KR101726496B1 - 윤활제 없는 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘 - Google Patents
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Abstract
마찰이 개선된 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 은, 서로 접촉하여 협동하도록 배열된 제 1 마찰 표면 (20) 과 제 2 마찰 표면 (30) 을 각각 포함하는, 제 1 컴포넌트 (2) 및 제 2 컴포넌트 (3) 를 포함하며, 여기서 제 2 마찰 표면 (30) 은 실리콘 (Si), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 비정질 실리콘 (a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si), 다공성 실리콘, 또는 실리콘과 실리콘 산화물의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 취득된 적어도 하나의 실리콘 기반 재료를 포함하고, 여기서 제 1 마찰 표면 (20) 은 화학량 공식 Si3N4 의 고체 실리콘 질화물로 구성된 고체 엘리먼트의 표면에 의해 형성된다.
Description
본 발명은 서로 접촉하여 협동하도록 배열된 제 1 마찰 표면 및 제 2 마찰 표면을 각각 포함하는 제 1 컴포넌트와 제 2 컴포넌트를 포함하는 컴포넌트들의 적어도 하나의 쌍을 포함하는, 마찰이 개선된 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 그러한 이스케이프먼트 메커니즘을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 영구적으로 움직이는 컴포넌트들을 포함하는 타임피스 메커니즘들의 분야에 관한 것이고, 더 구체적으로 이스케이프먼트 메커니즘들의 분야에 관한 것이다.
타임피스 설계자들은 항상 타임피스 무브먼트들의 정확한 동작을 보장하면서, 유지보수 운용 빈도를 감소시키는 결과로 무브먼트들의 신뢰도를 증가시키도록 노력해왔다.
휠들과 피니언들 및 움직이는 컴포넌트들의 윤활은 해결하기 어려운 문제이다. 길이 마찰학 테스팅은 윤활을 간략하게 하거나 심지어 제거하기 위한 솔루션들을 개발하는데 요구된다.
더 구체적으로, 낮고 안정적인 마찰 계수 및 적은 마모를 갖는 마찰 접촉에서 재료들의 쌍들을 정의하는 것을 시도하고, 시간에 걸쳐 훌륭한 저항성을 나타냄으로써, 이스케이프먼트 메커니즘들의 윤활제 없는 동작을 달성하는 것이 요구된다.
CSEM 이라는 명칭의 EP 특허 출원 번호 제 0732635A1 호는, 규정되지 않은 구조에서 실리콘 질화물을 포함하는 마찰 표면을 갖는 마이크로기계 컴포넌트, 특히 이스케이프먼트의 팔레트 레버의 제조를 개시한다. 이 문헌은 마찰이 개선된 카운터-피스를 갖는 쌍을 예상한다: 이 문헌은 티타늄 탄화물 쌍에 비해 티타늄 질화물, 또는 실리콘 탄화물 쌍에 비해 티타늄 질화물을 언급한다.
Messrs Deng 및 Ko 에 의한 문헌 XP XP002734688, "A study of static friction between silicon and silicon compounds" 은 시간에 걸쳐 적은 마모를 위해 실리콘 질화물-실리콘 쌍의 정확한 마이크로공학들에서의 사용 및 개선된 마찰학을 설명한다.
Messrs Stoffel, Kovacs, Kronsat, Mueller 에 의한 문헌 XP002734924, "LPCVD against PECVD for micromechanical applications" 은 마찰 특성들을 보장하기 위해 PECVD 또는 LPCVD 에 의해 획득되는 비-화학량적 실리콘 질화물의 사용을 개시한다.
본 발명은 상기 문제에 대한 솔루션을 제공하는 것을 제안한다.
본 발명은 특히, 이스케이프먼트에서 고 성능 마찰 재료로서 실리콘 질화물의 활용에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 서로 접촉하여 협동하도록 배열된 제 1 마찰 표면 및 제 2 마찰 표면을 각각 포함하는 제 1 컴포넌트와 제 2 컴포넌트를 포함하는 컴포넌트들의 적어도 하나의 쌍을 포함하는, 마찰이 개선된 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘에 관한 것으로, 제 2 마찰 표면은 실리콘 (Si), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 비정질 실리콘 (a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si), 다공성 실리콘, 또는 실리콘과 실리콘 산화물의 혼합물로부터 취득된 적어도 하나의 실리콘 기반 재료를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 1 마찰 표면은 화학량 공식 Si3N4 의 고체 실리콘 질화물로 구성된 고체 엘리먼트의 표면에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 그러한 이스케이프먼트 메커니즘을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 실리콘 질화물의 층은 제 1 또는 제 2 마찰 표면들 중 하나를 형성하기 위해, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 에 의해 또는 화학 기상 증착 (CVD) 에 의해, 또는 캐소드 스퍼터링에 의해 기판에 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 그러한 이스케이프먼트 메커니즘을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 실리콘 질화물 컴포넌트는 상기 제 1 또는 제 2 마찰 표면들 (20; 30) 중 하나를 형성하기 위해 신터링에 의해 기판에 만들어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 제 1 마찰 표면 및 대향하는 제 2 표현에 의해 형성된 각 쌍은 Si3N4/Si 쌍으로 만들어진다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽을때 명백할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따라 배열된 접촉 표면들 상에 특히 이스케이프 휠과 접촉하여 협동하는 팔레트-스톤을 포함하는 이스케이프먼트 메커니즘의 개략적인 플랜 뷰를 도시한다.
도 2 는 대향하는 접촉 표면들 간에 협동의 개략적인 뷰를 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따라 배열된 한 쌍의 컴포넌트들을 포함하는 이스케이프먼트 메커니즘을 포함하는 무브먼트를 포함하는 타임피스의 블록 다이어그램들을 도시한다.
도 4 는 상부 점선 곡선 상의 사파이어/다이아몬드형-카본 (또는 DLC) 쌍에 대하여, 그리고 하부 파선 곡선 상의 다이아몬드/다이아몬드형-카본 (또는 DLC) 쌍에 대하여, GPa-1 의 x 축 상의 접촉 압력의 역의 함수로서 y 축상에 마찰 계수를 도시하는 다이어그램이다.
도 5 는 Si3N4/나노결정질 다이아몬드 (또는 NCD) 쌍에 대하여,
- 상부 점선에서, 대시 선 곡선 상의 다이아몬드형 카본 (또는 DLC)/루비 쌍에 대하여,
- 그리고 중간의 파선 곡선에서 카본-주입형 실리콘/루비 쌍에 대하여,
- 그리고 하부의 거의 수평의 실선 곡선 상의 본 발명에 의해 선호되는 Si3N4/Si 쌍에 대하여 도 4 의 다이어그램과 유사한 다이어그램이다.
도 1 은 본 발명에 따라 배열된 접촉 표면들 상에 특히 이스케이프 휠과 접촉하여 협동하는 팔레트-스톤을 포함하는 이스케이프먼트 메커니즘의 개략적인 플랜 뷰를 도시한다.
도 2 는 대향하는 접촉 표면들 간에 협동의 개략적인 뷰를 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따라 배열된 한 쌍의 컴포넌트들을 포함하는 이스케이프먼트 메커니즘을 포함하는 무브먼트를 포함하는 타임피스의 블록 다이어그램들을 도시한다.
도 4 는 상부 점선 곡선 상의 사파이어/다이아몬드형-카본 (또는 DLC) 쌍에 대하여, 그리고 하부 파선 곡선 상의 다이아몬드/다이아몬드형-카본 (또는 DLC) 쌍에 대하여, GPa-1 의 x 축 상의 접촉 압력의 역의 함수로서 y 축상에 마찰 계수를 도시하는 다이어그램이다.
도 5 는 Si3N4/나노결정질 다이아몬드 (또는 NCD) 쌍에 대하여,
- 상부 점선에서, 대시 선 곡선 상의 다이아몬드형 카본 (또는 DLC)/루비 쌍에 대하여,
- 그리고 중간의 파선 곡선에서 카본-주입형 실리콘/루비 쌍에 대하여,
- 그리고 하부의 거의 수평의 실선 곡선 상의 본 발명에 의해 선호되는 Si3N4/Si 쌍에 대하여 도 4 의 다이어그램과 유사한 다이어그램이다.
본 발명은 타임피스 이스케이프먼트가 윤활제 없이 동작하는 것을 허용하는 재료로서 실리콘 질화물의 활용에 관한 것이다.
언어의 편리함을 위해, "실리콘 질화물" 은:
- 거의 일반적인 경우에 또는 얇은 층에서 고체일 수도 있는 화학량적 실리콘 (Si3N4);
- 또는 바람직하게 얇은 층에 적용되지만 또한 고체 컴포넌트로 형성될 수도 있는, 비-화학량적 화합물 SixNyHz (여기서 x 는 1 과 동일하고, y 는 0.8 과 5.0 사이에 포함되며, z 는 0.00 과 0.70 사이, 및 더 구체적으로 0.04 와 0.70 사이에 포함됨)
로 형성된 넓은 관점의 재료에서 사용될 것이다.
"고체 (solid)" 는 여기에서 최소 치수가 0.10 mm 보다 큰 컴포넌트를 의미하지만, "얇은 층" 의 최소 치수는 10 마이크로미터 미만이고, 바람직하게 1 마이크로미터 미만이다.
사실, 테스트들은 실리콘 또는 실리콘 산화물에 비해 실리콘 질화물의 마찰이 타임피스 메커니즘에서 및 더 구체적으로 이스케이프먼트 메커니즘의 경우에 특히 바람직한 특성들을 보이는 것을 확립했다.
상기 마찰 쌍은 넓은 힘-속도 범위 (1mN - 100 mN 및 1 cm/s - 10 cm/s) 에 걸쳐 0.17 미만의 낮은 마찰 계수를 갖는다.
이하 언급되는 저자들의 작업은, 강한 탄성의 재료들에 대하여, 압력의 함수로서 전단 응력에 있어서의 증가로 인해, 마찰 계수는 통상적으로 타입: μ=S/P+α 의 도 4 에 의해 예시된 규칙을 따라 변화하는 것을 증명하며, 여기서 S: 전단 응력 한계, P: 헤르츠 압력, α: 파라미터이다.
파라미터 S 는 압력의 함수로써 그 쌍의 의존도를 결정하고, 결과적으로 접촉 압력들 및 접촉력들이 상당히 변화하는 이스케이프먼트에서 건조 마찰의 경우에 고려하기에 특별히 유용하다.
다른 마찰 쌍들과 비교하여, 실리콘 질화물/Si 또는 실리콘 질화물/SiO2 쌍들은 도 5 에 도시된 것과 같이 정상적인 적용된 힘의 함수로서 마찰 계수의 낮은 의존도를 보인다. 이 결과, 매우 낮은 파라미터 S 를 발생한다. 상기 거동은, 수직력이 접촉들 또는 충돌들 동안 통상적으로 0 내지 100 nM 만큼 상당히 변화하기 때문에, 이스케이프먼트에서 특히 유용하다. 접촉의 손실 및 접촉 동안, 실리콘 질화물은 통상적으로 이스케이프먼트의 임계 동작 임계치로서 고려되는 값인, 0.2 미만의 낮은 마찰 계수를 유지한다.
따라서 본 발명은 상기의 결과들에 기초하여 마찰이 개선된, 타임피스 메커니즘 및 특히 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 에 관한 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 상기 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 은 서로 접촉하여 협동하도록 배열된 제 1 마찰 표면 (20) 과 제 2 마찰 표면 (30) 을 각각 포함하는, 제 1 컴포넌트 (2) 및 제 2 컴포넌트 (3) 를 포함하는 컴포넌트들의 적어도 하나의 쌍을 포함한다.
제 1 마찰 표면 (20, 30) 은 화학량적 실리콘 질화물 (Si3N4) 또는 비-화학량적 실리콘 질화물 (SixNyHz) 인 실리콘 질화물을 포함하며, 여기서 x 는 1 과 동일하고, y 는 0.8 과 5.0 사이에 포함되며, z 는 0.00 과 0.70 사이에 포함된다.
제 2 마찰 표면 (30, 20) 은 실리콘 (Si), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 비정질 실리콘 (a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si), 다공성 실리콘, 또는 실리콘과 실리콘 산화물의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 취득된 적어도 하나의 실리콘 기반 재료를 포함한다.
"비정질 실리콘 (a-Si)" 은 여기에서 비정질 구조의 50 nm 내지 10 마이크로미터의 얇은 층에서 PECVD 에 의해 퇴적된 실리콘을 의미하며; 이는 또한 수소화되거나 n-타입 도핑되거나 p-타입 도핑될 수도 있다.
"다결정 실리콘 (p-Si)" 은 여기에서 마이크로결정질 실리콘의 그레인들로 형성되고 LPCVD 에 의해 퇴적된 실리콘을 의미하며, 그레인 사이즈는 10 nm 부터 1000 nm 까지이고; 이는 또한 n-타입 도핑되거나 p-타입 도핑될 수도 있다. E 는 160 GPa 에 인접하다.
"다공성 실리콘" 은 여기서 아노다이징 (전해질 HF 및 전류) 에 기초하여 복잡한 제작 프로세스에 따라 만들어진, 2 nm 내지 10 마이크로미터의 공극 사이즈를 갖는 재료를 의미한다.
특히, 이들 제 1 또는 제 2 마찰 표면들 (20, 30) 중 적어도 하나는, 바람직하게 화학량적 공식 Si3N4 에서 비-제한적 방식으로가 아니라 고체 실리콘 질화물로 구성된 고체 엘리먼트의 표면에 의해, 또는 바람직하게 비-화학량적 구성 SixNyHz 에 제한되지 않은 얇은 층의 표면에 의해 형성되며, 여기서 x 는 1 과 동일하고, y 는 0.8 과 5.0 사이에 포함되며, z 는 0.00 과 0.70 사이에 포함된다.
더 구체적으로, z 는 0.04 와 0.70 사이에 포함된다.
실리콘 질화물을 포함하는 제 1 마찰 표면과 동일한 방식으로, 제 2 마찰 표면은 고체 컴포넌트의 표면 또는 얇은 층의 표면일 수도 있다.
본 발명의 특히 유리한 응용은, Si + SiO2 로 구성된 휠들과 접촉하는, Si3N4 로 구성된 팔레트-스톤들의 협동이다.
다른 유리한 응용은, Si + SiO2 로 구성된 단일 피스 팔레트 레버 또는 Si + SiO2 로 구성된 팔레트-스톤들이 제공된 종래의 팔레트 레버와 마찰 접촉하는, 예를 들면 레이저 절단 또는 그와 유사하게 Si3N4 로 구성된 휠들을 갖는 "고체 실리콘 질화물" 응용에 관련된다.
시계학에서 사용될 수 있는 조합들은 특히, 다음과 같다:
- 얇은 층들에서의 임의의 형태의 실리콘 질화물, 또는 고체 실리콘 질화물로 구성된 팔레트-스톤들과 협동하는, 임의의 형태의 SiO2, 고체 석영 SiO2, Si + SiO2 로 구성된 휠;
- 임의의 형태의 SiO2, 특히 고체 Si + SiO2, SiO2 로 구성된 팔레스-스톤들과 협동하는, 임의의 형태의 질화물, Si + 실리콘 질화물, 고체 실리콘 질화물로 구성된 휠들;
- 팔레트-스톤들은 팔레트 레버와 단일 피스로 만들어질 수도 있다.
유리한 응용은 산화된 Si 로 구성된 휠, 및 고체 Si3N4 로 구성된 팔레트-스톤들 또는 실리콘 질화물로 코팅된 산화된 Si 로 구성된 팔레트-스톤들과 관련된다.
특정 변형에서, 제 1 마찰 표면 (20) 및 제 2 마찰 표면 (30) 은 각각 실리콘 질화물을 포함한다.
본 발명의 유리한 구현에서, 마찰 표면들 (20, 30) 중 실리콘 질화물을 포함하는 마찰 표면은 실리콘 질화물 (Si3N4) 을 포함하거나 실리콘 질화물 (Si3N4) 로 형성된다.
바람직하게, 실리콘 질화물을 포함하는 마찰 표면 (20, 30) 은 2 마이크로미터 미만의 두께의 실리콘 질화물 층의 표면이다.
바람직하게, 그러한 실리콘 질화물 층의 두께는 50 nm 와 1000 nm 사이에 포함된다. 더 구체적으로, 실리콘 질화물의 이러한 얇은 층의 두께는 50 나노미터와 500 나노미터 사이에 포함된다.
본 발명의 특정 변형에서, 실리콘 질화물을 포함하는 마찰 표면 (20, 30) 은 석영 또는 실리콘 또는 실리콘 산화물, 또는 실리콘과 실리콘 산화물의 혼합물로 형성된 기판을 커버하는 실리콘 질화물 층의 표면이다.
특정 변형에서, 실리콘 질화물을 포함하는 표면 (20, 30) 을 대향하는 마찰 표면 (30, 20) 은 실리콘 (Si), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 비정질 실리콘 (a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si), 다공성 실리콘을 포함하는 그룹으로부터 취득된 적어도 하나의 실리콘 기반 재료를 포함하며, 상기 그룹으로부터 취득된 하나 이상의 실리콘 기반 재료로만 형성된 층의 표면이다.
도 5 에 도시된 것과 같이, Si3N4/Si 쌍은 윤활제를 전혀 요구하지 않고, 마찰 토크가 실질적으로 일정한, 특별히 유리한 결과들을 제공한다.
실제로, 도 5 의 다양한 쌍들에 대응하는 실험적 포인트들 사이에 평균 선의 형상을 제공하는 식들은:
상부 점선 곡선 상의 Si3N4/나노결정질 다이아몬드 (또는 NCD) 쌍에 대하여 Y=0.1356X-0.0068,
- 대시 선 곡선 상의 다이아몬드형 카본 (또는 DLC)/루비 쌍에 대하여 Y=0.0288X+0.0928,
- 중간의 파선 곡선 상의 카본-주입형 실리콘/루비 쌍에 대하여 Y=0.0097X+0.1302,
- 하부의 거의 수평의 실선 곡선 상의 본 발명에 의해 선호되는 Si3N4/Si 쌍에 대하여 Y=0.0024X+0.1362 이다.
본 발명은 또한 그러한 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 방법에 따르면, 실리콘 질화물의 층은 이들 제 1 또는 제 2 마찰 표면들 (20, 30) 중 하나를 형성하기 위해, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 에 의해 또는 화학 기상 증착 (CVD) 에 의해 또는 캐소드 스퍼터링에 의해 기판에 적용된다.
더 구체적으로, 실리콘 질화물 컴포넌트는 제 1 또는 제 2 마찰 표면들 (20, 30) 중 하나를 형성하기 위해, 신터링에 의해 또는 고체 프로세싱에 의해, 앞서 정의된 것과 같이 최소 치수가 0.10 mm 보다 큰 고체 컴포넌트의 형태로, 기판에 만들어진다.
특히, 실리콘 질화물을 포함하거나 실리콘 질화물로 형성된 층의 퇴적을 위해, MEMS 에 특화된 당업자에게 알려진 기술들 중 하나 이상이 사용될 수도 있다. LPCVD (low-pressure chemical vapour deposition), PECVD (plasma enhanced chemical vapour deposition), CVD (chemical vapour deposition), ALD (atomic layer deposition), 캐소드 스퍼터링, 이온 주입 및 유사 프로세스들이 사용될 수도 있다.
바람직하게, 0.2 와 1.2 사이의 Si/N 비율이 사용될 것이다. 더 구체적으로, 0.4 의 Si/N 값은 화학량적이다 (Gardeniers 등에 따라, Si 에서 풍부한 실리콘 질화물, 낮은 응력 또는 압축의 SixNyHz).
바람직하게, 2% H 와 30% H 사이의 수소 농도가 선택될 것이다.
바람직하게, 비-제한적인 방식으로, 통상의 Si 기판이 선택될 것이다.
서브-층과 관련하여, SiO2 는 비-제한적인 방식으로, 통상적으로 50 nm 와 2000 nm 사이의 두께, 또는 폴리-Si, SiC 등에서 선택될 수도 있다.
실리콘 질화물 퇴적과 관련된 기술적 제한들은 MEMS 분야의 당업자에게 알려져 있다.
따라서, 실리콘 질화물 층의 두께는 바람직하게 50 nm 와 1000 nm 사이에 포함된다.
실리콘 질화물의 압축 상태와 관련하여, Si 의 농도에 있어서의 증가는 실리콘 질화물에서의 장력들을 감소시키고 심지어 그 질화물을 압축력이 있게 할 수도 있는 것이 MEMS 에서 특화된 당업자에게 알려져있다. 압축 응력을 갖는 재료들은 일반적으로 마찰 마모에 있어서 감소를 발생하는 것으로 알려져 있다. 이는 Si 풍부 실리콘 질화물에 대응한다.
본 발명의 적절한 구현을 위해, 실리콘 질화물 층이 기판에 적절히 부착되고, 그 재료들의 탄성률이 너무 멀어지지 않도록 하는 것이 중요하다. 근본적인 재료들의 본질은 덜 중요하다. 실리콘 질화물 층이 100 nm 에 인접한 두께를 초과할 경우, 마찰은 상기 실리콘 질화물 층에 의해 결정된다.
단일-피스 Si3N4 로 구성된 팔레스 스톤들은 당업자에게 알려진 다결정 루비의 제조를 위해 사용된 것과 동일한 기술들에 의해 생성될 수도 있다.
또한, 현재에 달성하는 것은 어렵지만, 유리하게 예컨대, SiO2 로 구성된 휠에 비해 실리콘 질화물의 팔레트-스톤에 대하여, Si 또는 SiO2 와 마찰 접촉하는 고체 실리콘 질화물을 고려하는 것이 가능하다.
본 발명은 다수의 장점들을 갖는다:
- 마찰 속도의 함수로서 마찰 계수의 의존도가 낮다. 그 속도는 통상적으로 0 cm/s 와 3 cm/s 사이에서 변화하기 때문에, 이스케이프먼트의 경우에 특히 유용하다.
- 속도 및 압력의 함수로서 안정적인 마찰 계수는 일반적으로 마찰 접촉하는 재료들의 가속화된 열화를 발생하는, 스틱-슬립의 출현의 위험을 감소시킨다.
- 마찰에 불히나 제 3 바디를 형성하는 위험이 없다.
- 주변 매체와의 클리닝, 열화, 상호작용에 영향받지 않게 하는, 특히 그 화학량적 형태 Si3N4 에서 실리콘 질화물의 화학적 반응성이 낮다.
- 마모가 적다.
실리콘 질화물은 또한, 특히 PECVD 코팅에 의해 특히 실리콘 또는 실리콘 산화물 상에서 간단한 구현의 장점을 갖는다. 이러한 퇴적 방법은 실리콘 산업에서 널리 알려져 있고 사용된다.
본 발명은 다양한 형태들로 실리콘 질화물의 사용을 허용한다: PECVD, CVD, 캐소드 스퍼터링, 고체, 신터링, 등등에 의한 퇴적.
본 발명은 비-제한적인 파트너들, 예컨대: Si, SiO2, 비정질 실리콘 (a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si), 다공성 실리콘과 실리콘 질화물의 마찰 접촉을 포함한다.
당업자는 다음 출판물들을 참조할 수도 있다:
[1]: I.L Singer, R.N. Bolster, 등의 ”Hertzian stress contribution to low friction behavior of thin MoS2 coatings,” Applied Physics Letters, Vol. 57, 1990.
[2]: Chromik, R.R., Wahl, K.J.: Friction of microscale contacts on diamond-like carbon nanocomposite coatings. In: Proceedings of the World Tribology Congress III - 2005, pp. 829-830. American Society of Mechanical Engineers, New York, NY, 2005.
[3]: P.W. Bridgeman, “shearing phenomena at high pressures particularly in inorganic compounds,” Proc. Am. Acad. Arts Sci. 71, 387, 1936.
Claims (11)
- 마찰이 개선된 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 으로서,
서로 접촉하여 협동하도록 배열된 제 1 마찰 표면 (20) 과 제 2 마찰 표면 (30) 을 각각 포함하는, 제 1 컴포넌트 (2) 및 제 2 컴포넌트 (3) 를 포함하는 컴포넌트들의 적어도 하나의 쌍을 포함하며,
상기 제 2 마찰 표면 (30) 은 실리콘 (Si), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 비정질 실리콘 (a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si), 다공성 실리콘, 또는 실리콘과 실리콘 산화물의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 취득된 적어도 하나의 실리콘 기반 재료를 포함하고,
상기 제 1 마찰 표면 (20) 은 화학량 공식 Si3N4 의 고체 실리콘 질화물로 구성된 고체 엘리먼트의 표면에 의해 형성되고,
상기 적어도 하나의 쌍은, 윤활제를 요구하는 것 없이, 1 mN 내지 100 mN 및 1 cm/s 내지 10 cm/s 의 힘-속도 범위에 걸쳐 0.17 미만의 마찰계수를 가지고, 상기 제 1 마찰 표면 (20) 은 1000 나노미터 미만의 두께의 실리콘 질화물 층의 표면인 것을 특징으로 하는 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 마찰 표면 (20) 은 50 나노미터와 500 나노미터 사이의 두께의 실리콘 질화물 층의 표면인 것을 특징으로 하는 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘. - 제 1 항에 있어서,
실리콘 (Si), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 비정질 실리콘 (a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si), 다공성 실리콘을 포함하는 그룹으로부터 취득된 적어도 하나의 실리콘 기반 재료를 포함하는 상기 제 2 마찰 표면 (30) 은, 상기 그룹으로부터 취득된 하나 이상의 실리콘 기반 재료들로만 형성된 층의 표면인 것을 특징으로 하는 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘. - 제 1 항에 있어서,
상기 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘은, 상기 제 1 마찰 표면 (20) 을 포함하는 상기 제 1 컴포넌트 (2) 를 각각 형성하는 팔레트-스톤들 (25) 을 포함하고, 상기 팔레트-스톤들 (25) 은 상기 제 2 마찰 표면 (30) 을 포함하는 상기 제 2 컴포넌트 (3) 를 형성하는 이스케이프 휠 (35) 과 협동하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 타임피스 이스케이프먼트 메커니즘. - 제 1 항에 기재된 적어도 하나의 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 을 포함하는 타임피스 무브먼트 (200).
- 제 6 항에 기재된 적어도 하나의 타임피스 무브먼트 (200) 또는 제 1 항에 기재된 적어도 하나의 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 을 포함하는, 타임피스 (300).
- 제 1 항에 기재된 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 을 제조하는 방법으로서,
실리콘 질화물의 층이 상기 제 2 마찰 표면 (30) 을 형성하기 위해, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 에 의해, 또는 화학 기상 증착 (CVD) 의해, 또는 캐소드 스퍼터링에 의해 기판에 적용되는 것을 특징으로 하는 이스케이프먼트 메커니즘을 제조하는 방법. - 제 1 항에 기재된 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 을 제조하는 방법으로서,
실리콘 질화물 컴포넌트는 상기 제 1 마찰 표면 (20) 또는 상기 제 2 마찰 표면 (30) 중 하나를 형성하기 위해 신터링에 의해 기판에 만들어지는 것을 특징으로 하는 이스케이프먼트 메커니즘을 제조하는 방법. - 제 1 항에 기재된 이스케이프먼트 메커니즘 (100) 을 제조하는 방법으로서,
실리콘 질화물 컴포넌트는 상기 제 1 마찰 표면 (20) 또는 상기 제 2 마찰 표면 (30) 중 하나를 형성하기 위해 프로세싱에 의해 최소 치수가 0.10 mm 보다 큰 고체 컴포넌트의 형태로 기판에 만들어지는 것을 특징으로 하는 이스케이프먼트 메커니즘을 제조하는 방법. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
대향하는 제 1 마찰 표면 (20) 및 제 2 마찰 표면 (30) 에 의해 형성된 각 쌍은 Si3N4/Si 쌍으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 이스케이프먼트 메커니즘을 제조하는 방법.
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