JP6154851B2 - 光構造化ガラスによる時計部品 - Google Patents

Description

本発明は、光構造化ガラスによる時計部品、詳細には、少なくとも１つの光構造化ガラスベース部分、および、少なくとも１つの他のシリコン、金属またはセラミックベース部分を含むこのタイプの部品に関する。

時計学の分野において、シリコンまたはセラミックによるものなどの、脆性材料を用いて形成される時計部品の数が増えている。例えば、ひげぜんまい、てんぷ、または、アンクルを形成するものが想定され得る。

しかしながら、これらの脆性材料をエッチングするための技法は、可能な時計部品形状に関する可能性を限定する。

欧州特許第１４３６８３０号

本発明の目的は、形状に関して限定されにくくするが、シリコンまたはセラミックによる部分の使用可能な状態を依然として維持する時計部品を提案することによって、先述の欠点の全てまたは一部を克服することである。

この目的を達成するために、本発明は、光構造化ガラスによる第１の部分、および、少なくとも第２の材料による少なくとも第２の部分を含む時計部品であって、第１の部分の１表面を第２の部分の表面と一体化させることで一体形時計部品を形成することを特徴とする時計部品に関する。

本発明による利点として、時計部品は複合タイプである、すなわち、光構造化ガラスから、および、少なくとも１つの他の材料から形成されることは理解されたい。従って、特定の形状は光構造化ガラス部分によって得ることができる一方、機能的なシリコン、金属、または、セラミックベース要素を維持することは理解されたい。

本発明の他の有利な変形によると、
−前記少なくとも１つの第２の材料はシリコンベースのものであり、単結晶シリコン、ドープされた単結晶シリコン、多結晶シリコン、ドープされた多結晶シリコン、多孔質シリコン、酸化ケイ素、石英、シリカ、窒化ケイ素、または、炭化ケイ素を含み、
−前記少なくとも１つの第２の材料はセラミックベースのものであり、光構造化ガラス、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英ガラス、ゼロデュア、単結晶コランダム、多結晶コランダム、アルミナ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、単結晶ルビー、多結晶ルビー、酸化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、炭化チタン、窒化タングステン、炭化タングステン、窒化ホウ素、または、炭化ホウ素を含み、
−前記少なくとも１つの第２の材料は金属ベースのものであり、鉄合金、銅合金、ニッケルもしくはその合金、チタンもしくはその合金、金もしくはその合金、銀もしくはその合金、白金もしくはその合金、ルテニウムもしくはその合金、ロジウムもしくはその合金、または、パラジウムもしくはその合金を含み、
−前記少なくとも１つの第２の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、または、炭素の同素体の少なくとも部分コーティングをさらに含み、
−第１の部分および／または第２の部分は、ひげぜんまい、衝突ピン、てんぷ、アーバ、振り座、アンクル真、レバー、フォーク、アンクル石およびガードピンなどのアンクルレバー、歯車、アーバおよびピニオンなどの歯車セット、受け、板、回転錘、巻真、軸受、宝石用穴、横歯、または、コラムホイールである。

本発明は、前述の変形のいずれかによる時計ムーブメントを含むことを特徴とする時計に関する。

さらに、第１の実施形態によると、本発明は、
ａ）第１のエッチングされたパターンを含む光構造化ガラスによる第１のウェーハを取り出すステップと、
ｂ）少なくとも第２のエッチングされたパターンを含む少なくとも第２の材料からできた少なくとも第２のウェーハを取り出すステップと、
ｃ）第１のウェーハを前記少なくとも１つの第２のウェーハと結合または接合させて基板を形成し、かつ、前記パターンを重ね合せることによって、光構造化ガラスによる第１の厚さ、および、前記少なくとも１つの第２の材料の少なくとも１つの第２の厚さを含む一体形時計部品を形成するステップと、
ｄ）基板から一体形時計部品を外すステップと、
を含む一体形時計部品を製造する方法に関する。

第２の実施形態によると、本発明は、
ｅ）光構造化ガラスによる第１のウェーハを少なくとも第２の材料からできた少なくとも第２のウェーハと結合または接合させて基板を形成するステップと、
ｆ）基板のウェーハのそれぞれにおけるパターンをエッチングし、かつ、前記パターンを重ね合せることによって、光構造化ガラスによる第１の厚さ、および、前記少なくとも１つの第２の材料の少なくとも１つの第２の厚さを含む一体形時計部品を形成するステップと、
ｇ）基板から一体形時計部品を外すステップと、
を含む一体形時計部品を製造する方法に関する。

結論的には、実施形態に関わらず、大量生産するために、いくつかの時計部品は同じ基板上で作成される。

他の特徴および利点は、添付図面を参照して、非限定的な例示による以下の説明から明らかとなろう。

本発明による時計部品の分解斜視図である。 本発明による時計部品の斜視図である。 本発明による時計部品の斜視図である。 本発明による時計部品の斜視図である。 本発明による時計部品を製造する方法のステップを示す図である。 本発明による時計部品を製造する方法のステップを示す図である。 本発明による時計部品を製造する方法のステップを示す図である。

上記で説明したように、本発明は、光構造化ガラスによる第１の部分を、同じタイプの材料または別のタイプの材料、すなわち、シリコン、金属、または、セラミックによる材料を含む第２の部分と共に用いて形成された部品に関する。

この部品は、時計学の分野における応用のために考案されたものであって、シリコンまたはセラミックベースの材料などの脆性材料の構造化が限られていることにより必要とされるものである。例として、脆性材料を完全にまたは部分的にベースにした、ひげぜんまい、てんぷ、アンクル、受け、回転錘、または、さらには雁木車などの歯車セットを形成することが想定され得る。

よって、本発明は、光構造化ガラスによる第１の部分、および、少なくとも第２の材料による少なくとも第２の部分を含む時計部品であって、第１の部分の１表面を第２の部分の表面と一体化させることで一体形時計部品を形成することを特徴とする時計部品に関する。

本発明による利点として、材料の利点を利用した第２の部分を維持しながら、第１の部分は形状に関する可能性をより高めることは理解されたい。さらに、光構造化ガラスの可能な接合プロセスは多種多様である。それ故に、接着剤接合または中間部分の使用による場合のように、追加の材料を使用して２つの部分を一体化させることは不可欠ではない。そのため、例えば、対応する形状の２つの表面は、第１の部分を第２の部分と結合または接合させるのに十分である。

上記で説明したように、一体形時計部品は、光構造化ガラスに基づいて、完全にまたは部分的に形成されてよい。よって、前記少なくとも１つの第２の材料は、シリコン、金属またはセラミックによるものであってよい。また、前記少なくとも１つの第２の材料は、取り付けが困難な２つの材料の接合を促進するための中間材料を任意で含んでもよい。そのため、選択された接合技法によっては、この中間材料は、中間材料への接着結合によって２つの材料を互いに取り付けるための、または、逆に、十分強力な熱を産生するための層を形成して、２つの材料を溶解させるためのろう付けにたとえることができる。

前記少なくとも１つの第２の材料は、シリコンベースのものである場合、単結晶シリコン、ドープされた単結晶シリコン、多結晶シリコン、ドープされた多結晶シリコン、多孔質シリコン、酸化ケイ素、石英、シリカ、窒化ケイ素、または、炭化ケイ素を含むことができる。

前記少なくとも１つの第２の材料は、セラミックベースのものである場合、光構造化ガラス、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英ガラス、ゼロデュア、単結晶コランダム、多結晶コランダム、アルミナ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、単結晶ルビー、多結晶ルビー、酸化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、炭化チタン、窒化タングステン、炭化タングステン、窒化ホウ素、または、炭化ホウ素を含むことができる。

前記少なくとも１つの第２の材料は、金属ベースのものである場合、１５Ｐ、２０ＡＰもしくは３１６Ｌ鋼のような鉄合金、真鍮などの銅合金、洋銀などのニッケル合金、チタンもしくはその合金、金もしくはその合金、銀もしくはその合金、白金もしくはその合金、ルテニウムもしくはその合金、ロジウムもしくはその合金、または、パラジウムもしくはその合金を含むことができる。

また、さらにはシリコン、金属またはセラミックによる少なくとも１つの第２の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、または、炭素の同素体の少なくとも部分コーティングを含むことができる。

本発明による利点として、第１の部分および／または第２の部分は、時計の多種多様な時計部品を形成することができる。従って、非限定的な例として、図１を参照すると、第１の部分および／または第２の部分は、ひげぜんまい１、衝突ピン２、てんぷ３、真４、振り座５、アンクル真７、アンクルレバー８、フォーク９、アンクル石１０およびガードピン１１などのアンクル６、歯車１３、アーバ１４およびピニオン１５などの歯車セット１２、受け１６、板１７、回転錘１８、巻真１９、または、軸受２０をとりわけ形成することができる。

例として、図２は、歯車セット２１を形成する時計部品を示す。歯車セット２１は、シリコン、金属またはセラミックによるもので、穴２６を含む第２の環状部分２５と一体化させた横歯２４を形成する、光構造化ガラスによる第１の部分２３を含む。

図３は、コラムホイール３１を形成する時計部品の別の例を示す。コラムホイール３１は、シリコン、金属またはセラミックによるもので、中央穴３４および外周歯３６を含む第２の環状部分３５と一体化させた非対称コラムを形成する、光構造化ガラスによるいくつかの第１の部分３３を含む。

図４は、二重歯車４１を形成する時計部品の最後の例を示す。二重歯車４１は、シリコン、金属またはセラミックによるもので、弾性手段４８と外周歯を形成するアーム４７とを備えた中央穴４６を含む第２の環状部分４５と一体化させた歯４４を形成する、光構造化ガラスによる第１の部分４３を含む。

上記で説明したように、第１の部分および／または第２の部分は、種々の時計部品を形成することができる。図２〜図４におけるさらなる例によって、アンクル６は、レバー８、アンクル石１０およびフォーク９を形成する光構造化ガラスによる第１の部分、ならびに、真および／またはガードピン１１を形成する第２の部分から形成可能である。

また、光構造化ガラスによる第１の部分は振り座５を形成可能であり、かつ、衝突ピン２を形成する第２の部分と一体化可能であり、光構造化ガラスによる第１の部分は板１７もしくは受け１６を形成可能であり、かつ、宝石用穴２０を形成するいくつかの第２の部分と一体化可能であり、または、光構造化ガラスによる第１の部分は回転錘１８を形成可能であり、かつ、外周部におけるさらなる重錘を形成する第２の部分と一体化させることができる。

第１の好ましい実施形態によると、本発明は、第１のエッチングされたパターン５３を含む光構造化ガラスによる第１のウェーハ５１を施すための第１のステップａ）を含む製造方法に関する。このようなガラスは、例えば、Ｓｃｈｏｔｔ社製のＦｏｔｕｒａｎ（登録商標）、Ｈｏｙａ株式会社製のＰＥＧ３（登録商標）、または、ＬｉｆｅＢｉｏＳｃｉｅｎｃｅ社製のＡｐｅｘ（商標）から入手可能である。

本発明による利点として、光構造化ガラスの光構造化によって、シリコンまたはセラミックベースの材料のエッチングよりも幅広い種類の形状が可能になる。光構造化プロセスは、第１段階では、光構造化ガラスに対応する波長で、前記波長に対して部分的に不透明のマスクを通した照明で構成される。光構造化ガラスウェーハの領域を、照明の品質、向き、および、分布に従って体系化する。

よって、可変の不透明性の領域を有するマスクおよび／または焦点が制御可能である光源を使用することによって、上記の横歯２４または非対称コラム３３などの形状を作ることができることは理解されたい。照明光源は、例えば、２００〜４００ｎｍで構成される波長のスペクトル分布ピークを有する紫外線ランプによるものであってよい。

第２段階は、光構造化ガラスウェーハを熱処理することである。光構造化ガラスによって加熱温度は可変であり、約６００℃までとしてよい。この熱処理によって、化学エッチングによる最終除去段階のための被照明領域の選択の幅が広がる。この化学エッチングを、例えば、周囲温度で超音波を使用した１０％のフッ化水素酸浴において行うことができる。これによって、図５に示されるようなウェーハ５１が得られる。

第２のステップｂ）は、少なくとも第２のエッチングされたパターン５７を含む少なくとも第２の材料からできた少なくとも第２のウェーハ５５を施すためのものである。非限定的な方法では、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、レーザエッチング、または、プラズマエッチングといったドライエッチングを示す場合がある。上記で説明したように、化学エッチングまたはさらには別の光構造化といったウェットエッチングを使用した想定も十分可能である。結論的には、樹脂のフォトリソグラフィを混合した光構造化を行った後、ドライエッチングまたはウェットエッチングを行うこともできる。

第３のステップｃ）は、第１のウェーハ５１を前記少なくとも１つの第２のウェーハ５５に結合または接合させて基板を形成し、かつ、前記パターン５３、５７を重ね合せることによって、光構造化ガラスによる第１の厚さ、および、シリコン、金属またはセラミックによる前記少なくとも１つの第２の材料の少なくとも第２の厚さを含む一体形時計部品を形成するためのものである。

使用される材料に応じて、いくつかの可能な接合方法がある。非限定的な方法では、例えば、参照により本明細書に組み込まれる特許文献１で説明されるように、レーザを使用する電磁放射による表面のダイレクト溶接について示す場合がある。陽極接合、融着接合、熱圧着接合、リフロー接合、共晶接合、超音波接合、または、サーモソニック接合を使用した想定も十分可能である。

最後に、当該方法は、一体形時計部品を基板から外すための最終ステップｄ）を含む。本発明による利点として、このように多種多様の材料を使用して、工業的に時計部品を形成することができる。図４に示されるように、例えば、光構造化ガラスによる第１の厚さ４３と、前記少なくとも第２の材料の少なくとも第２の厚さ４５とを含む歯車セット４１を得ることができる。

第１の実施形態の代替手段によると、ステップｂ）は、同じ材料からまたはいくつかの異なる材料から形成されたいくつかの第２のウェーハを形成することとすることができる。従って、この第１の実施形態の代替手段では、ステップｃ）において、３つのウェーハが接合された基板を得ることで、光構造化ガラスによる第１の厚さと、同じ材料からまたはいくつかの異なる材料から形成された少なくとも２つの第２の厚さとを含む時計部品を形成することができることは理解されたい。

第２の実施形態によると、本発明は、第１の実施形態のステップｃ）において説明した同じ方法を用いて、第１の光構造化ガラスベースのウェーハを少なくとも第２の材料からできた少なくとも第２のウェーハに結合または接合させて基板を形成するための第１のステップｅ）を含む製造方法に関する。

第２の実施形態では、引き続き、第１の実施形態のステップａ）およびｂ）において説明した同じ方法を用いて、基板のウェーハのそれぞれにおけるパターンをエッチングし、かつ、前記パターンを重ね合せることによって、光構造化ガラスによる第１の厚さと、前記少なくとも１つの第２の材料の少なくとも１つの第２の厚さとを含む一体形時計部品を形成するためのステップｆ）を行う。

最後に、当該方法は、一体形時計部品を基板から外すための最終ステップｇ）を含む。本発明による利点として、このように多種多様の材料を使用して、工業的に時計部品を形成することができる。図４に示されるように、例えば、光構造化ガラスによる第１の厚さ４３と、前記少なくとも第２の材料の少なくとも第２の厚さ４５とを含む歯車セット４１を得ることができる。

第１の実施形態と同様の、第２の実施形態の代替手段によると、ステップｅ）は、同じ材料から、または、いくつかの異なる材料から形成されたいくつかの第２のウェーハを用いて基板を作成することとすることもできる。従って、この第２の実施形態の代替手段では、３つのウェーハが接合された基板を得ることで、光構造化ガラスによる第１の厚さと、同じ材料からまたはいくつかの異なる材料から形成された少なくとも２つの第２の厚さとを含む時計部品を形成することができることは理解されたい。

当然ながら、実施形態に関わらず、図７に例示されるように、当該方法によって、いくつかの時計部品６１を同じ基板６３上で製造することが可能になる。

本発明は、示された例に限定されず、当業者には明らかであろう種々の変形および修正をなすことができる。特に、同じパターンがそれぞれの部分に必要とされる場合、ウェーハを互いに接合することができ、そして、単一エッチングを行うことができる。

同様に、コラムホイール３１の複数のコラム３３の例におけるように、ウェーハを使用した方法が好ましいが、これはすなわち、コラム３３の全てを同じ光構造化ガラスウェーハにおいて体系化して、別のウェーハにと接合させるということである。しかしながら、コラム３３が１つずつ取り外されて、その後、ラチェット３５といった別の完成部分と段階的に一体化させるのに支障は何もない。

１ ひげぜんまい
２ 衝突ピン
３ てんぷ
４ 真
５ 振り座
６ アンクル
７ アンクル真
８ アンクルレバー
９ フォーク
１０ アンクル石
１１ ガードピン
１２、２１ 歯車セット
１３ 歯車
１４ アーバ
１５ ピニオン
１６ 受け
１７ 板
１８ 回転錘
１９ 巻真
２０ 軸受、宝石用穴
２３、３３、４３ 第１の部分
２４ 横歯
２５、４５ 第２の環状部分
２６ 穴
３１ コラムホイール
３４、４６ 中央穴
３５ 第２の環状部分、ラチェット
３６ 外周歯
４１ 二重歯車、歯車セット
４４ 歯
４７ アーム
４８ 弾性手段
５１ 第１のウェーハ
５３ 第１のエッチングされたパターン
５５ 第２のウェーハ
５７ 第２のエッチングされたパターン
６１ 時計部品

Claims (11)

1. 第１の部分を含む、光構造化ガラスによる第１のウェーハ、および、少なくとも１つの第２の部分を含む、少なくとも１つの第２の材料による第２のウェーハを備える基板であって、
   前記第１のウェーハと前記第２のウェーハとは単一の面のみに沿って接するように結合され、前記第１の部分の１表面は前記第２の部分の表面と一体化されており、前記一体化された前記第１の部分と前記第２の部分とは、一体形の複合時計部品であることを特徴とする、基板。
2. 前記少なくとも１つの第２の材料は、シリコンベースのものであり、単結晶シリコン、ドープされた単結晶シリコン、多結晶シリコン、ドープされた多結晶シリコン、多孔質シリコン、酸化ケイ素、石英、シリカ、窒化ケイ素、または、炭化ケイ素を含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板。
3. 前記少なくとも１つの第２の材料は、セラミックベースのものであり、光構造化ガラス、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英ガラス、ゼロデュア、単結晶コランダム、多結晶コランダム、アルミナ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、単結晶ルビー、多結晶ルビー、酸化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、炭化チタン、窒化タングステン、炭化タングステン、窒化ホウ素、または、炭化ホウ素を含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板。
4. 前記少なくとも１つの第２の材料は、金属ベースのものであり、鉄合金、銅合金、ニッケルもしくはその合金、チタンもしくはその合金、金もしくはその合金、銀もしくはその合金、白金もしくはその合金、ルテニウムもしくはその合金、ロジウムもしくはその合金、または、パラジウムもしくはその合金を含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板。
5. 前記少なくとも１つの第２の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、または、炭素の同素体の、少なくとも部分コーティングをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の基板。
6. 前記第１の部分および／または前記第２の部分は、ひげぜんまい（１）、衝突ピン（２）、てんぷ（３）、真（４）、振り座（５）、アンクル（６）、アンクル真（７）、アンクルレバー（８）、フォーク（９）、アンクル石（１０）、ガードピン（１１）、歯車セット（１２）、歯車（１３）、真（１４）、ピニオン（１５）、受け（１６）、板（１７）、回転錘（１８）、巻真（１９）、軸受ブロック、軸受（２０）、横歯（２４）、または、コラム（３３）であることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の基板。
7. 前記第１のウェーハは複数の前記第１の部分により形成され、前記第２のウェーハは複数の前記第２の部分により形成され、それぞれの前記第１の部分の１表面はそれぞれの前記第２の部分の表面と一体化されており、前記一体化された前記複数の前記第１の部分と前記複数の前記第２の部分とは、複数の一体形の複合時計部品であることを特徴とする、請求項１に記載の基板。
8. 前記一体形の複合時計部品は前記基板から取り外し可能であることを特徴とする、請求項１に記載の基板。
9. 一体形時計部品（２１、３１、４１、６１）を製造する方法であって、
   ａ）第１のエッチングされたパターン（５３）を含む光構造化ガラスによる第１のウェーハ（５１）を取り出すステップと、
   ｂ）少なくとも第２のエッチングされたパターン（５７）を含む少なくとも第２の材料からできた少なくとも第２のウェーハ（５５）を取り出すステップと、
   ｃ）前記第１のウェーハ（５１）を前記少なくとも１つの第２のウェーハ（５５）と結合させて基板（６３）を形成し、かつ、前記パターン（５３、５７）を重ね合せることによって、光構造化ガラスによる第１の厚さ、および、前記少なくとも１つの第２の材料の少なくとも１つの第２の厚さを含む一体形時計部品（２１、３１、４１、６１）を形成するステップと、
   ｄ）前記基板（６３）から前記一体形時計部品（２１、３１、４１、６１）を外すステップと、を含む、方法。
10. 一体形時計部品（２１、３１、４１、６１）を製造する方法であって、
    ｅ）光構造化ガラスによる第１のウェーハ（５１）を少なくとも第２の材料からできた少なくとも第２のウェーハ（５５）と結合させて基板を形成するステップと、
    ｆ）前記基板（６３）の前記ウェーハ（５１、５５）のそれぞれにおけるパターン（５３、５７）をエッチングし、かつ、前記パターンを重ね合せることによって、光構造化ガラスによる第１の厚さ、および、前記少なくとも１つの第２の材料の少なくとも１つの第２の厚さを含む一体形時計部品（２１、３１、４１、６１）を形成するステップと、
    ｇ）前記基板（６３）から前記一体形時計部品（２１、３１、４１、６１）を外すステップと、を含む、方法。
11. いくつかの時計部品（２１、３１、４１、６１）は同じ基板（６３）上で作成されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の製造方法。

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