JP6484691B2 - 計時器用のフレキシブルな細長材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前記細長材は、平行な上側面と下側面を有し、
当該方法は、少なくとも、
微細加工可能な材料によって作られ平行な上側面と下側面を有する少なくとも1つの基材ウェハーを用意するステップと、
単一の基材ウェハーで、必要な厚みのプレートを形成し、又は複数の前記基材ウェハーを接合するステップと、
少なくとも1つの上側ウィンドウがある第1の上側マスクを前記プレートの上側面に添えて、少なくとも1つの下側ウィンドウがある第2の下側マスクを前記プレートの下側面に添えるステップと、
上側ウィンドウにおいてのそれぞれにおいて上側からテーパー状に薄くされ、そして、前記下側ウィンドウのそれぞれにおいて下側から逆テーパー状に厚くされるように、前記必要な厚みよりも小さいエッチング深さまで前記プレートをエッチングするステップと、
前記第1の上側マスクと前記第2の下側マスクを取り除くステップと
を有する。
− 瞬間的な回転軸の寄生運動を行い、このことによって、共振器の動作が重力場におけるその姿勢の影響を大きく受けるようになる。
− 弾性戻しトルクが非線形的であり、このことによって、共振器の等時性が失われる。具体的には、振動数が発振の振幅に依存する。
− 最大の角度的な偏位が低い(15〜20°のオーダー)。
− 耐衝撃性が劣る。
− ピボットの最大の角度的な偏位を増加させる。
− ピボットの耐衝撃性を改善させる。
− 特に、回転軸の方向における、ピボットの面外のスチフネスを改善する。
− ピボットの最大の角度的なトラベルを大きくすることができる。実際に、薄く高さが高い細長材を製造することによって最大応力が低下することが当業者に広く知られている。
− ピボットの耐衝撃性を向上させることができる。実際に、薄く高さが高い細長材は、同じ断面積に対する曲げ剛性が大きい。このことによって、衝撃に起因することがあるあらゆる牽引/圧縮力に対する細長材の耐損傷性を向上させる。
− ピボットの面外のスチフネスを改善させることができる。実際に、面内スチフネスに対する面外スチフネスの比は、RA2に比例する。このようにスチフネスを改善させることは、軸方向における位置に敏感なエスケープと共振器が相互作用しなければならない一部の状況において望ましい場合がある。
− 微細加工可能な材料によって作られ平行な上側面と下側面を有する少なくとも1つの基材ウェハーを用意するステップと、
− 単一の前記のような基材ウェハー511、811によって、又は複数の前記のような基材ウェハー711及び712を接合することによって、必要な厚みのプレートを形成するステップと、
− このプレートの上側面に少なくとも1つの上側ウィンドウ513、715、813がある第1の上側マスク512、714、812と、前記プレートの下側面に少なくとも1つの下側ウィンドウ515、717、815がある第2の下側マスク514、716、814とを添えるステップと、
− 各上側ウィンドウ513、715、813において上側から、前記必要な厚みよりも小さいエッチング深さまで前記プレートにエッチングを行って、上側面2に隣接しており上側面2からテーパー状に薄くされた第1の周部エッジ面4を第1の高さH1にわたって作るステップと、
− 各下側ウィンドウ515、717、815において下側から、上側面2から離れており下側面3に隣接しており第1の周部エッジ面4から逆テーパー状に厚くされた第2の周部エッジ面5を作るステップと、
− 第1の上側マスク512、714、812と第2の下側マスク514、716、814を取り除くステップとである。
− 各上側エッチングウィンドウを通して第1の上側エッチングを行って、その上側エッチングウィンドウ内にて、実質的にプレートの中央厚みにおいて、第1の上側凹部521を形成するステップと、
− 第1の上側マスク上にバリヤー層531を付けて、各第1の上側凹部521上に第2の上側凹部532を形成するステップと、
− 各下側エッチングウィンドウを通して第2の下側エッチングを行って、その下側エッチングウィンドウ内にて、対応する第2の上側凹部532と第1の上側凹部521とアライメント状態である下側凹部541を形成するステップと、
− 第1の上側マスクと第2の下側マスクを取り除く前に、バリヤー層531を破壊するステップとである。
2 上側面
3 下側面
4 第1の周部エッジ面
5 第2の周部エッジ面
10 単層
20 上側層
30 下側層
60 中間層
70 コア
80 層
90 薄い層
100 フレキシブルなピボット
110 固定構造
120 慣性要素
200 共振器
300 計時器用ムーブメント
511、711、712、811 基材ウェハー
512、714、812 第1の上側マスク
513、715、813 上側ウィンドウ
514、716、814 第2の下側マスク
515、717、815 下側ウィンドウ
521 第1の上側凹部
531 バリヤー層
532 第2の上側凹部
541 下側凹部
713 中間層
Claims (23)
- 微細加工可能な材料によって作られた計時器用の少なくとも1つの細長いフレキシブルな細長材(1)を製造する方法であって、
前記細長材(1)は、平行な上側面(2)と下側面(3)を有し、
当該方法は、少なくとも、
微細加工可能な材料によって作られ平行な上側面と下側面を有する少なくとも1つの基材ウェハーを用意するステップと、
単一の基材ウェハー(511、811)で、必要な厚みのプレートを形成し、又は複数の前記基材ウェハー(711、712)を接合するステップと、
少なくとも1つの上側ウィンドウ(513、715、813)がある第1の上側マスク(512、714、812)を前記プレートの上側面に添えて、少なくとも1つの下側ウィンドウ(515、717、815)がある第2の下側マスク(514、716、814)を前記プレートの下側面に添えるステップと、
前記上側ウィンドウ(513、715、813)のそれぞれにおいて上側から、前記必要な厚みよりも小さいエッチング深さまで前記プレートをエッチングして、前記上側面(2)に隣接して、前記上側面(2)からテーパー状に薄くされた第1の周部エッジ面(4)を第1の高さ(H1)にわたって作り、前記下側ウィンドウ(515、717、815)のそれぞれにおいて下側から、前記上側面(2)から離れており前記下側面(3)に隣接しており前記第1の周部エッジ面(4)から逆テーパー状に厚くされた第2の周部エッジ面(5)を作るステップと、
前記第1の上側マスク(512、714、812)と前記第2の下側マスク(514、716、814)を取り除くステップと
を有し、
前記第1の上側マスク(512、714、812)と前記第2の下側マスク(514、716、814)は、幾何学的構成が同じであり、前記プレートの中央厚みにある正中面に対して対称的に配置され、
前記エッチング深さの合計は、前記プレートの厚み以上あり、これによって、高さ(H)が前記プレートの厚みと等しく、幅(L)が前記第1の上側マスク(512、714、812)と前記第2の下側マスク(514、716、814)の輪郭によって定められ、エッジがエッチング後の状態であるような少なくとも1つの細長いフレキシブルな細長材(1)の境界を定め、
各上側エッチングウィンドウを通して第1の上側エッチングを行って、前記上側エッチングウィンドウ内にて、実質的に前記プレートの中央厚みにおいて、第1の上側凹部(521)を形成するステップと、
前記第1の上側マスク上にバリヤー層(531)を付けて、前記第1の上側凹部(521)のそれぞれの上に第2の上側凹部(532)を形成するステップと、
前記下側エッチングウィンドウのそれぞれを通して第2の下側エッチングを行って、対応する前記第2の上側凹部(532)と前記第1の上側凹部(521)とアライメント状態である下側凹部(541)を前記下側エッチングウィンドウ内に形成するステップと、
前記第1の上側マスクと前記第2の下側マスクを取り除く前に前記バリヤー層(531)を破壊するステップと
によって構成する中間ステップが前記プレートをエッチングするステップにおいて行われる
ことを特徴とする方法。 - 前記必要な厚みのプレートを形成するステップは、複数の前記基材ウェハー(711、712)を熱接合し、中間層(713)を形成することによって行われ、
前記中間層(713)は、少なくとも接合ブリッジにおいて、作られた前記少なくとも1つの細長い細長材(1)内に維持される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記必要な厚みのプレートを形成するステップは、複数の前記基材ウェハー(711、712)を前記基材ウェハーの対の間に加えられた中間層(713)が挿入された状態で接合することによって行われ、
前記中間層(713)は、少なくとも接合ブリッジにおいて、作られた前記少なくとも1つのフレキシブルな細長材(1)内に維持される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記バリヤー層(531)は、厚みが10μm以上のパリレンで作られている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。 - 微細加工可能な材料によって作られた計時器用の少なくとも1つの細長いフレキシブルな細長材(1)を製造する方法であって、
前記細長材(1)は、平行な上側面(2)と下側面(3)を有し、
当該方法は、少なくとも、
微細加工可能な材料によって作られ平行な上側面と下側面を有する少なくとも1つの基材ウェハーを用意するステップと、
単一の基材ウェハー(511、811)で、必要な厚みのプレートを形成し、又は複数の前記基材ウェハー(711、712)を接合するステップと、
少なくとも1つの上側ウィンドウ(513、715、813)がある第1の上側マスク(512、714、812)を前記プレートの上側面に添えて、少なくとも1つの下側ウィンドウ(515、717、815)がある第2の下側マスク(514、716、814)を前記プレートの下側面に添えるステップと、
前記上側ウィンドウ(513、715、813)のそれぞれにおいて上側から、前記必要な厚みよりも小さいエッチング深さまで前記プレートをエッチングして、前記上側面(2)に隣接して、前記上側面(2)からテーパー状に薄くされた第1の周部エッジ面(4)を第1の高さ(H1)にわたって作り、前記下側ウィンドウ(515、717、815)のそれぞれにおいて下側から、前記上側面(2)から離れており前記下側面(3)に隣接しており前記第1の周部エッジ面(4)から逆テーパー状に厚くされた第2の周部エッジ面(5)を作るステップと、
前記第1の上側マスク(512、714、812)と前記第2の下側マスク(514、716、814)を取り除くステップと
を有し、
前記第1の上側マスク(512、714、812)と前記第2の下側マスク(514、716、814)は、幾何学的構成が同じであり、前記プレートの中央厚みにある正中面に対して対称的に配置され、
前記エッチング深さの合計は、前記プレートの厚み以上あり、これによって、高さ(H)が前記プレートの厚みと等しく、幅(L)が前記第1の上側マスク(512、714、812)と前記第2の下側マスク(514、716、814)の輪郭によって定められ、エッジがエッチング後の状態であるような少なくとも1つの細長いフレキシブルな細長材(1)の境界を定め、
前記基材の前記微細加工可能な材料は、ケイ素であり、
前記第1の上側マスク(512、714、812)と前記第2の下側マスク(514、716、814)を取り除いた後に、前記細長いフレキシブルな細長材(1)に対して、熱膨張によって発生する慣性及び長さの変化を補償するように厚みが調整されるSiO2の周部シェルを前記細長材(1)の全周に形成するように構成する熱処理が行われる
ことを特徴とする方法。 - 微細加工可能な材料によって作られた計時器用のフレキシブルな細長材(1)であって、
平行な上側面(2)と下側面(3)を有し、
前記上側面(2)に隣接しており前記上側面(2)からテーパー状に薄くされた第1の周部エッジ面(4)を第1の高さ(H1)にわたって有し、
当該フレキシブルな細長材(1)は、前記上側面(2)から離れており前記下側面(3)に隣接しており前記第1の周部エッジ面(4)から逆テーパー状に厚くされた第2の周部エッジ面(5)を有し、
前記上側面(1)と前記下側面(3)は、前記微細加工可能な材料の同じ単層(10)の一部を形成し、
当該フレキシブルな細長材(1)の全周面は、微細加工可能な材料の酸化物の薄い層(90)の面であり、
前記薄い層(90)には、前記上側面(2)と前記下側面(3)によって境界が定められる上側層(20)と下側層(30)がそれぞれ形成され、
前記薄い層(90)の厚みは、5.0μm未満である
ことを特徴とするフレキシブルな細長材(1)。 - 前記第2の周部エッジ面(5)は、前記第1の周部エッジ面(4)と前記下側面(3)の両方に隣接している
ことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブルな細長材(1)。 - 前記第2の周部エッジ面(5)は、少なくとも、前記フレキシブルな細長材(1)のうちの前記第1の周部エッジ面(4)から離れた一部上にある
ことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブルな細長材(1)。 - 前記第1の周部エッジ面(4)と前記第2の周部エッジ面(5)は、前記上側面(2)と前記下側面(3)から等距離である正中面(PM)に対して対称である
ことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブルな細長材(1)。 - 前記微細加工可能な材料の前記同じ単層(10)は、ケイ素、水晶、DLC、サファイア、ルビー又はダイヤモンドで作られている
ことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブルな細長材(1)。 - 微細加工可能な材料によって作られた計時器用のフレキシブルな細長材(1)であって、
平行な上側面(2)と下側面(3)を有し、
前記上側面(2)に隣接しており前記上側面(2)からテーパー状に薄くされた第1の周部エッジ面(4)を第1の高さ(H1)にわたって有し、
当該フレキシブルな細長材(1)は、前記上側面(2)から離れており前記下側面(3)に隣接しており前記第1の周部エッジ面(4)から逆テーパー状に厚くされた第2の周部エッジ面(5)を有し、
前記上側面(2)と前記下側面(3)はそれぞれ、同じ第1の微細加工可能な材料の2つの異なる層である上側層(20)と下側層(30)の一部であり、
前記上側層(20)と前記下側層(30)の間に、前記第1の微細加工可能な材料とは異なる第2の微細加工可能な材料又は前記第1の微細加工可能な材料の酸化物で作られた少なくとも1つの中間層(60)が延在しており、
前記上側層(20)と前記下側層(30)の間に、微細加工可能な材料によって作られ又は前記第1の微細加工可能な材料によって形成された少なくとも1つの層(80)を有する微細加工可能な材料によって作られたコア(70)が延在しており、
前記コア(70)と前記上側層(20)の間の接合部、及び前記コア(70)と前記下側層(30)の間の接合部において、前記第2の微細加工可能な材料の少なくとも1つの前記中間層(60)が延在しており、
前記フレキシブルな細長材(1)の全周面は、微細加工可能な材料の酸化物の薄い層(90)の面であり、
前記薄い層(90)には、前記上側面(2)と前記下側面(3)によって境界が定められる上側層(20)と下側層(30)がそれぞれ形成され、
前記薄い層(90)の厚みは、5.0μm未満である
ことを特徴とするフレキシブルな細長材(1)。 - 前記第1の周部エッジ面(4)と前記第2の周部エッジ面(5)は、前記上側面(2)と前記下側面(3)から等距離である正中面(PM)に対して対称である
ことを特徴とする請求項11に記載のフレキシブルな細長材(1)。 - 前記上側面(2)と前記下側面(3)はそれぞれ、ケイ素、水晶、DLC、サファイア、ルビー又はダイヤモンドである同じ第1の微細加工可能な材料の層(10、20、30)の一部である
ことを特徴とする請求項11に記載のフレキシブルな細長材(1)。 - 平行な上側面(2)と下側面(3)を有し、
前記上側面(2)に隣接しており前記上側面(2)からテーパー状に薄くされた第1の周部エッジ面(4)を第1の高さ(H1)にわたって有し、
当該フレキシブルな細長材(1)は、前記上側面(2)から離れており前記下側面(3)に隣接しており前記第1の周部エッジ面(4)から逆テーパー状に厚くされた第2の周部エッジ面(5)を有し、
前記上側面(1)と前記下側面(3)は、前記微細加工可能な材料の同じ単層(10)の一部を形成する微細加工可能な材料によって作られた計時器用のフレキシブルな細長材(1)を複数有する計時器用のフレキシブルなピボット(100)であって、
複数の前記フレキシブルな細長材(1)は一緒に、当該フレキシブルなピボット(100)の回転軸(D)を定める
ことを特徴とするフレキシブルなピボット(100)。 - 微細加工可能な材料によって作られた計時器用のフレキシブルな細長材(1)であって、
平行な上側面(2)と下側面(3)を有し、
前記上側面(2)に隣接しており前記上側面(2)からテーパー状に薄くされた第1の周部エッジ面(4)を第1の高さ(H1)にわたって有し、
当該フレキシブルな細長材(1)は、前記上側面(2)から離れており前記下側面(3)に隣接しており前記第1の周部エッジ面(4)から逆テーパー状に厚くされた第2の周部エッジ面(5)を有し、
前記上側面(2)と前記下側面(3)はそれぞれ、同じ第1の微細加工可能な材料の2つの異なる層である上側層(20)と下側層(30)の一部であり、
前記上側層(20)と前記下側層(30)の間に、前記第1の微細加工可能な材料とは異なる第2の微細加工可能な材料又は前記第1の微細加工可能な材料の酸化物で作られた少なくとも1つの中間層(60)が延在しており、
前記上側層(20)と前記下側層(30)の間に、微細加工可能な材料によって作られ又は前記第1の微細加工可能な材料によって形成された少なくとも1つの層(80)を有する微細加工可能な材料によって作られたコア(70)が延在しており、
前記コア(70)と前記上側層(20)の間の接合部、及び前記コア(70)と前記下側層(30)の間の接合部において、前記第2の微細加工可能な材料の少なくとも1つの前記中間層(60)が延在している微細加工可能な材料によって作られた計時器用のフレキシブルな細長材(1)を複数有する計時器用のフレキシブルなピボット(100)であって、
複数の前記フレキシブルな細長材(1)は一緒に、前記フレキシブルなピボット(100)の回転軸(D)を定める
ことを特徴とするフレキシブルなピボット(100)。 - 前記フレキシブルな細長材(1)はすべて、同じ断面を有する
ことを特徴とする請求項14又は15に記載のフレキシブルなピボット(100)。 - 当該フレキシブルなピボット(100)は、少なくとも2つのフレキシブルな細長材(1)を有し、
前記少なくとも2つのフレキシブルな細長材(1)は一緒に、同じ平面内において又は前記細長材が平行であり離れているときには同じ平面上への射影において、当該フレキシブルなピボット(100)の前記回転軸(D)を定める交差点を定める
ことを特徴とする請求項14又は15に記載のフレキシブルなピボット(100)。 - 前記フレキシブルなピボット(100)は、固定構造(110)と、及び前記フレキシブルな細長材(1)によって互いに接続される少なくとも1つの慣性要素(120)とを有し、
前記慣性要素(120)の慣性中心は、前記フレキシブルなピボット(100)の回転軸(D)にてアライメント状態である
ことを特徴とする請求項14又は15に記載のフレキシブルなピボット(100)。 - 当該フレキシブルなピボット(100)が備える前記フレキシブルな細長材(1)は、ストレートなフレキシブルな細長材である
ことを特徴とする請求項14又は15に記載のフレキシブルなピボット(100)。 - 請求項14に記載のフレキシブルなピボット(100)を少なくとも1つ有する計時器用共振器(200)であって、
前記フレキシブルなピボット(100)は、固定構造(110)と、及び前記フレキシブルな細長材(1)によって互いに接続される少なくとも1つの慣性要素(120)とを有し、
前記慣性要素(120)の慣性中心は、前記フレキシブルなピボット(100)の回転軸(D)にてアライメント状態にあり、
前記フレキシブルな細長材(1)は、前記慣性要素(120)を中立位置に弾性的に戻すように構成している
ことを特徴とする共振器(200)。 - 請求項15に記載のフレキシブルなピボット(100)を少なくとも1つ有する計時器用共振器(200)であって、
前記フレキシブルなピボット(100)は、固定構造(110)と、及び前記フレキシブルな細長材(1)によって互いに接続される少なくとも1つの慣性要素(120)とを有し、
前記慣性要素(120)の慣性中心は、前記フレキシブルなピボット(100)の回転軸(D)にてアライメント状態となっており、
前記フレキシブルな細長材(1)は、前記慣性要素(120)を中立位置に弾性的に戻すように構成している
ことを特徴とする共振器(200)。 - 請求項20又は21に記載の共振器(200)を少なくとも1つ有する
ことを特徴とする計時器用ムーブメント(300)。 - 請求項20又は21に記載の共振器(200)を少なくとも1つ有する
ことを特徴とする腕時計。
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