JP6486697B2 - Hairspring manufacturing method and hairspring - Google Patents
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Description
本発明は、時計用ぜんまい装置に関し、特に調速機構におけるひげぜんまいの製造方法の改良に関する。 The present invention relates to a timepiece mainspring device, and more particularly to an improvement in a method for manufacturing a hairspring in a speed adjusting mechanism.
従来から機械式時計は、歩度(一日あたりの時計の進み又は遅れの程度)を一定に保つために、ひげぜんまいとてん輪等によって構成する調速機構(テンプ)が用いられている。ここで、ひげぜんまいは、優れた等時性を有するように設計され、このひげぜんまいのバネ力による伸縮によって、テンプは規則正しく往復運動を行う。 2. Description of the Related Art Conventionally, a mechanical timepiece has a speed control mechanism (temp) configured by a hairspring, a balance wheel, and the like in order to maintain a constant rate (degree of advance or delay of the time per day). Here, the balance spring is designed to have excellent isochronism, and the balance regularly reciprocates by the expansion and contraction of the balance spring by the spring force.
さらにテンプには、がんぎ車とアンクルとで構成される脱進機という機構が接続されており、ひげぜんまいからエネルギーが伝達されて、テンプの往復運動が回転運動に変換される。ひげぜんまいは、通常、金属を加工して形成され、このため、その加工精度のばらつきや金属が有する内部応力の影響などによって、設計通りの形状が得られない場合が多い。 Further, the balance is connected to a mechanism called an escapement composed of a escape wheel and an ankle, and energy is transmitted from the balance spring, so that the reciprocating motion of the balance is converted into a rotational motion. The hairspring is usually formed by processing a metal. For this reason, the shape as designed is often not obtained due to variations in processing accuracy, the influence of internal stress of the metal, and the like.
しかし、ひげぜんまいは規則的に所定の歩度でテンプを往復運動させる必要があるので、設計通りの形状が得られないと、テンプは等時性のある運動ができなくなり、結果として時計の歩度ずれが生じてしまう。この歩度ずれを調整する手段として、広く知られている代表的な時計機構では、ひげぜんまいの外周部が、緩急機構に取り付けられたひげ棒(又はひげ受)に接触することによって、ひげぜんまいの有効長さを変えて時計の歩度を調整している。緩急機構には緩急針が取り付けられており、歩度の調整はこの緩急針を操作して行う。 However, since the balance spring needs to reciprocate the balance regularly at a predetermined rate, if the shape as designed is not obtained, the balance cannot be moved isochronously, resulting in a deviation in the rate of the watch. Will occur. In a typical timepiece mechanism that is widely known as a means for adjusting the rate deviation, the outer periphery of the hairspring comes into contact with a whisker stick (or a hair support) attached to the quick and slow mechanism, so that the hairspring of the hairspring is adjusted. The watch's rate is adjusted by changing the effective length. A slow / fast needle is attached to the slow / fast mechanism, and the rate is adjusted by operating the slow / fast needle.
しかし、このような緩急機構は、てん輪の回転角の変化や時計の姿勢の変化などにより、ひげぜんまいの外周部が緩急機構を構成するひげ棒に接触するなどして、ひげぜんまいの伸縮を制限し、テンプの往復運動に影響を与えて歩度が不安定になる現象があった。また、緩急機構は緩急針を操作する必要があるから、構造体としてある程度の大きさが必要であり、時計の小型化にも妨げとなっていた。 However, such a slow / slow mechanism can cause the balance spring to expand and contract by causing the outer periphery of the balance spring to come into contact with the whisker bar constituting the slow / slow mechanism due to a change in the rotation angle of the balance wheel or a change in the posture of the watch. There was a phenomenon that the rate was unstable due to the limitation and the reciprocating motion of the balance. In addition, since the slow / fast mechanism needs to operate the slow / fast hand, it needs to have a certain size as a structure, which has hindered downsizing of the timepiece.
以上のような背景から、金属材料では無く、水晶やシリコン等の結晶構造を有する材料を用い、エッチング技術によってひげぜんまいを製造する提案がなされている。このエッチング加工技術は、よく知られているように、結晶材料を高精度に加工することが可能であり、一般的な金属によるひげぜんまいよりも加工精度のばらつきが少ないので、緩急機構が不要となる可能性がある。また、水晶やシリコンは金属よりも温度特性が良好なので、金属よりも環境温度に対して変形しにくいという特徴がある。 In view of the above background, there has been a proposal for manufacturing a hairspring by an etching technique using a material having a crystal structure such as quartz or silicon instead of a metal material. As is well known, this etching processing technology can process a crystal material with high accuracy, and since there is less variation in processing accuracy than general metal balance springs, a slow / rapid mechanism is unnecessary. There is a possibility. In addition, since quartz and silicon have better temperature characteristics than metal, they are characterized by being less likely to deform with respect to ambient temperature than metal.
しかしながら、水晶やシリコンは脆性材料であるので、水晶やシリコンを用いたひげぜんまいは耐衝撃性などに問題があり、また、ひげぜんまいを長時間稼働すると変形するなどの問題も知られている。このような水晶やシリコンによるひげぜんまいの課題を解消するために、ひげぜんまいの表面に金属等で成る導電性材料層を成膜して、ひげぜんまいの強度を高める提案がなされている(例えば、特許文献1参照。)。 However, since quartz and silicon are brittle materials, the balance spring using quartz and silicon has a problem in impact resistance, and there are also known problems such as deformation when the balance spring is operated for a long time. In order to solve the problem of the hairspring due to such crystal or silicon, a proposal has been made to increase the strength of the hairspring by forming a conductive material layer made of metal or the like on the surface of the hairspring (for example, (See Patent Document 1).
この特許文献1に示されるひげぜんまいは、その表面の全部または一部に、金、白金、ロジウム等の導電性材料層を成膜することで、ひげぜんまいの機械的な強度が増して変形等を防止できることが示されている。
The hairspring shown in
また、水晶やシリコンによるひげぜんまいは、前述したように、一般的な金属によるひげぜんまいよりも加工精度のばらつきは少ないが、厳密にはエッチングによる加工ばらつきが存在し、時計の歩度精度を高めるためには、水晶やシリコンを材料としたひげぜんまいであっても歩度調整が必要である。 In addition, as described above, the balance spring of quartz or silicon has less variation in processing accuracy than the balance spring of general metal, but strictly speaking, there is variation in processing due to etching, so as to increase the accuracy of the rate of the watch. However, it is necessary to adjust the rate even if the balance spring is made of quartz or silicon.
この水晶やシリコンによるひげぜんまいの歩度調整は、何らかの方法で、ひげぜんまいのヤング率を変えることで実現することができ、従来例として提示した特許文献1のように、ひげぜんまいに導電性材料層を成膜することでも、ヤング率を変化させることができるので、歩度調整の手段として用いることは可能であると考えられる。
The rate adjustment of the balance spring with crystal or silicon can be realized by changing the Young's modulus of the balance spring by some method. As in
しかしながら、特許文献1を応用した歩度調整手段では、ひげぜんまいに導電性材料層を成膜する作業工程が不可欠となるので、ひげぜんまいの製造工程が複雑になり量産性に大きな問題が生じる。また、ひげぜんまいの表面に導電性材料層を成膜してヤング率を所定の値に変化させるためには、成膜の厚みを微妙に制御する必要があり、成膜の厚み制御の困難さと共に歩度調整の精度に問題がある。
However, in the rate adjusting means to which
本発明の目的は上記課題を解決し、結晶材料で成るひげぜんまいの歩度を高精度に、且つ、容易に調整できるひげぜんまいの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for manufacturing a hairspring that can easily adjust the rate of the hairspring made of a crystal material with high accuracy.
上記課題を解決するために、本発明のひげぜんまいの製造方法は下記記載の製造方法を採用する。 In order to solve the above-described problems, the following method is employed as the method for manufacturing the hairspring of the present invention.
本発明のひげぜんまいの製造方法は、回転軸体と嵌合するための貫通孔を有するひげ玉と、ひげ玉と接続部で接続し、貫通孔を中心にしてひげ玉に巻回されるコイル形状のぜんまい部と、を備える、所定の結晶構造を有する材料を加工してなるひげぜんまいの製造方法であって、ひげぜんまいの外形形状が形成されたウエハを振動させながら、ひげぜんまいの歩度を測定する歩度測定工程と、歩度測定工程の測定結果に基づいて、ぜんまい部の一部の所定領域にレーザを照射するレーザ照射工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明のひげぜんまいの製造方法は、回転軸体と嵌合するための貫通孔を有するひげ玉と、ひげ玉と接続部で接続し、貫通孔を中心にしてひげ玉に巻回されるコイル形状のぜんまい部と、を備え、水晶を加工してなるひげぜんまいの製造方法であって、ひげぜんまいの歩度を測定する歩度測定工程と、歩度測定工程の測定結果に基づいて、ぜんまい部の一部の所定領域にレーザを照射するレーザ照射工程と、レーザ照射工程の後に、ひげぜんまいを所定のエッチング液に浸漬させてエッチングするウェットエッチング工程と、を有することを特徴とする。
The method of manufacturing a hairspring of the present invention includes a ball having a through hole for fitting with a rotating shaft body, a coil connected to the ball and the connecting portion at a connection portion, and wound around the hair ball around the through hole. comprising a mainspring of the shape, a method for producing a hair spring formed by working a material having a predetermined crystal structure, while vibrating the wafer outer shape of the hairspring is formed, the pace of hairspring It is characterized by having a rate measuring step for measuring and a laser irradiation step for irradiating a laser to a predetermined region of the mainspring portion based on the measurement result of the rate measuring step .
In addition, the method of manufacturing the hairspring of the present invention is connected to the ball having a through hole for fitting with the rotating shaft body, the whisk ball and the connecting portion, and wound around the hair ball around the through hole. A coil-shaped mainspring portion, and a method of manufacturing a balance spring by processing a crystal, and measuring a rate of the balance spring and measuring a rate of the mainspring portion based on a measurement result of the rate measurement step A laser irradiation step of irradiating a predetermined region of the laser with a laser, and a wet etching step of immersing the balance spring in a predetermined etching solution after the laser irradiation step.
これにより、結晶構造を有する材料を加工して成るひげぜんまいの歩度をレーザ照射によって調整するので、高精度に、且つ、容易に歩度調整が可能となるひげぜんまいの製造方法を提供できる。また、ひげぜんまいの歩度を調整するための緩急機構が不要となるので、衝撃等に強く、且つ、小型化にも適したひげぜんまいを製造できる。 Thereby, since the rate of the hairspring formed by processing the material having a crystal structure is adjusted by laser irradiation, it is possible to provide a method for manufacturing the hairspring that can easily adjust the rate with high accuracy. In addition, since a slow / rapid mechanism for adjusting the rate of the hairspring is not necessary, it is possible to manufacture a hairspring that is resistant to impact and suitable for downsizing.
一部の所定領域は、ひげ玉の貫通孔を挟み接続部と対向する領域であってもよい。 Some of the predetermined area may be an area facing the connecting portion sandwiched holes beard ball.
ひげぜんまいの形状や材質により、レーザ照射により非結晶化又は晶質化するに適する領域がある。 Depending on the shape and material of the hairspring, there is a region suitable for being non-crystallized or crystallized by laser irradiation.
また、レーザ照射工程は、歩度測定工程の測定結果に基づいて所定の領域の結晶構造を非晶質又は晶質に変化させるようにしてもよい。 In the laser irradiation process, the crystal structure of a predetermined region may be changed to amorphous or crystalline based on the measurement result of the rate measurement process.
これにより、歩度測定の測定結果に基づいてぜんまい部の所定の領域を非晶質又は晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまいの歩度を調整するので、高精度に歩度調整さ
れたひげぜんまいを製造できる。
As a result, based on the measurement result of the rate measurement, the predetermined ratio of the mainspring portion is changed to amorphous or crystalline to change the Young's modulus and adjust the rate of the balance spring, so that the rate adjusted with a high accuracy is adjusted. The mainspring can be manufactured.
また、レーザ照射工程の後に、ひげぜんまいをエッチング液に浸漬させてエッチングするウェットエッチング工程を設けるようにしてもよい。Further, after the laser irradiation process, a wet etching process may be provided in which the hairspring is immersed in an etching solution for etching.
また、ひげぜんまいと結晶構造の異なる保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜を部分的に除去するトリミング工程と、を備えるようにしてもよい。Moreover, you may make it provide the protective film formation process which forms the protective film from which a balance spring and a crystal structure differ, and the trimming process which removes a protective film partially.
本発明のひげぜんまいは、回転軸体と嵌合するための貫通孔を有するひげ玉と、ひげ玉
と接続部で接続し、貫通孔を中心にしてひげ玉に巻回されるコイル形状のぜんまい部と、を備える、水晶で形成されたひげぜんまいであって、晶質である第1の領域と、非晶質であり、第1の領域より断面積が小さい第2の領域と、を有することを特徴とする。
The hairspring of the present invention is a hairspring having a through-hole for fitting to a rotating shaft body, a coil-shaped spring that is connected to the whiskball at a connection portion and wound around the hairball around the through-hole. A first spring region made of quartz, and having a first region that is crystalline, and a second region that is amorphous and has a smaller cross-sectional area than the first region. It is characterized by that.
一部の所定領域は、ひげ玉の貫通孔を挟み前記接続部と対向する領域であってもよい。A part of the predetermined region may be a region facing the connection part with the through hole of the whisker ball interposed therebetween.
一部の所定領域をひげ玉の貫通孔を中心とした角度θで表したとき、θは、180度以下であることが望ましい。When a part of the predetermined region is expressed by an angle θ with the through-hole of the whisker ball as the center, θ is preferably 180 degrees or less.
さらに、角度θは、約90度であることが望ましい。Further, the angle θ is preferably about 90 degrees.
また、一部の所定領域の結晶構造が晶質であり、他の領域の結晶構造が非晶質であってもよい。Further, the crystal structure of some predetermined regions may be crystalline, and the crystal structure of other regions may be amorphous.
また、一部の所定領域の結晶構造が非晶質であり、他の領域の結晶構造が晶質であってもよい。Further, the crystal structure of some predetermined regions may be amorphous, and the crystal structure of other regions may be crystalline.
ひげぜんまいと結晶構造の異なる保護膜を、ひげぜんまいの表面に設け、保護膜が除去されたトリミング領域を有していてもよい。A protective film having a crystal structure different from that of the hairspring may be provided on the surface of the hairspring, and the trimming region from which the protective film is removed may be provided.
これにより、ぜんまい部に保護膜を形成することで、ひげぜんまいの歩度を変化させ、保護膜を部分的にトリミングすることで歩度を保護膜形成前に戻す方向に変化させて、ひげぜんまいの歩度を調整することができる。 Thus, by forming a protective film on the mainspring part, the rate of the balance spring is changed, and by partially trimming the protective film, the rate is changed in a direction to return to the state before the protective film is formed. Can be adjusted.
本発明のひげぜんまいの製造方法によれば、ひげぜんまいを駆動機構に組み込み後に、レーザ照射によって歩度を調整することができるので、駆動機構ごとに駆動機構のばらつ
き等の影響を吸収した高精度な歩度調整を実現したひげぜんまいの製造方法を提供できる。
According to the method of manufacturing the hairspring of the present invention, the rate can be adjusted by laser irradiation after the hairspring is incorporated into the drive mechanism, so that it is highly accurate to absorb the influence of variations in the drive mechanism for each drive mechanism. It is possible to provide a method for manufacturing a hairspring that achieves rate adjustment.
レーザ照射を用いることで、ひげぜんまい材料の残渣を周囲に飛散させることなく、ひげぜんまいの部分的な非晶質化又は晶質化によってヤング率を変化させることで、高精度な歩度調整が実施できる。 By using laser irradiation, the Young's modulus is changed by partially amorphizing or crystallizing the hairspring without scattering the balance of the hairspring material to the surroundings. it can.
また、ウェハ上に多数形成されたひげぜんまいをウェハ単位で一括して歩度測定し、ウェハ単位で一括してレーザ照射による歩度調整を実施できる。これにより、ウェハの形態で高精度に歩度調整されたひげぜんまいを一括して大量に製造でき、量産性にすぐれたひげぜんまいの製造を実現できる。 Further, it is possible to measure the yield of a large number of hairsprings formed on the wafer in a batch for each wafer and adjust the yield by laser irradiation in a batch for each wafer. As a result, it is possible to manufacture a large amount of the hairspring that has been adjusted in rate with high accuracy in the form of a wafer in a lump, and it is possible to realize the manufacture of a hairspring that is excellent in mass productivity.
以下図面に基づいて本発明のひげぜんまいの製造方法の具体的な実施の形態を詳述する。説明にあっては、ひげぜんまいは、結晶構造を有する材料によるウェハから形成された一体構造である場合を例にして説明する。説明においては、第1から第4の実施形態は、
結晶構造が晶質である材料(水晶や単結晶シリコン)を用いる場合を例にする。第5の実施形態は、結晶構造が非晶質である材料(アモルファスシリコンやポリシリコン)を用いる場合を例にする。
Hereinafter, specific embodiments of the method for manufacturing a hairspring of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the hairspring will be described by taking as an example the case of an integral structure formed from a wafer made of a material having a crystal structure. In the description, the first to fourth embodiments are
The case where a material (crystal or single crystal silicon) having a crystalline structure is used is taken as an example. The fifth embodiment exemplifies a case where a material (amorphous silicon or polysilicon) having an amorphous crystal structure is used.
[実施形態の特徴]
第1から第4の実施形態の特徴は、レーザ照射によって晶質から非晶質化して歩度調整する点である。
第1の実施形態は、駆動機構に組み込まれた状態でのひげぜんまいをレーザ照射によって歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第2の実施形態は、ウェハ状態のひげぜんまいをレーザ照射によって一括して歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第3の実施形態は、レーザ照射工程後にエッチング加工によって歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第4の実施形態は、保護膜形成後のトリミング加工によって歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第5の実施形態の特徴は、レーザ照射によって非晶質から晶質化して歩度調整する点である。
[Features of the embodiment]
The feature of the first to fourth embodiments is that the rate is adjusted by making the crystal amorphous by laser irradiation.
1st Embodiment demonstrates the manufacturing method of the hairspring which adjusts a rate by the laser irradiation of the hairspring in the state integrated in the drive mechanism.
In the second embodiment, a method for manufacturing a hairspring will be described in which the rate of the hairspring in a wafer state is adjusted collectively by laser irradiation.
In the third embodiment, a method for manufacturing a hairspring in which the rate is adjusted by etching after the laser irradiation process will be described.
In the fourth embodiment, a method for manufacturing a hairspring in which the rate is adjusted by trimming after forming the protective film will be described.
The feature of the fifth embodiment is that the rate is adjusted by crystallizing from amorphous by laser irradiation.
[第1の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明:図1]
第1の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図1のフローチャートを用いて説明する。なお、各工程の詳細は後述する。また、説明の前提として本実施形態のひげぜんまいの製造方法は、結晶構造の単一のウェハに複数のひげぜんまいを形成し、ひげぜんまいの集合体として一括して製造する製造方法を例示する。もちろん、このウェハとしての集合体による一括製造に限定されるものではなく、1枚のウェハに1つのひげぜんまいを形成する製造方法でも、本実施形態は適応可能である。
[Description of Manufacturing Process of Hairspring of First Embodiment: FIG. 1]
The steps of the hairspring manufacturing method according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Details of each process will be described later. In addition, as a premise for explanation, the method for manufacturing the hairspring of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of hairsprings are formed on a single wafer having a crystal structure and are collectively manufactured as a collection of hairsprings. Needless to say, the present embodiment is not limited to collective manufacturing by an assembly as a wafer, and the present embodiment can be applied to a manufacturing method in which one hairspring is formed on one wafer.
図1のフローチャートにおいて、まず、結晶構造を有する材料から成る板状のウェハに、エッチング技術を用いて多数のひげぜんまいの外形形状を形成する(外形形成工程:ST1)。 In the flowchart of FIG. 1, first, the outer shape of a large number of hairsprings is formed on a plate-shaped wafer made of a material having a crystal structure using an etching technique (outer shape forming step: ST1).
次に、ひげぜんまいをウェハから個々に分離し、駆動機構(たとえば、時計機構)に組み込む(組み込み工程:ST2)。 Next, the hairspring is individually separated from the wafer and incorporated into a drive mechanism (for example, a timepiece mechanism) (incorporation step: ST2).
次に、駆動機構に組み込んだひげぜんまいを伸縮運動させて歩度を測定し、歩度測定データを取得する(歩度測定工程:ST3)。 Next, the rate is measured by expanding and contracting the hairspring incorporated in the drive mechanism, and the rate measurement data is acquired (the rate measurement step: ST3).
次に、取得した歩度測定データが所定の基準値内であるか否かを判定する(判定工程:ST4)。
ここで、肯定判定(基準値内)であれば、調整作業は不要であるので製造工程を終了し、否定判定(基準値外)であれば、工程ST5へ進む。
Next, it is determined whether or not the acquired rate measurement data is within a predetermined reference value (determination step: ST4).
Here, if the determination is affirmative (within the reference value), the adjustment process is unnecessary, so the manufacturing process is terminated. If the determination is negative (out of the reference value), the process proceeds to step ST5.
次に、判定工程(ST4)が否定判定であれば、レーザ照射による歩度調整を行うためのレーザ照射の条件を、取得した歩度測定データに基づいて算出する(照射条件算出工程:ST5)。 Next, if the determination step (ST4) is a negative determination, a laser irradiation condition for performing rate adjustment by laser irradiation is calculated based on the acquired rate measurement data (irradiation condition calculation step: ST5).
次に、照射条件算出工程(ST5)によって算出された照射条件に基づいて、ひげぜんまいにレーザを照射し、ひげぜんまいの所定の箇所を非晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまいの歩度を調整する(レーザ照射工程:ST6)。 Next, based on the irradiation condition calculated in the irradiation condition calculation step (ST5), the hairspring is irradiated with laser, a predetermined portion of the hairspring is changed to amorphous to change the Young's modulus, and The rate is adjusted (laser irradiation step: ST6).
次に、歩度測定工程(ST3)に戻り、再度、ひげぜんまいの歩度を測定し、次の判定工程(ST4)で肯定判定がなされるまで工程ST3〜ST6を繰り返す。なお、製造工程を簡略化するために、1回のレーザ照射工程(ST6)で製造工程を終了してもよい(破線で示す)。 Next, returning to the rate measurement step (ST3), the rate of the hairspring is measured again, and steps ST3 to ST6 are repeated until an affirmative determination is made in the next determination step (ST4). In addition, in order to simplify a manufacturing process, you may complete | finish a manufacturing process by one laser irradiation process (ST6) (it shows with a broken line).
[第1の実施形態のひげぜんまいの形状の説明:図2]
次に、第1の実施形態で製造するひげぜんまいの一例を図2を用いて説明する。
ここで、図2(b)は、図2(a)で示す切断線A−A´で切断された側断面図である。図2において、符号10は第1の実施形態で製造されるひげぜんまいである。ひげぜんまい10は、細いコイル形状のぜんまい部11、ぜんまい部11の中心に位置するひげ玉12、ぜんまい部11の終端に位置するひげ持13によって一体に構成される。
[Description of the shape of the hairspring of the first embodiment: FIG. 2]
Next, an example of the hairspring manufactured in the first embodiment will be described with reference to FIG.
Here, FIG. 2B is a sectional side view taken along the cutting line AA ′ shown in FIG. In FIG. 2,
ひげ玉12は、回転軸体(後述する)と嵌合する貫通孔12aを有している。また、ひげ玉12とぜんまい部11とは接続部12bによって接続されている。すなわち、ぜんまい部11は、接続部12bを介してひげ玉12を中心にひげ玉12を巻回して形成される。また、ひげ持13には、ひげ持ピン(図示せず)と嵌合する貫通孔13aが設けてある。
The
ここで、ひげぜんまい10は、結晶構造を有する材料、たとえば、水晶や単結晶シリコン等によるウェハから形成された一体構造である。ひげぜんまい10の大きさは特に限定されないが、その大きさの一例をあげると、ぜんまい部11の厚さをt、幅をwとするとするとき、厚さt=100〜200μm、幅w=20〜50μm程度であり、大凡の直径は4〜7mm程度の範囲である。
Here, the
[第1の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程(水晶)の説明:図3]
次に、第1の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程(ST1)を結晶材料が水晶である場合を例として図3を用いて説明する。
ここで図3は、水晶ウェハ上に形成されるひげぜんまい10のぜんまい部11の断面の一部を模式的に示す断面図である。
[Description of the outer diameter forming step (crystal) of the hairspring of the first embodiment: FIG. 3]
Next, the outer diameter forming step (ST1) of the hairspring of the first embodiment will be described with reference to FIG. 3 by taking the case where the crystal material is quartz as an example.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the cross section of the
図3において、図3(a)に示す所定の板厚に調整された平板形状の単一の水晶板である水晶ウェハ1の両面に、図3(b)に示すように、エッチング液に耐性のある金属耐食膜2a、2bと、その上にフォトレジスト3a、3bと、を形成する。
これらの金属耐食膜2a、2bは、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト3a、3bは、知られているスピンコート技術を用いて形成することができる。
In FIG. 3, both surfaces of a
These metal corrosion resistant films 2a and 2b can be formed using a known vapor deposition technique or sputtering technique. The photoresists 3a and 3b can be formed using a known spin coating technique.
次に、図3(c)に示すように、ひげぜんまいパターンがそれぞれ描画された2枚のフォトマスク4a、4bを水晶ウェハ1の上下に配置し、フォトマスク4a、4bの上から所定の波長の光(矢印B)を照射してフォトレジスト3a、3bを露光する。
Next, as shown in FIG. 3C, two photomasks 4a and 4b each having a hairspring pattern drawn thereon are arranged above and below the
次に、図3(d)に示すように、フォトレジスト3a、3bの現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属耐食膜2a、2bをパターニングし、耐エッチング用マスク部材であるエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクは、符号5a、5bとする。 Next, as shown in FIG. 3D, the photoresists 3a and 3b are developed, and the metal corrosion resistant films 2a and 2b are patterned using the formed resist pattern as a mask, and an etching mask which is an etching resistant mask member is formed. Form. This etching mask is denoted by reference numerals 5a and 5b.
次に、図3(e)に示すように、フォトレジスト3a、3bを剥離後、表裏両面にエッチングマスク5a、5bの形成された水晶ウェハ1を水晶用エッチング液であるフッ酸系のエッチング液(図示せず)に浸漬すると、エッチングマスク5a、5bに覆われていない部分の水晶が表裏両側から溶解する。
Next, as shown in FIG. 3 (e), after removing the photoresists 3a and 3b, the
その後、エッチングマスク5a、5bを除去することによって、水晶によるぜんまい部11(すなわちひげぜんまい10)が形成される。
なお、図3に示す例では、ぜんまい部11の断面のみを示しているが、実際にはこの外形形成工程ST1によって、図2に示すひげぜんまい10の外形の全体が形成される。
Thereafter, by removing the etching masks 5a and 5b, the mainspring portion 11 (that is, the hairspring 10) made of quartz is formed.
In the example shown in FIG. 3, only the cross section of the
[第1の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程(シリコン)の説明:図4]
次に、第1の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程(ST1)を結晶材料が単結晶シリコンである場合を例として図4を用いて説明する。
ここで図4は、シリコンウェハ上に形成されるひげぜんまい10のぜんまい部11の断面の一部を模式的に示す断面図である。なお、単結晶シリコンによるひげぜんまいの外径形成工程は、深掘りRIE(Deep Reactive Ion Etching)技術などのアスペクト比が高いエッチングが可能なドライエッチング技術を用いることができる。これは、半導体回路の製造と同様な公知の製造技術である。
[Description of the outer diameter forming step (silicon) of the hairspring of the first embodiment: FIG. 4]
Next, the outer diameter forming step (ST1) of the hairspring of the first embodiment will be described using FIG. 4 as an example in which the crystal material is single crystal silicon.
Here, FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of the cross section of the
図4において、図4(a)に示すように、ベースとなるシリコンウェハ20上に、深掘りRIE技術によるエッチングを行う際のストッパとして機能するSiO2層21を公知の成膜技術や酸化技術で形成し、さらにその上に、ひげぜんまいとなるSi層22(活性層)を公知の成膜技術で形成する。
In FIG. 4, as shown in FIG. 4A, a SiO 2 layer 21 that functions as a stopper when etching is performed by a deep RIE technique on a
もちろんベースとなるシリコン層の上部に酸化膜層を備え、さらにその上部にシリコン層を有するSOI基板を用いてもよい。 Of course, an SOI substrate having an oxide film layer above the silicon layer serving as a base and further having a silicon layer thereon may be used.
次に、図4(b)に示すように、Si層22の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、ひげぜんまいの形状に基づいたマスク23を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a photoresist is applied to the surface of the
次に、図4(c)に示すように、混合ガス(SF6+C4F8)(矢印G)を用いて、Si層22を深掘りRIE技術でドライエッチングする。これにより、シリコンウェハ20上にひげぜんまい10の外形が形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次に、図4(d)に示すように、マスク23を除去し、さらに図4(e)に示すように、フッ酸(図示せず)によってSiO2層21を除去することで、Si層22が離断し、単結晶シリコンによるぜんまい部11(すなわちひげぜんまい10)が形成される。
Next, as shown in FIG. 4D, the mask 23 is removed, and further, as shown in FIG. 4E, the SiO 2 layer 21 is removed by hydrofluoric acid (not shown), whereby the
以上、結晶材料が水晶と単結晶シリコンの場合のひげぜんまいの製造方法を説明した。以下の説明では、水晶ウェハから形成するひげぜんまいを前提として説明する。 The method for manufacturing the hairspring when the crystal material is crystal and single crystal silicon has been described above. In the following description, description will be made on the premise of a hairspring formed from a quartz wafer.
[第1の実施形態のひげぜんまいの組み込み工程の説明:図5]
次に、第1の実施形態のひげぜんまいの組み込み工程(ST2)を図5を用いて説明する。なお、説明の前提として、ひげぜんまいを組み込む駆動機構が機械式時計であるとして説明する。図5において、ひげぜんまい10は、回転軸体であるてん真31とてん輪32と共に、調速機構であるテンプ30として駆動機構40(機械式時計)に組み込まれる。
[Explanation of the hairspring incorporation process of the first embodiment: FIG. 5]
Next, the hairspring main step incorporating step (ST2) of the first embodiment will be described with reference to FIG. Note that, as a premise of the description, the drive mechanism incorporating the hairspring is assumed to be a mechanical timepiece. In FIG. 5, the
すなわち、ひげぜんまい10のひげ玉12に形成されている貫通孔12a(図2参照)にてん真31が嵌合し、てん輪32と共に一体化したテンプ30が駆動機構40に組み込まれる。ここで、テンプ30は、よく知られているように、ひげぜんまい10の伸縮運動によって等時性にすぐれた往復運動を行い、駆動機構40の心臓部として機能する。
That is, the balance 31 is fitted in the through hole 12 a (see FIG. 2) formed in the
また、駆動機構40は、香箱車46に内包する動力ぜんまい(図示せず)が駆動力とな
って、2番車45、3番車44、4番車43に回転力を伝達すると共に各番車を所定の回転数で回転させる。4番車43には、がんぎ車42が噛み合っており、がんぎ車42にはアンクル41が噛み合っている。このがんぎ車42、アンクル41、テンプ30は、テンプ30の往復運動を回転運動に変換する調速機構を構成する。
Further, the drive mechanism 40 has a power mainspring (not shown) included in the barrel complete 46 as a driving force to transmit the rotational force to the second wheel 45, the third wheel 44, and the fourth wheel 43 and each number. The car is rotated at a predetermined speed. A
4番車43には秒針47が装着され、2番車45には分針48が装着している。なお、時針や各歯車を支持する地板等は図示を省略する。 A second hand 47 is attached to the fourth wheel 43 and a minute hand 48 is attached to the second wheel 45. Note that the hour hand and the ground plate for supporting each gear are not shown.
ここで、前述したように、テンプ30は香箱車46からの駆動力が伝達され、ひげぜんまい10のバネ力による伸縮運動で規則正しく動作する。このひげぜんまい10の伸縮運動、すなわち、テンプ30の往復運動の規則性は、ひげぜんまい10の歩度に基づいたものとなり、このひげぜんまい10の歩度によって、時計の進み遅れが決定されるのである。
Here, as described above, the balance 30 is transmitted with the driving force from the barrel complete 46 and regularly operates by the expansion and contraction motion of the
[第1の実施形態のひげぜんまいの歩度測定工程の説明:図5]
次に、第1の実施形態のひげぜんまいの歩度測定工程(ST3)を図5を用いて説明する。図5において、前述したように、ひげぜんまい10は駆動機構40に組み込まれ、香箱車46の駆動力によって伸縮運動を継続する。歩度測定工程では、このひげぜんまい10の伸縮運動、すなわち、テンプ30の往復運動を特殊な音声マイクによって検出する歩度測定器(図示せず)を用いて歩度を測定する。
[Explanation of the rate measurement process of the hairspring of the first embodiment: FIG. 5]
Next, the rate measuring step (ST3) of the hairspring of the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5, as described above, the
この歩度測定器は、機械式時計のメンテナンスに使用される一般的な測定器を用いることができる。すなわち、第1の実施形態のひげぜんまいの歩度測定工程では、ひげぜんまい10の歩度を駆動機構40に組み込んだ状態で測定するのである。
As this rate measuring device, a general measuring device used for maintenance of a mechanical timepiece can be used. That is, in the step of measuring the rate of the hairspring of the first embodiment, the rate of the
[第1の実施形態のひげぜんまいの照射条件算出工程(ST5)の説明]
次に、歩度測定工程(ST3)で取得した歩度測定データが、所定の基準値内に入っていない場合(判定工程ST4で否定判定)に実施される照射条件算出工程(ST5)を説明する。ここで、歩度測定データが基準値外であるので、その歩度測定データから、ひげぜんまいに照射するレーザの照射条件を算出する。
[Explanation of irradiation condition calculation step (ST5) of hairspring of the first embodiment]
Next, an irradiation condition calculation step (ST5) performed when the rate measurement data acquired in the rate measurement step (ST3) does not fall within a predetermined reference value (negative determination in determination step ST4) will be described. Here, since the rate measurement data is outside the reference value, the irradiation condition of the laser for irradiating the hairspring is calculated from the rate measurement data.
ここで用いられるレーザは、知られているフェムト秒レーザであり、レーザの照射条件としては、レーザ出力、焦点深度、照射範囲、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも1つについて、歩度測定工程で得た歩度測定データに基づいて照射条件を算出し、レーザの照射を制御するのである。なお、照射条件算出作業は、コンピュータ等で自動的に実施することが好ましいが、限定されるものではない。また、同様な効果を示すならば、レーザは、フェムト秒レーザに限定されない。 The laser used here is a known femtosecond laser, and the laser irradiation conditions include at least one of laser output, depth of focus, irradiation range, irradiation frequency, and irradiation angle in the rate measurement process. An irradiation condition is calculated based on the obtained rate measurement data, and laser irradiation is controlled. The irradiation condition calculation work is preferably automatically performed by a computer or the like, but is not limited thereto. Further, the laser is not limited to a femtosecond laser as long as the same effect is exhibited.
[第1の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射工程(ST6)の説明:図6]
次に、第1の実施形態のレーザ照射工程(ST6)を、図6を用いて説明する。なお、図6(b)は前述した図2と同様に、図6(a)で示す切断線A−A´で切断された側断面図である。図6において、レーザ照射工程では、前述の照射条件算出工程で得られた照射条件に基づいて、駆動機構40に組み込まれたひげぜんまい10に対して、レーザ照射器50からフェムト秒レーザ51を照射する(図6(b)参照)。
[Description of Laser Spring Step (ST6) of Hairspring of First Embodiment: FIG. 6]
Next, the laser irradiation process (ST6) of 1st Embodiment is demonstrated using FIG. 6B is a side cross-sectional view taken along the cutting line AA ′ shown in FIG. 6A, similarly to FIG. 2 described above. In FIG. 6, in the laser irradiation step, the
図6(a)は、フェムト秒レーザ51の照射によって効果的に歩度を調整できる照射領域E(ハッチングで示す)の一例を示している。ここで図示するように、ひげ玉12の貫通孔12aを挟み接続部12bと対向するぜんまい部11の一部の所定領域にフェムト秒レーザ51を照射すると歩度調整に対して特に効果的であることが実験等によって判明した。ここで、照射領域Eをひげ玉12の貫通孔12aを中心とした角度θで表すと、歩度
調整に効果的な照射領域Eの角度θは180度以下であり、好ましくは約90度である。
なお、最適な照射領域Eは、ひげぜんまいの材質や形状によって異なる可能性があるため、あらかじめ実験等で把握しておくことが好ましい。
FIG. 6A shows an example of an irradiation region E (indicated by hatching) in which the rate can be adjusted effectively by irradiation with the
Note that the optimum irradiation region E may vary depending on the material and shape of the hairspring, so it is preferable to know in advance through experiments or the like.
ここで、レーザ照射によってひげぜんまい10の歩度を調整できる理由は、フェムト秒レーザ51をひげぜんまい10のぜんまい部11に照射すると、ぜんまい部11の照射領域Eがレーザ照射による熱によって水晶の結晶構造が非晶質に変化する。すなわち、水晶が石英ガラスに改質されるのである。ここで、水晶のヤング率は約97であるが、石英ガラスのヤング率は約72であるので、照射領域Eが非晶質化されることでヤング率が低下し、その結果、ひげぜんまい10の歩度を調整(具体的には歩度を遅く)することができるのである。
Here, the reason why the rate of the
また、図6(a)で示す照射領域Eを非晶質化することによって、ひげぜんまい10の伸縮のバランスが良好となって、歩度の調整と共に等時性に優れたひげぜんまいを得ることができる。
Further, by making the irradiation region E shown in FIG. 6A amorphous, the balance of expansion and contraction of the
なお、照射領域Eの、ひげぜんまい10を構成する細いコイル形状のぜんまい部11のすべてを非晶質化しなくてもよい。ひげぜんまい10のヤング率によって、ぜんまい部11のどこを改質させるかを決めればよい。
In addition, it is not necessary to make all the thin coil-shaped
なお、ひげぜんまい10の材料が単結晶シリコンの場合でも、フェムト秒レーザの照射によってアモルファスシリコンに改質されてヤング率が低下するので、同様に歩度を調整することができる。
Even when the material of the
[第1の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射による非晶質化の説明:図7]
次に、レーザ照射工程(ST6)において、ひげぜんまい10のぜんまい部11にフェムト秒レーザ51を照射することで、ぜんまい部11の非晶質化がどのように行われるかの一例を、図7を用いて説明する。
[Description of Amorphization by Laser Irradiation of Hairspring of First Embodiment: FIG. 7]
Next, an example of how the
ここで、図7は、図6(b)の一部を拡大したぜんまい部11の側断面図であって、図7(a)は、フェムト秒レーザ51の照射が弱い場合を例示しており、照射されるぜんまい部11の非晶質領域11bは、図示するように、ぜんまい部11の内部に部分的に形成される。なお、非晶質領域11b以外の周辺は、結晶領域11aである。
Here, FIG. 7 is a side sectional view of the
また、図7(b)は、フェムト秒レーザ51の強さが中程度の場合を例示しており、照射されるぜんまい部11の非晶質領域11cは、図示するように、ぜんまい部11の内部の大部分に形成される。
FIG. 7B illustrates the case where the intensity of the
また、図7(c)は、フェムト秒レーザ51の照射が強い場合を例示しており、照射されるぜんまい部11の非晶質領域11dは、図示するように、ぜんまい部11の内部全体に形成される。
FIG. 7C illustrates a case where the irradiation of the
ここで、フェムト秒レーザ51の強弱は、レーザ出力、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも1つを歩度の測定結果に基づいて照射条件を算出し制御することで実施される。すなわち、レーザ出力、照射周波数、照射角度の少なくとも1つの条件を変えることで、ぜんまい部11に照射される単位時間あたりのエネルギー量を変えることができ、非晶質領域の範囲を変化させて、ひげぜんまいのヤング率を調整することができる。
Here, the strength of the
すなわち、図7(a)に示すように、非晶質領域11bが、ぜんまい部11の内部の小さな領域に形成されていれば、ヤング率の低下はわずかなので、歩度の変化(低下)は小
さくなる。また、図7(c)に示すように、非晶質領域11dが、ぜんまい部11の内部全体に形成されれば、ヤング率の低下は大きくなり、それによる歩度の変化(低下)も大きくなるので、歩度の調整幅を拡大することができる。
That is, as shown in FIG. 7 (a), if the amorphous region 11b is formed in a small region inside the
また、フェムト秒レーザ51の照射範囲を変えることで、照射領域の範囲や位置を変えて歩度を調整することができる。すなわち、図6(a)の説明で前述したように、歩度調整に効果的である照射領域Eの角度θを変えることで(すなわち照射範囲を変える)、ひげぜんまい10のヤング率を変えて歩度を調整することができる。たとえば、角度θを小さくして照射領域Eを狭くすれば、ひげぜんまい10のヤング率の変化が小さくなるので、レーザ照射による歩度の調整幅は小さくなる。また、角度θを大きくして照射領域Eを広くすれば、ひげぜんまい10のヤング率の変化が大きくなるので、歩度の調整幅を大きくできる。
Further, by changing the irradiation range of the
また、フェムト秒レーザ51の焦点深度を変えることで、歩度を調整することができる。すなわち、フェムト秒レーザ51の焦点深度を調整して、図7で示すように、ぜんまい部11の断面の中心部C付近にフェムト秒レーザ51を集光させることで、中心部C付近の単位面積あたりのエネルギー量を大きくすることができ、ぜんまい部11の非晶質化を確実に実施できる。このように、フェムト秒レーザ51は集光させることによって、水晶のような透明材料であっても非晶質化できるので、水晶によるひげぜんまいの歩度調整にフェムト秒レーザ51は好適である。
Further, the rate can be adjusted by changing the focal depth of the
以上のように、第1の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、ひげぜんまいを駆動機構(たとえば時計)に組み込み後、レーザ照射によって歩度をきめ細かく高精度に調整することができるので、ひげぜんまいの加工ばらつきだけでなく、駆動機構の加工精度によるばらつきや、組み立て精度によるばらつき等を吸収して、個々の駆動機構に応じた高精度な歩度調整を実現することができ、その効果はきわめて大きい。 As described above, according to the method of manufacturing the hairspring according to the first embodiment, the rate of the hairspring can be finely adjusted with high accuracy by laser irradiation after the hairspring is incorporated into a drive mechanism (for example, a watch). Absorbing not only the variation in the mainspring's machining but also the variation in the machining accuracy of the drive mechanism and the variation in assembly accuracy, it is possible to achieve highly accurate rate adjustment according to the individual drive mechanism, and the effect is extremely high large.
また、ひげぜんまい10を研磨したりして歩度調整するのではなく、フェムト秒レーザの照射によって、ひげぜんまい10の内部を非晶質化することでヤング率を変化させ歩度調整するので、ひげぜんまいの残渣が周囲に飛散したりせず、小型で精密な駆動機構に組み込んで歩度調整を実施しても問題が生じることが無く、信頼性に優れたひげぜんまいの製造方法を提供することができる。
In addition, the rate adjustment is not performed by polishing the
また、フェムト秒レーザの照射によって、ひげぜんまい10の伸縮のバランスを改善できるので、等時性に優れたひげぜんまいを製造することができ、このひげぜんまいを機械式時計に採用することで、機械式時計の姿勢差等を改善できる効果も備えている。
Further, since the balance of expansion and contraction of the
[第2の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明:図8]
次に、第2の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図8のフローチャートを用いて説明する。なお、各工程の詳細は後述する。ここで、第2の実施形態のひげぜんまいの製造方法は、結晶構造の単一のウェハに複数のひげぜんまいを形成し、ひげぜんまいの集合体として一括して製造し、且つ、歩度測定は抜き取りによって実施する製造方法である。
[Description of Manufacturing Process of Hairspring of Second Embodiment: FIG. 8]
Next, the steps of the hairspring manufacturing method according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Details of each process will be described later. Here, in the method of manufacturing the hairspring of the second embodiment, a plurality of hairsprings are formed on a single wafer having a crystal structure, the hairsprings are manufactured collectively as a collection of hairsprings, and the rate measurement is extracted. It is a manufacturing method implemented by.
図8のフローチャートにおいて、まず、結晶構造を有する材料のウェハに、エッチング技術を用いて多数のひげぜんまいの外形形状を形成する(外形形成工程:ST10)。この外形形成工程(ST10)は、前述した第1の実施形態のひげぜんまいの外形形成工程(ST1:図3、図4参照)と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、以降の説明では、水晶によるひげぜんまいを前提として説明し、この外形形成工程(ST10)で
形成されたひげぜんまいは、第1の実施形態のひげぜんまい10の形状(図2参照)と同様である。
In the flowchart of FIG. 8, first, the outer shape of a large number of hairsprings is formed on a wafer of a material having a crystal structure using an etching technique (outer shape forming step: ST10). Since this outer shape forming step (ST10) is the same as the outer shape forming step (ST1: see FIGS. 3 and 4) of the hairspring of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted. In the following description, the description will be made on the assumption that the hairspring is made of crystal, and the hairspring formed in this outer shape forming step (ST10) is the same as the shape of the
次に、多数のひげぜんまい10が形成された水晶ウェハ1を歩度測定システムに乗せ、水晶ウェハ1を振動させながら、振動測定器によって水晶ウェハ1上のひげぜんまいの固有振動数(歩度)を抜き取りによって測定する(抜き取り歩度測定工程:ST11)。
Next, the
次に、抜き取り歩度測定工程(ST11)で得られた歩度測定データを平均化し、測定した水晶ウェハ1に形成された多数のひげぜんまい10の歩度の平均値を算出する(平均値算出工程:ST12)。
Next, the rate measurement data obtained in the sampling rate measurement step (ST11) is averaged, and the average value of the rates of the large number of
次に、算出した歩度の平均値が所定の基準値内であるか否かを判定する(判定工程:ST13)。ここで、肯定判定(基準値内)であれば、調整作業は不要であるので製造工程を終了し、否定判定(基準値外)であれば、工程ST14へ進む。 Next, it is determined whether or not the calculated average rate is within a predetermined reference value (determination step: ST13). Here, if the determination is affirmative (within the reference value), the adjustment process is unnecessary, so the manufacturing process is terminated. If the determination is negative (outside the reference value), the process proceeds to step ST14.
次に、判定工程ST13で否定判定であれば、レーザ照射による歩度調整を行うためのレーザ照射の条件を算出する(照射条件算出工程:ST14)。ここで、第1の実施形態と同様に、レーザの照射条件としては、レーザ出力、焦点深度、照射範囲、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも1つについて、抜き取り歩度測定工程(ST11)で得た歩度測定データに基づいて照射条件を算出する。なお、ここで算出された照射条件は、水晶ウェハ1上のすべてのひげぜんまい10に適応される。
Next, if a negative determination is made in the determination step ST13, a laser irradiation condition for performing rate adjustment by laser irradiation is calculated (irradiation condition calculation step: ST14). Here, as in the first embodiment, as the laser irradiation conditions, at least one of the laser output, the focal depth, the irradiation range, the irradiation frequency, and the irradiation angle is obtained in the sampling rate measurement step (ST11). Irradiation conditions are calculated based on the measured rate measurement data. The irradiation condition calculated here is applied to all the
次に、照射条件算出工程によって算出された照射条件に基づいて、水晶ウェハ1上に形成されたひげぜんまい10の全数にフェムト秒レーザを照射し、ひげぜんまい10の所定の箇所を非晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまい10の歩度を調整する(レーザ照射工程:ST15)。
Next, based on the irradiation condition calculated by the irradiation condition calculation step, the femtosecond laser is irradiated to the total number of the
次に、抜き取り歩度測定工程(ST11)に戻り、再度、ひげぜんまい10の歩度を測定し、判定工程(ST13)で肯定判定がなされるまで工程ST11〜ST15を繰り返す。なお、製造工程を簡略化するために、1回のレーザ照射工程(ST15)で製造工程を終了してもよい(破線で示す)。また、本実施形態の製造工程でひげぜんまい10の歩度が基準値に達しない場合には、後述する第3の実施形態(図11参照)によって追加の歩度調整を実施してもよい。
Next, returning to the sampling rate measurement step (ST11), the rate of the
[第2の実施形態のひげぜんまいの抜き取り歩度測定工程の説明:図9]
次に、第2の実施形態のひげぜんまいの抜き取り歩度測定工程(ST11)の一例を図9を用いて説明する。図9において、多数のひげぜんまい10が形成された水晶ウェハ1を歩度測定システム60に含まれるステージ61に乗せ、このステージ61を振動させることで、水晶ウェハ1上のすべてのひげぜんまい10を所定の周波数で振動させる。ここで、ステージ61は歩度測定システム60の駆動部62によって駆動されるが、駆動部62は制御部63によって制御され、水晶ウェハ1への振動が制御される。
[Explanation of Step of Measuring Balance Rate of Second Embodiment: FIG. 9]
Next, an example of the hairspring extraction rate measuring step (ST11) according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the
水晶ウェハ1は、ステージ61からの振動が加えられると、水晶ウェハ1上に形成されている個々のひげぜんまい10が、それぞれの固有振動数で同時に振動することになる。なお、水晶ウェハ1上のひげぜんまい10は、便宜上、4個を図示しているが、実際には多数のひげぜんまいが形成される。また、水晶ウェハ1上のひげぜんまい10を振動させる手段は限定されず、多数のひげぜんまい10を図示しない手段で順次一つずつ振動させてもよい。
When vibration from the stage 61 is applied to the
次に、振動測定システム60は、一例としてレーザドップラ振動測定器64によって、
所定のレーザ光65を水晶ウェハ1上のひげぜんまい10に照射し、その振動状態を測定して、制御部63は歩度測定データとして内部に記憶する。
Next, the vibration measurement system 60 includes, as an example, a laser Doppler vibration measurement device 64,
A predetermined laser beam 65 is irradiated onto the
ここで、歩度測定は、水晶ウェハ1上の多数のひげぜんまい10を所定の割合でランダムに選択して測定する抜き取り方式を採用する。これにより、歩度測定の時間短縮が可能となる。なお、水晶ウェハ1上の任意のひげぜんまい10を歩度測定するためには、レーザドップラ振動測定器64を水晶ウェハ1上の各ひげぜんまい10に対して相対的に移動させる移動手段が必要である。
Here, the rate measurement employs a sampling method in which a large number of
この移動手段としては、レーザドップラ振動測定器64を図示しない手段で固定し、ステージ61を図示しない手段によってX方向やY方向に移動させることで、水晶ウェハ1上の任意のひげぜんまい10がレーザドップラ振動測定器64の真下に来るように制御することで実現できる。また、他の手段としては、ステージ61を固定して、レーザドップラ振動測定器64を図示しない手段でX方向やY方向に移動させてもよい。
As the moving means, the laser Doppler vibration measuring instrument 64 is fixed by means not shown, and the stage 61 is moved in the X direction or Y direction by means not shown, so that any
[第2の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射工程の説明:図9]
次に、第2の実施形態のレーザ照射工程(ST15)の一例を図9を用いて説明する。なお、レーザ照射工程(ST15)で用いられるレーザ照射システム70の基本構成は、前述した歩度測定システム60(図9参照)に近い構成であり、レーザ照射システム70は、レーザドップラ振動測定器64をレーザ照射器50に変更し、制御部63の歩度測定ソフトウェアをレーザ照射ソフトウェアに変更することで実現できる。従って、レーザ照射工程(ST15)は、前述した抜き取り歩度測定工程(ST11)を説明する図9を用いて説明し、システムの共通要素は同一符号を用いる。
[Description of Laser Spring Process of Hairspring of Second Embodiment: FIG. 9]
Next, an example of the laser irradiation process (ST15) of the second embodiment will be described with reference to FIG. The basic configuration of the
図9において、レーザ照射工程(ST15)では、照射条件算出工程(ST14)で得られた照射条件に基づいて、レーザ照射器50からフェムト秒レーザ51を水晶ウェハ1上のすべてのひげぜんまい10に照射し、ぜんまい部11の所定の領域を非晶質化してヤング率を低下させ、ひげぜんまい10の歩度を調整する。なお、フェムト秒レーザ51の強弱制御や照射領域決定等は、前述した第1の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
In FIG. 9, in the laser irradiation step (ST15), the
また、レーザ照射器50を水晶ウェハ1の各ひげぜんまい10に相対的に移動させる手段は、前述した歩度測定システム60の移動手段と同様であるので説明は省略する。なお、水晶ウェハ1上のひげぜんまい10は、多数形成されていることを前提にして説明したが、1枚の水晶ウェハに1つのひげぜんまいを形成して歩度調整をしてもよいし、また、各ひげぜんまい10を水晶ウェハ1から分離し、ひげぜんまい10の1つずつに対して歩度測定し、レーザ照射して歩度調整を実施してもよい。
Further, the means for moving the
以上のように、第2の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、ウェハ上に多数形成されたひげぜんまいをウェハ状態で一括して歩度測定し、その測定データに基づいてウェハ状態のまま一括してレーザ照射による歩度調整を実施するので、扱いやすく作業性量産性に優れた高精度なひげぜんまいの製造方法を提供できる。また、歩度測定はウェハ上の多数のひげぜんまいを抜き取って測定するので、歩度測定時間を大幅に短縮でき、作業効率に優れたひげぜんまいの製造方法を実現できる。 As described above, according to the method of manufacturing the hairspring according to the second embodiment, the rate of the hairsprings formed on the wafer in a wafer state is collectively measured in the wafer state, and the wafer state is maintained based on the measurement data. Since the rate adjustment by laser irradiation is performed collectively, it is possible to provide a highly accurate hairspring manufacturing method that is easy to handle and excellent in workability and mass productivity. Further, since the rate measurement is performed by extracting a large number of hairsprings on the wafer, the rate measurement time can be greatly shortened, and a method for manufacturing a hairspring having excellent work efficiency can be realized.
[第2の実施形態の変形例のひげぜんまいの製造工程の説明:図10]
次に、第2の実施形態の変形例のひげぜんまいの製造方法の工程を図10のフローチャートを用いて説明する。ここで、第2の実施形態の変形例のひげぜんまいの製造方法は、結晶構造の単一のウェハに複数のひげぜんまいを形成し、ひげぜんまいの集合体として一括して製造し、且つ、歩度測定はウェハ上の全数のひげぜんまいに対して実施する製造方
法である。
[Description of Manufacturing Process of Hairspring of Modified Example of Second Embodiment: FIG. 10]
Next, the steps of the hairspring manufacturing method according to the modification of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, in the method of manufacturing the hairspring of the modified example of the second embodiment, a plurality of hairsprings are formed on a single wafer having a crystal structure, the hairsprings are collectively manufactured, and the rate is The measurement is a manufacturing method performed for all the hairsprings on the wafer.
図10のフローチャートにおいて、まず、結晶構造を有する材料のウェハに、エッチング技術を用いて多数のひげぜんまいの外形形状を形成する(外形形成工程:ST20)。この外形形成工程(ST20)は、前述した第1の実施形態のひげぜんまいの外形形成工程(ST1:図3、図4参照)と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、以降の説明では、水晶によるひげぜんまいを前提として説明し、この外形形成工程(ST20)で形成されたひげぜんまいは、第1の実施形態のひげぜんまい10の形状(図2参照)と同様である。
In the flowchart of FIG. 10, first, the outer shape of a large number of hairsprings is formed on a wafer of a material having a crystal structure by using an etching technique (outer shape forming step: ST20). Since the outer shape forming step (ST20) is the same as the outer shape forming step (ST1: see FIGS. 3 and 4) of the hairspring of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted. In the following description, description will be made on the premise of a hairspring by crystal, and the hairspring formed in this outer shape forming step (ST20) is the same as the shape of the
次に、多数のひげぜんまい10が形成された水晶ウェハ1を歩度測定システムに乗せ、水晶ウェハ1を振動させながら、振動測定器によって水晶ウェハ1上の全数のひげぜんまい10の固有振動数(歩度)を順次測定して歩度測定データを取得し、測定したひげぜんまい10の個々の座標位置データと共に記憶する(全数歩度測定工程:ST21)。なお、この全数歩度測定工程(ST21)は、前述した第2の実施形態による抜き取り歩度測定工程(ST11)と同様に歩度測定システム60(図9参照)によって実施するので詳細な説明は省略する。
Next, the
次に、全数歩度測定工程(ST21)で取得した歩度測定データと座標位置データとをひげぜんまい10毎に個別に読み出し、その歩度測定データと所定の基準値とを比較する(個別比較工程:ST22)。
Next, the rate measurement data and the coordinate position data acquired in the total rate measurement step (ST21) are individually read for each
次に、個別に読み出されたひげぜんまい10の歩度測定データの比較結果に基づいて、歩度測定データが所定の基準値内であるか否かを判定する(判定工程:ST23)。ここで、肯定判定(基準値内)であれば、そのひげぜんまい10に対してはレーザ照射の必要が無いので工程ST26に進み、否定判定(基準値外)であれば、次の工程ST24へ進む。
Next, based on the comparison result of the rate measurement data of the
次に、判定工程ST23が否定判定の場合、レーザ照射による歩度調整を行うためのレーザ照射の条件を算出する(照射条件算出工程:ST24)。この照射条件算出工程(ST24)は、第2の実施形態の照射条件算出工程(ST14)と同様であるので説明は省略する。 Next, when the determination step ST23 is negative, a laser irradiation condition for performing rate adjustment by laser irradiation is calculated (irradiation condition calculation step: ST24). Since this irradiation condition calculation step (ST24) is the same as the irradiation condition calculation step (ST14) of the second embodiment, description thereof is omitted.
次に、照射条件算出工程(ST24)によって算出された照射条件に基づいて、水晶ウェハ1上に形成された個別のひげぜんまい10にフェムト秒レーザを照射し、ひげぜんまい10の所定の箇所を非晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまい10の歩度を調整する(個別レーザ照射工程:ST25)。
Next, on the basis of the irradiation condition calculated in the irradiation condition calculation step (ST24), the
この個別レーザ照射工程(ST25)は、前述した第2の実施形態によるレーザ照射工程(ST15)で用いたレーザ照射システム70(図9参照)によって実施するので詳細な説明は省略する。なお、個々のひげぜんまい10をレーザ照射器50(図9参照)の真下に移動させる必要があるが、歩度測定データと共に読み出した各ひげぜんまい10の座標置データを参照して、ひげぜんまい10を相対的に移動させる制御を行う。
Since the individual laser irradiation step (ST25) is performed by the laser irradiation system 70 (see FIG. 9) used in the laser irradiation step (ST15) according to the second embodiment described above, detailed description thereof is omitted. Although it is necessary to move each
次に、個別比較工程(ST22)が水晶ウェハ1上のすべてのひげぜんまい10に対して実施されたかを判定する(終了判定工程:ST26)。ここで、すべてのひげぜんまい10に対して個別比較工程(ST22)が終了したのであれば(肯定判定)、ひげぜんまい製造工程を終了し、終了していなければ(否定判定)、個別判定工程(ST22)へ戻り、工程ST22〜ST26を繰り返す。
Next, it is determined whether the individual comparison step (ST22) has been performed for all the
以上のように、第2の実施形態の変形例によるひげぜんまいの製造方法によれば、ウェハ上に多数形成されたひげぜんまいの全数を歩度測定し、その測定データに基づいて個別にレーザ照射条件を算出し、レーザ照射による歩度調整を実施するので、1枚のウェハ内でひげぜんまいの歩度がばらついていたとしても、そのばらつきを吸収し、高精度に調整されたひげぜんまいをウェハ毎に一括して製造することができる。この結果、量産性に優れ、且つ、高精度なひげぜんまいの製造方法を提供できる。 As described above, according to the method for manufacturing the hairspring according to the modification of the second embodiment, the rate of the total number of hairsprings formed on the wafer is measured, and laser irradiation conditions are individually determined based on the measurement data. Since the rate adjustment by laser irradiation is performed, even if the balance rate of the balance spring varies within one wafer, the variation is absorbed and the balance spring adjusted with high accuracy is batched for each wafer. Can be manufactured. As a result, it is possible to provide a method for manufacturing a hairspring that is excellent in mass productivity and highly accurate.
[第3の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明:図11]
次に、第3の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図11のフローチャートを用いて説明する。ここで、第3の実施形態のひげぜんまいの製造方法は、前述の第1又は第2の実施形態のひげぜんまいの製造方法を実施した後に、さらに歩度を調整する場合に適した製造方法である。
[Description of Manufacturing Process of Hairspring of Third Embodiment: FIG. 11]
Next, the steps of the hairspring manufacturing method of the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the manufacturing method of the hairspring of the third embodiment is a manufacturing method suitable for adjusting the rate after performing the manufacturing method of the hairspring of the first or second embodiment described above. .
図11において、多数のひげぜんまいが形成された水晶ウェハ1を歩度測定システム60(図9参照)に乗せ、水晶ウェハ1を振動させながら水晶ウェハ1上のひげぜんまい10の固有振動数(歩度)を抜き取りによって測定する(抜き取り歩度測定工程:ST30)。
In FIG. 11, the
次に、抜き取り歩度測定工程(ST30)で得られた歩度測定データを平均化し、その歩度平均化データに基づいて、水晶ウェハ1をエッチングするエッチング時間を算出する(エッチング時間算出工程:ST31)。ここで、歩度の調整幅が大きければ、エッチング時間は長く設定され、歩度の調整幅が小さければ、エッチング時間は短く設定される。
Next, the rate measurement data obtained in the sampling rate measurement step (ST30) is averaged, and the etching time for etching the
次に、算出されたエッチング時間に基づいて、水晶ウェハ1をウェットエッチングする(ウェットエッチング工程:ST32)。なお、このウェットエッチング工程の詳細は後述する。
Next, the
次に、エッチング加工が終了した水晶ウェハ1を、再度、歩度測定システム60(図9参照)に乗せ、水晶ウェハ1上に形成されているひげぜんまい10の歩度を確認する(歩度確認工程:ST33)。
Next, the
次に、再度測定したひげぜんまいの歩度が所定の基準値内であるか否かを判定する(判定工程:ST34)。ここで、肯定判定(基準値内)であれば、製造工程は終了し、もし、否定判定(基準値外)であれば、工程ST31に戻って再度、エッチングを実施してもよい。 Next, it is determined whether or not the hairspring rate measured again is within a predetermined reference value (determination step: ST34). Here, if the determination is affirmative (within the reference value), the manufacturing process ends. If the determination is negative (out of the reference value), the process may return to step ST31 to perform etching again.
[第3の実施形態のひげぜんまいのウェットエッチング工程の説明:図12]
ここで、水晶には、その結晶構造に起因してエッチング異方性があり、結晶の方向によってエッチング速度が異なるという特性を有している。すなわち、一般にZカット水晶ウェハを用いた場合、横方向(X軸方向)よりも厚み方向(Z´軸方向)の削り量の方が、はるかに大きくなる特性を有している。しかし、フェムト秒レーザの照射によって非晶質になった箇所は、エッチング異方性が失われるので、厚み方向(Z´軸方向)だけでなく、横方向(X軸方向)も同じように削られる(等方性エッチング)。
[Description of the hairspring of the third embodiment: FIG. 12]
Here, the crystal has a characteristic that the etching has anisotropy due to its crystal structure, and the etching rate varies depending on the direction of the crystal. That is, in general, when a Z-cut quartz wafer is used, the amount of cutting in the thickness direction (Z′-axis direction) is much larger than the lateral direction (X-axis direction). However, since the etching anisotropy is lost in the portion that has become amorphous due to the irradiation of the femtosecond laser, not only in the thickness direction (Z′-axis direction) but also in the lateral direction (X-axis direction). (Isotropic etching).
図12は、水晶によるひげぜんまい10を所定の時間でウェットエッチングした場合のレーザ照射の有無によるエッチングの違いを模式的に例示したぜんまい部11の一部の拡大断面図である。図12(a)は、フェムト秒レーザの照射がなく、ぜんまい部11の内部が結晶領域11aである場合のぜんまい部11のエッチング状態を示しており、前述したエッチング異方性によって、ぜんまい部11の厚み方向(Z´軸方向)は大きく削られ
るが(エッチング前の状態は破線で示す)、横方向(X軸方向)は、ほとんど削られない。
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a part of the
一方、図12(b)は、フェムト秒レーザの照射によって、ぜんまい部11の内部全体が非晶質領域11dとなった場合のエッチング状態を示しており、エッチング異方性が失われた結果、等方性エッチングとなって、ぜんまい部11の厚み方向(Z´軸方向)も横方向(X軸方向)も同じように削られる(エッチング前の状態は破線で示す)。
On the other hand, FIG. 12B shows an etching state when the entire interior of the
従って、フェムト秒レーザの照射によって、照射領域が非晶質となったひげぜんまい10を所定のエッチング液に浸漬させて所定の時間ウェットエッチングすると、その非晶質領域11d(図12(b))が結晶領域11a(図12(a))よりも削られる面積が大きくなり、この結果、内部全体が非晶質領域11dであるぜんまい部11の断面積は結晶領域11aの断面積より小さくなる(すなわち、非晶質領域11dの部分が細くなる)。
Accordingly, when the
これにより、非晶質領域11dのヤング率がエッチング以前と比較して小さくなるので、結果としてひげぜんまい10の歩度が低下する。このウェットエッチングによる歩度の低下は、エッチング時間に依存するので、歩度測定の結果から歩度の調整幅を算出し、この歩度調整幅からエッチング時間を決定してウェットエッチングを実施することで、ひげぜんまいの歩度をエッチング時間の違いによって調整することが可能となる。
As a result, the Young's modulus of the amorphous region 11d becomes smaller than that before the etching, and as a result, the rate of the
以上のように、第3の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、フェムト秒レーザを照射して歩度調整したひげぜんまいをウェットエッチング工程によって、さらにヤング率を変えて歩度を調整できるので、ひげぜんまいの歩度の追加調整が可能となる。 As described above, according to the method of manufacturing the hairspring according to the third embodiment, the yield can be adjusted by further changing the Young's modulus of the hairspring that has been adjusted in rate by irradiating the femtosecond laser, so that the Young's modulus can be adjusted. Additional adjustment of the rate of the hairspring is possible.
この第3の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、たとえば、第2の実施形態によるフェムト秒レーザの照射で、ひげぜんまい10の歩度調整が基準の歩度に達しなかった場合に、追加の歩度調整方法として有効である。すなわち、基準の歩度に調整できずに不良となるはずの水晶ウェハを第3の実施形態によるウェットエッチングによって追加歩度調整を行うことで、不良ウェハを良品とすることが可能であり、ウェハ歩留まりを向上できる効果がある。
The method of manufacturing the hairspring according to the third embodiment includes, for example, additional rate adjustment when the rate adjustment of the
また、第3の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、第1の実施形態の後工程として実施してもよい。すなわち、駆動機構40にひげぜんまい10を組み込み、フェムト秒レーザの照射で歩度調整したが、歩度が基準値に達しなかった場合、ひげぜんまい10を駆動機構40から取り外して、第3の実施形態を実施して歩度調整を行い、再度、駆動機構40に組み込んでもよい。
Further, the hairspring manufacturing method according to the third embodiment may be implemented as a post-process of the first embodiment. That is, the
[第4の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明:図13]
次に、第4の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図13のフローチャートを用いて説明する。ここで、第4の実施形態のひげぜんまいの製造方法は、前述の第1から第3の実施形態のひげぜんまいの製造方法と組み合わせて実施することに適した製造方法である。
[Description of Manufacturing Process of Hairspring of Fourth Embodiment: FIG. 13]
Next, the steps of the hairspring manufacturing method of the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the manufacturing method of the hairspring of the fourth embodiment is a manufacturing method suitable for being implemented in combination with the manufacturing method of the hairspring of the first to third embodiments.
図13において、水晶ウェハ1上のひげぜんまい10の表面に、ひげぜんまい10とは結晶構造の異なる保護膜を形成する(保護膜形成工程:ST40)。なお、保護膜形成工程の詳細は後述する。
In FIG. 13, a protective film having a crystal structure different from that of the
次に、保護膜が形成された水晶ウェハ1を歩度測定システム60(図9参照)に乗せ、水晶ウェハ1上のひげぜんまい10の固有振動数(歩度)を測定して、歩度測定データを
取得する(歩度測定工程:ST41)。この歩度測定工程(ST41)では、水晶ウェハ1上のひげぜんまい10を抜き取り方式で測定してもよいし、全数の歩度を測定してもよい。ここで、表面に保護膜が形成されたひげぜんまい10は、強度が強くなってヤング率が上昇するので、ひげぜんまいの歩度は保護膜形成前と比較して速くなっている。
Next, the
次に、歩度測定工程(ST41)で得た歩度測定データに基づいて、保護膜をトリミングするトリミング量を算出し、ひげぜんまい10の表面に形成された保護膜にレーザを照射して保護膜をトリミングする(トリミング工程:ST42)。ここで、トリミング装置としては、第2の実施形態で示したレーザ照射システム70(図9参照)を用いることができる。このトリミング工程(ST42)によって、ひげぜんまい10の表面に形成された保護膜の一部が除去されるので、その除去された保護膜の量に応じて、ひげぜんまい10のヤング率が減少し、歩度は遅くなる方向へ調整される。
Next, the trimming amount for trimming the protective film is calculated based on the rate measurement data obtained in the rate measuring step (ST41), and the protective film formed on the surface of the
次に、トリミング工程(ST42)が終了した水晶ウェハ1を再度歩度測定し、ひげぜんまい10の歩度を確認する(歩度確認工程:ST43)。
Next, the rate of the
次に、再度測定したひげぜんまい10の歩度が所定の基準値内であるか否かを判定する(判定工程:ST44)。ここで、肯定判定(基準値内)であれば、製造工程は終了し、否定判定(基準値外)であれば、工程ST42に戻って再度、トリミングを実施してもよい。
Next, it is determined whether or not the rate of the
すなわち、第4の実施形態は、ひげぜんまい10の表面に保護膜を形成することで、歩度が速くなるように変化させ、そのあとで、保護膜を歩度測定データに基づいてトリミングすることで、歩度を遅くなる方向に変化させて、基準値の範囲に入るように調整するのである。
That is, in the fourth embodiment, by forming a protective film on the surface of the
[第4の実施形態のひげぜんまいの保護膜形成工程とトリミング工程の説明:図14]
次に、第4の実施形態の保護膜形成工程とトリミング工程の一例を図14を用いて説明する。図14は保護膜形成工程後にトリミング工程を実施したひげぜんまい10の平面図であり、図14において、保護膜形成工程(ST40)で、ひげぜんまい10のぜんまい部11の全面に保護膜としての金属膜15(白抜き部分)が形成される。
[Description of the hairspring protective film forming process and trimming process of the fourth embodiment: FIG. 14]
Next, an example of the protective film forming process and the trimming process of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a plan view of the
この金属膜15は、一例としてクロム(Cr)を下地にしてその上に金(Au)を設けた金属膜を形成する。この金属膜15は知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。この金属膜15は、ひげぜんまい10のぜんまい部11の全面に形成されるが、とくに限定されず部分的に形成してもよい。
For example, the metal film 15 is a metal film in which chromium (Cr) is used as a base and gold (Au) is provided thereon. The metal film 15 can be formed using a known vapor deposition technique or sputtering technique. The metal film 15 is formed on the entire surface of the
そして、トリミング工程(ST42)で、ぜんまい部11の所定の箇所にフェムト秒レーザ(図示せず)が照射されて、金属膜15が除去されたトリミング領域16(黒塗りつぶし部分)が形成され歩度が調整される。すなわち、レーザ照射システム70(図9参照)のレーザ照射器50から、ひげぜんまい10に形成された金属膜15にフェムト秒レーザ51を照射する。すると、フェムト秒レーザ51が照射された金属膜15の箇所は溶けて飛散し、水晶の素地が露出したトリミング領域16が形成される。
In a trimming step (ST42), a predetermined portion of the
このトリミング領域16の範囲は、ひげぜんまい10の歩度が基準値からどれだけずれているかによって決定される。すなわち、ひげぜんまい10の歩度が基準値から大きくずれていれば、トリミング領域16は広く設定され、ひげぜんまい10の歩度が基準値から少なくずれていれば、トリミング領域16は狭く設定される。
The range of the trimming region 16 is determined by how much the rate of the
以上のように、第4の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、ひげぜんまい
10の表面に金属膜15を形成し、その金属膜15の所定の領域をレーザによってトリミングすることで、ひげぜんまい10のヤング率を変えて歩度を調整することが可能となる。
As described above, according to the hairspring manufacturing method according to the fourth embodiment, the metal film 15 is formed on the surface of the
ここで、ひげぜんまい10に金属膜15を形成すると、ひげぜんまい10のヤング率が大きくなって歩度が速くなるので、この第4の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、ひげぜんまいの歩度が基準値に対して遅くなった場合の歩度調整方法として有効である。たとえば、第2および第3の実施形態によって歩度調整したが、調整しすぎて歩度が基準値を超えて基準値より遅くなってしまった場合などで、この第4の実施形態は有効である。
Here, when the metal film 15 is formed on the
また、第4の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、第1の実施形態の後工程として実施してもよい。すなわち、駆動機構40にひげぜんまい10を組み込み、フェムト秒レーザの照射で歩度調整したが、歩度が基準値より遅くなってしまった場合、ひげぜんまい10を駆動機構40から取り外して、第4の実施形態を実施して歩度調整を行い、再度、駆動機構40に組み込んでもよい。
Further, the hairspring manufacturing method according to the fourth embodiment may be implemented as a subsequent process of the first embodiment. That is, the
また、第4の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、フェムト秒レーザの照射による歩度調整の前工程として実施してもよい。たとえば、各実施形態の外形形成工程の後に、予め所定の箇所に金属膜15を形成し、必要に応じてトリミングによってひげぜんまい10の歩度を基準値より速く設定した後、レーザ照射工程によるフェムト秒レーザの非晶質化によって、歩度を遅らせて基準値に合わせ込む調整を実施してもよい。
Further, the hairspring manufacturing method according to the fourth embodiment may be implemented as a pre-process for adjusting the rate by irradiation with a femtosecond laser. For example, after the outer shape forming process of each embodiment, the metal film 15 is formed in advance at a predetermined location, and the rate of the
また、第4の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、ぜんまい部11に金属膜15を形成することで質量を重くして、ひげぜんまい10の歩度を遅らせて調整する歩度調整手段として用いることも可能である。すなわち、ぜんまい部11に形成する金属膜15の材料選択、および金属膜15の厚みやトリミング領域等の選択によって、ヤング率の影響よりも質量の影響が大きいように金属膜15を形成することで実現できる。
The hairspring manufacturing method according to the fourth embodiment can also be used as a rate adjusting means for adjusting the balance of the
このように、第4の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、フェムト秒レーザの照射による歩度調整と組み合わせて実施することで、ひげぜんまい10の歩度調整を幅広く、且つ、きめ細かく実施できる効果がある。なお、金属膜15をトリミングするレーザは、フェムト秒レーザに限定されるものではない。
As described above, the method of manufacturing the hairspring according to the fourth embodiment is effective in that the rate adjustment of the
[第5の実施形態のひげぜんまいの説明:図15]
次に、第5の実施形態として、結晶材料が非晶質である場合を例として図15を用いて説明する。非晶質の材料としては、アモルファスシリコンやポリシリコンを用いることができるが、本実施形態では、アモルファスシリコンを例にして説明する。
[Description of the hairspring of the fifth embodiment: FIG. 15]
Next, as a fifth embodiment, a case where the crystal material is amorphous will be described as an example with reference to FIG. As the amorphous material, amorphous silicon or polysilicon can be used. In this embodiment, amorphous silicon will be described as an example.
第5の実施形態のひげぜんまいは、結晶材料としてアモルファスシリコンを用いるという点を除いて、レーザ照射を行って歩度調整することなどは、すでに説明した実施形態と同様である。したがって、ひげぜんまいを製造し歩度調整する手順も同様であり、処理の流れを示すフローチャートは図1を参照する。
まず、ひげぜんまい100の外形形成工程を説明する。この工程は、第1の実施形態の外径形成工程(ST1)に相当するものである。
The hairspring of the fifth embodiment is the same as the embodiment described above except that amorphous silicon is used as a crystal material and the rate is adjusted by laser irradiation. Accordingly, the procedure for manufacturing the hairspring and adjusting the rate is the same, and FIG. 1 is referred to for a flowchart showing the flow of processing.
First, the outer shape forming process of the hairspring 100 will be described. This step corresponds to the outer diameter forming step (ST1) of the first embodiment.
ここで図15は、シリコンウェハ上に形成されるひげぜんまい100のぜんまい部110の断面の一部を模式的に示す断面図である。ひげぜんまい100は図2に示すひげぜんまい10に、ぜんまい部110は図2に示すぜんまい部11に、それぞれ相当する。した
がって、外形形状も図2に示す例と同じとなる。
Here, FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a part of the cross section of the mainspring 110 of the hairspring 100 formed on the silicon wafer. The hairspring 100 corresponds to the
本実施形態のひげぜんまい100は、アモルファスシリコンにより構成する。ひげぜんまい100の外径形成工程は、すでに説明した他の実施形態と同様に、アスペクト比が高いエッチングが可能なドライエッチング技術を用いることができる。 The hairspring 100 of the present embodiment is made of amorphous silicon. In the outer diameter forming process of the hairspring 100, a dry etching technique capable of etching with a high aspect ratio can be used as in the other embodiments already described.
図15において、図15(a)に示すように、ベースとなるシリコンウェハ20上に、ドライエッチングを行う際のストッパとして機能するSiO2層210を公知の成膜技術や酸化技術で形成し、さらにその上に、ひげぜんまいとなるアモルファスシリコン層220を公知の成膜技術で形成する。
In FIG. 15, as shown in FIG. 15A, an SiO 2 layer 210 that functions as a stopper when performing dry etching is formed on a
このアモルファスシリコン層220は、ひげぜんまい100を構成する部分であるから、すでに説明した他の実施形態と同様に、ぜんまい部の厚さを100〜200μmとしたときに、それと同等な膜厚で形成する。
Since the
次に、図15(b)に示すように、アモルファスシリコン層220の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、ひげぜんまいの形状に基づいたマスク23を形成する。
Next, as shown in FIG. 15B, a photoresist is applied to the surface of the
次に、図15(c)に示すように、エッチングガス(例えば、CF4、SF6、HBrなど)(矢印F)を用いて、アモルファスシリコン層220をドライエッチングする。これにより、シリコンウェハ20上にひげぜんまい100の外形が形成される。
Next, as shown in FIG. 15C, the
次に、図15(d)に示すように、マスク23を除去し、さらに図15(e)に示すように、図示しない所定のエッチング液(例えば、フッ硝酸)によってウェットエッチングすることで、SiO2層210を除去することで、アモルファスシリコン層220が離断し、非晶質のぜんまい部110(すなわちひげぜんまい100)が形成される。
Next, as shown in FIG. 15D, the mask 23 is removed, and further, as shown in FIG. 15E, wet etching is performed using a predetermined etching solution (not shown) (for example, hydrofluoric acid), so that
以上、結晶材料がアモルファスシリコンの場合のひげぜんまいの製造方法を説明した。アモルファスとは、一般に長距離秩序はないが短距離秩序がある状態をいう。アモルファスシリコン層220は、シリコン原子のみからなる構造でなくてもよく、短距離秩序としてシリコン原子を中心にして、頂点に例えば酸素原子を有するような正四面体構造を有してもよい。もちろん、アモルファスシリコン層220の構造を変えるとひげぜんまい100のヤング率も変わるから、欲するヤング率に鑑みてその構造を選択すればよい。
The method for manufacturing the hairspring when the crystal material is amorphous silicon has been described above. Amorphous generally means a state where there is no long-range order but short-range order. The
また、非晶質の材料は、ポリシリコンでもよい。その場合は、上記図15(a)に示す工程において、SiO2層210の上にポリシリコンを形成する。その方法は、公知の成膜技術を用いることができるため、説明は省略する。 Further, the amorphous material may be polysilicon. In that case, polysilicon is formed on the SiO 2 layer 210 in the step shown in FIG. Since a known film forming technique can be used for the method, description thereof is omitted.
[第5の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射による晶質化の説明:図16]
次に、レーザ照射工程において、ひげぜんまい100のぜんまい部110にレーザを照射することで、ぜんまい部110の晶質化がどのように行われるかを、図16を用いて説明する。上述の通り、このレーザ照射工程は、第1の実施形態のレーザ照射工程(ST6)に相当する。なお、レーザはフェムト秒レーザ51として説明する。
[Description of Crystallization by Laser Irradiation of Hairspring of Fifth Embodiment: FIG. 16]
Next, how the mainspring portion 110 is crystallized by irradiating the mainspring portion 110 of the hairspring 100 in the laser irradiation step will be described with reference to FIG. As described above, this laser irradiation step corresponds to the laser irradiation step (ST6) of the first embodiment. The laser will be described as a
ここで、図16は、ぜんまい部の一部を拡大した断面図であって図7に示す部分と同等な部分であり、図6(a)に示す、歩度調整に効果的である照射領域Eに相当する領域におけるぜんまい部の一部である。 Here, FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a part of the mainspring portion, which is equivalent to the portion shown in FIG. 7, and is an irradiation region E that is effective for rate adjustment shown in FIG. 6 (a). It is a part of the mainspring portion in the region corresponding to.
図16(a)は、フェムト秒レーザ51の照射が弱い場合を例示しており、照射される
ぜんまい部110の晶質領域110bは、図示するように、ぜんまい部110の内部に部分的に形成される。なお、晶質領域110b以外の周辺は、非結晶領域110aである。
FIG. 16A illustrates a case where the irradiation of the
また、図16(b)は、フェムト秒レーザ51の強さが中程度の場合を例示しており、照射されるぜんまい部110の晶質領域110cは、図示するように、ぜんまい部110の内部の大部分に形成される。
Further, FIG. 16B illustrates a case where the intensity of the
また、図16(c)は、フェムト秒レーザ51の照射が強い場合を例示しており、照射されるぜんまい部110の晶質領域110dは、図示するように、ぜんまい部110の内部全体に形成される。
Further, FIG. 16C illustrates a case where the irradiation of the
フェムト秒レーザ51の強弱は、すでに説明した第1の実施形態と同様に、レーザ出力、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも1つを歩度の測定結果に基づいて照射条件を算出し制御することで実施される。すなわち、レーザ出力、照射周波数、照射角度の少なくとも1つの条件を変えることで、ぜんまい部110に照射される単位時間あたりのエネルギー量を変えることができ、晶質領域の範囲を変化させて、ひげぜんまいのヤング率を調整することができる。
The strength of the
すなわち、図16(a)に示すように、晶質領域110bが、ぜんまい部110の内部の小さな領域に形成されていれば、ヤング率の増加はわずかなので、歩度の変化(向上)は小さくなる。また、図16(c)に示すように、晶質領域110dが、ぜんまい部110の内部全体に形成されれば、ヤング率の増加は大きくなり、それによる歩度の変化(向上)も大きくなるので、歩度の調整幅を拡大することができる。 That is, as shown in FIG. 16A, if the crystalline region 110b is formed in a small region inside the mainspring portion 110, the Young's modulus increases little, so the rate change (improvement) is small. . In addition, as shown in FIG. 16C, if the crystalline region 110d is formed in the whole mainspring portion 110, the Young's modulus increases and the rate change (improvement) increases accordingly. The rate adjustment range can be expanded.
また、すでに説明した第1の実施形態と同様に、フェムト秒レーザ51の照射範囲を変えることで、照射領域の範囲や位置を変えて歩度を調整することができる。すなわち、歩度調整に効果的である照射領域Eの角度θを変えるのである。
Further, similarly to the first embodiment already described, by changing the irradiation range of the
もちろん、フェムト秒レーザ51の焦点深度を変えることで、歩度を調整することもできる。すなわち、フェムト秒レーザ51の焦点深度を調整して、図16で示すように、ぜんまい部110の断面の中心部D付近にフェムト秒レーザ51を集光させることで、中心部D付近の単位面積あたりのエネルギー量を大きくすることができ、ぜんまい部110の晶質化を確実に実施できる。このように、フェムト秒レーザ51は集光させることによって、二酸化シリコンが透明材料であったとしても晶質化できる。
Of course, the rate can be adjusted by changing the depth of focus of the
第5の実施形態によるひげぜんまい100は、すでに説明した実施形態と同様に、ひげぜんまい100を駆動機構(たとえば時計)に組み込み後、レーザ照射によって歩度をきめ細かく高精度に調整することができる。 The hairspring 100 according to the fifth embodiment can adjust the rate finely and with high accuracy by laser irradiation after the hairspring 100 is incorporated into a drive mechanism (for example, a watch), as in the embodiment described above.
また、ひげぜんまい100の内部を晶質化することでヤング率を変化させ歩度調整するので、表面を削り取るような調整で発生するひげぜんまいの残渣の周囲への飛散もない。 In addition, since the Young's modulus is changed and the rate is adjusted by crystallizing the inside of the hairspring 100, there is no scattering of the hairspring residue around the surface, which is generated by adjusting the surface of the hairspring 100.
もちろん、フェムト秒レーザの照射によって、ひげぜんまい100の伸縮のバランスを改善できるので、等時性に優れたひげぜんまいを製造することができる。 Of course, since the balance of expansion and contraction of the hairspring 100 can be improved by irradiation with the femtosecond laser, a hairspring having excellent isochronism can be manufactured.
以上説明した第5の実施形態は、ひげぜんまいの結晶構造が非晶質である例であって、すでに説明したように、レーザ照射を行って歩度調整することなどは、すでに説明した実施形態と同様である。したがって、第5の実施形態で説明したひげぜんまい100に第2から第4の実施形態の製造方法を摘要してもよいことは無論である。 The fifth embodiment described above is an example in which the crystal structure of the hairspring is amorphous, and as described above, adjusting the rate by performing laser irradiation is similar to the embodiment described above. It is the same. Therefore, it goes without saying that the manufacturing method of the second to fourth embodiments may be applied to the hairspring 100 described in the fifth embodiment.
なお、本発明の実施形態で示したフローチャートや断面図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。 Note that the flowcharts, cross-sectional views, and the like shown in the embodiments of the present invention are not limited thereto, and may be arbitrarily changed as long as they satisfy the gist of the present invention.
例えば、第5の実施形態において、結晶材料が非晶質である材料として、アモルファスシリコン及びポリシリコンを説明したが、これらを積層してもよいことは無論である。すなわち、図15に示すシリコンウェハ20上にSiO2層210を形成した後、アモルファスシリコンとポリシリコンとを積層するのである。双方の材料は硬さが異なるため、ひげぜんまいを構成したときのヤング率も異なる。双方の材料を積層することで欲するヤング率のひげぜんまいを構成することができる。
For example, in the fifth embodiment, amorphous silicon and polysilicon have been described as materials whose crystal material is amorphous, but it goes without saying that these may be stacked. That is, after the SiO 2 layer 210 is formed on the
そして、図16に示すように、レーザ照射によるぜんまい部110の晶質化も、積層したアモルファスシリコン及びポリシリコンの双方、又はどちらか一方を行うなど、欲するひげぜんまいの性能に鑑みて自由に決めることができる。 Then, as shown in FIG. 16, the main body 110 is crystallized by laser irradiation in accordance with the performance of the desired balance spring, such as by performing either or both of laminated amorphous silicon and polysilicon. be able to.
本発明のひげぜんまいの製造方法は、ひげぜんまいの歩度を高精度に、且つ、容易に調整できるので、とくに機械時計に組み込まれる調速機構としてのひげぜんまいの製造方法として、幅広く利用することができる。 The method of manufacturing the hairspring of the present invention can be used widely as a method of manufacturing a hairspring, particularly as a speed adjusting mechanism incorporated in a mechanical timepiece, because the rate of the hairspring can be easily adjusted with high accuracy. it can.
1 水晶ウェハ
10 ひげぜんまい
11ぜんまい部
11a 結晶領域
11b、11c、11d 非晶質領域
12 ひげ玉
12a 貫通孔
12b 接続部
13 ひげ持
15 金属膜
16 トリミング領域
30 テンプ
40 駆動機構
50 レーザ照射器
51 フェムト秒レーザ
60 歩度測定システム
64 レーザドップラ振動測定器
70 レーザ照射システム
110b、110c、110d 晶質領域
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ひげぜんまいの外形形状が形成されたウエハを振動させながら、前記ひげぜんまいの歩度を測定する歩度測定工程と、
前記歩度測定工程の測定結果に基づいて、前記ぜんまい部の一部の所定領域にレーザを照射するレーザ照射工程と、
を有することを特徴とするひげぜんまいの製造方法。 A whisker having a through-hole for fitting with a rotating shaft body, a coil-shaped mainspring part that is connected to the whistle by a connecting part and is wound around the whisker around the through-hole. A method for manufacturing a hairspring, which is obtained by processing a material having a predetermined crystal structure,
A rate measuring step of measuring the rate of the hairspring while vibrating the wafer on which the outer shape of the hairspring is formed ;
Based on the measurement result of the rate measuring step, a laser irradiation step of irradiating a predetermined region of the mainspring portion with a laser,
A method of manufacturing a hairspring.
前記ひげぜんまいの歩度を測定する歩度測定工程と、
前記歩度測定工程の測定結果に基づいて、前記ぜんまい部の一部の所定領域にレーザを照射するレーザ照射工程と、
前記レーザ照射工程の後に、前記ひげぜんまいを所定のエッチング液に浸漬させてエッチングするウェットエッチング工程と、
を有することを特徴とするひげぜんまいの製造方法。 A whisker having a through-hole for fitting with a rotating shaft body, a coil-shaped mainspring part that is connected to the whistle by a connecting part and is wound around the whisker around the through-hole. A method of manufacturing a hairspring by processing a crystal,
A rate measuring step of measuring the rate of the hairspring;
Based on the measurement result of the rate measuring step, a laser irradiation step of irradiating a predetermined region of the mainspring portion with a laser,
After the laser irradiation step, a wet etching step in which the hairspring is immersed in a predetermined etching solution and etched, and
Features and to Ruhi Gezenmai method of manufacturing to have a.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のひげぜんまいの製造方法。 The method of manufacturing a hairspring according to claim 1 or 2 , wherein the predetermined region is a region facing the connection portion with the through hole of the whisker ball interposed therebetween.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載のひげぜんまいの製造方法。 The laser irradiation step, in any one of claims 1 to 3, characterized in that changing the crystal structure of the predetermined region on the basis of the measurement result of the rate measuring step to an amorphous or crystalline A method for manufacturing the hairspring according to claim.
前記保護膜形成工程で形成された前記保護膜を部分的に除去するトリミング工程と、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のひげぜんまいの製造方法。 After the laser irradiation step, a protective film forming step of forming a protective film having a crystal structure different from that of the balance spring,
A trimming step of partially removing the protective film formed in the protective film forming step . The method for manufacturing the hairspring according to claim 1 , further comprising:
晶質である第1の領域と、
非晶質であり、前記第1の領域より断面積が小さい第2の領域と、を有する
ことを特徴とするひげぜんまい。 A whisker having a through-hole for fitting with a rotating shaft body, a coil-shaped mainspring part that is connected to the whistle by a connecting part and is wound around the whisker around the through-hole. A balance spring made of crystal ,
A first region that is crystalline;
And a second region that is amorphous and has a smaller cross-sectional area than the first region .
ことを特徴とする請求項6に記載のひげぜんまい。 The hairspring according to claim 6, wherein the second region is a region facing the connection portion with the through hole of the whisker ball interposed therebetween.
ことを特徴とする請求項7に記載のひげぜんまい。 8. The hairspring according to claim 7, wherein θ is 180 degrees or less when the second region is represented by an angle θ with the through hole of the whisker ball as a center.
ことを特徴とする請求項8に記載のひげぜんまい。 The hairspring according to claim 8, wherein the angle θ is about 90 degrees.
ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1つに記載のひげぜんまい。 Beard according to different protection film of said balance spring and the crystal structure, the provided on the surface of the balance spring, any one of claims 6, wherein 9 further comprising a trimming area where the protective film is removed spring.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4310598A1 (en) * | 2022-07-18 | 2024-01-24 | Richemont International S.A. | Method for monitoring and manufacturing timepiece hairsprings |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3181515A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-21 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Composite timepiece and method for manufacturing same |
EP3181939B1 (en) * | 2015-12-18 | 2019-02-20 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with predetermined stiffness by adding material |
EP3181940B2 (en) * | 2015-12-18 | 2023-07-05 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with a predetermined stiffness by localised removal of material |
EP3181938B1 (en) | 2015-12-18 | 2019-02-20 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with a predetermined stiffness by removing material |
JP6690973B2 (en) * | 2016-03-18 | 2020-04-28 | セイコーインスツル株式会社 | Precision parts manufacturing method |
JP6819285B2 (en) * | 2016-12-28 | 2021-01-27 | 工機ホールディングス株式会社 | Cutting machine |
JP6895331B2 (en) * | 2017-07-04 | 2021-06-30 | イーグル工業株式会社 | mechanical seal |
EP3543795A1 (en) | 2018-03-20 | 2019-09-25 | Patek Philippe SA Genève | Method for manufacturing silicon clock components |
EP3543796A1 (en) * | 2018-03-21 | 2019-09-25 | Nivarox-FAR S.A. | Method for manufacturing a silicon hairspring |
CH716605A1 (en) | 2019-09-16 | 2021-03-31 | Richemont Int Sa | Method of manufacturing a plurality of resonators on a wafer. |
CH716603A1 (en) | 2019-09-16 | 2021-03-31 | Sigatec Sa | Process for manufacturing watch hairsprings. |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH692532A5 (en) * | 1997-10-21 | 2002-07-15 | Ebauchesfabrik Eta Ag | A method of making a balance spring for a horological movement. |
TW497015B (en) * | 2000-12-07 | 2002-08-01 | Ebauchesfabrik Eta Ag | Method for adjusting the oscillation frequency of a sprung balance for a mechanical timepiece |
DE60333191D1 (en) * | 2003-09-26 | 2010-08-12 | Asulab Sa | Spiral spring balance resonator with thermal compensation |
KR20070096834A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-02 | 에타 쏘시에떼 아노님 마누팍투레 홀로게레 스위세 | Micro-mechanical part made of insulating material and method of manufacturing the same |
EP2284629A1 (en) * | 2009-08-13 | 2011-02-16 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Thermocompensated mechanical resonator |
EP2597536A1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-05-29 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Improved spiral spring and method for manufacturing said spiral spring |
JP2013197856A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Seiko Instruments Inc | Piezoelectric vibration piece, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic apparatus, and wave clock |
-
2015
- 2015-01-21 JP JP2015009349A patent/JP6486697B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4310598A1 (en) * | 2022-07-18 | 2024-01-24 | Richemont International S.A. | Method for monitoring and manufacturing timepiece hairsprings |
WO2024017847A1 (en) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | Richemont International Sa | Method for testing and manufacturing balance springs for timepieces |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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