用于钟表的柔性条形件及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于制造由可微加工材料制成的用于钟表的至少一个直的柔性条形件的方法，所述条形件包括平行的上表面和下表面，所述方法至少包括以下步骤：

-获取至少一个由可微加工材料制成的基底晶片，所述基底晶片包括平行的上表面和下表面；

-使用单个所述基底晶片或通过将多个所述基底晶片结合来形成具有所需厚度的板；

-将包括至少一个上部窗口的第一上掩模附接到所述板的上表面上，并且将包括至少一个下部窗口的第二下掩模附接到所述板的下表面上；

-以比所述所需厚度低的蚀刻深度蚀刻所述板，使得在每个所述上部窗口处自上侧渐缩，并且在每个所述下部窗口处自下侧反向渐缩；

-除去所述第一上掩模和所述第二下掩模。

本发明还涉及一种由可微加工材料制成的用于钟表的柔性条形件，所述条形件包括平行的上表面和下表面以及与所述上表面相邻的第一周缘表面，所述第一周缘表面在第一高度上关于所述上表面渐缩。

本发明还涉及一种包括多个这样的柔性条形件的柔性枢轴。

本发明还涉及一种包括至少一个这样的柔性枢轴的钟表谐振器。

本发明还涉及一种包括至少一个这样的谐振器和/或至少一个这样的柔性枢轴的钟表机芯。

本发明还涉及一种包括至少一个这样的谐振器和/或至少一个这样的柔性枢轴的手表。

本发明涉及结合了用于引导和/或弹性回复功能的柔弹性条形件——更具体地柔性枢轴装置——和谐振器的钟表机构的领域。

背景技术：

可以通过将具有柔性条形件的枢轴与惯性元件如摆轮组合来制造与位置无关的并且具有很高的品质因数的用于钟表的等时谐振器。

当这种具有柔性条形件的枢轴由硅制成时，通过蚀刻技术来限制高宽比。

柔性枢轴承的使用使得可以替代摆轮的常规接触枢轴，以及弹性回复的游丝。这具有消除枢轴摩擦的优点，消除枢轴摩擦允许大幅提高谐振器的品质因数。然而，已知柔性枢轴承：

-呈现具有瞬时旋转轴线的连带运动(parasitic motion)，该连带运动使得谐振器的操作对该谐振器在重力场中的位置敏感；

-具有非线性的弹性回复转矩，该弹性回复转矩使得谐振器非等时同步——即频率取决于振荡的振幅；

-具有低的最大角偏移(约15至20度)；

-具有低的抗冲击性。

CSEM名下的欧洲专利申请2911012A1描述了这种交叉的条形件柔性枢轴，其应用了W.H.Wittrick在Aeronautical Quarterly II(1951)中述及的原理，其中条形件的交点位于条形件的长度的1/8(或7/8)处，这显著减轻了位置的影响。

The Swatch Group Research&Development Ltd名下的欧洲专利申请EP14199039.0也描述了一种属于Wittrick枢轴类型的具有两个交叉的条形件的谐振器，这两个条形件位于平行的平面中且它们的交点在这些平面之一上的投影对应于惯性元件的枢转轴线。该谐振器在两个条形件之间具有72°的特定角度，该角度优化了弹性回复力的线性，并且因此谐振器等时同步性处于给定角振幅范围内，假定它是由完全弹性的材料制成的，换句话说，其应力完全线性地取决于变形。这种特定布置结构使得可以优化弹性回复力的线性，并且进而同时解决了对位置和非等时同步性敏感的问题。

The Swatch Group Research&Development Ltd名下的欧洲专利申请EP16155039.7描述了一种二维——即在一个平面中制成的——柔性枢轴承，其可容易地由单晶硅制成。这种材料具有如下许多优点：谐振器制造成具有钟表尺寸、特别是具有优良的弹性性能；经由光刻技术精确塑形和可借助于氧化层进行温度补偿。然而，硅具有易碎且因此对冲击敏感的缺点。该文献提出一种不同的几何形状，其使得谐振器同时是等时的并且与位置无关，但其具有由于所有条形件位于同一平面中而能够在单个硅层中制造的优点。

CITIZEN HOLDINGS CO LTD名下的日本专利申请133494A描述了一种制造双高度弹簧的方法。

CSEM名下的瑞士专利申请709291A2描述了一种属于Wittrick类型的具有交叉的柔性条形件的装置，其中两个柔性条形件将支承元件与摆轮连接，使得能够在摆轮上施加回复转矩，其中第一条形件配置在垂直于振荡器的平面的第一平面中，并且第二条形件配置在垂直于振荡器的平面且与第一平面交叉(相割，secant)的第二平面中，其中振荡器的几何振荡轴线由第一平面和第二平面的交点限定，该几何振荡轴线在第一和第二条形件各自的长度的7/8处与第一和第二条形件交叉。

技术实现要素：

为了同时解决具有由可微加工材料——通常为硅或类似物——制成的条形件的已知柔性枢轴的缺点，本发明提出至少以2的倍增因数来增大柔性条形件的高宽比，以便：

-提高枢轴的最大角偏移；

-提高枢轴的抗冲击性；

-特别是在枢转轴线的方向上提高枢轴的平面外(out-of-plane)刚度。

用于钟表谐振器中的柔性条形件枢轴具有由能对其杨氏模量的热系数进行调节的材料——例如硅和石英——制成的优点。

在硅的情况下，深蚀刻加工技术允许获得具有通常低于20、最大30的高宽比RA(定义为RA＝H/L，其中H是沿平面外方向、当条形件用于柔性枢轴中时基本上沿枢转轴线的方向的条形件高度，且L是条形件的平均宽度)的条形件。

为了对上述几点进行优化，有利的是增大该高宽比。事实上，较高的高宽比可以：

-提高枢轴的最大角行程。实际上，对于本领域的技术人员而言众所周知的是，通过制造较薄和较高的条形件来降低最大应力；

-提高枢轴的抗冲击性。实际上，对于相同的抗弯刚度而言，较薄和较高的条形件将具有较大的截面。因此，提高了对条形件关于可能因冲击引起的任何牵引力/压缩力的断裂的抵抗性；

-提高枢轴的平面外刚度。实际上，平面外刚度与平面内(in-plane)刚度之间的比率与RA2成比例。这种刚度的提高在谐振器必须与对在轴线方向上的定位敏感的擒纵器相互作用的一些情形中可能是所期望的。

为此，本发明涉及根据权利要求1所述的用于制造直的柔性条形件的方法。

本发明涉及根据权利要求7所述的柔性条形件。

本发明涉及根据权利要求13所述的柔性条形件。

本发明还涉及一种包括多个这样的柔性条形件的柔性枢轴。

本发明还涉及一种包括至少一个这样的柔性枢轴的钟表谐振器。

本发明还涉及一种包括至少一个这样的谐振器和/或至少一个这样的柔性枢轴的钟表机芯。

本发明还涉及一种包括至少一个这样的谐振器和/或至少一个这样的柔性枢轴的手表。

附图说明

在阅读下文参照附图的详细说明后，本发明的其它特征和优点将显现，在附图中：

-图1以示意性和透视方式示出一种钟表谐振器机构，该钟表谐振器机构包括通过一组共平面的条形件相对于固定机构悬置的惯性元件，所述共平面的条形件执行摆轮的引导和围绕与惯性元件的惯性中心对齐的枢转轴线的枢转回复两者。

-图2示出图1的机构的中心部分的平面图，其中枢转轴线位于四个条形件成对对齐的方向交叉处的部位。

-图3示出由可微加工材料制成的现有技术条形件的示意性截面图，其中通过蚀刻工艺产生外周锥形表面。

-图4至10以与图3相似的方式示出根据本发明制造的条形件的截面：

-图4示出由通过两个硅层形成的坯料制作的条形件，所述两个硅层通过氧化物层分开(SOI晶片)，从顶部对上层并且从底部对下层进行条形件的蚀刻。

-图5类似于图4，并且涉及一种条形件，该条形件的上部部分和下部部分在例如位于附接端部处以连续区域结合，并且其中除去了氧化物，以使得条形件的柔性部分被分为两个部分，而附接部保持结合。

-图6涉及通过蚀刻厚度为图3的条形件的厚度的两倍的单个硅层而获得的条形件，蚀刻如图4和5中那样一半从顶部且一半从底部进行。

-图7示出从通过硅氧化物层分开的复杂结合的若干硅层获得的更复杂的条形件变型。

-图8至10示出与分别在图4至6中示出的条形件相似但为了降低这些条形件对温度变化的敏感度而在条形件的整个外周上具有表面硅氧化物层的条形件。

-图11是根据权利要求5或图9的条形件的透视图。

-图12至14示出处于根据现有技术的制造过程——用于制造柔性条形件的三个连续步骤——中的产品的示意性截面图。

-图15至17以与图12至14相似的方式示出根据本发明的方法的第一变型中的用于制造具有大高宽比的柔性条形件的三个连续步骤。

-图18至20以与图15至17相似的方式示出根据本发明的方法的第二变型中的用于制造具有大高宽比的柔性条形件的三个连续步骤。

-图21至26以与图15至17相似的方式示出可与方法的第一变型或第二变型相结合地使用的根据本发明的方法的第三变型中的与中间工艺对应的六个连续制造步骤。

-图27是谐振器的平面图，该谐振器包括配置在不同平面中的两个上述条形件，且这两个条形件在这些平面之一上的投影在惯性元件的枢转轴线上彼此交叉，所述惯性元件的惯性中心位于该轴线上。

-图28是示出包括这种谐振器的钟表机芯的手表的框图，所述谐振器又包括具有柔性枢轴的谐振器，所述柔性枢轴包括根据本发明的条形件。

具体实施方式

本发明涉及用于诸如枢轴、谐振器、擒纵机构等钟表机构的柔性条形件的研发，所述柔性条形件与现有的柔性条形件相比具有改善的特性。特别地，本发明力图获得具有比现有技术条形件大得多的高宽比的弹性柔性条形件。

根据本发明的柔性条形件必须既可用于单层级结构中，又可用于实施若干平行层级的更复杂结构中。

图1示出具有单层级柔性枢轴的谐振器，该谐振器包括惯性元件经由柔性枢轴固定在其上的固定结构，所述柔性枢轴包括这样的柔性条形件。

以下针对在基础条形件——尤其是但不限于直条形件——上的简化应用描述本发明，并且本发明的特征也适用于更复杂的结构，特别是尤其由可微加工材料——硅或类似物——制成的单件式元件。

图2示出图1的结构的细节，其中这种单件式元件特别是形成柔性枢轴，该柔性枢轴可由于其中包括的所有条形件位于同一平面内而可形成在一个层级上。

图3示出特别是可用于形成这种柔性枢轴的现有技术的柔性条形件。该条形件在单个层级的可微加工材料(特别是硅)中制造。通常，该条形件1在两个平行面——上表面2和下表面3——之间延伸，这些表面的平行是加工用于制造条形件的原材料——通常是硅晶片或类似物——的方法的结果。根据本发明的条形件的一个未示出的变型通常可包括不平行的或具有不同几何形状的上表面和下表面。条形件1的侧面的倾斜度是当前深蚀刻工艺特有的并且未按比例绘制：实际上，取决于高宽比，锥角应当为约1°。通过蚀刻技术来限制高宽比RA＝H/L。

本发明在于形成一种柔性条形件几何形状，其在相同宽度L下具有比当前高度大得多的高度H，并且特别是但不限于具有两个层级的硅晶片，以便以系数2来增大条形件的高宽比，如图4至10所示。

因此，本发明涉及改进这种由可微加工材料制成的用于钟表的柔性条形件1，该柔性条形件1包括平行的上表面2和下表面3以及与上表面2相邻的第一周缘表面4，第一周缘表面4在第一高度H1上关于上表面2渐缩。

为此，根据本发明，柔性条形件1包括远离上表面2且与下表面3相邻的第二周缘表面5，该第二周缘表面5相对于第一周缘表面4反向渐缩。

该第二周缘表面5在高度H2上延伸；在一个特定非限制性的应用中，H2＝H1。

更具体地，如在图6和10的变型中可见，第二周缘表面5与第一周缘表面4和下表面3两者相邻。

更具体地，如在图4、5、7、8、9的变型中可见的，第二周缘表面5至少在柔性条形件1的一部分上远离第一周缘表面4。

根据本发明，如在图5、6、9、10的变型中可见，上表面2和下表面3是可微加工材料的同一单个层级10的一部分。

在一个替代方案中，如在图4、7和8的变型中可见，上表面2和下表面3分别是作为相同的第一可微加工材料的两个不同层的上层20和下层30的一部分，由与第一可微加工材料不同的第二可微加工材料形成的至少一个中间层60在上层20与下层30之间延伸。

再更具体地，如在图4和7中可见，包括至少一个可微加工材料层80的由可微加工材料制成的芯部70在上层20与下层30之间延伸；并且由不同的第二可微加工材料形成的至少一个中间层60一方面在芯部70与上层20之间且另一方面在芯部70与下层30之间的接合部处延伸。因此可以形成具有比H1+H2的总和大得多的总厚度H0的多层式条形件1。

在图4的特定实施例中，该芯部70具有仅一个层80。

在一个特定实施例中，至少一个层80是第一可微加工材料层。

在一个特定实施例中，不同的第二可微加工材料是第一可微加工材料的氧化物。特别地，当第一可微加工材料是硅(Si)时，第二可微加工材料是二氧化硅(SiO2)。

在图4至10所示的特定实施例中，第一周缘表面4和第二周缘表面5关于与上表面2和下表面3等距的中间平面PM对称。

在一个特定实施例中，上表面2和下表面3各自为相同的第一可微加工材料——其为硅——的层10、20、30的一部分。

在一个特定实施例中，上表面2和下表面3各自为相同的第一可微加工材料——其为石英——的层10、20、30的一部分。

在一个特定实施例中，上表面2和下表面3各自为相同的第一可微加工材料——其为DLC或蓝宝石或红宝石或金刚石——的层10、20、30的一部分。

在图8至10所示的特定实施例中，为了使机构对温度变化不敏感(这在谐振器的示例中是必不可少的)，柔性条形件1的整个周面是可微加工材料的氧化物的薄层90的表面，该可微加工材料形成分别由上表面2和下表面3界定的上层20和下层30。

薄层90——特别是薄的温度补偿氧化物层——的厚度必须根据情况进行调整。更具体地，在条形件形成具有柔性条形件的谐振器的弹性回复装置的情况下，该薄层90的厚度被精确地调节成使得条形件的刚度随温度的变化尽可能偏离谐振器的惯性随温度的变化(摆轮的膨胀)。在一个特定但非限制性的实施例中，薄层的厚度小于5微米，更具体地在2.5与5.0微米之间；再更具体地在2.5与3.0微米之间。

更具体地，上表面2和下表面3各自为相同的第一可微加工层——其为硅——的层10、20、30的一部分，并且薄层90是二氧化硅(SiO2)。

图4示出其中条形件1在通过氧化物层60、特别是二氧化硅(SiO2)分开的两个硅层级上制造的变型。(SOI晶片)。针对上层级从上表面2自顶部并且针对下层级从下表面3自底部进行蚀刻。该方法可以实现两倍大的高宽比。氧化物未被除去，因此条形件1形成为单件。

图5与图4相似但除去了氧化物，使得条形件的柔性部分被分隔成两部分，而锚固点保持附接，如在图11中所见。该变型在期望竖直方向上的较大柔性的情况下是有利的。

图6示出厚度为图3的条形件1的厚度的两倍的单个硅层的蚀刻并且该蚀刻一半从上表面2进行且一半从下表面3进行。

简而言之，图4至10的实施例示出同一方法的实施方案，其中，对由可微加工材料或由通过氧化物层结合的一叠晶片制成的晶片，部分从上表面2且部分从下表面3进行蚀刻，以与现有技术相比增加如此制造的条形件1的高宽比。更具体地，该蚀刻一半从上表面2进行且一半从下表面3进行，以与现有技术相比使如此制造的条形件1的高宽比加倍。

如上面已经说明的，该方法既可针对单个条形件实施，又可针对组合了若干基础构件或若干功能的单件式元件——更具体地，完整的柔性枢轴、或完整的谐振器、或其它构件——实施。

图12至14示出了根据现有技术制造柔性条形件以便生产例如如图27所示的单件式柔性枢轴的三个连续步骤。

图12示出光刻的第一步骤610：第一层611通过中间层613与第二层612接合；该组件被封装在第一上掩模614与第二下掩模616之间，所述第一上掩模被挤压到上部第一层611上并且包括上部蚀刻窗口615，所述第二下掩模被挤压到下部第二层612上并且包括下部蚀刻窗口617；第一上掩模614和第二下掩模616不相同并且不对齐。

图13示出第二蚀刻步骤620，在此期间经上部蚀刻窗口615进行的上部蚀刻形成上凹部621、622且经下部蚀刻窗口617进行的下部蚀刻形成下凹部623、624。

图14示出第三脱模(release，分离)步骤，在此期间掩模614和616被除去，并且中间层613被破坏。因此获得两个条形件，一个形成在第一层611中且另一个形成在第二层612中。在图示的示例中，这些条形件具有相同的截面以及宽度L6和高度H6，其限定高宽比RA6＝H6/L6。

在所考虑的图27的示例中，这样生产的两个条形件必定位于两个不同平面中，因为它们具有相同的几何形状。

本发明限定了一种改善操作工艺以更具体地针对直的柔性条形件获得高宽比的期望增大的方法。

这种制造由可微加工材料制成的用于钟表的至少一个直的柔性条形件1——包括平行的上表面2和下表面3——的方法至少包括以下步骤：

-获取由可微加工材料制成的至少一个基底晶片，所述基底晶片包括平行的上表面和下表面；

-使用单个这种基底晶片511、811或通过将多个这样的基底晶片711和712结合来形成具有所需厚度的板；

-将包括至少一个上部窗口513、715、813的第一上掩模512、714、812附接在该板的上表面上，并且将包括至少一个下部窗口515、717、815的第二下掩模514、716、814附接在板的下表面上；

-以比该所需厚度低的蚀刻深度蚀刻板，使得在各上部窗口513、715、813处自上侧邻近上表面2在第一高度H1上形成相对于上表面2渐缩的第一周缘表面4，

-以及在各下部窗口515、717、815处自下侧远离上表面2并且邻近下表面3形成相对于第一周缘表面4反向渐缩的第二周缘表面5；

-除去第一上掩模512、714、812和第二下掩模514、716、814。

根据本发明，该第一上掩模512、714、812和第二下掩模514、716、814具有相同的几何形状并且关于位于板的中间厚度处的中间平面对称地布置。

蚀刻深度之和大于或等于板的厚度，以便界定至少一个柔性条形件1，其高度H等于板的厚度，且其宽度L由第一上掩模512、714、812和第二下掩模514、716、814的轮廓限定。该柔性条形件1除上表面和下表面以外的边缘由此被蚀刻出(as-etched)。

为了制造上述根据本发明的单件式(monolithic)柔性轴承，该柔性轴承的几何形状必须是通过在单层上蚀刻而可实现的，与图1和2所示的柔性轴承的情况一样。然而，图27所示的柔性轴承的情况并非如此。图27的该枢轴因此不能根据本发明的方法以一体方式/单件地制造。然而，可以根据本发明的方法生产各个(上、下)条形件并且然后通过组装这些条形件来形成图27的枢轴。

在一个特定实施例中，包括形成具有所需厚度的板的步骤通过将多个基底晶片711、712热结合并且形成中间层713来实现，并且该中间层713整体地或至少在接合桥处被保持在制得的至少一个条形件1中，如图11中所见。例如，当基底由硅制成时，合适的热处理使得可以形成二氧化硅(SiO2)的中间层。

在另一特定实施例中，包括形成具有所需厚度的板的步骤通过将多个基底晶片711、712结合来实现，其中各对基底晶片之间插入增加了中间层713，并且中间层713整体地或至少在接合桥处被保持在制得的至少一个柔性条形件1中。例如，可将基底晶片彼此结合。

在两种情况下，中间层的完全或局部破坏优选通过化学手段——例如在SiO2的情况下使用氢氟酸HF——来实现。

在图15至17中示出的以下详细说明的方法的第一变型图示了若干基底晶片的制造。

在图18至20中示出的以下详细说明的第二变型图示了单个基底晶片的制造。

该方法的这些第一和第二变型可有利地通过图21至26所示的第三变型来补充，其中在包括蚀刻板2的步骤中，执行以下中间步骤：

-经各上部蚀刻窗口进行第一上部蚀刻以大致在板的中间厚度处在该板中形成第一上凹部521；

-将阻挡层531施加到第一上掩模上，以在各第一上凹部521上形成第二上凹部532；

-经各下部蚀刻窗口进行第二下部蚀刻，以在该板中形成与对应的第二上凹部532和第一上凹部521对齐的下凹部541；

-在除去第一上掩模和第二下掩模之前破坏阻挡层531。

更具体地，该阻挡层531由厚度通常大于或等于10微米的聚对二甲苯制成。然而，也可设想厚度小于10微米的聚对二甲苯阻挡层。

在一个特定实施例中，基底的可微加工材料是硅，并且在除去第一上掩模512、714、812和第二下掩模514、716、814之后，对柔性条形件1进行热处理，该热处理适于在条形件1四周形成SiO2的外围壳以使该条形件对温度变化不敏感，从而补偿热膨胀引起的惯性和长度的变化。更具体地，该厚度被调节成使得条形件的刚度变化补偿热膨胀所引起的惯性元件的惯性的变化。

以下详细描述该方法的这三个变型。

图15至17示出根据本发明的方法的第一变型中的用于制造具有大高宽比的柔性条形件的三个连续步骤：

-图15示出光刻的第一步骤710：第一层711通过中间层713与第二层712接合；该组件被封装在第一上掩模714与第二下掩模716之间第一上掩模714被挤压到上部第一层711上并且包括上部蚀刻窗口715，第二下掩模716被挤压到下部第二层712上并且包括下部蚀刻窗口717；第一上掩模714和第二下掩模716在此是相同并且对齐的。

-图16示出第二蚀刻步骤720，在此期间经上部蚀刻窗口715进行的上部蚀刻形成上凹部721、722且经下部蚀刻窗口717进行的下部蚀刻形成与上凹部721、722对齐的下凹部723、724。

-图17示出第三脱模步骤，在此期间掩模714和716被除去，并且中间层613保留。因此获得在第一层611、中间层613和第二层612中形成的单个条形件。该单个条形件具有宽度L7和高度H7，其限定高宽比RA7＝H7/L7。如果在第一步骤710中起始具有与现有技术的第一步骤610相似的几何形状，则RA7＝2.RA6。当然，在此被图示为具有相等的基本高度的第一层711和第二层712对于一些应用而言可具有不同的基本高度。

图18至20示出根据本发明的方法的第二变型中的用于制造具有大高宽比的柔性条形件的三个连续步骤：

-图18示出光刻的第一步骤810：单层811被封装在被挤压到其上表面上并且包括上部蚀刻窗口813的第一上掩模812与被挤压到其下表面上并且包括下部蚀刻窗口815的第二下掩模814之间；第一上掩模812和第二下掩模814在此是相同和对齐的；

-图19示出第二蚀刻步骤820，在此期间经上部蚀刻窗口813进行的上部蚀刻形成上凹部821、822且经下部蚀刻窗口815进行的下部蚀刻形成与上凹部821、822对齐的下凹部823、824。

-图20示出第三脱模步骤830，在此期间掩模812和814被除去，并且因此获得在单层811中形成的单个条形件。该单个条形件具有宽度L8和高度H8，其限定高宽比RA8＝H8/L8。如果在第一步骤810中起始单层的厚度与现有技术的第一步骤610的所有层之和是相当的，则RA8＝2.RA6。

图21至25示出根据本发明的方法的可与该方法的第一变型或第二变型相结合地使用的第三变型中与中间工艺对应的六个连续制造步骤。这些图未具体示出如何实现条形件的厚度——根据第一变型或第二变型，而是试图示出一特定方法，在该方法中，单次蚀刻操作由包括通过光刻操作分开的两次蚀刻操作和第一脱模步骤的序列代替：

-图21示出第一次平版印刷的第一步骤510：第一层511被封装在被挤压到其上表面上并且包括上部蚀刻窗口513的第一上掩模512与被挤压到其下表面上并且包括下部蚀刻窗口515的第二下掩模514之间；第一上掩模512和第二下掩模514在此是相同和对齐的；

-图22示出第一次蚀刻的第二步骤520，在此期间经各上部蚀刻窗口513进行的上部蚀刻大致在单层511的中间厚度处在其中形成第一上凹部521；

-图23示出第二次光刻的第三步骤530：阻挡层531在与单层511的相对侧被施加到第一上掩模512上并且在各第一上凹部521上形成第二上凹部532；

-图24示出第二次蚀刻的第四步骤540，在此期间经各下部蚀刻窗口515进行的下部蚀刻在其中形成与对应的第二上凹部532和第一上凹部521对齐的下凹部541；

-图25示出第一次脱模的第五步骤550，在此期间阻挡层531在所述第一上掩模和第二下掩模在接下来的步骤中被除去之前被破坏；

-图26示出第二次脱模的第六步骤550，在此期间掩模512和514被除去，以获得在单层511中形成的至少一个单件式条形件。根据本发明的第一或第二方法，其高宽比RA5取决于掩模的形状。

在一个特定实施例中，在深蚀刻设备中蚀刻的基底的背面被冷却，并且经由氦气发生传热。因此，当进行横向蚀刻时，与该方法的第二变型的第二次蚀刻820——其包括上部蚀刻和下部蚀刻——的情况下一样，有利的是首先沉积密封层，诸如上述第三变型中的第二次平版印刷的第三步骤530的层531，以防止冷却用氦气进入蚀刻等离子体中，在这种情况下蚀刻部件可能损坏和/或无法控制。

更具体地，该密封层是聚对二甲苯层。在其它变型中，密封层可具有不同性质，诸如氧化物、氮化物、金属、厚树脂或其它层。一旦获得期望的蚀刻，便除去该层。

在第一变型的情况下，更具体地中间层713是包埋的氧化物(BOX)层。尽管蚀刻在该中间层713上停止——理论上这确保了密封，但在实践中也有利的是沉积特别是由聚对二甲苯形成的密封层，以确保例如在包埋的氧化物层破裂的情况下不存在泄漏。这取决于第二次蚀刻的参数和条件。有利地，另外的密封层是厚度大于或等于10微米的聚对二甲苯层。

特别地，本发明适用于如图1和27所示的具有旋转柔性轴承的谐振器，或具有平移柔性轴承的谐振器。

本发明适用于其它可蚀刻的弹性材料。

本发明涉及包括至少一个这样的柔性条形件的用于钟表的柔性枢轴100。更具体地，这种用于钟表的柔性枢轴100包括多个这样的柔性条形件1。更具体地，这些柔性条形件1共同限定柔性枢轴100的枢转轴线D。更具体地，这些柔性条形件1全都具有相同截面。

更具体地，在图27所示的变型中，柔性枢轴100包括至少两个柔性条形件1，这两个柔性条形件在同一平面中或当它们位于平行且不同的平面中时在同一平面上的投影中共同限定一交点，该交点限定柔性枢轴100的枢转轴线D。

更具体地，柔性枢轴100包括通过柔性条形件1彼此连接的至少一个惯性元件120和固定结构110，并且惯性元件120的惯性中心排列在柔性枢轴100的枢转轴线D上。

更具体地，该柔性枢轴100中所包括的柔性条形件1是直的柔性条形件。

本发明还涉及包括这种柔性条形件1的用于钟表的柔性条形件谐振器200。更具体地，该谐振器200包括至少一个这样的柔性枢轴100。更具体地，其柔性条形件1设置成使惯性元件120弹性地回到中间位置。

本发明还涉及包括至少一个这样的谐振器200和/或至少一个这样的柔性枢轴100和/或包括这样的柔性条形件1的钟表机芯300。

本发明还涉及包括至少一个这样的谐振器200和/或至少一个这样的柔性枢轴100和/或包括这样的柔性条形件1的钟表，特别是手表400。

技术特征：

1.一种用于制造用于钟表的至少一个直的柔性条形件(1)的方法，所述柔性条形件由可微加工材料制成，所述柔性条形件包括平行的上表面(2)和下表面(3)，所述方法至少包括以下步骤：

-获取由可微加工材料制成的至少一个基底晶片，所述基底晶片包括平行的上表面和下表面；

-使用单个所述基底晶片(511；811)或通过结合多个所述基底晶片(711；712)来形成具有所需厚度的板；

-将包括至少一个上部窗口(513；715；813)的第一上掩模(512；714；812)附接在所述板的上表面上，并且将包括至少一个下部窗口(515；717；815)的第二下掩模(514；716；814)附接在所述板的下表面上；

-以比所述所需厚度低的蚀刻深度蚀刻所述板，使得在各所述上部窗口(513；715；813)处自上侧邻近所述上表面(2)在第一高度(H1)上形成关于所述上表面(2)渐缩的第一周缘表面(4)，并且在各所述下部窗口(515；717；815)处自下侧远离所述上表面(2)且邻近所述下表面(3)形成关于所述第一周缘表面(4)反向渐缩的第二周缘表面(5)；

-除去所述第一上掩模(512；714；812)和所述第二下掩模(514；716；814)，

其特征在于，所述第一上掩模(512；714；812)和所述第二下掩模(514；716；814)具有相同的几何形状并且关于位于所述板的中间厚度处的中间平面对称地布置，并且所述蚀刻深度之和大于或等于所述板的厚度，以便界定至少一个直的柔性条形件(1)，所述柔性条形件的高度(H)等于所述板的厚度，而宽度(L)由所述第一上掩模(512；714；812)和所述第二下掩模(514；716；814)的轮廓限定，并且其边缘由此被蚀刻出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括形成具有所需厚度的板的所述步骤通过将多个所述基底晶片(711，712)热结合并且形成中间层(713)来实现，并且所述中间层(713)至少在接合桥处被保持在制得的所述至少一个直的柔性条形件(1)中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括形成具有所需厚度的板的所述步骤通过将多个所述基底晶片(711，712)热结合且在各对所述基底晶片之间插入增加中间层(713)来实现，并且所述中间层(713)至少在接合桥处被保持在制得的所述至少一个直的条形件(1)中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在包括蚀刻所述板的所述步骤期间执行中间步骤，所述中间步骤包括：

-经各上部蚀刻窗口进行第一次上部蚀刻以大致在所述板的中间厚度处在所述板中形成第一上凹部(521)；

-将阻挡层(531)施加到所述第一上掩模上，以在每个所述第一上凹部(521)上形成第二上凹部(532)；

-经各下部蚀刻窗口进行第二次下部蚀刻，以在所述板中形成与对应的所述第二上凹部(532)和第一上凹部(521)对齐的下凹部(541)；

-在除去所述第一上掩模和所述第二下掩模之前破坏所述阻挡层(531)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阻挡层(531)由厚度大于或等于10微米的聚对二甲苯制成。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底晶片的所述可微加工材料是硅，并且在将所述第一上掩模(512；714；812)和所述第二下掩模(514；716；814)除去之后，对所述直的柔性条形件(1)进行热处理，所述热处理适于在所述柔性条形件(1)四周形成SiO2的外围壳，所述外围壳的厚度被调整成补偿热膨胀所引起的惯性和长度的变化。

7.一种由可微加工材料制成的用于钟表的柔性条形件(1)，包括平行的上表面(2)和下表面(3)以及与所述上表面(2)相邻的第一周缘表面(4)，所述第一周缘表面在第一高度(H1)上关于所述上表面(2)渐缩，其特征在于，所述柔性条形件(1)包括远离所述上表面(2)并与所述下表面(3)相邻的关于所述第一周缘表面(4)反向渐缩的第二周缘表面(5)，其中，所述上表面(2)和所述下表面(3)形成同一单层(10)的所述可微加工材料的一部分。

8.根据权利要求7所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述第二周缘表面(5)与所述第一周缘表面(4)和所述下表面(3)两者相邻。

9.根据权利要求7所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述第二周缘表面(5)至少在所述柔性条形件(1)的一部分上远离所述第一周缘表面(4)。

10.根据权利要求7所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述第一周缘表面(4)和所述第二周缘表面(5)关于与所述上表面(2)和所述下表面(3)等距的中间平面(PM)对称。

11.根据权利要求7所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述同一单层(10)的所述可微加工材料是硅或石英或DLC或蓝宝石或红宝石或金刚石。

12.根据权利要求7所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述柔性条形件(1)的整个周面是可微加工材料的氧化物的薄层(90)的表面，所述可微加工材料形成分别由所述上表面(2)和所述下表面(3)界定的上层(20)和下层(30)，并且所述薄层(90)具有小于5.0微米的厚度。

13.一种由可微加工材料制成的用于钟表的柔性条形件(1)，包括平行的上表面(2)和下表面(3)以及与所述上表面(2)相邻的第一周缘表面(4)，所述第一周缘表面在第一高度(H1)上关于所述上表面(2)渐缩，其特征在于，所述柔性条形件(1)包括远离所述上表面(2)并且与所述下表面(3)相邻的关于所述第一周缘表面(4)反向渐缩的第二周缘表面(5)，其中，所述上表面(2)和所述下表面(3)分别是作为相同的第一可微加工材料的两个不同层的上层(20)和下层(30)的一部分，由与所述第一可微加工材料不同的第二可微加工材料或由所述第一可微加工材料的氧化物形成的至少一个中间层(60)在所述上层与所述下层之间延伸，并且其中，由可微加工材料制成的芯部(70)在所述上层(20)与所述下层(30)之间延伸，所述芯部包括由可微加工材料制成或由所述第一可微加工材料形成的至少一个层(80)，并且由不同的所述第二可微加工材料形成的至少一个所述中间层(60)一方面在所述芯部(70)与所述上层(20)之间且另一方面在所述芯部(70)与所述下层(30)之间的接合部处延伸。

14.根据权利要求13所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述第一周缘表面(4)和所述第二周缘表面(5)关于与所述上表面(2)和所述下表面(3)等距的中间平面(PM)对称。

15.根据权利要求13所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述上表面(2)和所述下表面(3)均为相同的第一可微加工材料层(10；20；30)的一部分，所述第一可微加工材料是硅或石英或DLC或蓝宝石或红宝石或金刚石。

16.根据权利要求13所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述柔性条形件(1)的整个周面是可微加工材料的氧化物的薄层(90)的表面，所述可微加工材料形成分别由所述上表面(2)和所述下表面(3)界定的上层(20)和下层(30)，并且其中，所述薄层(90)具有小于5.0微米的厚度。

17.一种用于钟表的柔性枢轴(100)，包括多个根据权利要求7所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述柔性条形件(1)共同限定所述柔性枢轴(100)的枢转轴线(D)。

18.一种用于钟表的柔性枢轴(100)，包括多个根据权利要求13所述的柔性条形件(1)，其特征在于，所述柔性条形件(1)共同限定所述柔性枢轴(100)的枢转轴线(D)。

19.根据权利要求17或18所述的柔性枢轴(100)，其特征在于，所述柔性条形件(1)全都具有相同的截面。

20.根据权利要求17或18所述的柔性枢轴(100)，其特征在于，所述柔性枢轴(100)包括至少两个柔性条形件(1)，所述柔性条形件在同一平面中或者当所述条形件位于平行且不同的平面中时在同一平面上的投影中共同限定一交点，所述交点限定所述柔性枢轴(100)的所述枢转轴线(D)。

21.根据权利要求17或18所述的柔性枢轴(100)，其特征在于，所述柔性枢轴(100)包括通过所述柔性条形件(1)彼此连接的至少一个惯性元件(120)和固定结构(110)，并且其中，所述惯性元件(120)的惯性中心排列在所述柔性枢轴(100)的枢转轴线(D)上。

22.根据权利要求17或18所述的柔性枢轴(100)，其特征在于，所述柔性枢轴(100)中所包括的所述柔性条形件(1)是直的柔性条形件。

23.一种钟表谐振器(200)，包括至少一个根据权利要求17所述的柔性枢轴(100)，其特征在于，所述柔性枢轴(100)包括通过所述柔性条形件(1)彼此连接的至少一个惯性元件(120)和固定结构(110)，并且其中，所述惯性元件(120)的惯性中心排列在所述柔性枢轴(100)的枢转轴线(D)上，并且其中，所述柔性条形件(1)设置成使所述惯性元件(120)弹性地返回至中间位置。

24.一种钟表谐振器(200)，包括至少一个根据权利要求18所述的柔性枢轴(100)，其特征在于，所述柔性枢轴(100)包括通过所述柔性条形件(1)彼此连接的固定结构(110)和至少一个惯性元件(120)，并且其中，所述惯性元件(120)的惯性中心排列在所述柔性枢轴(100)的枢转轴线(D)上，并且其中，所述柔性条形件(1)设置成使所述惯性元件(120)弹性地返回至中间位置。

25.一种钟表机芯(300)，包括至少一个根据权利要求23或24所述的谐振器(200)。

26.一种手表，包括至少一个根据权利要求23或24所述的谐振器(200)。

技术总结

本发明涉及一种用于制造柔性条形件(1)的方法，包括：‑使用一个或多个可微加工的基底晶片形成具有所需厚度的板；‑将几何形状相同的具有上部窗口的上掩模和具有下部窗口的下掩模附接在所述板的两侧；‑从每个上部蚀刻窗口的上侧和每个下部蚀刻窗口的下侧至少蚀刻所述板至中间厚度；‑除去上掩模和下掩模，以界定出柔性条形件，所述柔性条形件具有与所述板的厚度相等的高度(H)且其边缘由此被蚀刻出。本发明还涉及用于柔性枢轴(100)、谐振器(200)、机芯(300)或手表(400)的由可微加工材料制成的柔性条形件，其在两个平行的上表面(2)和下表面(3)之间包括渐缩的和反向渐缩的两个周缘表面(4；5)。

技术研发人员：G·迪多梅尼科;J·法夫尔;D·莱乔特;B·伊诺;O·马泰;P·卡森;A·甘德尔曼

受保护的技术使用者：斯沃奇集团研究和开发有限公司

技术研发日：.11.22

技术公布日：.05.29

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