TWI670137B - 製造用於時計或首飾件的裝飾元件之方法及由該方法所製成的元件 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種使其能夠製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法。此裝飾元件可為,例如,錶盤。此方法包括取得基底基板、在基底基板上以計畫性圖案微機械加工出模型或裝飾隔板(6)、以及以至少一填充物材料(7)填充模型或裝飾隔板的步驟,以得到裝飾元件。填充物材料可為環氧樹脂,且模型或隔板係藉由熔化及固化焊料膏或粉末而被得到。
Description
本發明關於一種製造用於時計或首飾件的至少一裝飾元件的方法。
本發明亦關於根據此製造方法所得到的裝飾元件。
為了裝飾時計或首飾件的元件或部件,在於部件上建立一組的槽(cell)或隔板之後,可在部件的表面上執行搪瓷(enamelling)。這可能是熱搪瓷。已知為“景泰藍”(cloisonné)的此習知技術為多種搪瓷技術中的一種,搪瓷技術當中包括其他的技術:“灰色彩繪法”(grisaille)、乾式貼花(dry applique)、琺瑯上塗漆(painting on enamel)、“鑲嵌琺瑯”(champlevé)、“淺浮雕”(basse-taille)、“鏤花搪瓷”(plique-à-jour)、凸紋搪瓷(relief enamelling)、“金屬薄片鑲嵌”(paillonné),以命名主要技術。
此傳統的裝飾技術的原則由手動地建立由金屬線隔牆所形成的設計、接著在金屬或陶瓷支撐物上以透明或不透明琺瑯的連續層填充隔板所構成。已知為琺瑯的玻璃物質之原料主要為矽石(silica),其為非常純的砂、長石(feldspar)、偉晶岩(pegmatite)、白堊(chalk)、石灰(lime)、及有時為高嶺土(kaolin)的形式,其與金屬化合物結合以賦予琺瑯色彩。沉積在部件的表面上的此物質被燒製,直到其熔化並黏著到金屬或陶瓷部件為止。藉由各種手動步驟來建立裝飾物的程序為長的,且無法以相同的方式從一個部件到下一個部件地被再現,此為一缺點。
在“景泰藍”或分隔技術的情況下,一般具有建立裝飾元件所需的顯著數目之步驟。這需要在用手建立裝飾圖案之前直接在紙上或在電腦上繪製設計圖,尤其是以放置在圖形上的金屬線作為基底。金屬、陶瓷或陶瓷金屬支撐物上的圖形的再現性一般係藉由手工雕刻(hand engraving)、機械雕刻(machine engraving)或徒手雕刻(freehand engraving)來達成。支撐物可接著被以琺瑯層搪瓷,琺瑯層可為透明或不透明的。裝飾物的圖案接著被放置在支撐物上並固定,以形成槽或隔牆,其被作出高度。填充物材料(例如,琺瑯)接著被嵌入到隔板中,且通常被搪瓷的支撐物亦必須被燒製。當從爐中移除被搪瓷的部件時,亦可提供拋光操作。由於製造裝飾元件的此方法需要非常大量的步驟,這構成用於製造這種裝飾元件的
一缺點。
參考可關於歐洲專利第2380864 B1號被作成,其描述用於製造陶瓷元件的方法,陶瓷元件鑲嵌有至少一金屬裝飾物。首先,藉由雷射束在陶瓷材料中作成蝕刻,以得到一個或多個中空。接著,在每一個中空中,藉由氣相沉積來沉積金屬層並自體催化以形成黏合層。在這之後,裝飾層被電鍍在黏合層上,以完成元件的裝飾物。以金屬層填充在陶瓷材料中被作成的每一個中空以形成裝飾元件為複雜的,此為一缺點。此外,僅藉由金屬層的氣相沉積之裝飾物無法產生足夠厚度的裝飾層。
瑞士專利申請案第707533 A2號描述用於製造被以刺繡(embroidery)裝飾的錶盤的方法。首先,印花蝕刻(decal etch)在織物帆布(cloth canvas)或刺繡中被作成。一旦塗覆層(overlay)或複製片以所欲的設計圖被刺穿,粉末散播在塗覆層上。此設計圖接著被印刷在帆布上,以強調出用於刺繡操作的設計圖,其後面接著此印刷步驟。一旦完成刺繡,裝飾帆布被貼合到支撐物,例如,錶盤。此方法還包括用於裝飾錶盤之非常大量的步驟,此為一缺點。此外,無法以此方法建立具有複雜形狀的裝飾物,且裝飾物的貼合長期下來通常為不可靠的。
美國專利申請案第2011/0203934 A1號及第2011/0303546 A1號描述用於製造金屬微結構的方法。為了得到這種金屬微結構,使用異質(heterogeneous)微模鑄造法(LIGA method)。首先,金屬黏合層必須被沉積
在基底基板上,且藉由光刻法構造出感光樹脂層。接著,在從樹脂層移除的部分中,藉由在金屬黏合層上的電鍍生長以製造出金屬設計。最後,樹脂層被移除,基底基板亦被移除,以得到金屬微結構。由於金屬微結構係藉由LIGA法和電鍍生長而被得到,這表示其無法快速且輕易地製造出裝飾元件,此為一缺點。
歐洲專利申請案第2316299A1號描述時計或首飾件及其製造方法。此物件包括金屬基底結構,其設置有凸紋裝飾物,且具有藉由黏合層的方式沉積在結構的表面上之彈性體層(elastomer layer)。藉由研磨、化學蝕刻、雷射或沖壓成形得到裝飾物設計,但這無法快速且輕易地提供複雜形狀的精密的裝飾物,此為一缺點。
因此,本發明的目的在於提出一種製造用於時計或首飾件的裝飾元件的方法,其克服了上述先前技術之缺點,以利於這種裝飾元件的製造,以及其再現性。
為此目的,本發明關於一種製造用於時計或首飾件的裝飾元件的方法,其包括獨立請求項第1至3項中所提及之特徵。
製造裝飾元件的方法之具體步驟在所附的附屬請求項當中被定義出來。
製造裝飾元件的方法的一個優點在於其能夠在有限數量的製造步驟中輕易地製造出具有複雜形狀的二維或三維
的裝飾物。裝飾物可以工業規模(industrial scale)在金屬、陶瓷或陶瓷金屬物體(例如,陶金(cermet))上直接被製成。為了提升裝飾物的黏著性,可以來自與裝飾物的材料同族之金屬、陶瓷、或陶金層來處理基底基板。裝飾物為在電腦上預先繪製或預先規劃的,這使得其能夠創造非常精細且可再現的裝飾物。
製造裝飾元件的方法的一個優點在於,隔板或模型可在基底基板上藉由將焊料膏或粉末沉積在基板上的開放的樹脂部分中以及沉積在所繪製的裝飾物的圖案中而被得到。焊料膏或粉末可直接被沉積在基底基板(其可為金屬或陶瓷)的表面上、或是可直接被沉積在形成於基底基板的表面上的傳導層上。焊料膏或粉末被嵌入到開放的樹脂部分中並接著在焊料硬化之前被加熱與熔化。任何的金屬合成物可被使用來作為焊料,考慮到裝飾元件可能被放置於其上的錶的金屬成分的顏色。最後,樹脂可藉由化學蝕刻而被輕易地移除,且藉由低溫焊料所得到的隔板被以裝飾物的填充物材料(filler material)填充。
優選地,填充物材料可為被定義為仿琺瑯(imitation enamel)的冷琺瑯(cold enamel)。對於這種冷琺瑯技術,使用環氧樹脂,其為含有顏料(colour pigment)的熱硬化聚合物(thermo-hardening polymer)。一旦被嵌入到隔板中,環氧樹脂被乾燥。對於填充物材料而言,其能夠使用陶瓷或陶瓷金屬粉末,其具有較用來形成隔板之材料的熔點更低的熔點。
為此目的,本發明還關於由根據製造裝飾元件的方法所得到的裝飾元件,其包括獨立請求項第14項中所提及之特徵。
裝飾元件的具體實施例在所附的附屬請求項當中被定義出來。
1‧‧‧裝飾元件
2‧‧‧基底基板
3‧‧‧傳導層
4‧‧‧感光樹脂
5‧‧‧遮罩
6‧‧‧焊料膏或粉末(隔板)
7‧‧‧填充物材料
製造用於時計或首飾件的裝飾元件的方法以及所得到的裝飾元件之目的、優點及特徵參照圖式將在以下的說明中顯示的更為清楚,其中:圖1a到1g顯示根據本發明之製造用於錶部件或首飾件的裝飾元件之不同的步驟,圖2顯示根據本發明之具有所作成的隔板或壁的錶部件或首飾件的元件,以及圖3顯示根據本發明之在填入與硬化填充物材料的步驟之後的用於錶部件或首飾件的元件。
在以下的說明中,在技術領域的狀態中已知的製造用於錶或首飾件的裝飾圖案之任何技術僅以簡化的方式被參考。裝飾圖案關於藉由被定義為微機械加工技術的技術而被沉積在基底基板上的隔板或模型。
較佳地,本發明特別關於對於“景泰藍”和“鏤花搪瓷”技術的特定步驟之大量製造程序的應用。藉由這兩種技
術,其能夠,例如,以具有金屬線或條的第一建立隔板來搪瓷體積圖案。這些隔板較佳地被放置在基底基板上,基底基板可為金屬、陶瓷、陶瓷金屬(例如,陶金)、或是下面所指出的其他材料。
製造用於錶或首飾件的裝飾元件之方法包括藉由微機械加工技術在此基底基板上建立隔板、壁或模型的第一必要步驟。基底基板可為結晶或非晶的金屬材料、陶瓷、半導體、陶金或任何其他的材料。當關於陶瓷時,其涉及氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氮化硼、氮化矽、碳化矽、鈦酸鋁和氮化鋁、或是其他類型的陶瓷。亦可能具有由石英、玻璃、藍寶石、剛玉、或另一類型的寶石所製成的基底基板。模型或隔板的材料可能與基底基板的材料相同。
由隔板所定義的裝飾圖案首先在電腦中被繪製或規劃,且所儲存的圖形或圖案資料被傳輸到微機械加工機器,以製造出隔板。在這之後,還執行操作以用填充物材料填充隔板,填充物材料較佳為冷琺瑯,其為包含顏料的熱硬化聚合物、金屬合金、或甚至是陶瓷或陶金。未燒製的琺瑯可被沉積或放置在隔板中,且被定義為仿琺瑯。
圖1a到1g示意性地顯示在基底基板2上製造裝飾物所需的所有步驟,以得到用於時計或首飾件的裝飾元件。為了達成此目的,首先要取得基底基板2,其可為金屬、陶瓷或陶瓷金屬(ceramo-metallic)。還可能想得到的是具有像是矽、或砷化鎵的半導體基底基板。
在圖1a所顯示的第一步驟中,在基底基板2的表面
上沉積有至少一傳導層3。傳導層3可為藉由PVD或CVD技術、或藉由陰極濺射(cathodic sputtering)而被沉積的薄金屬層。甚至能夠從一層到下一層地沉積相同材料或不同材料之數個連續的傳導層3。然而,如果基底基板2為金屬(一般由銅所製成)、或是若如同以下所說明的使用活性焊料(active solder),可免除此第一步驟。
在圖1b所顯示的第二步驟中,在基底基板2的表面上或在傳導層3上沉積有感光樹脂4。此感光樹脂4可為聚醯亞胺PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,polymethyl methacrylate)基樹脂、或在參照SU-8與選自三芳基硫鹽類(triarylsulfonium salt)當中的光起始劑(photoinitiator)下可從Shell Chemical得到的八官能基環氧酚醛(octafunctional epoxidized novalac)樹脂。此感光樹脂4可藉由紫外線輻射而被光聚合。
在圖1c所顯示的第三步驟中,要在元件的基底基板2上被作成的圖案之輪廓遮罩5被佈置在樹脂4上。遮罩5可為玻璃板,在玻璃板上,根據要被作成的圖案,遮罩層被形成為具有透明與不透明部分。光輻射(例如,紫外線型)被導向到遮罩5上,以照射樹脂4之未被遮蔽的部分。當使用此類型的樹脂4(負性感光樹脂)時,未被照射的部分可藉由物理或化學的手段而在圖1d所顯示的第四步驟中被移除。這使得其能夠在樹脂4之被移除的部分4a中定義出隔板或模型的形狀。
應注意的是,可使用正性感光樹脂4、以及具有根據
要被作成的圖案之透明與不透明部分的遮罩層的遮罩5。此遮罩為與負性樹脂4一起使用的遮罩的相反。在此情況下,在第四步驟中被移除的為樹脂的被照射部分。
在圖1e所顯示的第五步驟中,基底基板2上或傳導層3上的樹脂4之開放部分4a被以焊料膏或粉末6填充。焊料膏或粉末6一般係由金屬或金屬合金所形成,其較佳地具有較感光樹脂的熔點更低的熔點,也就是低於380℃。焊料膏6一般係由具有添加劑或有機黏合劑的粉末所形成。所使用的金屬粉末可為,例如,金-錫(Au-Sn)的混合物、或者可為兩種粉末的混合物,此兩種粉末由用於第一粉末之金和錫以及用於第二粉末之金所構成。低溫焊料膏或粉末亦可由具有約363℃的熔點之共晶的金-矽合成物、具有約361℃的熔點之金-鍺、具有約360℃的熔點之金-銻、或具有約340℃的熔點之金-鎵合金、以及具有約325℃的熔點之金-鎵-銦合金所形成。此外,可使用具有約380℃的熔點之不含貴重元素並包含錫、錫-鉛、或銦的其他種類的焊料合成物。
還能夠設想到的是使用焊料膏或粉末6,其為金屬粉末與陶瓷顆粒的混合物。金屬粉末為混合物的部分,其可輕易地熔化並黏合陶瓷顆粒。此類型的混合物具有增加所製造的隔板的硬度的優點,且同時提供複合材料的外觀。
在圖1e所顯示的第六步驟中,顯然地由基底基板2、樹脂4和被嵌入到樹脂4之開放部分4a中的焊料膏或粉末6所形成的組件被加熱,以熔化隔板中的焊料膏或粉
末6。在這之後,焊料膏或粉末固化。隔板中的焊料液體之毛細效應(capillary effect)導致低溫焊料之良好的黏著性,且完全地填充隔板中的所有空間。在金屬焊料膏的情況下,一種或多種的有機添加劑被燒出或蒸發。
在圖1f所顯示的第七步驟中,所有的感光樹脂4被移除。在此樹脂移除步驟之後,得到包含金屬隔板6的元件。此元件被表示為,例如,在三維視圖中具有圖2中的此圖案的錶盤的形式。
在圖1g所顯示的第八步驟中,隔板6之間的空間被以填充物材料7填充,填充物材料7較佳可為冷琺瑯或仿琺瑯,例如,具有顏料的環氧樹脂。可選擇不同顏色的填充物材料7來填充隔板6,以創造裝飾元件。此仿琺瑯被乾燥並固化,以因此在製造方法的最後形成裝飾元件1。
填充物材料7的另一種類型,例如,金屬或金屬合金,可以膏狀或液狀的形式被嵌入到隔板之間的空間中,並接著被固化。可能被設想到的是使用陶瓷或陶金作為填充物材料,在固化操作之前,其以粉末或液狀的形式被沉積在隔板之間。一旦完成,裝飾元件1可具有如圖3中的俯視圖所顯示的錶盤的形式。
當然,在第八步驟之後,亦能夠藉由機械加工或選擇性溶解操作來移除基底基板2,基底基板2為,例如,金屬、陶瓷或陶瓷金屬、或甚至是由半導體材料所製成的。在此情況下,所得到的裝飾元件1因此包括由設計結構6所環繞的由環氧樹脂7所製成的琺瑯之部分。
還應注意的是,基底基板2亦可被挖空,尤其是藉由雷射光束被挖空,以提升隔板之間的填充物材料7的機械黏著性。微孔(micro hole)或中空也可以在隔板中被作成,以確保填充物材料7的適當附著。這些操作在焊料膏或粉末被嵌入到樹脂的開放部分中之前被執行。可設想到填充物材料7的不同厚度,以得到二維或三維的裝飾圖案。
在變形實施例中,在此方法的第五步驟中,可以設想到在樹脂4的開放部分4a中沉積一或多的PVD或電鍍金屬層。此樹脂可接著被移除,且焊料膏或粉末6被沉積在沉積於基底基板2上之一或多的PVD或電鍍傳導層上。焊料膏或粉末6在傳導層上被熔化成裝飾物的圖案。由於焊料液體僅潤濕金屬化的區域而非基底基板2(其在此情況下為陶瓷),在焊料膏或粉末固化之後,創造出具有所欲的圖案和適合的厚度之隔板。在這之後,填充物材料7被嵌入到隔板中,且執行如上所述之相同的操作,以製造出裝飾元件1。
應注意的是,在上述的變形實施例中,考慮到樹脂已被移除,焊料膏或粉末不再需要具有低的熔點。然而,焊料的熔點必須低於其在加熱前被沉積於其上之基底基板的熔點。
當然,對於此變形實施例而言,還可能設想到具有金屬基底基板,但在這種情況下,必須藉由PVD或CVD沉積至少一非金屬層,例如,氧化物或氮化物,圍繞金屬焊
料膏或粉末將被沉積之處的裝飾圖案。由於基底基板為金屬,未藉由PVD或CVD沉積其他的傳導層。為達成此目的,在感光樹脂於基底基板上的沉積之後,以UV束經由要被建立的圖案之遮罩照射樹脂。樹脂之未被照射的部分,例如,被移除,以沉積一層或多層的非金屬層並定義出用於製造隔板或模型之互補圖案。一旦已沉積一層或多層的非金屬層,可移除所有的樹脂。焊料膏或粉末在此之後立即被沉積在一層或多層的非傳導層之被移除的部分中。焊料被熔化並固化以形成隔板或模型。最後,填充物材料可填充到隔板之間的空間中,以得到裝飾元件。
從已被給出的說明中,在不偏離由申請專利範圍所定義之本發明的範圍的情況下,熟知本領域技術人士可以設計出製造用於時計或首飾件的裝飾元件的方法的數個變形。裝飾元件亦可為錶針(watch hand)、日期盤(date disc)、手錶的其他部件(例如,秒針輪(seconds wheel)及擺錘(oscillating weight))、或錶殼的背蓋。
Claims (17)
- 一種製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其特徵在於該方法包括以下的步驟:取得基底基板(2),將正性或負性的感光樹脂(4)的層沉積在該基底基板(2)上,將要被建立的圖案之輪廓遮罩(5)放置在該感光樹脂(4)上,透過該遮罩(5)照射該感光樹脂(4),若該感光樹脂為正性類型,則移除該感光樹脂(4)之被照射的部分、或者若該感光樹脂為負性類型,則移除該感光樹脂(4)之未被照射的部分,以至少一焊料膏或粉末(6)填充該感光樹脂(4)之被移除的部分(4a),以產生隔板或模型,加熱由該基底基板(2)、該感光樹脂(4)以及該焊料膏或粉末(6)所形成的組件,以在該焊料的固化之前熔化該焊料膏或粉末(6),移除所有的該感光樹脂(4),以及用至少一填充物材料(7)填充該模型或隔板,以得到該裝飾元件(1)。
- 一種製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其特徵在於,該方法包括以下的步驟:取得基底基板(2),將正性或負性的感光樹脂(4)的層沉積在該基底基 板(2)上,將要被建立的圖案之輪廓遮罩(5)放置在該感光樹脂(4)上,透過該遮罩(5)照射該感光樹脂(4),若該感光樹脂為正性類型,則移除該感光樹脂(4)之被照射的部分、或者若該感光樹脂為負性類型,則移除該感光樹脂(4)之未被照射的部分,藉由物理氣相沉積或化學氣相沉積將一層或多層金屬層沉積在該感光樹脂(4)之被移除的部分(4a)中,移除所有的該感光樹脂(4),將至少一焊料膏或粉末(6)沉積在該一層或多層金屬層上,熔化該焊料膏或粉末(6),以得到僅潤濕該一層或多層金屬層的焊料液體,並固化該焊料液體,以形成所欲圖案之隔板或模型,以及用至少一填充物材料(7)填充該模型或隔板,以得到該裝飾元件(1)。
- 一種製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其特徵在於,該方法包括以下的步驟:取得基底基板(2),將正性或負性的感光樹脂(4)的層沉積在該基底基板(2)上,將要被建立的圖案之輪廓遮罩(5)放置在該感光樹脂(4)上, 透過該遮罩(5)照射該感光樹脂(4),若該感光樹脂為正性類型,則移除該感光樹脂(4)之被照射的部分、或者若該感光樹脂為負性類型,則移除該感光樹脂(4)之未被照射的部分,藉由物理氣相沉積或化學氣相沉積將一層或多層非傳導層沉積在該感光樹脂(4)之被移除的部分(4a)中,以定義出用於建立隔板或模型的互補圖案,移除所有的該感光樹脂(4),將至少一焊料膏或粉末(6)沉積在該一層或多層非傳導層的被移除的部分中,熔化並固化該焊料膏或粉末(6),以形成該隔板或該模型,以及用至少一填充物材料(7)填充該模型或隔板,以得到該裝飾元件(1)。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,在該感光樹脂(4)被沉積之前,藉由物理氣相沉積或化學氣相沉積、或藉由陰極濺射將至少一傳導層,例如金屬層,沉積在該基底基板(2)的表面上。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,所使用的該焊料膏或粉末(6)為金屬焊料膏或粉末。
- 根據申請專利範圍第5項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,所使用的該焊料膏或 粉末(6)為具有低於380℃的熔點的低溫焊料膏或粉末。
- 根據申請專利範圍第6項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,該焊料膏或粉末(6)包括一種或多種金屬粉末,其由金和錫的混合物所形成、或由在第一粉末中的金和錫以及在第二粉末中的金之混合物所形成。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,該焊料膏或粉末(6)由金-矽、金-鍺、金-銻、金-鎵、或金-鎵-銦合金的共晶合成物(eutectic composition)所形成。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,所使用的該焊料膏或粉末(6)包括金屬粉末與陶瓷顆粒的混合物。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,該焊料膏或粉末(6)由至少一金屬粉末和至少一有機添加劑或黏合劑所形成。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,一旦該模型或該隔板被以由該模型或該隔板的壁所保持之固化的填充物材料(7)所填充,執行機械加工或選擇性溶解操作,以移除該基底基板(2),該基底基板(2)為金屬、陶瓷或陶瓷金屬、或是由半導體材料所製成。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾 件的裝飾元件(1)的方法,其中,該基底基板(2)在表面處為中空的,以提升該等隔板之間的該填充物材料(7)對該基板之該中空的表面之機械黏著性。
- 根據申請專利範圍第1項之製造用於時計或首飾件的裝飾元件(1)的方法,其中,在該隔板(cloisons)或該模型中作成微孔或中空,以提升該填充物材料(7)的機械黏著性。
- 一種由根據申請專利範圍第1項之方法所得到的裝飾元件(1),其特徵在於,該元件包括由該模型或隔板的壁所保持的填充物材料(7)。
- 根據申請專利範圍第14項之裝飾元件(1),其中,該模型或該隔板藉由在金屬或金屬及陶瓷材料中的固化操作而被得到,且其中,該填充物材料(7)為冷琺瑯,例如,環氧樹脂。
- 根據申請專利範圍第15項之裝飾元件(1),其中,該填充物材料(7)為包含顏料的熱硬化聚合物,且從一隔板到下一個隔板為不同的顏色。
- 根據申請專利範圍第14項之裝飾元件(1),其中,該元件為錶盤。
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