JP2010204103A - 時計ムーブメント用の受または地板 - Google Patents

Abstract

【課題】薄さにも関わらず平面性および精度が改善された、時計ムーブメント用の、一体成形のベアリングを含む受または地板を提案すること。
【解決手段】本発明は、少なくとも１つの固定デバイス（２、４、６）を使用して地板上に取り付けられて、ムーブメントの少なくとも１つの部材を担持する少なくとも１つの受（１）を含む時計ムーブメントに関する。本発明によれば、上記少なくとも１つの受または地板は、微細加工可能な材料の平板から作製されており、一体成形で形成されており、ムーブメントの少なくとも１つの部材を担持する少なくとも１つのベアリングを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、時計ムーブメントの製造に使用するための一体成形のベアリングを含む、微細加工可能な材料で作製されている受または地板に関する。

真鍮などの金属の受を作製して、時計ムーブメントの車セットの少なくとも一方のピボットの回転を支持する一方、地板は上記車セットの他方のピボットを担持することが既知である。ピボットは、一般に、受または地板内に付加されているベアリングに担持されている。通常使用されるベアリングは、その非常に良好な摺動特性（トライボロジー的性質）の故に使用される、石とも呼ばれる少なくとも１つのルビーを含む。

いくつかの時計では、ケースの薄さのために、非常に薄い受および／または地板を作製する必要がある。受および／または地板の上面板、すなわち最も薄い部分は、結果的に機械加工および細工が非常に難しくなる。実際、石用の工作機械または打込み工具が使用された場合、軸振れが起こる可能性があり、上記要素の平面性および位置決め精度が損なわれる可能性がある。

本発明の目的は、その薄さにも関わらず平面性および精度が向上した、時計ムーブメント用の、一体成形のベアリングを含む受または地板を提案することにより、前述の欠点の全部または一部を克服することである。

したがって、本発明は、少なくとも１つの固定デバイスを使用して地板上に取り付けられている少なくとも１つの受を含む時計ムーブメントに関し、本発明において、上記少なくとも１つの受または地板は、微細加工可能な材料の平板から作製されており、かつ上記少なくとも１つの受または地板は、上記ムーブメントの少なくとも１つの部材を担持するように、上記少なくとも１つの受と一体化している少なくとも１つのベアリングを含むことを特徴とする。このことにより、極めて精密な一体成形部材が有利に提供され、組立てステップにより生じる欠点が回避される。

本発明の他の有利な特徴は、以下の通りである：
−上記少なくとも１つのベアリングは、専用の軸受石の嵌込みの必要を無くすエッチングにより作られた石穴を有する。
−上記石穴の壁は、上記微細加工可能な材料と比較してその摺動特性を向上させるコーティングを有する。
−上記石穴は、摩擦を低減するための少なくとも１つのオリーブカットまたは少なくとも１つの油溜まりを有する。
−微細加工可能な材料はシリコンベースである。

また、本発明は時計に関し、本発明において、該時計が上記変形のうち１つに基づく時計ムーブメントを含むことを特徴とする。

最後に、本発明は、微細加工可能な要素内にベアリングを製造する方法に関し、本発明において、該方法が、上記ベアリングの石穴を形成するためにエッチングするステップａ）を含むことを特徴とする。

本発明の他の有利な特徴は、以下の通りである：
−エッチングは、異方性深堀反応性イオン・エッチングにより実施される。
−ステップａ）の後、本方法はまた、上記穴と同軸のオリーブカットを形成するために第２のエッチングを実施するステップｂ）を含む。
−ステップａ）の後、本方法はまた、上記穴と同軸の油溜まりを形成するために第２のエッチングを行うステップｂ’）を含む。
−第２のエッチングは、等方性深堀反応性イオン・エッチングにより実施される。
−第２のエッチングは、エッチング部分が次第に小さくなる一連の異方性反応性イオン・エッチングにより実施される。
−第２のエッチングは、電食により実施される。
−本方法はまた、上記微細加工可能な要素より良好な摩擦係数を有する、上記石穴の壁上のコーティングを形成する最終ステップｃ）含む。
−ステップｃ）は、上記微細加工可能な材料より良好な摺動特性の物理相堆積または化学相堆積を実施する段階ｄ）を含む。
−微細加工可能な要素はシリコンベースである。
−ステップｃ）は、より良好な摺動特性の上記コーティングを形成するために上記シリコンベースの材料を酸化させる段階ｅ）を含む。

他の特徴および利点は、添付図面に関連して、非制限の実例として示されている以下の記載から明らかになるであろう。

本発明による受の上面斜視図である。 本発明による受の底面斜視図である。 本発明による受の上面図である。 図３の断面Ａ−Ａに沿った図である。 本発明の方法のフローチャートである。

図１から４に示されている通り、本発明を説明するために選択された要素は、全般的に１で示されており、時計での使用を目的とした、時計ムーブメントの受である。しかし、本発明が時計ムーブメントの地板または前述の受を含む上記ムーブメントの平板にも適用可能であることは明らかである。

受１は、基底部３、５、７を有し、それらの上方に平板９が延在している。３つの基底部３、５、７と平板９とは一体成形の部品であることが好ましい。図３に示されている例では、平板９が全体として月の三日月の形状を有することが分かる。

受１は、向上した精度および平面性を提供する、微細加工可能な材料の平板から作製されていることが有利である。この微細加工可能な材料は、シリコンベース、結晶化シリコンベース、または結晶化アルミナ・ベースであってもよい。実際に、例えばシリコン・ウェーハなど表面が既に平らな平板を微細加工することにより、非常に優れた寸法が確実に得られる。

さらに、微細加工可能な材料の機能精度は、ドライ・エッチングまたはウェット・エッチングを用いる工程により得られる。ドライ・エッチングまたはウェット・エッチングは、材料を除去するための局所的な力が掛からないようにする。これらの工程は、特にマイクロエレクトロニクスの計算機およびプロセッサのエッチングに広く用いられており、ミクロン未満のエッチング精度を保証する。深堀反応性イオン・エッチング（DRIE:deep reactive ion etching）が使用されることが好ましい。

既知の工程の１つは、第一に、例えば感光性樹脂フォトリソグラフィ法を用いて、微細加工可能な平板の表面上に保護マスクを被覆することにある。第二段階では、平板の非保護部分のみがエッチングされる状態で、そのマスク平板組立体にＤＲＩＥが施される。最後に、第三段階では、保護マスクが除去される。このように、保護マスクが平板上でエッチングされる要素の最終的な形状を直接決定することは明らかである。したがって、精密な方法で任意の形状を作製することが可能である。

結果として、微細加工可能な材料の使用により、受１および／または地板の半加工品は、例えそれが非常に薄く、すなわち約０．４ｍｍであっても、非常に優れた機械的性質を有する非常に精密な寸法がもたらされる。したがって、図１から４に示されている例では、半加工品は、第一に月の三日月の形状全体をエッチングすることにより、次いで、第二段階では、基底部３、５、７の１つの厚さと平板９のより薄い厚さとを区別するために厚さの一部を選択的に除去することにより、得られてもよいことは明らかである。

上記ムーブメントの審美的効果を向上させるために、半加工品で平板９の最上部一面に凹部を作ることも可能であることが有利である。実際に、要素の厚さの全部または一部に、例えば数字、印、および／または装飾を精密にエッチングすることもできる。

図１から４に示されている例では、製造された要素が受１であることが好ましく、該受は、受１をねじにより地板（図示せず）に固定する３つの固定デバイス２、４、６を有する。このように、各固定デバイス２、４、６は、受１の穴１１と、既知の方法では、地板のねじ凹部（図示せず）と協働して回転するねじ（図示せず）とを有する。フォトリソグラフィ法およびＤＲＩＥ法を用いて得られる受１の穴１１は、ねじ頭のための停止部材としての機能を果たす肩部１３を形成している２つの異なる部分を有し、ねじがねじ込まれた後に受１が地板に当接して保持されることを可能にする。

肩部１３は、上記ねじ頭の締付け力を受けるコーティング１５を有することが好ましい。例えば、シリコンは、実質的に塑性変形領域を有さない。そのため、シリコンは、誘起応力がその弾性限界を超えた場合はすぐに壊れる。したがって、各固定デバイス２、４、６のために延性材料を含み、受１の損傷を防ぐコーティング１５が使用されることが好ましい。

コーティング１５は、限定されない方法で、金、銅、ニッケルまたはＮｉＰ合金、ＴｉＷ合金、ＡｕＣｒ合金を含んでいてもよいことが好ましい。コーティングは、例えば陰極スパッタリングなどの気相堆積により、例えば少なくとも５ミクロンの厚さに沿って、肩部１３上に形成されてもよい。

各固定デバイス２、４、６はまた、上記少なくとも１つの受と上記地板とをそれらの固定前に正確に配置するためにこれら２つの要素の間に足凹部アセンブリを含んでいてもよい。図２に示されている例では、地板の足部と協働するために、固定デバイス４は止まり凹部１２を有することが分かる。

図１から４に示されている例では、上記時計ムーブメントの少なくとも１つの部材の２つの異なるピボットを担持する受１はまた、２つのベアリング８、１０を含むことが好ましい。これらのベアリング８、１０はまた、時計ムーブメントの地板にも、または前述の受１を含む上記ムーブメントの平板にも適用可能であることが明らかである。

本発明によれば、各ベアリング８、１０は、受１と一体的にすなわち軸受石の嵌込みを用いずに作製されていることが有利である。したがって、各ベアリング８、１０は石穴１７を有する、すなわち、その壁１９は、上記部材ピボットの回転のための滑動面として使用される。

使用されている材料の摺動特性があまり良好でない場合、穴１７の壁１９は、摩擦係数を小さくすることによりその関連ピボットとの摩擦を低減するコーティングを有することが好ましい。以下に説明されている通り、このコーティングは、二酸化ケイ素、ニッケルとリンとがベースの合金、またはダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ：ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）を含んでいてもよい。

さらに、穴１７は、少なくともその最上部にオリーブカットおよび／または油溜まり２１を有することが好ましく、該オリーブカットおよび／または油溜まりは、それらの潤滑を促進しながら、上記部材ピボットとの表面摩擦を低減するためのものである。実際には、図１、３および４に見られる通り、略円錐形状の油溜まり２１の部分は、穴１７の部分から次第に大きくなる。このように、部材ピボットは、より小さい面に当接して滑動しながら回転し、それにより摩擦が減少することが明らかである。また、油溜まり２１によって上記ピボットの容易な潤滑が可能になることにより、上記摩擦をさらに低減する可能性が高いことが明らかである。

受１および／または地板のような要素を製造する方法３１が、図５を参照して説明される。方法３１は、主に、穴を形成するステップ３３と、オリーブカットおよび／または油溜まりを形成するステップ３５と、コーティングを形成するステップ３７とを含む。

第１のステップ３３は、各固定デバイス２、４、６の穴１１および／または各ベアリング８、１０の穴１７を形成するステップである。第１の段階３２では、前述の通り、受１の半加工品が採用される。次に、段階３４の間に、フォトリソグラフィ法および異方性ＤＲＩＥ法を含む方法を用いて、穴１１および／または１７がエッチングされる。

穴１１の場合、肩部１３を形成するのに二重保護マスク法が用いられることが好ましい。したがって、一方が他方に重なった状態で２つのマスクが構造化され、第２のマスクの非保護部分は、第１のマスクの非保護部分より狭い。これは、最も狭い部分のみをエッチングすることにより段階３４を開始することができることを意味する。第２のマスクを除去するために、段階３４は所定のエッチング深さで中断される。次いで、エッチング段階３４は、狭い部分のエッチングを継続するために再開され、同時に、所望の深さまで、すなわち穴１１の狭い部分を広い部分内へ開かせるために、広い部分のエッチングを開始する。

ステップ３５は、ベアリング８、１０の各穴１７の少なくとも一端にオリーブカットおよび／または油溜まり２１を形成するステップである。図５に見られる通り、本発明は、それぞれ二重線、単線、および三重線で示されている３つの実施形態を含む。

図５に二重線で見られる第１の実施形態では、ステップ３５は、フォトリソグラフィ法および等方性ＤＲＩＥ法を含む方法を用いて油溜まり２１がエッチングされる段階３６を含む。実際に、等方性エッチングは、上記油溜まりが円錐形状に作製されることを可能にする略半球形状でエッチングすることができる。

図５に単線で見られる第２の実施形態では、ステップ３５は、フォトリソグラフィ法および異方性ＤＲＩＥ法を含む方法を用いて油溜まり２１がエッチングされる段階３８を含み、エッチング部分は、保護マスクの非保護部分を変造することにより、次第に小さくなる。本実施形態は、略階段形状の油溜まり２１を形成するため、この階段を平らにするために後に酸化が続くことが好ましい。

図５に三重線で見られる第３の実施形態では、ステップ３５は、油溜まり２１が電食法を用いてエッチングされる段階４０を含む。油溜まり２１のための上記円錐型の空洞を形成するように電食が円錐形電極を用いて実施されることが好ましい。段階４０の質を向上させるために、要素は、その電気伝導性を増強させる強くドープされたシリコンベース材料を含むことが好ましい。

ステップ３５の後またはステップ３３の後、図５に点線で示されている通り、方法３１はまた、ベアリング８、１０の穴１７の壁１９上に低摩擦係数のコーティングを形成するステップ３７を含んでいてもよい。

単線で示されているステップ３７の第１の変形は、上記微細加工可能な材料より良好な摺動特性の材料の物理的または化学的な気相堆積または液相堆積を実施する段階４２を含んでいてもよい。この材料は、例えば、ニッケルとリンとがベースの合金またはダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）であってもよい。

二重線で示されているステップ３７の第２の変形は、上記シリコンベース材料を酸化させて、より良好な摺動特性の酸化ケイ素コーティングを形成する段階４４を含んでいてもよい。

ステップ３７の代替案では、図５に点線で示されている通り、ステップ３３の後、方法３１はまた、固定デバイス２、４、６の肩部１３のための延性コーティング１５を形成するステップ３７を含んでいてもよい。ステップ３７は、次いで、延性材料の物理的または化学的な気相堆積または液相堆積を実施する段階４２を含んでいてもよい。この材料は、例えば、金、銅、ニッケルまたはＮｉＰ合金、ＴｉＷ合金、ＡｕＣｒ合金であってもよい。

当然のことながら、本発明は、示されている例に限定されないが、種々の変形および修正が可能であり、このことは当業者に明らかになるであろう。特に、最後の酸化ステップは、シリコンベース材料で作製されている受１および／または地板を機械的に補強する酸化ケイ素層を形成するために実施されてもよい。さらに、示されている固定デバイス２、４、６は、ねじで締める手段を使用しているが、それらはそのような手段に限定されない。ねじは、打込み手段、結合手段、または締付け手段で置き換えられてもよい。

１ 受； ２、４、６ 固定デバイス； ３、５、７ 基底部；
８、１０ ベアリング； ９ 平板； １１ 穴； １２ 止まり凹部；
１３ 肩部； １５ コーティング； １７ 石穴； １９ 壁；
２１ 油溜まり。

Claims (11)

1. シリコンベース要素（１）内にベアリング（８、１０）を製造する方法（３１）において、
   ａ）前記ベアリングのための石穴（１７）を形成するために第１のエッチングを実施するステップ（３３）と、
   ｂ）前記穴と同軸のオリーブカットまたは油溜まり（２１）を形成するために第２のエッチングを実施するステップ（３５）と、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記第１のエッチングは異方性深堀反応性イオン・エッチングにより実施されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のエッチングは、等方性深堀反応性イオン・エッチングにより実施されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２のエッチングは、そのエッチング部分が次第に小さくなる一連の（３８）異方性深堀反応性イオン・エッチングにより実施されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記ステップｂ）の後に、
   ｃ）前記第２のエッチングを平らにするために前記シリコンベース要素を酸化させるステップ
   が続くことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第２のエッチングは、電食（４０）により実施されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
7. 前記要素は、前記電食（４０）の質を向上させるドープされたシリコンベースであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも１つの固定デバイス（２、４、６）を使用して地板上に取り付けられている少なくとも１つの受（１）を含む時計ムーブメントであって、前記少なくとも１つの受または前記地板が、シリコンベース材料製の平板から作製されており、かつ石穴（１７）により一体成形で形成されていると共に、専用の軸受石の嵌込みなしで前記ムーブメントの少なくとも１つの部材を担持する少なくとも１つのベアリング（８、１０）を含む、時計ムーブメントにおいて、前記穴（１７）は、摩擦を低減するために略円錐形状の部分を有することを特徴とする、時計ムーブメント。
9. 前記略円錐形状の部分は、オリーブカットを形成することを特徴とする、請求項８に記載の時計ムーブメント。
10. 前記略円錐形状の部分は、同じく潤滑を促進する油溜まり（２１）を形成することを特徴とする、請求項８に記載の時計ムーブメント。
11. 請求項８〜１０のいずれかに基づく時計ムーブメントを含むことを特徴とする、時計。

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