TW201732050A - 製造設有至少一光幻視圖案之金屬基組件的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於製造簡單形狀之單件式金屬基組件的方法，該組件提供小面化和/或去角的幻視而形成全部或部分的時計外部零件。

Description

製造設有至少一光幻視圖案之金屬基組件的方法
本發明關於製造金屬基組件的方法，該組件具有平坦表面而包括至少一光幻視圖案，更特定而言，包括至少一圖案而使平坦表面顯得不平坦。
已知形成上表面被小面化(faceted)和/或去角(chamfered)的外部組件以便改善時計的美學外觀。歐洲專利案第1557729號尤其揭示要發展不需要完工修整步驟之小面化組件的製造方法是極為困難。
本發明的目的是藉由提出製造方法而克服前述全部或部分的缺點，該方法既不需要小面化、也不需要完工修整便獲得提供小面化和/或去角之幻視的簡單金屬基組件。
為此，本發明關於製造設有至少一光幻視圖 案之至少一金屬基組件的方法，其特徵在於它包括以下步驟：(a)形成基板，其平坦的上表面是導電的並且包括所要製造的該至少一組件之該至少一光幻視圖案的負肋；(b)在基板上形成模子，該模子包括至少一腔穴，其基底是由基板的該上表面所形成；(c)以電沉積或電鑄來填充該至少一模子的腔穴，以形成設有平坦表面的該至少一金屬基組件，該平坦表面包括該至少一光幻視圖案而使該表面顯得不平坦；(d)從基板和從模子釋放藉此形成的該至少一組件。
因此要了解由於基板之平坦度的結果，製造方法允許獲得的組件設有平坦表面，其不再需要做後續的小面化或更一般而言的後續完工修整。
進一步而言，製造方法在同一基板上提供相同類型之單件式金屬基組件或幾個不同之單件式金屬基組件的極高尺寸精確度和極高再現性。
最後，有利的根據本發明，製造方法的極高精確度和極高再現性則有可能獲得極簡單的組件，其設置了至少一極精細且容易再製的圖案，而使平坦表面顯得不平坦，就像例如藉由斜角或去角所車削一般。
依據本發明其他有利的變化例：根據第一實施例，肋形成至少二系列的平行區段，第一系列的平行區段以介於10和170°之間的角度來接合第二系列的平行區段，使得該至少一組件所給出的幻視是該 平坦表面包括形成邊緣的二個斜角表面；根據第二實施例，肋形成至少一系列的彎曲區段，使得該至少一組件所給出的幻視是該平坦表面被圓頂化；根據第三實施例，肋形成至少一系列的凹陷，其相關於彼此而對稱排列，該至少一系列的凹陷相鄰於當中基板之上表面沒有負肋的部分而形成，使得該至少一組件所給出的幻視是該平坦表面包括形成邊緣的二個斜角表面；根據第四實施例，肋排列在該至少一模子腔穴的周邊並且形成至少二系列的平行區段，第一系列平行區段垂直於第二系列的平行區段並且以一角度來接合，使得該至少一組件所給出的幻視是該平坦表面被去角；不管實施例為何，肋可以具有介於2和100微米之間的高度；在步驟(c)和步驟(d)之間，方法進一步包括步驟(e)：選擇性車削該至少一金屬基組件的一部分，如此以形成設有固定手段的該至少一組件；藉由摻雜矽基板和/或藉由沉積導電層在矽基板上，而使基板的上表面導電；基板具有介於0.3和1毫米之間的厚度；步驟(b)包括：階段(f)，沉積光敏樹脂層在基板的導電上表面上；步驟(g)，選擇性照射光敏樹脂的一部分；以及步驟(h)，將光敏樹脂顯影以形成模子的該至少一腔穴；該至少一組件是由鎳或鎳-磷基質所形成； 幾個組件形成在同一基板上；該至少一組件形成全部或部分的刻度盤、開孔裝飾物、凸緣、嵌槽、推按件、齒冠、外殼背蓋、指針、鐲或帶、鏈節、鉤扣、裝飾物、振盪重物或嵌花。
本發明也關於時計的外部零件，其包括藉由根據前面任何變化例之方法所獲得的金屬基組件，該零件的特徵在於：該組件具有設有至少一光幻視圖案的大致平坦表面，而使該平坦表面顯得不平坦。
1‧‧‧基板
3‧‧‧上表面
5‧‧‧負肋
6‧‧‧腔穴
7‧‧‧模子
9‧‧‧區塊
11‧‧‧金屬基組件
13‧‧‧平坦表面
14‧‧‧光幻視圖案
15‧‧‧凹陷
16‧‧‧固定手段
111‧‧‧組件
114‧‧‧光幻視圖案
118‧‧‧第一系列
119‧‧‧平行區段
120‧‧‧第二系列
121‧‧‧平行區段
211‧‧‧組件
214‧‧‧光幻視圖案
218‧‧‧第一系列
219‧‧‧平行區段
220‧‧‧第二系列
221‧‧‧平行區段
311‧‧‧組件
314‧‧‧光幻視圖案
318‧‧‧第一系列
319‧‧‧彎曲區段
320‧‧‧第二系列
321‧‧‧彎曲區段
411‧‧‧組件
414‧‧‧光幻視圖案
418‧‧‧一系列
419‧‧‧凹陷
432‧‧‧沒有光幻視圖案的部分
511‧‧‧組件
514‧‧‧光幻視圖案
518‧‧‧第一系列
519‧‧‧平行區段
520‧‧‧第二系列
521‧‧‧平行區段
611‧‧‧組件
614‧‧‧光幻視圖案
618‧‧‧一系列
619‧‧‧凹陷
632‧‧‧沒有光幻視圖案的部分
711‧‧‧組件
714‧‧‧光幻視圖案
718‧‧‧第一系列
719‧‧‧平行區段
720‧‧‧第二系列
721‧‧‧平行區段
811‧‧‧組件
814‧‧‧光幻視圖案
818‧‧‧第一系列
819‧‧‧彎曲區段
820‧‧‧第二系列
821‧‧‧彎曲區段
911‧‧‧組件
914‧‧‧光幻視圖案
918‧‧‧第一系列
919‧‧‧平行區段
920‧‧‧第二系列
921‧‧‧平行區段
922‧‧‧第一系列
923‧‧‧平行區段
932‧‧‧沒有光幻視圖案的部分
1011‧‧‧組件
1014‧‧‧光幻視圖案
1018‧‧‧第一系列
1019‧‧‧平行區段
1020‧‧‧第二系列
1021‧‧‧平行區段
1022‧‧‧第一系列
1023‧‧‧平行區段
1024‧‧‧第二系列
1025‧‧‧平行區段
1032‧‧‧沒有光幻視圖案的部分
1111‧‧‧組件
1114‧‧‧光幻視圖案
1118‧‧‧一系列
1119‧‧‧彎曲區段
從以下參考附圖而以非限制性示例所給出的敘述，將明顯出現其他的特徵和優點，其中：圖1到5是根據本發明之方法步驟的示意代表；圖6到9代表根據本發明所獲得之指針的範例；圖10到15代表根據本發明所獲得之時符(hour-symbol)的範例；圖16代表根據本發明所獲得之開孔裝飾物的範例。
本發明關於製造簡單形狀之單件式金屬基組件的方法，其提供小面化和/或去角的幻視以形成時計之全部或部分的外部。以非限制性範例來說，組件因此可以形成全部或部分的刻度盤、開孔裝飾物、凸緣、嵌槽、推按件、齒冠、外殼背蓋、振盪重物、指針、鐲或帶、鏈 節、鉤扣、裝飾物或嵌花。
自然而言，此種組件不限於計時的領域。以非限制性範例來說，此種組件或可替代選擇而言形成全部或部分的珠寶件。
本方法是用於製造至少一金屬基組件。「金屬基」一詞意謂一或更多種金屬可以出現於組件的組成中。因此，以非限制性範例來說，(多個)組件舉例而言可以由鎳或鎳-磷基質所形成。
有利的根據本發明，以本方法所獲得的每個金屬基組件包括至少一光幻視圖案。更特定、有利而言，每個組件包括大致平坦表面，其設有至少一光幻視圖案，而使平坦表面顯得不平坦，這允許獲得簡單的組件舉例而言提供小面化和/或去角的幻視。
為了簡化起見，呈現的圖代表在基板上僅製造一個組件。然而，有利的根據本發明，本方法能夠在同一基板上形成幾個相同或不同的組件。
如圖1所見，根據本發明的方法包括打算形成基板1的第一步驟(a)，其平坦的上表面3是導電的並且包括所要製造的組件之該至少一光幻視圖案的負肋5。該至少一光幻視圖案的一般形狀將在下面做進一步解釋。為了理解，肋5是由圖1基板1之上表面3所突出的3個釘柱所示意的代表。
可能有各式各樣的基板1。較佳而言，選擇基板1的材料是為了能夠做成平坦的而有極低的粗糙度(亦 即具有平滑表面的天性)。舉例來說，矽基的基板1具有這二個優點。
於基板1是由矽所做成的情形，步驟(a)因此可以包括第一階段：以具有開口的遮罩來覆蓋基板1，該等開口讓基板1的上部未被覆蓋。於第二階段，或可在遮罩開口中進行蝕刻。此種蝕刻可以是濕式或乾式蝕刻。最後，於圖1所示範的第三階段，移除遮罩而僅留下做在基板1之上表面3上的肋5。
於基板1是由矽所做成的情形，基板1的上表面3可以藉由摻雜矽(亦即使用在蝕刻之前已經摻雜的基板1或者後續才摻雜它)和/或沉積導電層而變得導電。
進一步而言，基板1可以具有介於0.3和1毫米之間的厚度，而肋5可以從基板1的上表面3延伸到介於2和100微米之間的高度。
如圖2所示範，方法繼續做第二步驟(b)，其在基板1上形成模子7。因此要了解模子7包括至少一腔穴6，其基底是由基板1的上面3所形成，亦即視組件所要的形狀而定則有一或更多個腔穴。
步驟(b)較佳而言包括(f)到(h)的三個階段。步驟(b)包括第一階段(f)，其將光敏樹脂層沉積在基板1的導電上表面3上。這階段(f)可以藉由旋塗或噴塗而獲得。第二階段(g)則是選擇性照射光敏樹脂的一部分。因此清楚的是：視光敏樹脂的天性而定，亦即樹脂是正或負型，照射將聚焦在所要的至少一未來腔穴6上或在不是該至少 一所要之未來腔穴6的部分上。
最後，步驟(b)結束於第三階段(h)，其將選擇性照射的光敏樹脂顯影以便形成模子7，亦即使該至少一腔穴6周圍或腔穴6之間的光敏樹脂硬化。這第三階段(h)一般而言藉由熱處理以硬化樹脂再接著顯影以形成該至少一腔穴6而獲得。
如圖3所示範，方法繼續做第三步驟(c)，其藉由電沉積或電鑄而填充模子7的該至少一腔穴6以形成設有平坦表面的毛胚或金屬基組件，該平坦表面包括該至少一光幻視圖案14而使該表面顯得不平坦。根據本發明，金屬基組件在突起上具有相同的升起圖案。然而，在基板1的結構化期間，在步驟(c)，肋5將在毛胚或金屬基組件的一側上形成凹陷15。進一步而言，如下所解釋，可選用的步驟(e)也可以在步驟(c)之後實施。
有利的根據本發明，由於步驟(b)之極精確光微影術的結果，本方法可以產出具有高精確度之外部和可能內部尺寸的金屬基組件9，其能夠滿足計時領域之組件所需的極高公差。「內部尺寸」意謂從插入該至少一腔穴6裡之結構化的樹脂部分7，可以在步驟(c)中直接形成金屬基組件中的開口和/或孔。
如上所解釋，步驟(c)之每個腔穴6的電沉積或電鑄填充舉例而言可以由鎳和磷所形成的合金(NiP)來達成，特別是磷比例大致等於12%(NiP12)的這種合金。
最後，方法結束於第四、最終步驟(d)，其從 基板1和從模子7釋放藉此形成的組件。因而，在基板1是由矽所做成的以上範例中，步驟(d)可以由選擇性蝕刻矽和選擇性蝕刻模子7的材料所構成。矽蝕刻舉例而言可以藉由使用包括氫氧化鉀(已知縮寫為KOH)之浴液的化學蝕刻而獲得。
根據圖4和5所示範之本發明的變化例，在步驟(c)和步驟(d)之間，方法進一步包括可選用的步驟(e)，其選擇性車削金屬基組件的一部分以便形成設有至少一固定手段16的組件11。
如上所解釋，具有相同升起圖案的區塊9則在厚度上加以修改以形成至少一固定手段16。因此獲得的組件11而不必形成一者在另一者上方的幾個功能性階層，或者不必對包括該至少一光幻視圖案14的組件表面做完工修整。
因為每個區塊9精確定位在基板1上，所以在步驟(e)有可能當每個區塊9仍在基板1上時以可以精確尺度做程式化的自動機器來車削每個區塊9。要注意雖然步驟(e)是要車削一或更多個區塊9，但是也或可藉由所用工具之尺寸或所要移除之體積所引起的應力而車削部分的樹脂7，如圖4可見的清空空間所示範。當然，這步驟(e)也有可能可以藉由研磨而形成其他功能性階層和/或使模子7和區塊9齊平。
因此要了解：除了形成該至少一光幻視圖案14的平坦表面13和凹陷15以外，組件11也還可以包括 至少一固定手段16以附接金屬基組件11。固定手段16因而可以採取腳或管的形式。
圖6到16代表根據本發明而以本方法所獲得之組件的範例以更好解釋光幻視圖案。以非限制性範例來說，解釋了光幻視圖案的四個實施例。
根據第一實施例，基板1包括肋以獲得圖6、7、10、12的範例。圖6、7、10、12的光幻視圖案114、214、514、714因此形成至少二個系列118、120、218、220、518、520、718、720的平行區段119、121、219、221、519、521、719、721。較佳而言，根據第一實施例，第一系列118、218、518、718的平行區段119、219、519、719以介於10和170°之間的角度來接合第二系列120、220、520、720的平行區段121、221、521、721，使得組件111、211、511、711所給出的幻視是可見表面當它是平坦時具有形成邊緣的二個斜角表面。
根據第二實施例，基板1包括肋以獲得圖8、13、15的範例。圖8、13、15的光幻視圖案314、814、1114因此形成至少一系列318、320、818、820、1118的彎曲區段319、321、819、821、1119，使得該組件所給出的幻視是當它是平坦時有圓頂化的可見表面。根據圖8和13所見之第二實施例的變化例，第一系列318、818的彎曲區段319、819以介於10和170度之間的角度來接合第二系列320、820的彎曲區段321、821，使得該組件所給出的幻視是可見表面當它是平坦時具有二個圓頂化表面 而接合形成凹槽。
根據第三實施例，基板1包括呈釘柱形式的肋以獲得圖9和11的範例。圖9和11的光幻視圖案414和614因此形成至少一系列418、618的凹陷419、619，其相關於彼此而對稱排列。較佳而言，根據第三實施例，該至少一系列418、618的凹陷乃相鄰於組件411、611之表面沒有光幻視圖案的部分432、632而形成，使得該組件所給出的幻視是可見表面當它是平坦時具有形成邊緣的二個斜角表面。
如圖9和11所見，凹陷419、619有圓形的截面並且彼此以規律的距離隔開。當然，凹陷419、619的幾何形態和排列可以根據所要的效果而有所不同，而不偏離本發明的範圍。
根據第四實施例，基板1包括肋，其排列在模子腔穴的周邊以獲得圖14和16的範例。圖14和16的光幻視圖案914和1014因此形成至少二系列918、920、922、1018、1020、1022、1024的平行區段919、921、923、1019、1021、1023、1025，而第一系列918、922、1018、1022的平行區段919、923、1019、1023垂直於第二系列920、1020、1024的平行區段921、1021、1025並且以90度的角度來接合，使得組件所給出的幻視是去角的可見表面圍繞著組件911、1011之表面沒有光幻視圖案的部分932、1032。
當然，本發明不限於示範的範例，而能夠有 熟於此技藝者將想到的多樣變化和修改。尤其，組件1、111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111或可接受最終的硬化步驟，舉例而言如歐洲專利案第3009896號所揭示，其併入本案以為參考。
替代選擇而言，也有可能設想到藉由光敏樹脂的光微影術而在基板之平坦的上表面上形成肋5。
於特殊的替代選擇例，基板1也或可選擇為形成具有不同於圖1到4所呈現之幾何形態的肋5。因此，以非限制性範例來說，基板1或可由(100)指向的單晶矽所做成，並且接受氫氧化鉀(KOH)濕式蝕刻以形成蝕刻元件，其側面是傾斜的而非如圖1到4所示範是垂直的。
最後，光幻視圖案不限於以上所述。因此，可能有其他的實施例而不偏離本發明的範圍。進一步而言，上面呈現的四個實施例能夠彼此組合，亦即幾個不同的圖案可以出現在同一組件上。
711‧‧‧組件
714‧‧‧光幻視圖案
718‧‧‧第一系列
719‧‧‧平行區段
720‧‧‧第二系列
721‧‧‧平行區段

Claims (13)

  1. 一種製造設有至少一光幻視圖案(14、114、214、314、414、514、614、714、814、914、1014、1114)之至少一金屬基組件(11、111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111)的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟：(a)形成基板(1)，其平坦的上表面(3)是導電的並且包括所要製造的該至少一金屬基組件之該至少一光幻視圖案的負肋(5)；(b)在該基板(1)上形成模子(7)，該模子(7)包括至少一腔穴(6)，其基底是由該基板(1)的該上表面(3)所形成；(c)以電沉積來填充該模子(7)的該至少一腔穴(6)，以形成設有平坦表面的該至少一金屬基組件，該平坦表面包括該至少一光幻視圖案而使該表面顯得不平坦；(d)從該基板(1)和從該模子(7)釋放藉此形成的該至少一金屬基組件(11、111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111)。
  2. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該肋(5)形成至少二系列的平行區段，第一系列的平行區段以介於10和170°之間的角度來接合第二系列的平行區段，使得該至少一金屬基組件所給出的該幻視是該平坦表面包括形成邊緣的二個斜角表面。
  3. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該肋(5)形成至少一系列的彎曲區段，使得該至少一金屬基組件所給出 的該幻視是該平坦表面被圓頂化。
  4. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該肋(5)形成至少一系列的凹陷，其相關於彼此而對稱排列，該至少一系列的凹陷相鄰於當中該基板之該上表面沒有負肋的部分而形成，使得該至少一金屬基組件所給出的該幻視是該平坦表面包括形成邊緣的二個斜角表面。
  5. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該肋(5)排列在該至少一模子腔穴的周邊並且形成至少二系列的平行區段，第一系列的平行區段垂直於第二系列的平行區段並且以一角度來接合，使得該至少一金屬基組件所給出的該幻視是該平坦表面被去角。
  6. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該肋(5)的高度介於2和100微米之間。
  7. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中在步驟(c)和步驟(d)之間，該方法進一步包括以下步驟：(e)選擇性車削該至少一金屬基組件(11、111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111)的一部分，以形成設有固定手段(16)的該至少一金屬基組件(11、111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111)。
  8. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中藉由摻雜矽基板和/或藉由沉積導電層在矽基板上，而使該基板(1)的該上表面(3)導電。
  9. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該基板(1)具 有介於0.3和1毫米之間的厚度。
  10. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中步驟(b)包括以下階段：(f)沉積一層光敏樹脂在該基板(1)的該導電上表面(3)上；(g)選擇性照射該光敏樹脂的一部分；(h)使該光敏樹脂顯影以形成該模子(7)的該至少一腔穴(6)。
  11. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該至少一金屬基組件(11、111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111)是由鎳或鎳-磷基質所形成。
  12. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中幾個金屬基組件形成在同一基板上。
  13. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該至少一金屬基組件(11、111、211、311、411、511、611、711、811、911、1011、1111)形成全部或部分的刻度盤、開孔裝飾物、凸緣、嵌槽、推按件、齒冠、外殼背蓋、指針、鐲或帶、鏈節、鉤扣、裝飾物、振盪重物或嵌花。
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