CH716692A2 - A method of manufacturing a silicon component, typically watchmaking. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'au moins un composant, typiquement horloger (3), comprenant les étapes suivantes : a) se munir d'une pièce femelle (1) comprenant au moins une ouverture (4) et un lamage (5) bordant cette ouverture (4) et d'une pièce mâle (2) comprenant un épaulement (7), b) introduire au moins une partie de la pièce mâle (2) dans l'ouverture (4) de sorte que le lamage (5) et l'épaulement (7) viennent en butée l'un contre l'autre pour positionner axialement les pièces mâle (2) et femelle (1) l'une par rapport à l'autre, au moins la partie de la pièce mâle (2) située en regard de l'ouverture (4) et/ou la partie de la pièce femelle (1) définissant l'ouverture (4) étant en silicium éventuellement recouvert d'oxyde de silicium, lesdites parties ménageant entre elles un espace (8) libre, c) soumettre l'ensemble desdites pièces mâle (2) et femelle (1) à un traitement thermique de manière à ce que sur la surface d'au moins une desdites parties se forme une couche d'oxyde de silicium remplissant au moins en partie ledit espace (8) libre, d) poursuivre l'étape c) au moins jusqu'à ce que lesdites deux pièces (1, 2) se solidarisent pour former ledit composant (3).The invention relates to a method of manufacturing at least one component, typically watchmaking component (3), comprising the following steps: a) providing a female part (1) comprising at least one opening (4) and a counterbore ( 5) bordering this opening (4) and a male part (2) comprising a shoulder (7), b) insert at least part of the male part (2) into the opening (4) so that the counterbore (5) and the shoulder (7) abut against each other to axially position the male (2) and female (1) parts with respect to each other, at least the part of the male part (2) located opposite the opening (4) and / or the part of the female part (1) defining the opening (4) being made of silicon optionally covered with silicon oxide, said parts leaving between them a free space (8), c) subjecting all of said male (2) and female (1) parts to a heat treatment so that on the surface of at least one of said parts a layer forms he silicon oxide at least partially filling said free space (8), d) continuing step c) at least until said two parts (1, 2) join together to form said component (3) .
Description
[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un composant, typiquement horloger, au moins en partie en silicium, comprenant l'assemblage de deux pièces, ledit composant pouvant être de forme complexe, notamment multi-niveaux. The present invention relates to a method of manufacturing a component, typically watchmaking, at least partly in silicon, comprising the assembly of two parts, said component may be of complex shape, in particular multi-level.
[0002] En horlogerie, on utilise majoritairement des composants en silicium monolithiques. De tels composants peuvent être obtenus par gravure, par exemple par gravure chimique ou par gravure ionique réactive profonde (DRIE). Cette technique, à elle seule, c'est-à-dire non suivie d'étapes d'assemblage, est difficilement applicable pour l'obtention de composants à structure complexe tels que des composants multi-niveaux. En effet, au moins une étape d'assemblage semble préférable pour la fabrication de tels composants. [0002] In watchmaking, monolithic silicon components are mainly used. Such components can be obtained by etching, for example by chemical etching or by deep reactive ionic etching (DRIE). This technique, on its own, that is to say not followed by assembly steps, is difficult to apply for obtaining components with a complex structure such as multi-level components. Indeed, at least one assembly step seems preferable for the manufacture of such components.
[0003] En micromécanique, il existe une technique de fabrication de composants par assemblage de pièces en silicium connue sous le nom de „fusion bounding“. Cette technique permet de créer une liaison covalente entre des surfaces planes superposées de deux pièces en silicium. Pour ce faire, les surfaces planes de ces pièces subissent une étape d'activation comprenant un traitement de surface avant d'être positionnées et alignées l'une en face de l'autre puis mises en contact. Le traitement de surface peut typiquement consister en un nettoyage à l'acide pour enlever les oxydes natifs et libérer des ions ou bien en une activation ionique par exemple par bombardement. Cette étape préliminaire d'activation permettant la formation d'une liaison covalente entre les surfaces planes en contact des pièces est suivie d'une étape d'oxydation thermique conduisant à la formation d'une couche d'oxyde de silicium ou enrobage sur les surfaces de l'assemblage des pièces. Un composant constitué desdites deux pièces assemblées peut ainsi être obtenu. Cette méthode présente l'inconvénient de nécessiter une étape d'activation des surfaces ainsi qu'un alignement préalable relativement précis. [0003] In micromechanics, there is a technique for manufacturing components by assembling silicon parts known under the name of “fusion bounding”. This technique creates a covalent bond between superimposed flat surfaces of two silicon parts. To do this, the flat surfaces of these parts undergo an activation step comprising a surface treatment before being positioned and aligned one opposite the other and then brought into contact. The surface treatment can typically consist of an acid cleaning to remove the native oxides and release ions or else in an ionic activation, for example by bombardment. This preliminary activation step allowing the formation of a covalent bond between the flat surfaces in contact with the parts is followed by a thermal oxidation step leading to the formation of a silicon oxide layer or coating on the surfaces. assembly of parts. A component consisting of said two assembled parts can thus be obtained. This method has the drawback of requiring a step of activating the surfaces as well as a relatively precise prior alignment.
[0004] Des techniques d'assemblage telles que le collage ou le brasage sont utilisées pour la réalisation de composants de formes complexes en silicium. Cependant, ces techniques ne sont pas optimales en ce qu'elles nécessitent l'application d'une couche de colle ou d'un métal pour l'assemblage ainsi qu'un positionnement très précis des pièces à assembler l'une par rapport à l'autre avant leur assemblage. De plus, les composants ainsi obtenus peuvent présenter des restrictions quant à leurs conditions d'utilisation, ces restrictions dépendant notamment de la résistance de ladite couche à certaines conditions de température, d'humidité ou autre. Assembly techniques such as bonding or brazing are used for the production of components of complex shapes in silicon. However, these techniques are not optimal in that they require the application of a layer of glue or of a metal for the assembly as well as a very precise positioning of the parts to be assembled with respect to one another. other before their assembly. In addition, the components thus obtained may have restrictions as to their conditions of use, these restrictions depending in particular on the resistance of said layer to certain temperature, humidity or other conditions.
[0005] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un composant, typiquement micromécanique, au moins en partie en silicium par assemblage de deux pièces, qui puisse être mis en oeuvre simplement, qui soit adapté à la fabrication de composants de formes complexes, notamment multi-niveaux et qui permette d'obtenir un composant résistant. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a component, typically micromechanical, at least partly in silicon by assembling two parts, which can be implemented simply, which is suitable for manufacturing components of complex shapes, in particular multi-level and which makes it possible to obtain a resistant component.
[0006] L'invention propose à cette fin un procédé de fabrication d'au moins un composant comprenant les étapes suivantes : a) se munir d'une pièce femelle comprenant au moins une ouverture et un lamage bordant cette ouverture et d'une pièce mâle comprenant un épaulement, b) introduire au moins une partie de la pièce mâle dans l'ouverture de sorte que le lamage et l'épaulement viennent en butée l'un contre l'autre pour positionner axialement les pièces mâle et femelle l'une par rapport à l'autre, au moins la partie de la pièce mâle située en regard de l'ouverture et/ou la partie de la pièce femelle définissant l'ouverture étant en silicium éventuellement recouvert d'oxyde de silicium, lesdites parties ménageant entre elles un espace libre, c) soumettre l'ensemble desdites pièces mâle et femelle à un traitement thermique de manière à ce que, sur la surface d'au moins une desdites parties, se forme une couche d'oxyde de silicium remplissant au moins en partie ledit espace libre, d) poursuivre l'étape c) au moins jusqu'à ce que lesdites deux pièces se solidarisent pour former ledit composant.The invention provides for this purpose a method of manufacturing at least one component comprising the following steps: a) providing a female part comprising at least one opening and a countersink bordering this opening and a part male comprising a shoulder, b) inserting at least part of the male part into the opening so that the counterbore and the shoulder abut against each other to axially position the male and female parts together with respect to the other, at least the part of the male part located opposite the opening and / or the part of the female part defining the opening being made of silicon optionally covered with silicon oxide, said parts leaving between they a free space, c) subjecting all of said male and female parts to a heat treatment so that, on the surface of at least one of said parts, forms a layer of silicon oxide filling at least part of said free space, d) continue step c) at least until said two parts join together to form said component.
[0007] Avantageusement, ledit composant est un composant micromécanique. [0007] Advantageously, said component is a micromechanical component.
[0008] L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un composant horloger, typiquement destiné à être introduit dans une boîte de montre telle qu'une montre bracelet. [0008] The invention relates more particularly to a method of manufacturing a watch component, typically intended to be inserted into a watch case such as a wristwatch.
[0009] Les pièces mâles et femelles utilisées dans le procédé selon l'invention sont typiquement obtenues par gravure, par exemple par gravure ionique réactive profonde DRIE, par gravure laser ou par gravure chimique, de préférence par gravure DRIE. [0009] The male and female parts used in the method according to the invention are typically obtained by etching, for example by deep reactive ionic etching DRIE, by laser etching or by chemical etching, preferably by DRIE etching.
[0010] L'expression „composant micromécanique“ désigne typiquement un composant dont au moins l'une des dimensions est inférieure à 1mm. [0010] The expression "micromechanical component" typically designates a component of which at least one of the dimensions is less than 1mm.
[0011] Dans le cadre de l'invention, le silicium peut être monocristallin, quelle que soit son orientation cristalline, polycristallin ou amorphe. Il peut être dopé ou non. [0011] In the context of the invention, the silicon can be monocrystalline, regardless of its crystalline, polycrystalline or amorphous orientation. It may or may not be doped.
[0012] Comme indiqué ci-dessus, la partie de la pièce femelle définissant l'ouverture et/ou la partie de la pièce mâle située dans l'ouverture à l'issue de l'étape b) peuvent être en silicium recouvert d'oxyde de silicium, et cela préalablement à l'étape c). Cet oxyde de silicium peut être natif ou issu d'une étape d'oxydation thermique préalable ayant pour but de renforcer la résistance mécanique des pièces mâle et femelle. As indicated above, the part of the female part defining the opening and / or the part of the male part located in the opening at the end of step b) can be made of silicon covered with silicon oxide, and this prior to step c). This silicon oxide can be native or resulting from a preliminary thermal oxidation step with the aim of reinforcing the mechanical strength of the male and female parts.
[0013] Dans le cadre de l'invention, l'expression „pièce femelle“ inclut toute pièce destinée à recevoir une autre pièce, plus précisément toute pièce comprenant au moins une ouverture apte à recevoir une partie au moins d'une pièce mâle. L'expression „pièce mâle“ inclut quant à elle toute pièce destinée à être introduite, au moins en partie dans une pièce femelle, plus précisément toute pièce comprenant au moins une partie apte à être introduite dans une ouverture d'une pièce femelle. Typiquement, dans un assemblage de deux pièces l'une dans l'autre, celle qui doit être placée au moins en partie à l'intérieur de l'autre est appelée „pièce mâle“ et celle qui reçoit au moins en partie la pièce mâle est appelée „pièce femelle“. [0013] In the context of the invention, the expression "female part" includes any part intended to receive another part, more precisely any part comprising at least one opening capable of receiving at least part of a male part. The expression “male part” for its part includes any part intended to be introduced, at least in part into a female part, more precisely any part comprising at least one part capable of being introduced into an opening of a female part. Typically, in an assembly of two parts one inside the other, the one which must be placed at least partly inside the other is called the "male part" and the one which receives at least part of the male part. is called "female part".
[0014] Le procédé de fabrication selon l'invention peut être mis en oeuvre simplement, en particulier sans traitement préalable des pièces à assembler et sans nécessiter de dispositif de positionnement des pièces, et permet l'obtention de composants de formes complexes, typiquement comprenant plus de deux niveaux, typiquement au moins trois, de préférence au moins quatre, voire plus de quatre niveaux. Il permet l'obtention de composants présentant une bonne résistance mécanique et qui sont peu ou pas influencés par des variations des conditions environnementales telles que la température ou l'humidité. Le procédé selon l'invention est également fiable et présente une bonne reproductibilité. The manufacturing method according to the invention can be implemented simply, in particular without prior treatment of the parts to be assembled and without requiring a device for positioning the parts, and makes it possible to obtain components of complex shapes, typically comprising more than two levels, typically at least three, preferably at least four, or even more than four levels. It makes it possible to obtain components having good mechanical resistance and which are little or not influenced by variations in environmental conditions such as temperature or humidity. The method according to the invention is also reliable and has good reproducibility.
[0015] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente, en vue de dessus, une pièce femelle pour la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication particulier selon l'invention. La figure 2 représente, en perspective, une pièce mâle pour la mise en oeuvre dudit procédé de fabrication particulier selon l'invention, ladite pièce mâle étant destinée à être assemblée à la pièce femelle de la figure 1 à l'aide de ce procédé. Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe longitudinale montrant des étapes successives dudit procédé de fabrication particulier selon l'invention. On y voit les pièces femelle et mâle figurant respectivement dans les figures 1 et 2. La figure 5a représente, en coupe longitudinale, un composant obtenu par assemblage des pièces illustrées aux figures 1 et 2 à l'aide dudit procédé de fabrication particulier selon l'invention. La figure 5b représente, en coupe longitudinale, le composant obtenu à partir du composant illustré à la figure 5a en poursuivant l'étape c) dudit procédé de fabrication particulier selon l'invention un peu plus longtemps. Les figures 6a, 6b et 6c illustrent respectivement, en perspective, une pièce femelle, une pièce mâle et un composant correspondant à une partie de résonateur horloger assemblé à partir de ces pièces à l'aide d'un procédé de fabrication particulier selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent on reading the following detailed description given with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents, in top view, a female part for the implementation of 'a particular manufacturing process according to the invention. FIG. 2 represents, in perspective, a male part for implementing said particular manufacturing method according to the invention, said male part being intended to be assembled to the female part of FIG. 1 using this method. FIGS. 3 and 4 are views in longitudinal section showing successive steps of said particular manufacturing method according to the invention. We see there the female and male parts appearing respectively in Figures 1 and 2. Figure 5a shows, in longitudinal section, a component obtained by assembling the parts illustrated in Figures 1 and 2 using said particular manufacturing process according to l 'invention. FIG. 5b represents, in longitudinal section, the component obtained from the component illustrated in FIG. 5a by continuing step c) of said particular manufacturing method according to the invention a little longer. Figures 6a, 6b and 6c respectively illustrate, in perspective, a female part, a male part and a component corresponding to a part of a watch resonator assembled from these parts using a particular manufacturing process according to invention.
[0016] Une première étape a) d'un procédé selon un mode de réalisation préféré de l'invention consiste à se munir d'une pièce femelle 1, et d'une pièce mâle 2, en silicium, telles que représentées respectivement aux figures 1 et 2. Ces deux pièces 1, 2 sont destinées à être assemblées pour fabriquer un composant 3, typiquement micromécanique. A first step a) of a method according to a preferred embodiment of the invention consists in providing a female part 1, and a male part 2, in silicon, as shown respectively in figures 1 and 2. These two parts 1, 2 are intended to be assembled to manufacture a component 3, typically micromechanical.
[0017] La pièce femelle 1 comprend typiquement une ouverture 4 cylindrique traversante de diamètre d1 et un lamage 5 à l'entrée de cette ouverture 4, comme illustré aux figures 1 et 3. The female part 1 typically comprises a through cylindrical opening 4 of diameter d1 and a countersink 5 at the entrance of this opening 4, as illustrated in Figures 1 and 3.
[0018] La pièce mâle 2 comprend typiquement une tige 6 cylindrique de diamètre d2 inférieur à d1 et une tête formant un épaulement ou collet 7 à une extrémité de cette tige 6, comme illustré aux figures 2 et 3. The male part 2 typically comprises a cylindrical rod 6 of diameter d2 less than d1 and a head forming a shoulder or collar 7 at one end of this rod 6, as illustrated in Figures 2 and 3.
[0019] Dans une étape ultérieure b) dudit procédé, illustrée à la figure 3, la tige 6 de la pièce mâle 2 est insérée dans l'ouverture 4 jusqu'à ce que son épaulement 7 vienne en butée contre le lamage 5 de la pièce femelle 1. In a subsequent step b) of said method, illustrated in Figure 3, the rod 6 of the male part 2 is inserted into the opening 4 until its shoulder 7 abuts against the countersink 5 of the female part 1.
[0020] Le diamètre d2 de la tige 6 est légèrement inférieur à celui d1 de l'ouverture 4 de sorte que, lorsqu'elle est insérée dans l'ouverture 4, il existe un espace 8 libre entre la tige 6 et la partie de la pièce femelle 1 définissant l'ouverture 4. The diameter d2 of the rod 6 is slightly less than that d1 of the opening 4 so that, when inserted into the opening 4, there is a free space 8 between the rod 6 and the part of the female part 1 defining the opening 4.
[0021] A l'issue de l'étape b), la tige 6 peut être légèrement excentrée. Cela n'a pas d'incidence, elle pourra se centrer lors d'étapes ultérieures du procédé selon l'invention. A l'issue de l'étape b), la distance séparant la surface de la partie de la tige 6 située à l'intérieur de l'ouverture 4 de la surface de la partie de la pièce femelle définissant l'ouverture 4, lorsque la tige 6 est considérée centrée dans l'ouverture 4, est notée d3. At the end of step b), the rod 6 can be slightly off-center. This has no effect, it can be centered during subsequent steps of the method according to the invention. At the end of step b), the distance separating the surface of the part of the rod 6 located inside the opening 4 from the surface of the part of the female part defining the opening 4, when the rod 6 is considered centered in the opening 4, is denoted d3.
[0022] Le lamage 5 et l'épaulement 7 constituent des moyens de positionnement coopérant ensemble pour positionner axialement les pièces femelle 1 et mâle 2 l'une par rapport à l'autre. Ils participent au maintien de ces pièces dans une position axiale donnée lors des étapes ultérieures du procédé selon l'invention. Ils présentent en outre plusieurs autres avantages qui seront décrits plus loin. The counterbore 5 and the shoulder 7 constitute positioning means cooperating together to axially position the female 1 and male 2 parts relative to each other. They participate in maintaining these parts in a given axial position during the subsequent steps of the method according to the invention. They also have several other advantages which will be described later.
[0023] Une fois que les pièces femelle 1 et mâle 2 sont positionnées axialement l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire une fois que l'épaulement 7 de la pièce mâle 2 se trouve en butée contre le lamage 5 de la pièce femelle 1 (figure 3), une étape c) de traitement thermique permet, par une réaction d'oxydation thermique, de former, sur chacune des pièces mâle et femelle en silicium, une couche d'oxyde de silicium, typiquement de dioxyde de silicium (SiO2). Once the female 1 and male 2 parts are positioned axially relative to each other, that is to say once the shoulder 7 of the male part 2 is in abutment against the countersinking 5 of the female part 1 (FIG. 3), a heat treatment step c) makes it possible, by a thermal oxidation reaction, to form, on each of the male and female parts made of silicon, a layer of silicon oxide , typically silicon dioxide (SiO2).
[0024] Lors de cette étape c), on soumet donc l'ensemble constitué par les pièces femelle 1 et mâle 2 à un traitement thermique, typiquement à une température comprise entre 800°C et 1300°C, dans une atmosphère oxydante, par exemple comprenant de la vapeur d'eau, jusqu'à obtenir une couche d'oxyde de silicium d'épaisseur e prédéterminée sur les surfaces des pièces mâle et femelle. During this step c), the assembly formed by the female 1 and male 2 parts is therefore subjected to a heat treatment, typically at a temperature between 800 ° C and 1300 ° C, in an oxidizing atmosphere, by example comprising water vapor, until a layer of silicon oxide of predetermined thickness e is obtained on the surfaces of the male and female parts.
[0025] Le traitement thermique est typiquement réalisé dans un four à oxydation. Il est de préférence réalisé à une température comprise entre 950°C et 1150°C. [0025] The heat treatment is typically carried out in an oxidation furnace. It is preferably carried out at a temperature between 950 ° C and 1150 ° C.
[0026] La couche d'oxyde de silicium se forme en consommant du silicium sur une profondeur p correspondant environ à la moitié de son épaisseur e. The silicon oxide layer is formed by consuming silicon over a depth p corresponding to approximately half of its thickness e.
[0027] Le volume molaire de l'oxyde de silicium étant plus important que celui du silicium, cette réaction augmente le volume de chacune des pièces mâle et femelle, ce qui provoque, entre autres, le rétrécissement du diamètre d1 de l'ouverture 4 et l'augmentation du diamètre d2 de la tige 6. L'espace 8 libre séparant la surface extérieure de la tige 6 et la surface intérieure de l'ouverture 4 se remplit d'oxyde de silicium au fur et à mesure que la réaction d'oxydation thermique évolue. The molar volume of silicon oxide being greater than that of silicon, this reaction increases the volume of each of the male and female parts, which causes, among other things, the narrowing of the diameter d1 of the opening 4 and increasing the diameter d2 of the rod 6. The free space 8 separating the outer surface of the rod 6 and the inner surface of the opening 4 fills with silicon oxide as the reaction d thermal oxidation is evolving.
[0028] La réaction d'oxydation thermique est contrôlée et sa cinétique est la même sur l'ensemble des surfaces des pièces mâle 2 et femelle 1 de sorte que, au fur et à mesure que la réaction d'oxydation thermique évolue, la tige 6 se centre dans l'ouverture 4 et cela même si elle n'était pas centrée initialement. La coopération lamage 5 - épaulement 7 assure un bon positionnement axial et radial (autocentrage) de la pièce avant et pendant le traitement thermique et ainsi une croissance homogène des couches d'oxyde de silicium conduisant à des pièces solides et reproductibles. Aucun moyen de positionnement radial, qu'il soit solidaire des parties mâle et/ou femelle ou bien indépendant, et dont l'action pourrait être altérée par le traitement thermique, n'est nécessaire pour le centrage. The thermal oxidation reaction is controlled and its kinetics are the same on all the surfaces of the male 2 and female 1 parts so that, as the thermal oxidation reaction evolves, the rod 6 is centered in opening 4, even if it was not initially centered. The counterbore 5 - shoulder 7 cooperation ensures good axial and radial positioning (self-centering) of the part before and during the heat treatment and thus a homogeneous growth of the silicon oxide layers leading to solid and reproducible parts. No radial positioning means, whether integral with the male and / or female parts or else independent, and whose action could be altered by the heat treatment, is necessary for the centering.
[0029] Dans une étape d), la réaction d'oxydation thermique est poursuivie au moins jusqu'à un temps tminau bout duquel la surface extérieure de la tige 6 se confond avec la surface intérieure de l'ouverture 4, les pièces mâle 2 et femelle 1 se solidarisant pour ne former qu'un seul bloc de matière correspondant au composant 3. La solidarisation des pièces est typiquement due à un serrage mécanique et/ou à la création de liaisons chimiques entre les pièces. In a step d), the thermal oxidation reaction is continued at least until a time tmin after which the outer surface of the rod 6 merges with the inner surface of the opening 4, the male parts 2 and female 1 joining together to form a single block of material corresponding to component 3. The joining of the parts is typically due to mechanical clamping and / or to the creation of chemical bonds between the parts.
[0030] A ce stade, la réaction d'oxydation thermique peut être interrompue pour récupérer le composant 3 final. Ce composant 3, pour lequel le traitement thermique a été poursuivi pendant un temps tmin, est illustré aux figures 4 et 5. At this stage, the thermal oxidation reaction can be stopped to recover the final component 3. This component 3, for which the heat treatment was continued for a time tmin, is illustrated in Figures 4 and 5.
[0031] Au cours de ce procédé de fabrication, un centrage précis de la pièce mâle 2 dans la pièce femelle 1 est très important, en particulier lorsque l'on fabrique des composants horlogers. La coopération du lamage 5 de la pièce femelle 1 et de l'épaulement 7 de la pièce mâle 2 joue un rôle important dans la précision du centrage. En effet, le centrage est d'autant plus précis que la hauteur „h“ (illustrée à la figure 3) sur laquelle la pièce mâle 2 est radialement en regard de l'ouverture 4 lorsque son épaulement 7 est en butée contre le lamage 5 de la pièce femelle 1 (typiquement à la fin de l'étape b)) est grande. Une grande hauteur „h“ garantit également la solidité et la reproductibilité des composants fabriqués. During this manufacturing process, precise centering of the male part 2 in the female part 1 is very important, in particular when manufacturing watch components. The cooperation of the counterbore 5 of the female part 1 and of the shoulder 7 of the male part 2 plays an important role in the accuracy of the centering. Indeed, the centering is all the more precise than the height "h" (illustrated in FIG. 3) on which the male part 2 is radially facing the opening 4 when its shoulder 7 is in abutment against the counterbore 5. of the female part 1 (typically at the end of step b)) is large. A large height "h" also guarantees the solidity and reproducibility of the manufactured components.
[0032] Les tranches internes 4a, 5a de la pièce femelle 1 et externes 6a, 7a de la pièce mâle 2 obtenues par gravure DRIE ne sont pas rigoureusement verticales mais présentent de légers angles δ, par rapport à la verticale. Ces angles, appelés „angles de dépouille“, sont inhérents aux techniques de gravure utilisées et sont faibles, de l'ordre de 1° à 3° environ ; ils ne sont pas visibles sur les figures 1 à 5b. Bien que faibles, lorsqu'ils s'étendent sur une hauteur de plusieurs mm, ces angles de dépouille peuvent conduire à une augmentation de la distance d3 de plusieurs micromètres et donc rallonger le temps de traitement thermique nécessaire pour solidariser les pièces. The internal edges 4a, 5a of the female part 1 and external 6a, 7a of the male part 2 obtained by DRIE etching are not strictly vertical but have slight angles δ, relative to the vertical. These angles, called “relief angles”, are inherent in the engraving techniques used and are low, of the order of approximately 1 ° to 3 °; they are not visible in Figures 1 to 5b. Although small, when they extend over a height of several mm, these relief angles can lead to an increase in the distance d3 by several micrometers and therefore extend the heat treatment time necessary to secure the parts together.
[0033] Si la pièce femelle 1 ne comprenait pas de lamage, une possibilité pour ajuster la hauteur „h“ consisterait à ajuster la hauteur de l'ouverture 4. De même, si la pièce mâle 2 ne comprenait pas d'épaulement, une possibilité pour ajuster la hauteur „h“ consisterait à ajuster la profondeur du lamage 5. Grâce à la coopération de l'épaulement 7 de la pièce mâle 2 et du lamage 5 de la pièce femelle 1, la hauteur „h“ peut être ajustée en jouant d'une part sur la hauteur sur laquelle la tranche extérieure 7a de l'épaulement 7 et la tranche intérieure 5a du lamage 5 de l'ouverture 4 sont en regard à la fin de l'étape b) et d'autre part sur la hauteur sur laquelle la tranche extérieure 6a de la tige 6 et la tranche intérieure 4a de l'ouverture 4 sont en regard à la fin de l'étape b). Ainsi, pour une distance d3 donnée, la présence à la fois du lamage 5 de la pièce femelle 1 et de l'épaulement 7 de la pièce mâle 2 permet d'augmenter la hauteur „h“ sur laquelle les pièces seront jointes et ainsi d'obtenir un composant final solide, avec un bon centrage, et une bonne reproductibilité de leur procédé de fabrication. If the female part 1 did not include countersinking, one possibility to adjust the height "h" would be to adjust the height of the opening 4. Likewise, if the male part 2 did not include a shoulder, a possibility to adjust the height "h" would be to adjust the depth of the countersink 5. Thanks to the cooperation of the shoulder 7 of the male part 2 and the countersink 5 of the female part 1, the height "h" can be adjusted in acting on the one hand on the height on which the outer edge 7a of the shoulder 7 and the inner edge 5a of the counterbore 5 of the opening 4 are opposite at the end of step b) and on the other hand on the height on which the outer edge 6a of the rod 6 and the inner edge 4a of the opening 4 are opposite at the end of step b). Thus, for a given distance d3, the presence of both the counterbore 5 of the female part 1 and the shoulder 7 of the male part 2 makes it possible to increase the height "h" on which the parts will be joined and thus d '' obtain a solid final component, with good centering, and good reproducibility of their manufacturing process.
[0034] Le composant 3 obtenu à l'issue des étapes a) à d) est entièrement recouvert d'une couche d'oxyde de silicium si bien qu'on ne distingue plus les pièces mâle 2 et femelle 1 qu'il comprend. Il présente une résistance mécanique améliorée par rapport à un composant en silicium non couvert d'une couche d'oxyde de silicium. En effet, l'oxyde de silicium est plus résistant aux contraintes mécaniques que le silicium. Component 3 obtained at the end of steps a) to d) is completely covered with a layer of silicon oxide so that we can no longer distinguish the male 2 and female 1 parts that it comprises. It has improved mechanical strength compared to a silicon component not covered with a silicon oxide layer. Indeed, silicon oxide is more resistant to mechanical stresses than silicon.
[0035] Les traits pointillés 9, 10 représentés à la figure 4 illustrent la position des contours de chacune des pièces femelle 1 et mâle 2 avant la réaction d'oxydation thermique. La partie représentée grisée à la figure 4 représente quant à elle la portion 11 du composant 3 comprenant de l'oxyde de silicium après l'étape de traitement thermique. Comme indiqué précédemment, on voit que cette portion 11 s'étend sur une profondeur p à l'intérieur du contour initial des pièces mâle 2 et femelle 1, ce qui illustre la consommation de silicium lors de la réaction d'oxydation thermique. The dotted lines 9, 10 shown in Figure 4 illustrate the position of the contours of each of the female 1 and male 2 parts before the thermal oxidation reaction. The part shown in gray in FIG. 4 represents for its part the portion 11 of component 3 comprising silicon oxide after the heat treatment step. As indicated above, it can be seen that this portion 11 extends over a depth p inside the initial outline of the male 2 and female 1 parts, which illustrates the consumption of silicon during the thermal oxidation reaction.
[0036] L'homme du métier est capable d'ajuster la distance d3 initiale en fonction de l'épaisseur d4 de la couche d'oxyde de silicium désirée au niveau de la jonction entre les pièces mâle 2 et femelle 1. Par exemple, si l'on considère que la couche d'oxyde de silicium se forme en consommant du silicium sur une profondeur p prédéterminée correspondant environ à la moitié de son épaisseur e, d4 vaut environ deux fois la valeur de d3. Those skilled in the art are able to adjust the initial distance d3 as a function of the thickness d4 of the silicon oxide layer desired at the junction between the male 2 and female parts 1. For example, if we consider that the silicon oxide layer is formed by consuming silicon over a predetermined depth p corresponding to approximately half of its thickness e, d4 is equal to approximately twice the value of d3.
[0037] Dans l'exemple illustré aux figures 1 à 5b, la valeur de d3 peut varier entre 1 et 20 µm, de préférence entre 2 et 8 µm, et la valeur de d4 pour le composant 3 illustré à la figure 4 peut varier entre 0.5 et 10 µm, de préférence entre 1 et 4 µm. In the example illustrated in Figures 1 to 5b, the value of d3 can vary between 1 and 20 microns, preferably between 2 and 8 microns, and the value of d4 for component 3 shown in Figure 4 can vary between 0.5 and 10 µm, preferably between 1 and 4 µm.
[0038] Dans une variante du procédé selon l'invention, il serait possible d'allonger l'étape d) de traitement thermique au-delà de tmin. Le fait de rallonger le temps de traitement thermique permettrait d'épaissir davantage la couche d'oxyde de silicium enrobant le composant 3 et donc de renforcer d'avantage sa résistance mécanique. La figure 5b illustre le composant 3' obtenu à partir du composant 3 illustré à la figure 5a en poursuivant l'étape c) un peu plus longtemps. In a variant of the method according to the invention, it would be possible to extend step d) of heat treatment beyond tmin. Extending the heat treatment time would make it possible to further thicken the silicon oxide layer coating component 3 and therefore to further strengthen its mechanical strength. FIG. 5b illustrates component 3 'obtained from component 3 illustrated in FIG. 5a by continuing step c) a little longer.
[0039] Dans le procédé particulier précédemment décrit et illustré aux figures 1 à 5b, les pièces femelle 1 et mâle 2 sont entièrement composées de silicium et aucun traitement particulier n'a été appliqué sur ces pièces préalablement aux étapes c) et d) de traitement thermique. Une couche d'oxyde de silicium se forme donc sur l'ensemble des surfaces de ces pièces, elles augmentent donc en volume sur l'ensemble de leurs surfaces. In the particular method described above and illustrated in Figures 1 to 5b, the female 1 and male 2 parts are entirely composed of silicon and no particular treatment has been applied to these parts prior to steps c) and d) of heat treatment. A silicon oxide layer therefore forms on all of the surfaces of these parts, and they therefore increase in volume over all of their surfaces.
[0040] A la lecture de ce qui précède, on comprend aisément que l'augmentation radiale du volume de la tige 6 et donc l'augmentation de d2 ou la diminution radiale de l'ouverture 4 et donc la diminution de d1 serait suffisante pour solidariser entre elles les deux pièces. On reading the above, it is easily understood that the radial increase in the volume of the rod 6 and therefore the increase in d2 or the radial decrease in the opening 4 and therefore the decrease in d1 would be sufficient for join the two parts together.
[0041] Aussi, dans une variante du procédé selon l'invention, seule la partie de la pièce femelle 1 définissant l'ouverture 4 et/ou la partie de la pièce mâle 2 située à l'intérieur de l'ouverture 4 pourrait se couvrir d'une couche d'oxyde de silicium lors des étapes c) et d), le reste de ces pièces pouvant être protégé de la réaction d'oxydation thermique par une barrière typiquement chimique. Par exemple, une couche de nitrure de silicium peut être réalisée sur au moins une surface d'une ou de chacune des pièces mâle 2 et femelle 1, préalablement aux étapes c) et d), pour empêcher la croissance d'une couche d'oxyde sur ladite au moins une surface. Plus généralement, il est clair que la formation d'une couche d'oxyde de silicium au moins sur la partie de la pièce mâle 2 située dans l'ouverture 4 ou sur la partie de la pièce femelle 1 définissant l'ouverture 4 suffirait pour solidariser les pièces, les pièces mâle 2 et femelle 1 utilisées peuvent donc être en matériau composite, à savoir, en partie (au moins la partie de la pièce mâle 2 située dans l'ouverture 4 ou la partie de la pièce femelle 1 définissant l'ouverture 4) en silicium et en partie en un ou plusieurs autres matériaux résistant aux étapes c) et d) de traitement thermique tels que le quartz, les céramiques, le carbure de silicium, les verres, les nitrures notamment le nitrure de silicium. Pour les raisons évoquées précédemment, il est également possible qu'une seule de ces deux pièces soit totalement ou en partie en silicium. Also, in a variant of the method according to the invention, only the part of the female part 1 defining the opening 4 and / or the part of the male part 2 located inside the opening 4 could be cover with a layer of silicon oxide during steps c) and d), the rest of these parts being able to be protected from the thermal oxidation reaction by a typically chemical barrier. For example, a layer of silicon nitride can be produced on at least one surface of one or each of the male 2 and female 1 parts, prior to steps c) and d), to prevent the growth of a layer of oxide on said at least one surface. More generally, it is clear that the formation of a layer of silicon oxide at least on the part of the male part 2 located in the opening 4 or on the part of the female part 1 defining the opening 4 would be sufficient for joining the parts, the male 2 and female 1 parts used can therefore be made of composite material, namely, in part (at least the part of the male part 2 located in the opening 4 or the part of the female part 1 defining the opening 4) in silicon and partly in one or more other materials resistant to steps c) and d) of heat treatment such as quartz, ceramics, silicon carbide, glasses, nitrides in particular silicon nitride. For the reasons mentioned above, it is also possible that only one of these two parts is totally or partially made of silicon.
[0042] Le procédé selon l'invention s'applique tout aussi bien à des pièces mâles et femelles dont tout ou partie du silicium est déjà recouvert d'oxyde de silicium préalablement à la mise en oeuvre des étapes c) et d) dudit procédé, cet oxyde de silicium pouvant être natif ou issu d'une étape d'oxydation thermique préalable. La vitesse de la réaction d'oxydation thermique du silicium diminue avec l'augmentation de l'épaisseur de la couche d'oxyde de silicium recouvrant le silicium. Aussi, dans le cas où le silicium des pièces mâle 2 et/ou femelle 1 de départ est déjà recouvert d'oxyde de silicium, le procédé selon l'invention sera potentiellement plus long à mettre en oeuvre. The method according to the invention is equally applicable to male and female parts of which all or part of the silicon is already covered with silicon oxide prior to the implementation of steps c) and d) of said method , this silicon oxide possibly being native or resulting from a preliminary thermal oxidation step. The rate of the thermal oxidation reaction of silicon decreases with increasing thickness of the silicon oxide layer covering the silicon. Also, in the case where the silicon of the starting male 2 and / or female 1 parts is already covered with silicon oxide, the method according to the invention will potentially take longer to implement.
[0043] Dans le cadre de la présente invention, il est possible de se munir de pièces mâle et femelle entièrement en silicium et recouvertes d'oxyde de silicium partout sauf au moins sur la partie de la pièce mâle située dans l'ouverture et/ou sur la partie de la pièce femelle définissant l'ouverture. Ainsi, lors de la mise en oeuvre des étapes c) et d) du procédé, la couche d'oxyde se formera plus rapidement dans l'espace libre où elle permet la solidarisation des pièces que sur le reste du composant. Une telle possibilité peut être utilisée par exemple pour limiter le grossissement des pièces lors de leur assemblage. In the context of the present invention, it is possible to provide male and female parts entirely made of silicon and covered with silicon oxide everywhere except at least on the part of the male part located in the opening and / or on the part of the female part defining the opening. Thus, during the implementation of steps c) and d) of the method, the oxide layer will form more rapidly in the free space where it allows the parts to join together than on the rest of the component. Such a possibility can be used, for example, to limit the magnification of the parts during their assembly.
[0044] Il apparaîtra clairement à l'homme du métier que la présente invention n'est en aucun cas limitée aux modes de réalisation présentés ci-dessus et illustrés dans les figures. It will be clear to those skilled in the art that the present invention is in no way limited to the embodiments presented above and illustrated in the figures.
[0045] Il est évident que la forme des pièces mâle et femelle à assembler peut varier à l'infini pour autant que leurs fonctions soient assurées, c'est à dire pour autant que la pièce femelle comprenne une ouverture bordée d'un lamage et que la pièce mâle comprenne un épaulement et soit apte à être insérée au moins en partie dans ladite ouverture jusqu'à ce que son épaulement vienne en butée contre le lamage bordant cette ouverture. It is obvious that the shape of the male and female parts to be assembled can vary infinitely as long as their functions are fulfilled, that is to say as long as the female part includes an opening bordered by a countersink and that the male part comprises a shoulder and is able to be inserted at least in part into said opening until its shoulder abuts against the counterbore bordering this opening.
[0046] Dans une variante du procédé selon l'invention, l'ouverture 4 de la pièce femelle 1 peut être différente d'une ouverture cylindrique traversante, il peut s'agir de n'importe quel type d'ouverture, typiquement cylindrique à section non circulaire par exemple demi-circulaire voire non cylindrique, traversante ou non. In a variant of the method according to the invention, the opening 4 of the female part 1 can be different from a through cylindrical opening, it can be any type of opening, typically cylindrical to non-circular section, for example semi-circular or even non-cylindrical, through or not.
[0047] La tige 6 de la pièce mâle 2 peut également prendre une autre forme que celle précédemment décrite. Elle peut typiquement être remplacée par une tige cylindrique à section non circulaire par exemple demi-circulaire voire non cylindrique. La pièce mâle 2 peut même ne comprendre aucune tige à partir du moment où elle est apte à être insérée au moins en partie dans l'ouverture de la pièce femelle et où elle comprend un épaulement 7 destiné à coopérer avec le lamage 5 de la pièce femelle 1. The rod 6 of the male part 2 can also take another form than that described above. It can typically be replaced by a cylindrical rod with a non-circular section, for example semi-circular or even non-cylindrical. The male part 2 may even not include any rod from the moment when it is able to be inserted at least in part into the opening of the female part and where it comprises a shoulder 7 intended to cooperate with the counterbore 5 of the part. female 1.
[0048] Avantageusement, les formes de la partie de la pièce mâle introduite dans l'ouverture de la pièce femelle et de l'ouverture de la pièce femelle, sont complémentaires, c'est-à-dire qu'elles sont identiques. Leurs dimensions sont bien évidemment différentes, la pièce mâle devant être introduite dans l'ouverture de la pièce femelle. Advantageously, the shapes of the part of the male part introduced into the opening of the female part and of the opening of the female part, are complementary, that is to say they are identical. Their dimensions are obviously different, the male part having to be introduced into the opening of the female part.
[0049] Lorsque la partie de la pièce mâle introduite dans l'ouverture de la pièce femelle et l'ouverture de la pièce femelle ont des formes différentes, d3 correspond à la distance minimale entre la surface de la partie de la pièce mâle située dans l'ouverture et la surface de la partie de la pièce femelle définissant l'ouverture, lorsque la pièce mâle est centrée dans l'ouverture. When the part of the male part introduced into the opening of the female part and the opening of the female part have different shapes, d3 corresponds to the minimum distance between the surface of the part of the male part located in the opening and the surface of the part of the female part defining the opening, when the male part is centered in the opening.
[0050] Le procédé de fabrication selon l'invention permet typiquement la réalisation de composants horlogers au moins en partie en silicium tels qu'une ancre, un balancier, un oscillateur, un ressort spiral, une roue, une bascule, un pivot, une came, ces composants horlogers pouvant comprendre un ou plusieurs organes élastiques ou bistables. Le procédé selon l'invention est utilisable pour la fabrication de toutes sortes de composants horlogers, lesdits composants ayant ou non une structure multi-niveaux. The manufacturing method according to the invention typically allows the production of watch components at least partly in silicon such as an anchor, a balance, an oscillator, a spiral spring, a wheel, a lever, a pivot, a cam, these watch components possibly comprising one or more elastic or bistable members. The method according to the invention can be used for the manufacture of all kinds of watch components, said components having or not having a multi-level structure.
[0051] Par exemple, le procédé selon l'invention peut être utilisé pour assembler une ancre sur un arbre ou pour y fixer un dard. Il peut être utilisé pour l'assemblage d'un balancier sur un arbre, pour la fixation de goupilles destinées à la fixation de masselottes de réglage sur un balancier (par exemple sur un balancier type Gyromax® Patek Philippe), pour l'assemblage d'un piton sur un ressort spiral ou d'une roue et/ou d'un pignon sur un arbre. Le procédé selon l'invention peut également être utilisé pour l'assemblage d'une cheville sur un résonateur horloger, ladite cheville étant destinée à coopérer avec une fourchette d'un échappement pour l'entretien d'oscillations. Cela inclut en particulier la fabrication d'un résonateur horloger tel que décrit dans la demande de brevet européen EP3502784 dont le contenu est incorporé par référence. Les figures 6a, 6b et 6c illustrent un exemple d'un tel assemblage. La figure 6a illustre une partie 21 d'un résonateur horloger correspondant à une pièce femelle. La figure 6b illustre une pièce mâle 22 comprenant une tige 26 de forme demi cylindrique reliée à une protubérance 27 constituant une cheville destinée à coopérer avec une fourchette d'un échappement. L'ouverture 24 de ladite pièce femelle est de forme sensiblement identique à celle de la tige 26. Cependant, elle est élargie par deux oreilles de formes correspondant à des portions de cylindre, lesdites oreilles étant destinées à faire face aux deux arêtes longitudinales de la tige 26. Ces oreilles sont facultatives. Elles ont pour but, bien que la tige 26 ait des dimensions inférieures à celles de l'ouverture 24 afin de pouvoir y être insérée, d'éviter d'endommager l'une des pièces mâle 22 et femelle 21 lors de leur assemblage. L'ouverture 24 est également bordée par un lamage 25 destiné à coopérer avec l'épaulement de la protubérance 27 pour le positionnement axial des pièces l'une par rapport à l'autre. For example, the method according to the invention can be used to assemble an anchor on a tree or to fix a stinger to it. It can be used for assembling a balance on a shaft, for fixing pins intended for fixing adjustment weights on a balance (for example on a Gyromax® Patek Philippe type balance), for the assembly of 'a piton on a spiral spring or a wheel and / or a pinion on a shaft. The method according to the invention can also be used for assembling a pin on a watch resonator, said pin being intended to cooperate with a fork of an escapement for maintaining oscillations. This includes in particular the manufacture of a watch resonator as described in European patent application EP3502784, the content of which is incorporated by reference. Figures 6a, 6b and 6c illustrate an example of such an assembly. FIG. 6a illustrates a part 21 of a watch resonator corresponding to a female part. FIG. 6b illustrates a male part 22 comprising a rod 26 of semi-cylindrical shape connected to a protuberance 27 constituting a pin intended to cooperate with a fork of an escapement. The opening 24 of said female part is of substantially identical shape to that of the rod 26. However, it is widened by two shaped ears corresponding to cylinder portions, said ears being intended to face the two longitudinal edges of the stem 26. These ears are optional. Their purpose, although the rod 26 has dimensions smaller than those of the opening 24 in order to be able to be inserted therein, to avoid damaging one of the male 22 and female 21 parts during their assembly. The opening 24 is also bordered by a countersink 25 intended to cooperate with the shoulder of the protuberance 27 for the axial positioning of the parts relative to one another.
[0052] Pour l'assemblage de ces deux pièces, la tige 26 est insérée dans l'ouverture 24 jusqu'à ce que la protubérance 27 vienne en butée contre le lamage 25 (étape b) du procédé selon l'invention). Les étapes c) et d) du procédé telles que décrites précédemment sont alors mises en oeuvre pour former un résonateur horloger en une seule pièce dont une partie 23 est illustrée à la figure 6c. La coopération du lamage 25 et de l'épaulement formé par la protubérance 27 assure un bon positionnement axial et radial des pièces l'une par rapport à l'autre tout au long du traitement thermique. Ces éléments permettent l'obtention de pièces résistantes et de structure précise. For the assembly of these two parts, the rod 26 is inserted into the opening 24 until the protuberance 27 abuts against the counterbore 25 (step b) of the method according to the invention). Steps c) and d) of the method as described above are then implemented to form a watch resonator in one piece, part of which 23 is illustrated in FIG. 6c. The cooperation of the counterbore 25 and the shoulder formed by the protuberance 27 ensures good axial and radial positioning of the parts with respect to each other throughout the heat treatment. These elements make it possible to obtain resistant parts with a precise structure.
[0053] Selon une mise en oeuvre typique du procédé décrit ci-dessus, plusieurs composants sont formés simultanément à partir de plaquettes ou „wafers“ en silicium. Pour ce faire, à la première étape a) du procédé selon l'invention, on se munit d'une première plaquette comprenant un certain nombre n (n étant un nombre entier, supérieur ou égal à deux) de pièces femelles identiques à la pièce femelle illustrée à la figure 1 et d'une seconde plaquette comprenant typiquement le même nombre n de pièces mâles identiques à la pièce mâle 2 illustrée à la figure 2. Les pièces femelles sont typiquement reliées entre elles et au reste de leur plaquette par des ponts de matière. De la même façon, les pièces mâles sont reliées entre elles et au reste de leur plaquette par des ponts de matière. According to a typical implementation of the method described above, several components are formed simultaneously from silicon wafers or "wafers". To do this, in the first step a) of the method according to the invention, a first plate is provided comprising a certain number n (n being an integer, greater than or equal to two) of female parts identical to the part. female illustrated in Figure 1 and a second plate typically comprising the same number n of male parts identical to the male part 2 illustrated in Figure 2. The female parts are typically connected to each other and to the rest of their plate by bridges of matter. In the same way, the male parts are connected to each other and to the rest of their plate by material bridges.
[0054] Les pièces mâles et femelles sont agencées dans les plaquettes de sorte que, à chaque tige d'une pièce mâle de la seconde plaquette corresponde une ouverture d'une pièce femelle distincte de la première plaquette, ces derniers se faisant face pour que chaque tige puisse être insérée dans l'ouverture correspondante de la première plaquette sans qu'il soit nécessaire de désolidariser les pièces des plaquettes. The male and female parts are arranged in the plates so that, to each rod of a male part of the second plate corresponds an opening of a separate female part of the first plate, the latter facing each other so that each rod can be inserted into the corresponding opening of the first plate without it being necessary to separate the parts from the plates.
[0055] Dans l'étape b) dudit procédé, les première et seconde plaquettes sont positionnées de sorte que la tige de chaque pièce mâle de la seconde plaquette soit introduite de la même façon dans l'ouverture d'une pièce femelle distincte de la première plaquette. In step b) of said method, the first and second plates are positioned so that the rod of each male part of the second plate is introduced in the same way into the opening of a separate female part of the first wafer.
[0056] Les deux plaquettes sont ensuite soumises à un traitement thermique de sorte que chacun des ensembles comprenant une pièce mâle et une pièce femelle obtenus à l'issue de l'étape b) soit soumis aux étapes c) et d) pour former n composants. The two plates are then subjected to a heat treatment so that each of the assemblies comprising a male part and a female part obtained at the end of step b) is subjected to steps c) and d) to form n components.
[0057] Typiquement, les pièces mâles et femelles restent attachées à leurs plaquettes respectives par les ponts de matière lors des étapes a) à d) du procédé donc en particulier lors de l'insertion des tiges dans les ouvertures et lors du traitement thermique. Elles ne sont détachées des plaquettes qu'à la fin du procédé, après interruption du traitement thermique. Typically, the male and female parts remain attached to their respective plates by the material bridges during steps a) to d) of the process, therefore in particular during the insertion of the rods into the openings and during the heat treatment. They are not detached from the wafers until the end of the process, after the heat treatment has been interrupted.
[0058] Il est possible d'avoir une première plaquette comprenant plus, moins ou autant de pièces femelles que de pièces mâles sur la seconde plaquette. It is possible to have a first wafer comprising more, less or as many female parts as there are male parts on the second wafer.
[0059] Il est également possible que lesdites premières plaquettes possèdent des pièces femelles différentes les unes des autres. Dans ce cas, lesdites secondes plaquettes pourront également comprendre des pièces mâles différentes les unes des autres. It is also possible that said first plates have female parts that are different from each other. In this case, said second plates may also include male parts different from each other.
[0060] Le procédé selon l'invention peut donc être utilisé pour réaliser un assemblage en pièce à pièce c'est-à-dire pour la fabrication d'un composant à la fois, ou un assemblage à l'aide de plaquettes comprenant plusieurs pièces, c'est-à-dire pour la fabrication de plusieurs composants à la fois. The method according to the invention can therefore be used to produce a piece-by-piece assembly, that is to say for the manufacture of one component at a time, or an assembly using plates comprising several parts, that is to say for the manufacture of several components at the same time.
[0061] Les pièces mâles et femelles utilisées dans le procédé selon l'invention, qu'elles soient individualisées ou sur des plaquettes, peuvent typiquement être obtenues par gravure, par exemple par gravure chimique, par gravure ionique réactive profonde DRIE ou par gravure laser. The male and female parts used in the method according to the invention, whether they are individualized or on plates, can typically be obtained by etching, for example by chemical etching, by deep reactive ionic etching DRIE or by laser etching. .
[0062] De plus, par exemple pour obtenir des composants de formes encore plus complexes, typiquement avec plus de niveaux, il est possible d'utiliser comme pièces mâle et femelle dans le procédé selon l'invention des pièces multi-niveaux préalablement obtenues par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. In addition, for example to obtain components of even more complex shapes, typically with more levels, it is possible to use as male and female parts in the method according to the invention multi-level parts previously obtained by the implementation of the method according to the invention.
[0063] L'homme du métier peut également adapter le procédé selon l'invention pour assembler plus de deux pièces en une fois. Il peut par exemple assembler une pièce femelle comprenant deux ouvertures avec deux pièces mâles en même temps, chacune de ces pièces mâles étant insérée au moins en partie dans une ouverture distincte. A person skilled in the art can also adapt the method according to the invention to assemble more than two parts at one time. He can for example assemble a female part comprising two openings with two male parts at the same time, each of these male parts being inserted at least in part into a separate opening.
[0064] En variante, il est également envisageable d'insérer plusieurs pièces mâles dans une seule ouverture d'une pièce femelle. [0064] As a variant, it is also possible to envisage inserting several male parts in a single opening of a female part.
[0065] Le procédé selon l'invention possède de nombreux avantages. The method according to the invention has many advantages.
[0066] Il permet la fabrication de composants de formes complexes, typiquement multi-niveaux. It allows the manufacture of components of complex shapes, typically multi-level.
[0067] Il est simple à réaliser en ce qu'il ne nécessite pas d'étape d'activation de surfaces et en ce que les pièces peuvent être positionnées simplement et précisément, tant radialement qu'axialement, sans étape d'alignement ou de centrage préalable. It is simple to achieve in that it does not require a step of activating surfaces and in that the parts can be positioned simply and precisely, both radially and axially, without a step of alignment or of prior centering.
[0068] Il permet l'obtention de composants résistants et est ainsi particulièrement avantageux pour la réalisation de pièces d'horlogerie soumises à de fortes contraintes mécaniques telles que le dard et l'ancre par exemple. It makes it possible to obtain resistant components and is thus particularly advantageous for the production of timepieces subjected to high mechanical stresses such as the stinger and the anchor for example.
[0069] En particulier, la coopération du lamage 5 et de l'épaulement 7 permet la maîtrise de l'assemblage, sa fiabilité et sa reproductibilité. Elle permet également d'augmenter les surfaces de contact entre les deux pièces et la solidité du composant résultant de leur assemblage. In particular, the cooperation of the counterbore 5 and the shoulder 7 allows control of the assembly, its reliability and its reproducibility. It also makes it possible to increase the contact surfaces between the two parts and the strength of the component resulting from their assembly.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01309/19A CH716692B1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Process for manufacturing a component, typically watchmaking, in silicon. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH01309/19A CH716692B1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Process for manufacturing a component, typically watchmaking, in silicon. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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CH716692A2 true CH716692A2 (en) | 2021-04-15 |
CH716692B1 CH716692B1 (en) | 2023-01-13 |
Family
ID=75419941
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CH01309/19A CH716692B1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Process for manufacturing a component, typically watchmaking, in silicon. |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH716692B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022258810A1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | Rolex Sa | Method for manufacturing a timepiece assembly, and timepiece assembly |
-
2019
- 2019-10-14 CH CH01309/19A patent/CH716692B1/en unknown
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022258810A1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | Rolex Sa | Method for manufacturing a timepiece assembly, and timepiece assembly |
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CH716692B1 (en) | 2023-01-13 |
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