[發(fā)明專利]強化的微機械部件有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200680023665.8 | 申請日： | 2006-06-21 |
| 公開（公告）號： | CN101213497A | 公開（公告）日： | 2008-07-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | R·拉波;M·利普納;L·帕拉特;T·科尼斯 | 申請（專利權(quán)）人： | ETA瑞士鐘表制造股份有限公司 |
| 主分類號： | G04B1/00 | 分類號： | G04B1/00;C23C16/32;C23C14/10;C23C16/02;C23C14/06;C23C16/27;C23C14/02;C23C16/26;C23C16/40;C30B33/00;C23C16/34;C30B29/06 |
| 代理公司： | 北京市中咨律師事務(wù)所 | 代理人： | 吳鵬;秘鳳華 |
| 地址： | 瑞士*** | 國省代碼： | 瑞士;CH |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 強化 微機 部件 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種由硅制成的微機械部件，所述部件已經(jīng)過處理以便具有提高的機械特性。所述部件例如-但不局限于-是用于鐘表機械機芯的微機械部件，即，具有例如用于傳遞和/或轉(zhuǎn)換能量以驅(qū)動指針以便與表盤相結(jié)合來提供時間指示的主動功能的部件，或者例如用于定位輪副的被動部件。
背景技術(shù)
硅是在機械部件尤其是微機械部件的制造中被越來越多地使用的材料，所述部件為“受約束”部件即保持連接到基底上的部件，所述部件在該基底上形成，或者“自由”部件例如屬于鐘表機芯的運動鏈系的部件。
與通常用于制造微機械部件例如齒輪、鉸接部件或彈簧的金屬或金屬合金相比，硅的優(yōu)點是其密度低3到4倍，從而慣性大大減小并且對磁場不敏感。這些優(yōu)點在鐘表學領(lǐng)域在能源由彈簧形成時對于鐘表的等時性和工作持續(xù)時間尤其重要。
但是，已知硅對沖擊敏感，而沖擊在組裝時是必要的，在工作中會不可避免地發(fā)生、或者當例如用戶的手表敲擊在某物上時或者手表跌落時會偶然發(fā)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標是提供一種旨在提高硅微機械部件的機械抗性尤其是抗沖擊性的解決方案。
因此，本發(fā)明涉及一種硅部件，該硅部件的全部表面或者部分表面覆蓋有厚的非晶態(tài)材料，所述部件是或不是在鐘表機芯內(nèi)移動的部件。該非晶態(tài)材料例如是硅的氧化物、氮化物或碳化物，或者鈦的碳化物。二氧化硅是優(yōu)選材料，在此情況下，該二氧化硅的厚度至少比原生二氧化硅的厚度大五倍。
本發(fā)明還涉及一種方法，該方法能夠在二氧化硅的情況下尤其通過熱氧化形成厚的非晶態(tài)層，這大大提高了所述部件的機械特性，對此將在下文詳細說明。
附圖說明
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點在下文對示例性實施例的說明中更加顯而易見，該示例是參照附圖僅作為非限制性的舉例給出的，在附圖中：
圖1示出硅游絲的初始剖視圖；
圖2對應(yīng)于在沉積非晶態(tài)材料之后的圖1；以及
圖3示出沉積耐磨涂層的附加步驟。
具體實施方式
安裝在鐘表機芯內(nèi)的游絲在此被作為示例，如下文將說明的，可以非常容易地檢測游絲的故障，即，僅通過觀察機芯停止就可知游絲發(fā)生斷裂。
利用已知的微機械加工技術(shù)用硅鋼薄板(silicon?plate)獲得游絲，該硅鋼薄板的厚度稍小于游絲的預期最終高度。
如在國際專利申請WO?2004/070476中公開的，例如可使用反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)(RIE)并且使該游絲具有被認為最合適的形狀。
考慮到游絲具有非常小的尺寸，可在同一個板上一次制造出一批游絲。
圖1示出具有由硅制成的核心的游絲的剖視圖，標號3指示初始外表面。當此游絲被留置在周圍空氣中一定時間時，該游絲本身自然地覆蓋被稱為“原生氧化物”的二氧化硅(未示出)，該二氧化硅的厚度大致在1到10nm之間。
圖2示出在根據(jù)本發(fā)明通過900℃到1200℃之間的表面熱氧化對游絲進行處理之后的游絲的同一剖視圖。為此，采用公報“Semiconductorsdevices：physics?and?technology(ed.John?Wiley?&?Sons，ISBN0-471-87424-8，01.01?1985，p.341-355)”中公開的協(xié)議。因此，在1100℃的溫度下花費大約10個小時來獲得大約1.9微米的二氧化硅厚度。從圖2可見，二氧化硅利用硅形成，所述硅的表面3向后移動以便產(chǎn)生具有所形成的SiO2的新界面5。相反地，鑒于SiO2具有較低的密度，SiO2的外表面7延伸到游絲的初始表面以外。這些分隔線3、5和7的位置沒有按比例示出，但是很明顯，對Si和SiO2的物理特性以及對熱處理性能的了解使得能夠計算用于蝕刻游絲的初始尺寸，以便在該處理結(jié)束時獲得預期的尺寸。
在第一組測試期間，從制造階段到組裝階段測試未被氧化的硅部件和被氧化的硅部件的機械抗性。
在一批硅部件的制造期間，需要在不同的制造階段對該部件進行操控。針對此報告中所述的特定情況，對源自已經(jīng)歷相同步驟的兩個硅鋼薄板的硅部件予以考慮。
所述部件隨后已被安裝在機芯內(nèi)。在該測試期間，所述部件被附裝在鋼制心軸上，并且被鑷子和測量裝置夾緊。在最終組裝到機芯期間，所述部件的中心被穿在固體心軸上。
下表總結(jié)了對19個未被氧化部件和36個被氧化部件執(zhí)行的所述測試的結(jié)果。
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