JP2017111133A - 材料を局所的に除去することによって所定の剛性をもつひげぜんまいを製作する方法 - Google Patents
材料を局所的に除去することによって所定の剛性をもつひげぜんまいを製作する方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明は、所定の剛性をもつひげぜんまいを製作する方法に関し、方法は、厚さを増大させた寸法でひげぜんまいを製作するステップ、ある体積の材料を局所的に除去して前記所定の剛性に必要な寸法を有するひげぜんまいを得るために、ステップa)で形成したひげぜんまいの剛性を決定するステップを含む。
【選択図】 図2
Description
a)所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいを得るのに必要な寸法よりも大きい寸法でひげぜんまいを形成するステップ;
b)所定の慣性を有するてんぷと結合させた前記ひげぜんまいの振動数を測定することによって、ステップa)で形成したひげぜんまいの剛性を決定するステップ;
c)所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいを得るのに必要な寸法を得るために、ステップb)で決定したひげぜんまいの剛性の決定に基づき、除去すべき材料の厚さを計算するステップ;
d)前記所定の剛性に必要な寸法を有するひげぜんまいを得るために、ステップa)で形成したひげぜんまいから前記厚さの材料を除去するステップ
を含み、前記厚さの材料は、ひげぜんまいに沿って非均一に除去する。
−ステップa)では、ステップa)で形成するひげぜんまいの寸法は、前記所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいを得るのに必要な寸法よりも1%から20%の間大きく、
−ステップa)は、深掘り反応性イオン・エッチング又は化学エッチングにより達成し、
−ステップa)では、いくつかのひげぜんまいは、所定の剛性をもついくつかのひげぜんまい又はいくつかの所定の剛性をもついくつかのひげぜんまいを得るのに必要な寸法よりも大きい寸法で同じウエハ内に形成し、
−ステップa)で形成するひげぜんまいは、シリコン、ガラス、セラミック、金属又は金属合金から作製し、
−ステップb)は、b1)ステップa)で形成したひげぜんまい、及びひげぜんまいと結合させた、所定の慣性を有するてんぷを備える組立体の振動数を測定する段階、並びにb2)測定した振動数から、ステップa)で形成したひげぜんまいの剛性を推測する段階を含み、
−第1の変形形態によれば、ステップd)は、d1)前記所定の剛性に必要な寸法を有するひげぜんまい得るために、ステップa)で形成したひげぜんまいをレーザー機械加工する段階を含み、
−第2の変形形態によれば、ステップd)は、d1)前記厚さの除去すべきシリコンベース材料を二酸化シリコンに変換し、それにより酸化ひげぜんまいを形成するために、ステップa)で形成したひげぜんまいを酸化する段階;及びd2)前記所定の剛性に必要な寸法でひげぜんまいを得るために、酸化ひげぜんまいから酸化物を除去する段階を含み、
−第3の変形形態によれば、ステップd)は、d3)前記所定の剛性に必要な寸法でひげぜんまい得るために、ステップa)で形成したひげぜんまいを化学エッチングする段階を含み、
−ステップd)の後、方法は、寸法の質を更に改良するために、少なくとももう一度ステップb)、c)及びd)を実施し、
−ステップd)の後、方法は、e)所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいの少なくとも一部の上に、ひげぜんまいの剛性を修正して熱変動にあまり反応しないひげぜんまいを形成する一部分を形成するステップも含み、
−第1の変形形態によれば、ステップe)は、e1)所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいの外表面の一部の上に層を堆積させる段階を含み、
−第2の変形形態では、ステップe)は、e2)所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいの外表面の一部に対し所定の深さまで構造を修正する段階を含み、
−第3の変形形態によれば、ステップe)は、e3)所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいの外表面の一部に対し所定の深さまで組成を修正する段階を含み、
−ステップd)では、前記厚さの材料は、所定の剛性をもつ前記ひげぜんまいがばねの同心展開の欠如による比率差をもたらすように除去し、この比率は、ステップa)で形成したひげぜんまいがもたらす比率の対応する差と等しい、又は対応する差から最大±20%及び/若しくは最大±5秒/日だけ異なり、前記比率差はそれぞれ、150°の振動振幅、対330°の振動振幅で測定し、
−ステップd)では、前記厚さの材料は、ステップa)で形成したひげぜんまいの第1の個別領域から除去し、ひげぜんまいに沿って第1の個別領域とは交互である第2の個別領域からは除去せず、
−第1の個別領域は、実質的に同じ拡張角度を有し、
−第1の個別領域は、ステップa)で形成した前記ひげぜんまい全体に沿って実質的に規則的に配置し、
−第2の個別領域は、実質的に同じ拡張角度を有し、
−第2の個別領域は、第1の個別領域と実質的に同じ拡張角度を有し、
−第1の個別領域はそれぞれ、約140°未満の拡張角度を有する、又は約240°から約360°の間から構成し、
−ステップd)では、前記厚さの材料は、ステップa)で形成したひげぜんまいの厚さ、高さ又は厚さから除去する。
I=mr2 (1)
に応じ、式中、mはてんぷ3の質量を表し、rは回転半径を表し、慣性モーメントIは、てんぷの膨張係数αbにより温度にも依存する。
−
−ΔTは温度変動であり、
−
−αsは、ppm.℃-1で表される、ひげぜんまいの膨張係数であり、
−αbは、ppm.℃-1で表される、てんぷの膨張係数である。
i)材料の除去をひげぜんまい全体にわたり実施する必要がないため、ひげぜんまい5cをより迅速であまり費用をかけずに製作できること、
ii)ひげぜんまいの他の領域よりも接近しやすい領域、例えば第1のコイル及び/又は最後のコイル及び/又はより大きなピッチを有するコイル、に材料の除去を制限することが可能であり、隣接するコイルに接触又は悪影響を与えないようにすること、
iii)ステップ39で使用する方法により、より短い長さ、より短時間で材料を除去することで、例えば機械加工デバイスの位置合せ又は機械加工の力のドリフトに関する良好な制御方法を促進することができ、
iv)選択領域内で除去する厚さは、同じ剛性Cを得るためにひげぜんまい5aの全長にわたって除去する必要がある厚さよりも大きいため、所定の剛性Cを得るために、特に厚さE1から材料を除去する場合、機械加工精度をあまり必要とせず、
v)非一定断面をもつひげぜんまい5aの場合、材料の除去は、有利には、断面寸法が最大であるひげぜんまい5aの領域内で実施し、ひげぜんまいの剛性Cの変更の影響を良好に制御することができるか、又は逆に、ひげぜんまい5aの最小剛性領域では、製作時間及び費用を削減することができ、
vi)材料の除去が表面状態を変化させ、それにより機械的強度又は美的外観を劣化させる場合、あまり機械応力を受けない領域若しくは見えない領域内の材料のみを除去するように選択することが可能である。
−単一のエッチングにより得られたものよりも正確な断面(複数可)をもつ1つ又は複数のコイル;
−コイルに沿った厚さ及び/又はピッチの変動;
−一体形のひげ玉17;
−グロスマン曲線型の内側コイル19
−一体形のひげぜんまいひげ持ち取付け部14;
−一体形の外部取付け要素;
−コイルの残りの部分よりも厚い、外側コイル12の部分13
を備える。
3 てんぷ
5 ひげぜんまい
5c ひげぜんまい
7 天真
9 推進ピン
11 ローラ
15 ひげぜんまい
23 ウエハ
Claims (30)
- 所定の厚さ(C)をもつひげぜんまい(5c)を製作する方法(31)であって、
a)所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c)を得るのに必要な寸法(Db、H3、E3)よりも大きい寸法(Da、H1、E1)でひげぜんまい(5a)を形成するステップ(33);
b)所定の慣性を有するてんぷと結合させた前記ひげぜんまい(5a)の振動数(f)を測定することによって、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)の剛性(C)を決定するステップ(35);
c)所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c)を得るのに必要な寸法(Db、H3、E3)を得るために、前記ステップb)で決定した前記ひげぜんまい(5a)の剛性(C)の決定に基づき、除去すべき材料の厚さを計算するステップ(37);
d)前記所定の剛性(C)に必要な寸法(Db、H3、E3)を有する前記ひげぜんまい(5c)を得るために、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)から前記厚さの材料を除去するステップ(39)
を含み、前記材料の厚さは、前記ひげぜんまいに沿って非均一に除去する、方法(31)。 - 前記ステップa)では、前記ステップa)で形成する前記ひげぜんまい(5a)の寸法(Db、H1、E1)は、前記所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)を得るのに必要な寸法(Db、H3、E3)よりも1%から20%の間大きいことを特徴とする、請求項1に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップa)は、深掘り反応性イオン・エッチングにより達成することを特徴とする、請求項1又は2に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップa)は、化学エッチングにより達成することを特徴とする、請求項1又は2に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップa)では、いくつかの前記ひげぜんまい(5a)は、所定の剛性(C)のいくつかのひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)又はいくつかの所定の剛性(C)のいくつかのひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)を得るのに必要な寸法(Db、H3、E3)よりも大きい寸法(Da、H1、E1)で同じウエハ(50)内に形成することを特徴とする、請求項1から4のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップa)で形成する前記ひげぜんまい(5a)は、シリコンベースであることを特徴とする、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップa)で形成する前記ひげぜんまい(5a)は、ガラスベースであることを特徴とする、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップa)で形成する前記ひげぜんまい(5a)は、セラミックベースであることを特徴とする、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前 記ステップa)で形成する前記ひげぜんまい(5a)は、金属ベースであることを特徴とする、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップa)で形成する前記ひげぜんまい(5a)は、金属合金ベースであることを特徴とする、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップb)は、
b1)前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)、及び前記ひげぜんまい(5a)に結合させた、所定の慣性を有するてんぷを備える組立体の振動数(f)を測定する段階;
b2)前記測定した振動数(f)から、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)の剛性(C)を推測する段階
を含むことを特徴とする、請求項1から10のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。 - 前記ステップb)は、
d1)前記所定の剛性(C)に必要な寸法(Db、H3、E3)を有する前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)を得るために、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)をレーザー機械加工する段階
を含むことを特徴とする、請求項1から11のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。 - 前記ステップd)は、
d2)前記厚さの除去すべきシリコン材料を二酸化シリコンに変換し、それにより酸化ひげぜんまい(5b)を形成するために、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)を酸化する段階;
d3)前記所定の剛性(C)に必要な寸法(Db、H3、E3)を有する前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)を得るために、前記酸化ひげぜんまい(5b)から前記酸化物を除去する段階
を含むことを特徴とする、請求項6に記載の製作方法(31)。 - 前記ステップd)は、
d4)前記所定の剛性(C)に必要な寸法(Db、H3、E3)を有する前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)を得るために、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)を化学エッチングする段階
を含むことを特徴とする、請求項1から11のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。 - 前記ステップd)の後、前記方法は、寸法の質を更に改良するために、少なくとももう一度ステップb)、c)及びd)を実施することを特徴とする、請求項1から14のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップd)の後、前記方法は、
e)所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)の少なくとも一部の上に、前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)の剛性を修正して熱変動にあまり反応しないひげぜんまい(5、15)を形成する一部分を形成するステップ
も含むことを特徴とする、請求項1から15のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。 - 前記ステップe)は、
e1)所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)の外表面の一部の上に層を堆積させる段階
を含むことを特徴とする、請求項16に記載の製作方法(31)。 - 前記ステップe)は、
e2)所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)の外表面の一部に対し所定の深さまで構造を修正する段階
を含むことを特徴とする、請求項16に記載の製作方法(31)。 - 前記ステップe)は、
e3)所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)の外表面の一部に対し所定の深さまで組成を修正する段階
を含むことを特徴とする、請求項16に記載の製作方法(31)。 - −前記ステップd)では、前記厚さの材料は、所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)が、ばねの同心展開の欠如による比率差をもたらすように除去し、前記比率は、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまいがもたらす比率の対応する差と等しい、又は対応する差から最大±20%だけ異なり、前記比率差はそれぞれ、150°の振動振幅、対330°の振動振幅で測定することを特徴とする、請求項1から19のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- −ステップd)では、前記厚さの材料は、所定の剛性(C)をもつ前記ひげぜんまい(5c、5c’、5c’’)が、ばねの同心展開の欠如による比率差をもたらすように除去し、前記比率は、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまいがもたらす比率の対応する差と等しい、又は対応する差から最大±5秒/日だけ異なり、前記比率差はそれぞれ、150°の振動振幅、対330°の振動振幅で測定することを特徴とする、請求項1から20のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップd)では、前記厚さの材料は、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)の第1の個別領域(20)から除去し、前記ひげぜんまい(5a)に沿って前記第1の個別領域(20)とは交互である第2の個別領域(21)からは除去しないことを特徴とする、請求項1から21のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記第1の個別領域(20)は、実質的に同じ拡張角度(α)を有することを特徴とする、請求項22に記載の製作方法(31)。
- 前記第1の個別領域(20)は、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)全体に沿って実質的に規則的に配置することを特徴とする、請求項22又は23に記載の製作方法(31)。
- 前記第2の個別領域(21)は、実質的に同じ拡張角度(β)を有することを特徴とする、請求項22から24のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記第2の個別領域(21)は、前記第1の個別領域(20)と実質的に同じ拡張角度を有することを特徴とする、請求項25に記載の製作方法(31)。
- 前記第1の個別領域(20)はそれぞれ、約140°未満の拡張角度を有する、又は約240°から約360°の間から構成することを特徴とする、請求項22から26のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップd)では、前記厚さの材料は、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)の厚さ(E1)から除去することを特徴とする、請求項1から27のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップd)では、前記厚さの材料は、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)の高さ(H1)から除去することを特徴とする、請求項1から27のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
- 前記ステップd)では、前記厚さの材料は、前記ステップa)で形成した前記ひげぜんまい(5a)の厚さ(E1)及び高さ(H1)から除去することを特徴とする、請求項1から27のうちいずれか一項に記載の製作方法(31)。
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