JP2015505205A - 共振器を作成する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、基材において共振器を製造する方法に関し、（ａ）前記少なくとも１つの領域をより選択的にするために、前記基材の少なくとも１つの領域の構造を加工するステップと、（ｂ）共振器を選択的に製造するために、前記少なくとも１つの領域をエッチングするステップとを有する。【選択図】 図４

Description

本発明は、スパイラル共振器又は音叉への変形に用いられる構成体を有する共振器およびその作成方法に関する。

共振器のように、単結晶又は多結晶の材料で作られるマイクロ技術的な部品の一部が、エッチングによって作られることが知られている。この技術は、エッチングされる基材を用意し、その上に感光性樹脂の層を堆積することを伴う。マスクが樹脂の上に置かれ、全体のアセンブリーが露光され、これによって、露光される感光性樹脂の構造が加工される。この加工される樹脂は、化学成分の作用によって除去され、樹脂が除去された場所には基材が露出する。

続いて、これらの基材の露出された領域は、中空部分を作るように化学的エッチングされる。加工されていない感光性樹脂ではなく基材を形成する材料のみをエッチングするように、化学剤が選ばれる。この化学的エッチングステップの継続時間によって、中空部分の寸法が決まる。

同様に、機械加工及び／又は研磨によってマイクロ技術的な部分を作り、これによって、ドリル又はポリシャーを用いて当該部分を形成するということも想起することができる。

この化学的エッチング技術の第１の課題は、まっすぐな側面ないし壁を有する中空部分を作ることが困難である。実際に、得られる中空部分は、傾斜した丸まった側面を有する。これは、中空部分の断面が深さに応じて変わることを意味する。すなわち、穴の深さに応じて断面が大きくなったり小さくなったりする。一般に、深くなると断面が小さくなる。この観察結果は、まっすぐな側面を有する中空部分を得るためには、理論的な計算を適用する必要がある。また、中空部分の輪郭における理論と実践の間でのこのばらつきは、特性のばらつきをもたらす。

本発明の目的の１つは、側面に傾斜を容易に形成できる中空部分を有する部品を作成する方法を提案することによって、上述の課題を克服することである。

以上を鑑みて、本発明は、基材から共振器を製造する方法に関し、（ａ）前記少なくとも１つの領域をより選択的にするために、前記基材の少なくとも１つの領域の構造を加工するステップと、（ｂ）共振器を選択的に製造するために、前記少なくとも１つの領域をエッチングするステップとを有する。

本発明の利点の１つは、表面の下に位置する凹部を作ることが可能になるということである。なぜなら、使用される材料として、レーザー透過性を有するものが選ばれるからである。このことによって、当該共振器の表面上又は表面の下のいかなる点をもレーザーが狙うことが可能になる。これによって、レーザーによる加工が行われた材料に対してのみ、続く化学的エッチングが行われるように、材料は選択される。これによって、複雑な内側の凹部を作ることを可能にする方法が得られる。

本発明に係る方法の好ましい実施形態が、従属請求項の主題を形成する。

第１の好ましい実施形態において、本方法は、さらに、（ｃ）前記基材から前記部品を分離するステップを有する。

第２の好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの領域の構造は、フェムト秒級パルス持続時間を有するレーザーによって加工される。

第３の好ましい実施形態において、前記基材は、単結晶材料で作られる。

別の好ましい実施形態において、前記基材は、多結晶材料で作られる。

別の好ましい実施形態において、前記基材は、セラミック又はグラスのようなアモルファス物質で作られる。

別の好ましい実施形態において、前記基材は、高分子で作られる。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、支持ベースを有する共振器であり、この支持ベースから少なくとも２つの平行なアームが延在し、これらアームのそれぞれは、上部表面及び下部表面を有し、前記共振器は、さらに、前記少なくとも２つの平行なアームの少なくとも１つの表面の一方に作られる少なくとも１つの凹部を有する

別の好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの凹部は、少なくとも１つの垂直方向の側面がある溝の形態である。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、１つのアーム当たり１つの溝を有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、各アームの前記上部表面上に１つの溝を有し、各アームの前記下部表面上に１つの溝を有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、１つのアーム当たり２つの溝を有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、各アームの前記上部表面上に２つの溝を有し、各アームの前記下部表面上にも２つの溝を有する。

別の好ましい実施形態において、本方法は、さらに、基材の屈折率を局所的に変化するように、レーザーによって共振器の構造を加工するステップを有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、スパイラル体を形成するように渦巻き状の棒体によって形成される構成体につながれた慣性ブロックを有する共振器であり、前記構成体は、少なくとも１つの中空部分を有し、これは、前記構成体の剛性を局所的に変更し、前記共振器の周波数の調整及び／又は等時性ずれの調整が行われる。

別の好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの中空部分は、少なくとも２つの平行な垂直方向の側面を有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、石英又はセラミック又はガラスで作られており、局所的に平行であり、当該共振器の全長にわたって垂直方向である側面を有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、渦巻き状の棒体によって形成される他のコイルの平面よりも高さが高い外側コイルを有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、少なくとも１つの発光性エネルギー源によって発光される光を透過し拡散させる。

別の好ましい実施形態において、前記共振器の構造は、材料の屈折率を局所的に変更するようにレーザーによって加工（処理）される。

別の好ましい実施形態において、レーザーによって材料の屈折率が変更された前記共振器の前記構造が、鏡を形成するために用いられる。

別の好ましい実施形態において、レーザーによって材料の屈折率が変更された前記共振器の前記構造が、光導波路を形成するために用いられる。

また、本発明は、ベースを有する共振器に関し、このベースから少なくとも２つの平行なアームが延在し、このアームはそれぞれ、上部表面及び下部表面を有し、前記少なくとも２つの平行なアームの１つの上に少なくとも１つの電極群が位置して、そのアームを電気的に励起し、当該共振器は、少なくとも２つのまっすぐな平行なアームを有する。

第１の好ましい実施形態において、前記少なくとも２つの平行なアームの１つの表面の一方は、垂直方向の側面ないし壁を有する溝の形態である少なくとも１つの凹部を有する。

第２の利点実施形態において、当該共振器は、１つのアーム当たり１つの溝を有する。

第３の好ましい実施形態において、当該共振器は、各アームの上部表面に１つの溝と、及び各アームの下部表面に１つの溝とを有する。

別の好ましい実施形態において、当該共振器は、１つのアーム当たり２つの溝を有する。

別の好ましい実施形態において、当該共振器は、各アームの上部表面に２つの溝と、及び各アームの下部表面に２つの溝とを有する。

別の好ましい実施形態において、前記溝は、位置合わせを容易にし、かつ、電場を最適化する突出部分を有する。

別の好ましい実施形態において、当該共振器の側面はすべて、まっすぐで垂直である。

別の好ましい実施形態において、当該共振器の側面に形成される角度は直角である。

別の好ましい実施形態において、当該共振器の側面はすべて、まっすぐである。

本発明は、さらに、スパイラルを形成するような渦巻き状の棒体で作られる構成体につながれた慣性ブロックを有する共振器に関し、前記構成体は、前記構成体の剛性を局所的に変更するための少なくとも１つの中空部分を有し、これによって、当該共振器の周波数の調整及び／又は等時性ずれの調整が行われる。

別の好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの中空部分は、少なくとも２つの平行な側面ないし壁を有する。

別の好ましい実施形態において、前記共振器は、石英又はセラミック又はガラスで作られ、この共振器の全長にわたって局所的に平行な複数の側面ないし壁を有する。

好ましい実施形態において、前記共振器は、渦巻き状の棒体で形成される他のコイルの平面よりも高さが高い外側の曲げを有する。

好ましい実施形態において、前記共振器は、少なくとも１つの発光性エネルギー源によって発光された光を透過し分散させる。

好ましい実施形態において、前記共振器の前記構造は、前記材料の屈折率が局所的に変更されるようにレーザーによって加工される。

好ましい実施形態において、レーザーによって材料の屈折率が変更された前記共振器の前記構造が、鏡を形成するために用いられる。

好ましい実施形態において、レーザーによって材料の屈折率が変更された前記共振器の前記構造が、光導波路を形成するために用いられる。

好ましい実施形態において、当該共振器は、さらに、前記共振器と一体的であるコレットを有し、前記コレットは、当該共振器をアーバーに取り付けるように構成する穴を有し、前記穴は、少なくとも１つの側面を有し、この側面には、前記コレットと前記アーバーの間に中間要素を挿入できるように少なくとも１つの溝が配置される。

本発明に係る方法の目的、利点及び特徴が、本発明の実施形態についての以下の詳細な説明によって、より明確になるであろう。これらの実施形態は、限定されない例の形態でのみ示しており、添付図面において図示されている。

従来技術による共振器の概略正面図を示す。 本発明に係る方法の各ステップについての概略図である。 本発明に係る共振器の第１の実施形態についての概略図を示す。 本発明に係る共振器の第１の実施形態の変形例についての概略図を示す。 本発明に係る共振器の第２の実施形態についての概略図を示す。 本発明に係る共振器の第２の実施形態の第１の変形例についての概略図を示す。 本発明に係る共振器の第２の実施形態の第２の変形例についての概略図を示す。 本発明に係る共振器の第３の実施形態についての概略図を示す。 本発明に係る共振器の第１の実施形態の変形例についての概略図を示す。 本発明に係るバネ仕掛けバランス共振器のスパイラル部分についての概略図を示す。 本発明に係るバネ仕掛けバランス共振器のスパイラル部分の変形例についての概略図を示す。 本発明に係るバネ仕掛けバランス共振器の固定部分についての概略図を示す。

図４及び５は、本発明に係る部品についての概略図を示す。

本発明に係る方法によって製造される構造体１０１は、共振器３００である。図１に示す従来の共振器は、加工処理される構成体１００を有する。この構成体１００は、支持ベース３０６上に配置されたベース３０２の形態であり、これから少なくとも２つの平行なアーム３０４が延在する。これらの２つの平行なアーム３０４は、金属化部分を備えており、これは、アーム上において、２つの電極群３０８を形成しており、これは、アーム３０４に電場を作り、アーム３０４を振動させる。また、図５に示すように、共振器３００はベース３０２上において、電極群３０８にそれぞれ接続された接続パッド３０９を有する。各アーム３０４は、上部表面３１４及び下部表面３１６を有する。この種の共振器３００の典型的な寸法は、長さ１ｍｍ、幅０．１ｍｍ、厚み０．１ｍｍである。この共振器は、さらに、側面ないし壁３１１を有する。

共振器３００の特性を改善するために、アーム３０４に位置する溝ないしチャネル３１０の形態である凹部２００を形成することが知られている。これらの溝３１０は圧電カップリングを増加させ、これによって、電力消費が減少する。このような電力消費の減少は、共振器３００の等価回路における損失を表している電気抵抗における減少に起因している。

本発明は、部品１０１の溝３１０を形成するための製造方法を提供することを提案する。本件においては、溝３１０又は凹部２００の作成に重点を置く。

図３ａに示す第１のステップにおいて、ここでは共振器３００である部品１０１が、溝３１０が形成されてない状態で用意される。このように共振器３００が予め形成されるということを理解できるであろう。共振器３００は、構成材料（ここにおいて「第１の材料」と呼ぶ）に従って最も適切な方法によって作られる。例えば、機械加工又は化学的エッチングによって作られる。

第２のステップは、レーザー（Ｌ）を使用する。このレーザー（Ｌ）は、フェムト秒級パルス持続時間を有するものであり、これは、すなわち、１０^-15秒級（典型的には１００ｆｓ）である。このパルス持続時間は、１フェムト秒から１ピコ秒（１０^-12秒）の範囲内であることができる。その後、このレーザー（Ｌ）は、図３ｂに示すように、アーム３０４の構造を加工するのに用いられる。この目的のために、第１の材料は、レーザーに対して透過性を有するものが選ばれる。これは、レーザー（Ｌ）の焦点（Ｐ）によって、アーム３０４の表面上又はその下にあることがある点（Ｐ）を狙うことができるということを意味する。ここにおいて、フェムト秒級パルス持続時間を有するレーザー（Ｌ）に対して、第１の材料は、石英、サファイア又は合成ルビーのような単結晶材料、多結晶ルビーのような多結晶材料、又はシリカやセラミックのようなガラスのようなアモルファス材料とすることができる。その後に、共振器３００の表面又はその下に位置する領域に対して共振器３００に焦点（Ｐ）が合わせられる。これらはすべて、多光子の吸収によって構造の局所的な加工が行われるような、所定又は所望の手順で行われる。実際に、多光子の吸収によって材料の構造を加工するのに、非常に大きなエネルギー密度が必要になる。このような大きなエネルギー密度を現在得ることができるのは、パルス持続時間が非常に短い、すなわち、１フェムト秒や１ピコ秒程度の、レーザーによってのみである。これらのレーザーは、実際に、このようなエネルギー密度を焦点において供給することができる。すなわち、エネルギー密度が最も大きい位置において供給することができる。このようにして、図３ｃに示すように第１のアーム３０４の構造が加工され、そして、他のアーム３０４が対象になる。このようにして、図３ｄに示すように、共振器３００が得られる。

第３のステップでは、化学剤が用意される。この化学剤としては、構造が加工されている領域Ｚ１が、構造が加工されていない領域Ｚ２よりも速く溶かされることを可能にするようなものが選ばれる。これは、構造が加工されている領域Ｚ１に対するレーザー（Ｌ）の焦点（Ｐ）によるエッチング速度が、構造が加工されていない領域Ｚ２に対するレーザー（Ｌ）によるエッチング速度よりも大きいことを意味する。実際に、フェムト秒級レーザー（Ｌ）の焦点（Ｐ）で構造を局所的に加工するということは、加工されていない領域Ｚ２よりも加工されている領域Ｚ１に対して、より反応性が高い化学剤を選ぶことが可能であることを意味する。したがって、化学剤の槽に所定時間共振器を浸漬することによって、構造が加工されている領域Ｚ１の全領域が、レーザー（Ｌ）の焦点（Ｐ）によって溶かされる。もちろん、加工されていない領域が化学剤でエッチングされることを考慮して共振器３００の寸法を計算し、これによって、構造が加工されていない領域を過度に溶かさないようにする。このようにして、図３ｅに示すように、共振器３００が得られる。

また、構造が加工されている領域Ｚ１が溶けるためには、この領域Ｚ１に化学剤がアクセス可能である必要があることに留意すべきである。このようにして、少なくとも１つの表面又は表面に近い少なくとも１つの領域Ｚ１が加工されることを理解できるであろう。実際に、この方法によって、内部構造を作ることが可能になる。しかし、この方法は、構造が加工されている領域Ｚ１に化学剤がアクセス可能であることを必要とする。構造が加工されている領域Ｚ１が表面にある場合、化学剤は加工されている領域Ｚ１を直ちに溶かすことができる。しかし、構造が加工されている領域Ｚ１が表面上ではなく、表面よりもすぐ下であることを想起することができる。この場合、化学剤がある加工されている領域Ｚ１から離れた加工されていない領域Ｚ２では化学剤は少ししか溶かさないが、加工されている領域Ｚ１では溶かす。もちろん、これは、共振器３００の凹部２００がそれぞれ、対応するように又は関連するように構成されている必要があるということを意味する。すべての加工されている領域Ｚ１が溶解すると、共振器が槽から取り除かれる。

第４のステップは、化学剤の残留物をすべて除去するように共振器を清浄化することを伴う。これによって、化学反応が恒久的に止まる。

このような本発明に係る方法は、二重の利点を有する。実際に、この方法は、部品の材料の構造を局所的に加工して、これによって、部品の表面ないし表面の下に位置する構造それぞれを構造的に加工することが可能になる。このように、共振器３００を複雑な形状に構造的に加工することができ、これらの形状は精密な手法で化学的にエッチングされる。例えば、図１２に示すような台形状のアームを有することを想起することができる。

このような複雑な形状が可能になるので、側面ないし壁３１１や、まっすぐな垂直方向の側面ないし壁３１２を有する中空部分３１０を作ることに用いることができる。実際に、まっすぐな側面ないし壁３１２を有するように加工されている領域Ｚ２が構成され、また、化学的エッチングステップが加工されている領域に対してのみ作用するので、側面３１２の垂直性が維持される。本方法の利点が凹部２００の原形状を保持することにあることに着目することによって一般化することができる。まっすぐな垂直方向の側面３１２があることによって、圧電カップリングが改善される。実際に、これらの側面３１２は、共振器３００の運動能力を増大させる。このような運動能力は、圧電カップリングの効率によってもたらされるものである。図４に示す共振器３００において、圧電カップリングの利得の増加は、約３０％である。

図４及び５に示す第１の実装例において、共振器は、従来技術の共振器３００のモデルを採用する。すなわち、それには２つの溝３１０がある。これらの２つの溝３１０はそれぞれ、一方のアーム３０４の上部表面３１４上に位置する。このように、アーム３０４のそれぞれは、１つの溝３１０がある。好ましくは、図４に示すように、各アーム３０４の溝３１０は中央に配置される。このようにして、これらの溝３１０は、アームの形と同じ形であることができる。すなわち、図１２の場合では、台形である。

本発明のこの第１の実装例の変形例において、各アーム３０４の表面３１４及び３１６のそれぞれは、１つの溝３１０を有する。２つのアーム３０４を有する共振器３００において、共振器３００が４つの溝３１０を有することが理解されるであろう。したがって、各アーム３０４の上部表面３１４に１つの溝３１０があり、各アーム３０４の下部表面３１６に１つの溝３１０がある。この変形例において、各アーム３０４の溝３１０は、図６に示す平面Ａ−Ａ’に対して対称である。

第２の実装例では、図７に示すように、各アーム３０４の表面３１４、３１６の一方に、少なくとも２つの溝３１０がある。好ましくは、アーム３０４のこのような少なくとも２つの溝３１０は、他方のアーム３０４の少なくとも２つの溝３１０と同じ表面３１４及び３１６に位置する。この構成によって、共振器３００における電場を最適化することができる。

この第２の実装例は、各アーム３０４の表面３１４、３１６のそれぞれが、図８に示すような少なくとも２つの溝３１０を有するような変形例を有することができる。

この変形例は、各チャネルがまっすぐな側面ないし壁３１２ｂ、及び傾斜した側面ないし壁３１２ａを有する２つのチャネルを有することができ、図９に示すように、２つの溝３１０は、中央要素３１３によって分離されている。これらのチャネルは、中央要素３１３が２つの溝３１０の傾斜した側面３１２ａによって形成されるように構成される。これらの側面３１２ａは、深さが深くなるにしたがって溝３１０の断面が狭くなるように傾斜している。この構成によって、溝３１０のまっすぐな側面３１２ｂがカップリング（結合力）を増すという利点を有する。また、したがって、１つの幅が非常に広い溝３１０ではなく２つの小さな溝３１０を有するということは、共振器３００から多過ぎる材料が取り除かれて、少量となって弱体化するということがないようにできるということを意味する。

このような第２の実装例及びその変形例は、さらに、本方法の継続期間を短くするという利点を有する。これは、取り除かれる材料が少なく、よって、レーザー（Ｌ）によって加工される材料が少ないためである。

しかし、この第２の実装例を達成するために、本発明に係る方法を異なる形態で用いることができる。実際に、共振器３００の領域を加工し、化学作用によってそれらを溶解させるようなフェムト秒級パルス持続時間を有するレーザー（Ｌ）を用いるものとして本発明を説明した。しかし、共振器３００をカットするためにレーザー（Ｌ）を用いることもできる。レーザー（Ｌ）は、除去される領域の輪郭を変更するために用いられる。その後に、化学的エッチングステップが行われ、除去される領域の輪郭を溶解する。このように領域の輪郭が化学剤の作用によって溶解するので、除去される領域が共振器３００から分離する。その後に、共振器３００の表面が削られ、その一部が除去され、例えば、部分全体の構造を加工することなく溝３１０を作ることができる。結果的に、時間を相当に節約することができる。

図１０に示す第２の変形例では、溝３１０はそれぞれ、比較的大きな表面部分３１４を有する。これらの表面部分３１４は、共振器３００の表面に位置する突出部分３１５の形態である。この突出部分３１５は、矩形の輪郭を有し、アームの中央に向かって延在する。最適な電場を与えるという利点に加えて、この構成によって、マスクの位置合わせを改善することができる。実際に、この第２の実装例の場合には、外側電極３０８と、音叉のアームの中央に位置する電極との間の距離を大きくするように表面部分３１４が用いられる。このようにして、様々なマスクに対する位置合わせ精度や許容範囲が改善し、よって、本方法の信頼性及び効率性が増す。このように、共振器、溝３１０及び表面部分３１４が、電極を作るステップよりも前に作られることが明確となった。本発明に係る方法は、シェーディングないし感光性のスプレーマスキング法を用いることを可能にする。

図１１に示す第３の実装例において、共振器３００が第３のアーム３０４を有し、これによって、共振器３００が三つ又の矛（trident）の形状と同様な形状を有する。この第３のアーム３０４は、共振器３００を固定するために用いられ、より具体的には、その重心を変更するために用いられる。実際に、この第３のアーム３０４は、固定点として用いられ、共振器３００を支持する支持ベース３０６に接触するようにされる。中央アーム３０４として機能する第３のアーム３０４のこのような構成によって、重心を位置合わせすることができ、共振器３００にとっての最良な平衡を得ることが可能になる。もちろん、３つのアーム３０４を有する共振器３００を構成して、Ｗ字又はＭ字に実質的に類似する形状を有するように構成することができる。

好ましいことに、このような本発明に係る方法を、共振器３００のアーム３０４の溝３１０を形成するために単純に用いることができる。実際に、このような本発明に係る方法によって精密で複雑な形状を実現できるので、本発明を用いて基材から共振器３００のすべて又は一部を作ることもできる。このような本発明に係る方法を用いて共振器３００のすべてを形成することは、本方法の所要時間を短くできるので有利である。この方法を用いることによって、単一のステップで、輪郭を形成するステップと、共振器３００の溝３１０を形成するステップとを実行することができる。もちろん、２つのアーム３０４を有する標準的な共振器３００の場合に対してもこの手順を用いることができることを理解できるであろう。また、アーム３０４の一方及び／又は他方に溝３１０を有してない２つ又は３つのアーム３０４を有する共振器３００を作成するためのみに、本発明に係る方法を用いることも想起することができる。この技術の別の利点として、２つのアーム間、そして、アーム３０４の端にフィンが配置されている場合、フィンのベースにおいて、化学的エッチングの残留物を取り除くことができるということもある。

実際に、フォトリソグラフィーによるエッチング及び化学的エッチングは、精度が悪いという課題がある。なぜなら、化学的エッチングは完全に制御されないからである。したがって、作成される共振器の部分の一部において、エッチングの残留物が残るということが観測されている。例えば、このようなフォトリソグラフィーによるエッチング及び化学的エッチングの方法によって作られる共振器を示す図２において、２つのアーム３０４の間、又はフィン領域５０１のフィンのベースに位置する領域５００において、エッチング残留物５０２が残っていることに留意すべきである。これらの残留物は、これらの部分においてアンバランスをもたらすことがある。なぜなら、材料の分布が完全ではないことがあるからである。

反対に、本発明に係る方法においては、輪郭に対するフェムト秒級レーザーの照射は精密であり、このことは、エッチングを精密でより容易に制御可能であり、よって、アームのバランス合わせを精密でより容易に制御可能であるという利点を有する。したがって、図４に示すように、側面３１１及び３１２がすべてまっすぐで垂直であり、直角であるか否かにかかわらずすべての角が角をなすような共振器３００を得ることができる。

このようにして、バネ仕掛けバランス共振器の形態である本発明の共振器を想像することができる。このようなバネ仕掛けバランス共振器は、バランスホイールと呼ばれる慣性ブロックを有し、これに対してバランスバネが同軸に取り付けられる。このバランスホイールは、外縁（felloe）と呼ばれる環状質量材を有し、これは、少なくとも２つのアームによって保持され、このバランスバネは、構成体１００を有し、これは、渦巻き状の棒体５の形態であって、図１３に示すようにバランスバネ４００を形成する。本発明に係る方法を用いて、この種のバランスバネ４００を製造することができる。これを達成するために、フェムト秒又はピコ秒級パルスの持続時間があるレーザー（Ｌ）を用いて基材上に、バランスバネ４００の輪郭が描かれる。その後に、化学的エッチングステップによって、バランスバネ４００を基材の残りから分離する。

本発明に係る方法の利点は、バランスバネ４００に必要な形を精密に作ることができるということである。また、この方法によって、全長にわたってまっすぐな側面ないし壁を有するバランスバネを得ることができる。すなわち、局所的に平行な側面を有しているものである。したがって、これは、従来のエッチング技術を適用した後に存在する結晶学的配向の一部におけるオーバーハング部分を防ぐことができ、したがって、スパイラル共振器のバランスを改善することができる。

また、得られる形の精度に起因して、本方法によって、ブレゲ型巻き上げヒゲ（Breguet overcoil）のようなかなり複雑な形を作ることが可能になる。この種のコイルは、フィリップス型ターミナルカーブ（Phillips terminal curve）、すなわち、外側の曲がりの高さが高いもの、を有するという特徴を有する。このように、３次元的なバランスバネを得ることができる。また、本発明に係る方法によって、フェムト秒級パルス持続時間を有するレーザー（Ｌ）によってブレゲ型巻き上げヒゲの輪郭を容易に描くことができる。

本発明に係る方法は、さらに、共振器３００の調整を容易にすることができる。実際に、バネ仕掛けバランス共振器の２つの大きな特性は、周波数と等時性である。すなわち、等時性とは、振動の振幅及び腕時計の位置とは独立な振動持続時間を共振器３００が有することができる能力のことである。このバネ仕掛けバランス共振器の周波数及び等時性を調整するための１つの手法は、スパイラル体の剛性の局所的変更をすることである。これを達成するために、本発明に係る方法の精度は有利である。なぜなら、スパイラル共振器のコイルに沿って凹部３１０ないし溝ないしチャネルを形成することが可能なるからである。これらの凹部ないし溝ないしチャネルは局所的に作られ、これによって、共振器の剛性を局所的に減少させて本方法の精度の利点を享受することができる。これらの凹部３１０は、少なくとも２つのまっすぐな平行な側面を有するが、これらの側面は平行な対であってもよい。凹部の側面も局所的に平行であってもよい。したがって、これらの方法によって、スパイラル共振器の輪郭及び凹部３１０を同じ単一のステップで作成することができ、よって、スパイラル共振器の製造を単純化することができる。

一変形例において、レーザー透過性材料で作られるスパイラル体が発光するということも可能である。これを達成するために、バランスバネ４００の位置の近く、好ましくは、その一端に発光デバイスを配置する。その後に、この発光デバイスによって発光された光が、バランスバネ内で分散する。本発明に係る方法によって、スパイラル共振器の構成体１００の内部構造をレーザーによって加工することが可能になるので、このことは、材料の屈折率を局所的に変更することも可能にする。この特徴によって、内部構造６００を作成することが可能になる。このような内部構造６００は、図１４に示すように「従来の」鏡６０１であってもよく、あるいは２次元又は３次元の結晶光システムを用いてもよい。

図１５に示すように、このような材料の屈折率の変更は、光導波路６０２を形成するように実現することもできる。これを達成するために、コイルのすべて又は一部をカバーすることができる正方形又は円形の断面のチャネルを形成するように材料を変更することができる。

同様に、レーザー照射及びエッチング方法を用いて図１６に示すようにスパイラル共振器の固定を改善することを想起することができる。実際に、スパイラル共振器４００は、コレット４０１によってアーバー７００に固定され、このコレット４０１はコイルを形成するように巻かれる構成体１００と一体にすることができる。このコレットは、構成体１００の内側端に位置し、これによって、スパイラル共振器４００の中央に位置する。コレット４０１は、貫通穴４０２を有し、これは、円形であっても矩形であってもよく、これにアーバー７００が挿入される。固定を改善するために、穴４０２の側面４０３に、少なくとも１つの凹部ないし溝７０１を作成することができ、これによって、スパイラル共振器が固定されているときに、コレットとアーバーの間に中間要素７０２を挿入することができる。この中間要素は、金属性であってもよく、Ｏリングジョイントの形態であってもよい。

当業者であれば、添付の請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱せずに、上述の本発明の様々な実施形態に対して様々な加工、改善及び／又は組合せを行うことができるのは明らかであろう。

Claims (42)

1. 基材に共振器（３００、４００）を製造する方法であって、
   （ａ）前記少なくとも１つの領域をより選択的にするために、前記基材の少なくとも１つの領域の構造を加工するステップと、
   （ｂ）共振器を選択的に製造するために、前記少なくとも１つの領域をエッチングするステップと
   を有することを特徴にする製造方法。
2. （ｃ）前記基材から前記共振器を分離するステップをさらに有する
   ことを特徴にする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記少なくとも１つの領域の構造は、レーザー（Ｌ）によって加工される
   ことを特徴にする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記基材は、レーザー波長に対して透過性を有する材料で作られる
   ことを特徴にする前の請求項のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記レーザー（Ｌ）のパルス持続時間は、１フェムト秒〜１ピコ秒の範囲内である
   ことを特徴にする請求項３又は４に記載の製造方法。
6. 前記基材は、単結晶材料で作られる
   ことを特徴にする請求項４に記載の製造方法。
7. 前記基材は、多結晶材料で作られる
   ことを特徴にする請求項４に記載の製造方法。
8. 前記基材は、高分子で作られる
   ことを特徴にする請求項４に記載の製造方法。
9. 前記基材は、セラミック又はガラスのようなアモルファス物質で作られる
   ことを特徴にする請求項４に記載の製造方法。
10. 前記共振器は、支持ベース（３０２）を有する共振器（３００）であり、この支持ベース（３０２）から少なくとも２つの平行なアーム（３０４）が延在し、
    これらアーム（３０４）のそれぞれは、上部表面（３１４）及び下部表面（３１６）を有し、
    前記共振器（３００）は、さらに、前記少なくとも２つの平行なアーム（３０４）の少なくとも１つの表面の一方に作られる少なくとも１つの凹部（３１０）を有する
    ことを特徴にする請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法。
11. 前記少なくとも１つの凹部（３１０）は、少なくとも１つの垂直方向の側面（３１２）がある溝の形態である
    ことを特徴にする請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記共振器は、１つのアーム当たり１つの溝（３１０）を有する
    ことを特徴にする請求項１０又は１１に記載の製造方法。
13. 前記共振器は、各アームの前記上部表面（３１４）上に１つの溝（３１０）を有し、各アーム（３０４）の前記下部表面（３１６）上に１つの溝（３１０）を有する
    ことを特徴にする請求項１０又は１１に記載の製造方法。
14. 前記共振器は、１つのアーム当たり２つの溝（３１０）を有する
    ことを特徴にする請求項１０又は１１に記載の製造方法。
15. 前記共振器は、各アームの前記上部表面上の２つの溝（３１０）を有し、各アームの前記下部表面上の２つの溝（３１０）を有する
    ことを特徴にする請求項１０又は１１に記載の製造方法。
16. 前記共振器は、スパイラル体を形成するように渦巻き状の棒体によって形成される構成体（１００）につながれた慣性ブロックを有する共振器（４００）であり、
    前記構成体は、少なくとも１つの中空部分（３１０）を有し、これは、前記構成体の剛性を局所的に変更し、前記共振器の周波数の調整及び／又は等時性ずれの調整が行われる
    ことを特徴にする請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法。
17. 前記少なくとも１つの中空部分は、少なくとも２つの平行な垂直方向の側面を有する
    ことを特徴にする請求項１６に記載の製造方法。
18. 前記構成体は、石英又はセラミック又はガラスで作られており、局所的に平行であり、当該構成体の全長にわたって垂直方向である側面を有する
    ことを特徴にする請求項１６又は１７に記載の製造方法。
19. 前記構成体は、渦巻き状の棒体によって形成される他のコイルの平面よりも高さが高い外側コイルを有する
    ことを特徴にする請求項１６〜１８のいずれかに記載の製造方法。
20. 前記構成体（１００）は、少なくとも１つの発光性エネルギー源によって発光される光を透過し拡散させる
    ことを特徴にする請求項１６〜１９のいずれかに記載の製造方法。
21. 前記構成体（１００）の構造は、材料の屈折率を局所的に変更するようにレーザーによって加工される
    ことを特徴にする請求項２０に記載の製造方法。
22. 材料の屈折率がレーザーによって変更された前記構成体（１００）の構造は、鏡を形成するために用いられる
    ことを特徴にする請求項２０に記載の製造方法。
23. 材料の屈折率がレーザーによって変更された前記構成体（１００）の構造は、光導波路を形成するために用いられる
    ことを特徴にする請求項２０に記載の製造方法。
24. 支持ベース（３０２）を有する共振器（３００）であって、この支持ベース（３０２）から少なくとも２つの平行なアーム（３０４）が延在し、
    このアーム（３０４）はそれぞれ、上部表面（３１４）及び下部表面（３１６）を有し、
    前記少なくとも２つの平行なアーム（３０４）の１つの上に少なくとも１つの電極群が位置して、前記少なくとも２つの平行なアーム（３０４）の前記１つを電気的に励起し、
    当該共振器は、少なくとも２つのまっすぐな垂直方向の平行な側面（３１１、３１２）を有する
    ことを特徴とする共振器。
25. 前記少なくとも２つの平行なアーム（３０４）の１つの表面の一方は、垂直方向の側面（３１２）を有する溝の形態である少なくとも１つの凹部（３１０）を有する
    ことを特徴にする請求項２４に記載の共振器。
26. 当該共振器は、１つのアーム当たり１つの溝（３１０）を有する
    ことを特徴とする請求項２４に記載の共振器。
27. 当該共振器は、各アームの上部表面に１つの溝（３１０）と、及び各アームの下部表面に１つの溝（３１０）とを有する
    ことを特徴とする請求項２４に記載の共振器。
28. 当該共振器は、１つのアーム当たり２つの溝（３１０）を有する
    ことを特徴とする請求項２４に記載の共振器。
29. 当該共振器は、各アームの上部表面に２つの溝（３１０）と、及び各アームの下部表面に２つの溝（３１０）とを有する
    ことを特徴とする請求項２４に記載の共振器。
30. 前記溝は、位置合わせを容易にし、かつ、電場を最適化する突出部分（３１５）を有する
    ことを特徴とする請求項２４〜２９のいずれかに記載の共振器。
31. 当該共振器の側面（３１１、３１２）はすべて、まっすぐで垂直方向にある
    ことを特徴とする請求項２４に記載の共振器。
32. 当該共振器のすべての角度は直角である
    ことを特徴とする請求項２４に記載の共振器。
33. 当該共振器の角度はすべて、鋭角をなす
    ことを特徴とする請求項２４に記載の共振器。
34. スパイラルを形成するような渦巻き状の棒体で作られる構成体（１００）につながれた慣性ブロックを有する共振器（４００）であって、
    前記構成体は、前記構成体の剛性を局所的に変更するための少なくとも１つの中空部分（３１０）を有し、これによって、当該共振器の周波数の調整及び／又は等時性ずれの調整が行われる
    ことを特徴とする共振器。
35. 前記少なくとも１つの中空部分は、少なくとも２つの平行な垂直方向の側面を有する
    ことを特徴とする請求項３４に記載の共振器（４００）。
36. 前記構成体は、石英又はセラミック又はガラスで作られ、局所的に平行であり前記構成体の全長にわたって垂直方向に延在する複数の側面を有する
    ことを特徴とする請求項３４又は３５に記載の共振器。
37. 前記構成体は、渦巻き状の棒体で形成される他のコイルの平面よりも高さが高い外側コイルを有する
    ことを特徴とする請求項３４〜３６のいずれかに記載の共振器。
38. 前記構成体（１００）は、少なくとも１つの光エネルギーによって発光された光を透過し分散させる
    ことを特徴とする請求項３４〜３６のいずれかに記載の共振器。
39. 前記構成体（１００）の前記構造は、前記材料の屈折率が局所的に変更されるようにレーザーによって加工される
    ことを特徴とする請求項３６に記載の共振器。
40. レーザーによって材料の屈折率が変更された前記構成体（１００）の前記構造が、鏡を形成するために用いられる
    ことを特徴とする請求項３９に記載の共振器。
41. レーザーによって材料の屈折率が変更された前記構成体（１００）の前記構造が、光導波路を形成するために用いられる
    ことを特徴とする請求項３９に記載の共振器。
42. 当該共振器は、さらに、前記構成体（１００）と一体的であるコレット（４０１）を有し、
    前記コレットは、当該共振器をアーバー（７００）に取り付けるように構成する穴（４０２）を有し、
    前記穴（４０２）は、少なくとも１つの側面（４０３）を有し、この側面（４０３）には、前記コレットと前記アーバーの間に中間要素（７０２）を挿入できるように少なくとも１つの溝（７０１）が配置される
    ことを特徴とする請求項３４〜４１のいずれかに記載の共振器（４００）。

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