JP2009244266A - 一体構造型ヘアスプリング及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一体構造型ヘアスプリングを得ること。
【解決手段】 本発明は、コレット（２７、２７'）に同軸に装着されたバランススプリング（２５、２５'）を含む、シリコンベース材料の同じ層から作製された一体構造型ヘアスプリング（２１、２１'）に関する。本発明によれば、ヘアスプリングの同心的展開を改善するため、ヘアスプリングは、バランススプリングの外側コイルをシリコンベース材料の前記層の上方に置けるように、高架デバイス（２、２'）を含む。本発明はまた、この型のヘアスプリングを含む時計及びこれを製造する方法に関する。本発明は、時計のムーブメントの分野に関する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、ヘアスプリング及びその製造方法に関し、より具体的には、単一部品で形成された上段末端曲線部を有するヘアスプリングに関する。

時計の調速部材は一般に、テンプ（バランス）と呼ばれる慣性ホイールと、ヘアスプリングと呼ばれる共振子とを含む。これらの部品は、時計の動作品質に関しての決定的役割を果たしている。実際、これらはムーブメントを調速し、すなわちムーブメントの振動数を制御する。

上段末端曲線部を有するヘアスプリングにおいて、多くの材料及び方法が試験されてきたが、共振組み立てに関する困難さは解決されていない。

欧州特許ＥＰ１６１２６２７公報 欧州特許ＥＰ１４２２４３６公報 欧州特許ＥＰ１６５５６４２公報 欧州特許ＥＰ１５８４９９４公報 欧州特許ＥＰ１８３７７２２公報

本発明の目的は、熱弾性係数が調整可能であり且つ組み立ての困難性を最小限にする製造方法を用いて得られる上段末端曲線部を有する一体構造型ヘアスプリングを提供することによって、上記の欠点の一部又は全てを克服することである。

従って、本発明は、コレット上に同軸に装着されたバランススプリングを含み、シリコンベース材料の同じ層内に作製された一体構造型ヘアスプリングに関し、該ヘアスプリングが、その同心的展開を改善するためにシリコンベース材料の層の上にバランススプリングの外側コイルを高架にする、つまり上段にする高架（立ち上げ）デバイスを含むことを特徴とする。

本発明の、他の有利な特徴によれば、以下のようになる。
高架デバイスは、シリコンベース材料の第２の層内に作製され、バランススプリングの外側コイルを接続するための立ち上り手段を含む。
高架デバイスには、立ち上り手段に接続され、シリコンベース材料の第３の層内に形成された端部曲線が含まれ、それによりＢｒｅｇｕｅｔ（登録商標）コイルを形成する。
端部曲線（コイル）はＰｈｉｌｌｉｐｓ曲線である。
コレットは、ヘアスプリングの誘導を改善するためにバランススプリングから突出する延長部分を含む。
高架デバイスは、直列の二重バランススプリングを形成するために、立ち上り手段に接続され且つシリコンベースの第３の層内に形成された第２のコレット上に同軸に装着された第２のバランススプリングを含む。
ヘアスプリングは、該ヘアスプリングの機械的耐性を高め且つ熱弾性係数を調整するために、酸化シリコンで作製された少なくとも１つの部分を含む。
少なくとも１つのコレットが、そこで軸部が駆動される金属部分を有し、シリコンベース材料で作製された内径部の損傷を回避する。
少なくとも１つの内側バランススプリングコイルが、ヘアスプリングの同心的展開を改善させるためにＧｒｏｓｓｍａｎ曲線を有する。

より一般的には、本発明は、前述の変形形態のいずれかによる一体構造型ヘアスプリングを含むことを特徴とする時計に関する。

最後に、本発明は、ヘアスプリングの製造方法に関し、本方法は、
ａ）シリコンベース材料で作製された上層及び下層を含む基材を準備するステップと、
ｂ）上層内に少なくとも１つのキャビティを選択的にエッチングして、シリコンベースの材料で作製されたヘアスプリングの立ち上り手段を形成するステップと、
ｃ）基材のエッチングされた上層にシリコンベース材料の追加層を結合するステップと、
ｄ）追加層内に少なくとも１つのキャビティを選択的にエッチングし、立ち上り手段のパターンを継続して、リコンベース材料で作製されたヘアスプリングのシバランススプリング及びコレットのパターンを定めるようにするステップと、
を含み、本方法が更に、
ｅ）下層内に少なくとも１つのキャビティを選択的にエッチングし、立ち上り手段のパターンを継続して、端部コイルのパターンを定めるようにするステップと、
ｆ）ヘアスプリングを基材から解放するステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明の別の有利な特徴によれば、以下のようになる。
ステップｄ）におけるバランススプリング及びコレットのエッチングが、ステップｅ）における端部曲線部のエッチングと逆にされる。
コレットの延長部分のパターンは、シリコンベース材料の他の層のうちの少なくとも１つにエッチングされる。
ステップｅ）の間にエッチングされた端部曲線部のパターンは、直列の二重バランススプリングを形成するために、第２のバランススプリング及び第２のコレットのパターンと置き換えられる。
バランススプリングをエッチングするステップの後、本方法は、シリコンベース材料で作製されたバランススプリングを酸化して、バランススプリングの機械的耐性を高め且つその熱弾性係数を調整するようにするステップｇ）を含む。
ステップｅ）の前に、本方法は、下層の上に少なくとも１つの金属層を選択的に堆積して、コレット上に金属部分のパターンを定めるようにするステップｈ）を含む。
ステップｈ）は、連続する金属層によって前記下層の表面を少なくとも部分的に覆って前記堆積部を成長させ、そこで駆動される軸部を受ける金属部分を形成するようにするステップｉ）を含む。
ステップｈ）は、金属部分を受けるため下層内に少なくとも１つのキャビティを選択的にエッチングするステップｊ）と、連続する金属層によって前記少なくとも１つのキャビティ内に少なくとも部分的に前記堆積部を成長させ、そこで駆動される軸部を受ける金属部分（３１）を形成するようにするステップｋ）とを含む。
ステップｈ）は、金属堆積部を研磨する最後のステップｌ）を含む。
複数のヘアスプリングが同じ基材上に作製される。

本発明による製造方法の連続した図である。 本発明による製造方法の連続した図である。 本発明による製造方法の連続した図である。 本発明による製造方法の連続した図である。 本発明による製造方法の連続した図である。 代替の実施形態の連続するステップの図である。 代替の実施形態の連続するステップの図である。 代替の実施形態の連続するステップの図である。 本発明による方法のフローチャートを示す。 本発明による一体構造型ヘアスプリングの透視図である。 本発明による一体構造型ヘアスプリングの透視図である。 本発明の変形形態によるヘアスプリングの透視図である。

他の特質及び特徴は、添付図面を参照しながら非限定的な例証として与えられる以下の説明からより明らかになるであろう。

本発明は、時計ムーブメント用の高架された又は上段に配設の末端曲線部を有する一体構造型ヘアスプリング２１、２１'を製造するための方法（全体的に符号１で示す）に関する。図１から図９に示されるように、方法１は、全体的にシリコンベースの材料から形成することができる、少なくとも１つのタイプのヘアスプリングを形成するための連続ステップを含む。

図１から図９を参照すると、第１のステップ１００は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基材３を準備することからなる。基材３は、上層５と下層７とを含み、各々がシリコンベースの材料から形成される。

好ましくは、このステップ１００において、基材３は、下層７の高さが最終のヘアスプリング２１の一部分の高さと一致するように選択される。

好ましくは、上層５は、下層７に対するスペーサ手段として使用される。その結果、上層５の高さは、上段末端コイルを有するヘアスプリング２１、２１'の構成に従って適応されることになる。

図２で見られる第２のステップ１０１において、キャビティ８は、シリコンベース材料の上層５において、例えばＤＲＩＥ（ディープ反応性イオンエッチング）プロセスによって選択的にエッチングされる。キャビティ８は、好ましくは、ヘアスプリング２１、２１'の高架デバイス２に属するシリコン部分の内側及び外側輪郭を定めるパターン６を形成する。

図１０及び図１１に示す第１の変形形態において、パターン６は、ヘアスプリング２１の高架デバイス２の立ち上り手段４の中央部分を形成する。図２に示すように、パターン６は、曲線矩形プレートの近似形態をとる。しかしながら、方法１に従って有利なことには、上層５上のエッチングにより、パターン６の幾何形状に関して完全な自由度が許容される。従って、当該パターンは、必ずしも矩形である必要はなく、例えば台形であってもよい。

図１２に示された第２の変形形態において、パターン６は、ヘアスプリング２１'の高架デバイス２'の立ち上り手段４'の中間部分を形成する。図２に示されるように、パターン６は、曲線矩形プレートの概略形態をとる。しかしながら、方法１に従って有利なことには、上層５上のエッチングは、パターン６の幾何形状に関して完全な自由度が許容される。従って、詳細には、当該パターンは必ずしも矩形である必要はなく、例えば完全な環体を形成することもできる。

好ましくは、図１０及び図１１の第１の変形形態において、ステップ１０１の間にパターン６とは別個のパターン９を形成するように別のキャビティ１０をエッチングすることができ、該パターン９は、ヘアスプリング２１のコレット２７にそれぞれ属する内側及び外側輪郭を定める。

図１０及び図１１に示された実施例において、従って、パターン９は、上段末端曲線部を有するヘアスプリング２１のコレット２７の中央部分を形成する。図２に示されるように、パターン９は、円形断面を備えたほぼ円筒形である。しかしながら、方法１に従って有利なことには、上層５上のエッチングにより、パターン９の幾何形状に関して完全な自由度が許容される。従って、詳細には当該パターンは、必ずしも円形である必要はなく、例えば楕円形及び／又は非円形の内径を有することができる。

好ましくは、ステップ１０１の間に、材料１６の少なくとも１つのブリッジが、製造中に上段末端曲線部を有するヘアスプリング２１、２１'を基材３上に保持するように作製される。図２に示す実施例において、材料１６のブリッジがパターン６の主表面の１つと非エッチングの層５の残りの部分との間に残されることが理解することができる。

図３に示す第３のステップ１０２では、シリコンベース材料の追加層１１が基材３に付加される。好ましくは、追加層１１はシリコン融解ボンディング（ＳＦＢ）により上層５に固定される。従って、ステップ１０２は、有利には、パターン６及び場合によってはパターン９の上面を超高レベルの接着で追加層１１の下面に接合することにより上層５を覆う。

図４に示される第４のステップ１０３では、キャビティ１８及び２０が、例えば、ステップ１０１と同様のＤＲＩＥプロセスにより追加シリコン層１１に選択的にエッチングされる。これらのキャビティ１８及び２０は、上段末端曲線部を有するヘアスプリング２１、２１'のシリコン部分の内側及び外側輪郭を定める３つのパターン１７、１９及び２４を形成する。

図４に示す実施例において、パターン１７は、円形断面を有するほぼ円筒形であり、パターン１９は、ほぼ螺旋形状である。しかしながら、方法１に従って有利なことには、追加層１１上のエッチングにより、パターン１７及び１９の幾何形状に関して完全な自由度をもたせることができる。従って、詳細にはパターン１９は、例えば、Ｇｒｏｓｓｍａｎ曲線を含む更なるコイル又は内側コイルを有することができ、該Ｇｒｏｓｓｍａｎ曲線は、引用により本明細書に組み込まれる欧州特許ＥＰ１６１２６２７で説明されるような同心的展開を改善する。

好ましくは、図１０及び図１１の第１の変形形態において、追加層１１内に作製されたパターン１７は、上層５内に作製されたパターン９と同様の形状で且つこれに垂直である。このことは、キャビティ１８及び１０が、パターン１７及び９の内径をそれぞれ形成して互いに連通し、実質的に重なり合うことを意味する。図１０及び図１１に示す実施例において、パターン９及び１１はそれぞれ、ヘアスプリング２１のコレット２７の上側及び中央部分を形成する。

有利には、パターン１７及び１９が同時にエッチングされるので、これらは追加層１１内に一体構造型部品を形成する。図１０及び図１１に示す第１の変形形態において、パターン１７及び１９は、上段末端曲線部を有するヘアスプリング２１のコレット２７の下側部分及びバランススプリング２５をそれぞれ形成する。図１２に示された第２の変形形態において、パターン１７及び１９は、上段末端起伏を有するヘアスプリング２１'の第１のコレット２７'及び第１のバランススプリング２５'をそれぞれ形成する。

好ましくは、追加層１１内に作製されたパターン２４は、上層５内に作製されたパターン６と同様の形状で且つこれにほぼ垂直である。図１０及び図１１に示された第１の変形形態において、パターン６及び２４は、ヘアスプリング２１の高架デバイス２の立ち上り手段４の上側及び中間部分をそれぞれ形成する。

図１２に示された第２の変形形態において、パターン６及び２４は、ヘアスプリング２１'の高架デバイス２'の立ち上り手段４'の上側及び中間部分をそれぞれ形成する。勿論同様に、ステップ１０３の間に材料ブリッジ１６のパターンを追加層１１内に延長することができる。

第４のステップ１０３の後、追加層１１内にエッチングされたパターン１７、１９及び２４は、高レベルの接着力で上層５内にエッチングされたパターン６上にパターン２４の下部により接続されることは明らかである。

好ましくは、図９の破線で示されたように、方法１は、少なくともパターン１９、すなわちヘアスプリング２１、２１'のバランススプリング２５、２５'を酸化し、第１のバランススプリングの機械的耐性を高め且つその熱弾性係数を調整するようにすることからなる第５のステップ１０４を含むことができる。この酸化ステップは、引用により本明細書に組み込まれる欧州特許ＥＰ１４２２４３６で説明されている。

有利には、本発明によれば、第４のステップ１０３の後或いは好ましくは第５のステップ１０４の後、方法１は、図９に示すように３つの実施形態Ａ、Ｂ及びＣを含むことができる。しかしながら、３つの実施形態Ａ、Ｂ及びＣの各々は、製造した上段末端曲線部を有するヘアスプリング２１、２１'を基材３から解放することからなる同じ最終ステップ１０６で終了する。

有利には、解放ステップ１０６は、単に材料１６のブリッジを破断させるのに十分な力をヘアスプリング２１、２１'に印加することにより行うことができる。この力は、例えば、操作者が手動的に或いは機械加工により発生させることができる。

第１の実施形態によれば、第６のステップ１０５において、キャビティ１２及び１４は、例えばステップ１０１及びステップ１０３と同様のＤＲＩＥプロセスによってシリコンベース材料からなる下層７内に選択的にエッチングされる。これらのキャビティ１２及び１４は、３つのパターン１３、１５及び２２を形成し、これらは上段末端曲線部を有するヘアスプリング２１、２１'のシリコン部分の内側及び外側輪郭を定める。

図５に示された第１の変形形態において、パターン１３は円形断面を有するほぼ円筒形であり、パターン１５はほぼ螺旋形状である。更に、パターン２２は曲線矩形プレートの形態をとる。しかしながら、方法１に従って有利なことには、下層７内のエッチングは、パターン１３、１５及び２２の幾何形状に関して完全な自由度が許容される。従って、詳細には、パターン１５は、例えば、より多くのコイルを有することができる。

好ましくは、図１０及び図１１の第１の変形形態において、下層７内に作製されたパターン１３は、上層５及び追加層１１内に作製されたパターン９及び１７と同様の形状で且つこれらと実質的に垂直である。このことは、キャビティ１２、１０及び１８が、パターン１３、９及び１７の内径をそれぞれ形成して互いに連通し、ほぼ重なり合うことを意味する。図１０及び図１１に示された第１の変形形態において、パターン１７、９及び１３は、ヘアスプリング２１のコレット２７の高位、中央及び低位部分をそれぞれ形成する。

好ましくは、図１２の第２の変形形態において、下層７内に作製されたパターン１３は、上層５内に作製されたパターン１７と同様の形状で且つこれと実質的に垂直である。このことは、キャビティ１２及び１８が、パターン１３及び１７の内径をそれぞれ形成して、ほぼ重なり合うことを意味する。図１２に示された第２の変形形態において、パターン１７及び１３は、二重直列ヘアスプリング２１'の第１のコレット２７'及び第２のコレット２７"をそれぞれ形成する。

好ましくは、下層７内に作製されたパターン２２は、上層５内に作製されたパターン６と同様の形状で且つこれとほぼ垂直である。図１０及び図１１に示された第１の変形形態において、パターン２２、６及び２４は、ヘアスプリング２１の高架デバイス２の立ち上り手段４の低位、中央及び高位部分をそれぞれ形成する。図１２に示された第２の変形形態において、パターン２２、６及び２４は、ヘアスプリング２１'の高架デバイス２'の立ち上り手段４'の低位、中央及び高位部分をそれぞれ形成する。勿論、材料１６のブリッジパターンは、ステップ１０５の間に下層７内に延長することができる。

更にまた、好ましくは図１０及び図１１の第１の変形形態において、パターン１５が、Ｐｈｉｌｌｉｐｓのヘアスプリングの基準を満たすように作製される。このようにして、有利には、パターン２２及び１５が同時にエッチングされると、これらは下層７内に一体構造部分を形成する。図１０及び図１１に示された第１の変形形態において、パターン２２及び１５は、ヘアスプリング２１の高架デバイス２の立ち上り手段４の低位部分と、末端曲線部２３とをそれぞれ形成する。

最後に、好ましくは図１２の第２の変形形態において、パターン１５がステップ１０３の間に作製されたパターン１９と同様の方式で作製される。このように、有利には、パターン１３、２２及び１５が同時にエッチングされると、これらは下層７内に一体構造型部分を形成する。図１２に示された第２の変形形態において、パターン２２、１５及び１３は、高架デバイス２'の立ち上り手段４'の低位部分と、第２のバランススプリング２３'と、二重バランススプリング２１'の第２のコレット２７"とを直列にそれぞれ形成する。方法１に従って有利なことには、下層７内のエッチングにより、パターン１５の幾何形状に関して完全な自由度が許容される。従って、パターン１５は、例えば、引用により本明細書に組み込まれる欧州特許ＥＰ１６１２６２７で説明されているように、その同心的展開を改善するためにＧｒｏｓｓｍａｎ曲線を含む、より多くのコイル又は内側コイルを有することができる。

上記で説明された最終ステップ１０６の後、第１の実施形態Ａは、図１０及び図１１又は図１２に示すような全体的にシリコンベース材料から形成された上段末端曲線部を有する一体構造型ヘアスプリング２１又は２１'を提供する。このようにして、ヘアスプリング２１又は２１'の製造の間に各部部品が固定された要素上に直接形成されるので、これら部品の形成に関してはどのような問題も存在しないことは明らかである。

図１０及び図１１に示された第１の変形形態において、ヘアスプリング２１は、コレット２７に同軸に接続されたバランススプリング２５を含み、その外側コイルは、３つの層１１、５、７内にエッチングされて立ち上り手段４として機能する矩形プレートと末端曲線部２３とを主に備える高架デバイス２を有する。図１０及び図１１に示されるように、その結果得られた上段末端曲線部を有するヘアスプリング２１は、Ｂｒｅｇｕｅｔ（登録商標）構造を有する。本発明に従って有利なことには、コレット２７もまた３つの層１１、５、７内にエッチングされ、これによりヘアスプリング２１の誘導性を改善する点に留意されたい。更にまた、バランススプリング２５の内側コイル２６は、その同心的展開を改善するためのＧｒｏｓｓｍａｎ曲線を有する。

更に、方法１のステップ１０３及びステップ１０５で行われるエッチングにより、末端曲線部２３、バランススプリング２５、立ち上り手段４及びコレット２７の幾何形状に関して完全な自由度が許容される。従って、詳細には、バランススプリング２５と、立ち上り手段４と、末端曲線部２３との間の連続部分は、異なる幾何形状を有することができる。

同じ理由により、コレット２７は、一様に、下部、中央部及び／又は上部１３、９及び１７の少なくとも１つにわたって特異的な又は異なる寸法及び／又は幾何形状を有することができる。実際に、コレット２７が装着されることになる軸部に基づいて、内径は、コレット２７の高さの全部又は一部を覆う相補的形状を有することができる。同様に、内径及び／又は外径は、必ずしも円形である必要はなく、例えば楕円形及び／又は多角形であってよい。

また、ディープ反応性イオンエッチングの構造上の精度が極めて高レベルであることにより、バランススプリング２５の開始半径すなわちコレット２７の外径が縮小され、このことは、コレット２７の内径及び外径が小型化できることを意味する点に留意されたい。従って、ヘアスプリング２１が、現在一般的に製造されているものよりも小さい直径の軸部をキャビティ１８、１０及び１２を介して有利に受けることができる点は明らかである。

好ましくは、上記軸部は、コレット２７の１つの内径１８及び／又は１０及び／又は１２に固定することができる。コレットの締め付けは、例えば、シリコンベース材料内に作製されたコレット２７内にエッチングされた弾性手段によって行うことができる。軸部は、シリコンコレット２７'又は２７"内にエッチングされた弾性手段を用いて締め付けることができる。こうした弾性手段は、例えば、欧州特許ＥＰ１６５５６４２の図１０Ａから図１０Ｅに開示された形態、或いは欧州特許ＥＰ１５８４９９４の図１、図３及び図５に開示された形態をとることができ、上記特許は、引用により本明細書に組み込まれる。

図１２に示された第２の変形形態において、ヘアスプリング２１'は、コレット２７'に同軸に接続され、その外側コイルが３つの層１１、５、７内にエッチングされ且つ立ち上り手段４'として機能する矩形プレートを主に備えた高架デバイス２を含む第１のバランススプリング２５'と、第２のバランススプリング２３'と、第２のコレット２７"とを有する。図１２に示されるように、その結果得られたヘアスプリング２１'は、二重直列ヘアスプリング構造を有する。

更に、方法１のステップ１０３及びステップ１０５で行われるエッチングは、バランススプリング２５'及び２３'、立ち上り手段４'並びにコレット２７'及び２７"の幾何形状に関して完全な自由度が許容される。従って、詳細には、バランススプリング２５'、２３'と、立ち上り手段４'との間の連続部分は、異なる幾何形状を有することができる。前述の変形形態と同様に、バランススプリング２５'及び２３'の各々の内側コイルが、各コイルの同心的展開を改善するためにＧｒｏｓｓｍａｎ曲線を有することができることが想定することができる。

同じ理由に基づいて、コレット２７'及び２７"もまた、特異的な又は異なる寸法及び／又は幾何形状を有することができる。実際に、何れのコレット２７'及び２７"に軸部が装着されることになるかに基づいて、上記コレットの内径は、相補的な形状を有することができる。同様に、コレット２７'及び２７"の内径及び／又は外径は、必ずしも円形である必要はなく、例えば楕円形及び／又は多角形であってよい。

ディープ反応性イオンエッチングの構造上の精度が極めて高レベルであることにより、バランススプリング２５'及び２３'の開始半径すなわちコレット２７'及び２７"の外径が小さくなり、このことはコレット２７'及び２７"の内径及び外径を小型化することができることを意味する点に留意されたい。従って、ヘアスプリング２１'が、有利には、現在一般的に製造されているものよりも小さい直径の軸部をキャビティ１８又は１２を介して受けることができる点は明らかである。

好ましくは、上記軸部は、コレット２７'、２７"の１つの内径１８及び／又は１２に固定することができる。その結果、他のコレットは、スプリング付きテンプバー又はテンプ上のいずれかに装着することができる。軸部は、シリコンコレット２７'又は２７"内にエッチングされた弾性手段を用いて締結することができる。こうした弾性手段は、例えば、欧州特許ＥＰ１６５５６４２の図１０Ａから図１０Ｅに開示された形態、或いは欧州特許ＥＰ１５８４９９４の図１、図３及び図５に開示された形態をとることができ、上記特許は引用により本明細書に組み込まれる。

第２の実施形態Ｂによれば、ステップ１０３又はステップ１０４の後、方法１は、ＬＩＧＡプロセス（ドイツ語の「ｒｏｅｎｔｇｅｎＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ，Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ ＆ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ」から）を実装することからなる、図６に示された第６のステップ１０７を含む。このプロセスは、光構造化樹脂を用いて基材３の下層７上の金属を特定の形状に電気メッキする一連のステップを含む。ＬＩＧＡプロセスは公知であるので、本明細書ではこれ以上詳細には説明しない。好ましくは、堆積される金属は、例えば、金又はニッケル或いはこれらの金属の合金とすることができる。

図６に示す実施例において、ステップ１０７は、シリンダ２９を堆積する段階からなることができる。図６に示す実施例において、シリンダ２９は、有利にはここで駆動される軸部を受けるためのものである。実際、シリコンの１つの欠点は、弾性及び塑性域がほとんどないので、極めて脆性になることである。従って、本発明は、軸部例えば天真をコレット２７、２７'又は２７"のシリコンに対してではなく、ステップ１０７の間に電気メッキされた金属シリンダ２９の内径２８に締結することを提案している。

有利には、方法１によれば、電気メッキによって得られるシリンダ２９により、その幾何形状に関して完全な自由度をもたせることができる。従って、詳細には、内径２８は、必ずしも円形である必要はなく、例えば多角形状であり、一致する形状の軸部と共に回転して応力の伝達を改善することができる。

図５に示すステップ１０５と類似した第７のステップ１０８において、キャビティが、例えばＤＲＩＥ法によってシリコンベース材料の下層７内に選択的にエッチングされる。これらのキャビティにより、２つの変形形態の１つによる第１の実施形態Ａのパターン１３、１５及び２２と同様のパターンが形成可能になる。

このように、上記で説明された最終ステップ１０６の後、第２の実施形態Ｂは、金属部分２９を付加して、実施形態Ａと同じ利点を有するシリコンベース材料から形成された上段末端曲線部を有する一体構造型ヘアスプリングを提供する。従って、ヘアスプリング２１又は２１'の製造の間に各部分が固定要素上に直接形成されるので、部品の形成に関してはどのような問題ももはや存在しないことは明らかである。最終的に、有利なことには、軸部は金属部分２９の内径２８に接して駆動することができる。従って、軸部がコレット２７、２７'又は２７"と押込嵌め接触になるのを防ぐために、好ましくは、金属部分２９の内径２８よりも大きな断面寸法を含む当該変形形態によるキャビティ１２及び／又は１０及び／又は１８を想起することができる。

第３の実施形態Ｃによれば、ステップ１０３又はステップ１０４の後、方法１は、図７に示す第６のステップ１０９を含み、該ステップは、例えばＤＲＩＥプロセスにより、シリコンベース材料の下層７内に限定された深さまでキャビティ３０を選択的エッチングすることからなる。キャビティ３０は、金属部分用の収容部として使用されることになる陥凹部を形成する。図７に示す実施例のように、得られるキャビティ３０は、ディスクの形態をとることができる。しかしながら、方法１に従って有利なことには、下層７のエッチングにより、キャビティ３０の幾何形状に関して完全な自由度をもたせることができる。

第７のステップ１１０では、図７に示すように、方法１は、特定の金属形状に従ってキャビティ３０を充填するガルバニック成長又はＬＩＧＡプロセスの実施を含む。好ましくは、堆積される金属は、例えば、金又はニッケル或いはこれらの金属の合金とすることができる。

図８に示す実施例において、ステップ１１０は、キャビティ３０内にシリンダ３１を堆積することからなることができる。シリンダ３１は、有利にはここで駆動される軸部を受けるためのものである。実際、上記で説明されたように、本発明の１つの有利な特徴は、軸部例えば天真をコレット２７、２７'又は２７"のシリコンベース材料に対してではなく、ステップ１０７の間に電気メッキされた金属シリンダ３１の内径３２に締結することからなる。

方法１に従って有利なことには、電気メッキによって得られるシリンダ３１により、その幾何形状に関して完全な自由度をもたせることができる。従って、詳細には、内径３２は、必ずしも円形である必要はなく、例えば多角形状であり、一致する形状の軸部と共に回転して応力の伝達を改善することができる。

好ましくは、方法１は、上記堆積部を平坦にするためにステップ１１０の間に作製された金属堆積部３１を研磨することからなる、第８のステップ１１１を含む。

図５に示したステップ１０５と類似した第９のステップ１１２において、キャビティが、例えばＤＲＩＥプロセスによってシリコンベース材料の下層７内に選択的にエッチングされる。これらのキャビティにより、２つの変形形態の１つによる第１の実施形態Ａのパターン１３、１５及び２２に類似したパターンを形成する。

上記で説明された最終ステップ１０６の後、第３の実施形態Ｃは、金属部分３１を付加して、実施形態Ａと同じ利点を有するシリコンベース材料から形成された上段末端曲線部を有する一体構造型ヘアスプリングを提供する。従って、ヘアスプリング２１又は２１'の製造の間に各部分が固定要素上に直接形成されるので、どのような製造上の問題ももはや存在しないことは明らかである。最終的に、有利なことには、軸部は金属部分の内径３２に接して駆動することができる。従って、軸部がコレット２７、２７'又は２７"と押込嵌め接触になるのを防ぐために、金属部分３１の内径３２よりも大きい断面寸法を含む当該変形形態によるキャビティ１２及び／又は１０及び／又は１８を想起することができるのが好ましい。

３つの実施形態Ａ、Ｂ及びＣによれば、最終のヘアスプリング２１又は２１'が構造化前に、すなわちエッチングされ及び／又は電気メッキによって改変される前にこのように組み付けられることを理解されたい。これにより、有利には、現在の製造方法によって生じる分散が最小化され、その結果、これに依存する調速部材の精度が改善される。

有利には、本発明によれば、上段末端曲線部を有する複数のヘアスプリング２１又は２１'を同じ基材３上で作製可能であることも明らかであり、これにより大量生産が可能になる。

更に、金属堆積部２９及び／又は３１と同じタイプ或いは追加層１１及び／又は上層５からのみ駆動挿入体を作製することが可能である。

方法１は、ステップ１０５、ステップ１０８又はステップ１１２の後に、パターン１５すなわちヘアスプリング２１又は２１'の末端曲線部２３又はバランススプリング２３'を機械的耐性を高め、その熱弾性係数を調整するように酸化することからなる、ステップ１０４と同じタイプのステップを含むことができる。ステップ１１１のタイプの研磨ステップもまたステップ１０７とステップ１０８との間に実施してもよい。

本発明に従って有利なことには、実施形態Ａ、Ｂ又はＣの何れを使用しても、方法１は、追加層１１内にバランススプリング２５、２５'及びコレット２７、２７'をエッチングすることからなるステップ１０３を、下層７内に末端曲線部２３又はバランススプリング２３'及びコレット２７'をエッチングすることからなるステップ１０５、１０８又は１１２と逆にすることができる。このことは、末端曲線部２３又はバランススプリング２３'及びコレット２７'を追加層１１に最初にエッチングし、次いでバランススプリング２５、２５'及びコレット２７、２７'を下層７内にエッチングできることを意味する。このような場合には、末端曲線部２３は、例えばバランススプリング２５が酸化される前のステップ１０４において酸化することができる。

また、等時性の問題を防ぐために、導電層をヘアスプリング２１又は２１'の少なくとも一部の上に堆積することもできる。この層は、欧州特許ＥＰ１８３７７２２で開示されたタイプのものとすることができ、該特許は引用により本明細書に組み込まれる。

コレット２７の高さは、図示の第１の変形形態の図１０及び図１１におけるよりも限定される可能性があり、すなわち例えば、層５及び１１に限定される可能性がある。立ち上り手段４は、曲線矩形プレートと異なる形態をとることもできる。

最後に、製造の間にヘアスプリング２１を基材３に保持するために、少なくとも第２の材料ブリッジを設けることができ、これは、パターン１９の外側曲線部と非エッチングの層１１の残りの部分との間に行うことができる。

２ 高架デバイス； ４ 立ち上り手段； ２１ 一体構造型ヘアスプリング；
２３ 末端曲線部； ２５ バランススプリング； ２７ コレット。

Claims (20)

1. コレット（２７、２７'）上に同軸に装着されたバランススプリング（２５、２５'）を備え、シリコンベース材料の同じ層内に作製された一体構造型ヘアスプリング（２１、２１'）であって、上記ヘアスプリングの同心的展開を改善するために前記シリコンベース材料の層の上に前記バランススプリングの外側コイル用の高架デバイス（２、２'）を含む、
   ことを特徴とするヘアスプリング。
2. 前記高架デバイス（２、２'）が、シリコンベース材料の第２の層内に作製され、前記バランススプリング（２５、２５'）の外側コイルに接続された立ち上り手段（４、４'）を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘアスプリング。
3. 前記高架デバイス（２）が、前記立ち上り手段（４）に接続され、シリコンベース材料の第３の層内に形成された末端曲線部（２３）を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載のヘアスプリング。
4. 前記末端曲線部（２３）がＰｈｉｌｌｉｐｓ曲線である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のヘアスプリング。
5. 前記コレット（２７）が、前記ヘアスプリングの誘導を改善させるために前記バランススプリングから突出する１つの延長部分（９、１３）を含む、
   ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のヘアスプリング。
6. 前記高架デバイス（２'）が、直列の二重ヘアスプリングを形成させるために、前記立ち上り手段（４'）に接続され且つシリコンベース材料の第３の層内に形成された第２のコレット（２７"）上に同軸に装着された第２のバランススプリングを含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載のヘアスプリング。
7. 前記ヘアスプリングの機械的耐性を高め且つその熱弾性係数を調整するため、少なくとも１つの二酸化ケイ素部分を含む、
   ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のヘアスプリング。
8. 少なくとも１つのコレット（２７、２７'、２７"）が、そこで駆動される軸部を受けるための１つの金属部分（２９、３１）を有する、
   ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のヘアスプリング。
9. 少なくとも１つのバランススプリング（２５、２５'、２３'）内側コイル（２６）がＧｒｏｓｓｍａｎ曲線を有し、前記ヘアスプリングの同心的展開を改善するようにする、
   ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のヘアスプリング。
10. 前記請求項のいずれかによる一体構造型ヘアスプリング（２１、２１'）を含むことを特徴とする時計。
11. 一体構造型ヘアスプリングを製造する方法（１）であって、
    ａ）シリコンベース材料の上層（５）及び下層（１１）を含む基材（３）を準備するステップ（１００）と、
    ｂ）前記上層（５）内に少なくとも１つのキャビティ（８、１０）を選択的にエッチングして、シリコンベース材料で作製された、前記ヘアスプリングの立ち上り手段（４）を形成するステップ（１０１）と、
    ｃ）前記基材（３）のエッチングされた上層（５）にシリコンベース材料の追加層（７）を結合するステップ（１０２）と、
    ｄ）前記追加層（７）内に少なくとも１つのキャビティ（１８、２０）を選択的にエッチングし、前記立ち上り手段（４）のパターンを継続して、シリコンベース材料で作製された、前記ヘアスプリングのバランススプリング（２５）及びコレット（２７）のパターンを定めるようにするステップ（１０３）と、
    を含み、前記方法が更に、
    ｅ）前記下層（１１）内に少なくとも１つのキャビティ（１２、１４）を選択的にエッチングし、前記立ち上り手段（４）のパターンを継続して、シリコンベース材料で作製された、末端曲線部（２３）のパターンを定めるようにするステップ（１０５、１０８、１１２）と、
    ｆ）前記基材から前記ヘアスプリング（２１）を解放するステップと、
    を含む方法。
12. ステップｄ）における前記バランススプリング（２３）及びコレット（２７）のエッチングが、ステップｅ）における前記末端曲線部（２３）のエッチングと逆にされる、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記コレット（２７）の延長部分のパターン（９、１３）が、シリコンベース材料の他の層のうちの少なくとも１つにエッチングされる、
    請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
14. 前記ステップｅ）の間にエッチングされた前記末端曲線部（２３）のパターンが、直列の二重ヘアスプリング（２１'）を形成するために第２のバランススプリング（２３'）及び第２のコレット（２７"）のパターンと置き換えられる、
    請求項１１に記載の方法。
15. 前記バランススプリング（２５、２５'、２３'）をエッチングするステップの後に、
    ｇ）シリコンベース材料で作製された前記バランススプリング（２５、２５'、２３'）を酸化して、前記バランススプリングの機械的耐性を高め且つその熱弾性係数を調整するようにするステップを更に含む、
    請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記ステップｅ）の前に、
    ｈ）前記下層の上に少なくとも１つの金属層を選択的に堆積して、前記ヘアスプリングの金属部分（２９、３１）のパターンを定めるようにするステップ（１０７、１１０）を含む、
    請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記ステップｅ）の前に、
    ｉ）連続する金属層によって前記下層の表面を少なくとも部分的に覆って前記堆積部を成長させ、そこで駆動される軸部を受けるための金属部分（２９）を形成するようにするステップ（１０７）を含む、
    請求項１６に記載の方法。
18. 前記ステップｈ）が、
    ｊ）前記金属部分（３１）を受けるために前記下層内に少なくとも１つのキャビティ（３０）を選択的にエッチングするステップ（１０９）と、
    ｋ）連続する金属層によって前記少なくとも１つのキャビティ内に少なくとも部分的に前記堆積部を成長させ、そこで駆動される軸部を受ける金属部分（３１）を形成するようにするステップ（１１０）と、
    を含む請求項１６に記載の方法。
19. 前記ステップｈ）が、
    ｌ）前記金属堆積部を研磨する最後のステップ（１１１）を含む、
    請求項１６から請求項１８のいずれかに記載の方法。
20. 複数の一体構造型ヘアスプリング（２１、２１'）が同じ基材（３）上に作製される、
    請求項１１から請求項１９のいずれかに記載の方法。

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