタリング、ＰＶＤ、ドーピング、イオン注入、電解法、又はかかる堆積を得るための他の方法によって実行されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 絶縁材が、酸化ケイ素によって被覆されるシリコンであり、かつ導電性材料が、金であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。

Images