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(11) | EP 3 680 731 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | PROCEDE DE FABRICATION DE COMPOSANTS HORLOGERS EN MATERIAU FRAGILE |
| (57) Le procédé de fabrication de composants horlogers en matériau fragile selon l'invention
comprenant les étapes suivantes : a) réaliser des composants horlogers (11) dans une
plaquette (10) de matériau fragile, les composants horlogers (11) restant attachés
à la plaquette (10) par des ponts de matière (12) ; b) soumettre les composants horlogers
(11) à un traitement thermique et, pendant ce traitement thermique, appliquer au moyen
d'un outil (14) une contrainte sur au moins une zone (16) d'au moins un des composants
horlogers (11) afin de la déformer de manière permanente, l'au moins un des composants
horlogers (11), à l'exclusion de l'au moins une zone (16), étant en appui contre un
support (13) pendant l'application de la contrainte ; c) après l'étape b), détacher
les composants horlogers de la plaquette (10).
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[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication de composants horlogers en matériau fragile. Par « matériau fragile » on entend tout matériau qui, à température ambiante (25°C), ne présente pas de domaine plastique et n'est donc pas capable de se déformer de manière permanente. Un matériau fragile rompt sans déformation plastique préalable.
[0002] Comme exemples de matériau fragile, on peut citer les verres, le silicium, le graphite, le carbone, le quartz, le saphir et les céramiques telles que le nitrure de silicium ou le carbure de silicium.
[0003] En horlogerie, on utilise de plus en plus de tels matériaux, notamment le silicium, pour réaliser des composants tels que des roues d'échappement, des ancres, des ressorts spiraux, des balanciers ou des oscillateurs à guidage flexible.
[0004] Ces composants horlogers sont généralement fabriqués par une combinaison d'étapes de photolithographie et de gravure anisotrope. Les techniques existantes permettent de réaliser des composants étagés constitués de couches planaires superposées, chacune de ces couches étant structurée bidimensionnellement. Ces techniques sont toutefois compliquées à mettre en oeuvre. De plus, les composants obtenus présentent nécessairement des flancs sensiblement verticaux. On comprendra donc que ces techniques limitent drastiquement le choix des concepteurs en ce qui concerne la géométrie tridimensionnelle qu'ils peuvent donner aux composants.
[0005] La présente invention vise à remédier à ces inconvénients ou au moins à les atténuer et propose à cette fin un procédé selon la revendication 1, des modes de réalisation particuliers étant définis dans les revendications dépendantes.
[0006] 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 est un schéma montrant différentes étapes du procédé selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de dessus partielle d'une plaquette de matériau fragile dans laquelle ont été gravés des composants horlogers, en l'occurrence des aiguilles indicatrices ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'une aiguille indicatrice obtenue par le procédé selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue en perspective d'un cadran obtenu par le procédé selon l'invention ;
- la figure 5 est une vue en perspective d'un ressort obtenu par le procédé selon l'invention ;
- la figure 6 est une vue en perspective d'une roue d'échappement obtenue par le procédé selon l'invention ; et
- la figure 7 est une vue en perspective d'une roue d'engrenage obtenue par le procédé selon l'invention ;
[0007] La figure 1 illustre schématiquement un procédé de fabrication de composants horlogers, notamment pour montres-bracelets ou montres de poche, selon l'invention. Une première étape du procédé consiste à graver une plaquette de silicium 10, de préférence par gravure ionique réactive profonde DRIE, afin d'y former un lot de composants horlogers 11 (figure 1(a)). Le silicium est monocristallin ou polycristallin, de préférence monocristallin. Les composants horlogers 11 sont par exemple des aiguilles indicatrices comme illustré à la figure 2. Des ponts de matière 12 sont laissés pendant la gravure entre les composants horlogers 11 et le reste de la plaquette de silicium 10 pour empêcher les composants horlogers 11 de se détacher.
[0008] Après la gravure, la plaquette de silicium 10 avec ses composants horlogers 11 est placée dans un four pour être soumise à un traitement thermique, à une température typiquement comprise entre 500°C et 1300°C, de préférence entre 800°C et 1200°C, de préférence encore entre 1000°C et 1200°C. A ces températures, le silicium devient ductile et peut donc se déformer de manière permanente. Dans le four, la plaquette de silicium 10 repose par sa face inférieure sur un support évidé 13 (figure 1(b)). La plaquette de silicium 10 peut être fixée au support 13 ou simplement positionnée sur celui-ci. Pendant le traitement thermique, on applique sur la face supérieure de la plaquette de silicium 10 un outil 14 se présentant sous la forme d'une plaquette portant des saillies 15 (figure 1(c)). L'outil 14 est positionné de telle sorte que les saillies 15 soient placées en regard de zones 16 respectives des composants horlogers 11 à déformer, ces zones 16 à déformer étant elles-mêmes en regard d'évidements 17 du support 13 pour pouvoir se déformer librement. Lors de l'application de l'outil 14 sur la plaquette de silicium 10, les saillies 15 mettent les zones 16 sous contrainte de manière à les déformer simultanément et plastiquement (figure 1(d)). Chacun des composants horlogers 11 à l'exclusion de sa zone 16 est en appui contre le support 13 pour empêcher son détachement de la plaquette 10 pendant l'application de l'outil 14. Les saillies 15 peuvent être de toute forme appropriée.
[0009] Le support 13 et l'outil 14 sont chacun faits dans un matériau qui résiste aux températures du traitement thermique, par exemple le quartz, la silice fondue, le carbure de silicium, un plastique à base de polyimide tel que le Vespel (marque déposée), un métal, un alliage ou une céramique. Ces matériaux présentent aussi l'avantage de ne pas coller au silicium de la plaquette 10 pendant le traitement thermique.
[0010] Une fois les composants horlogers 11 déformés par l'outil 14, la plaquette de silicium 10 est extraite du four et refroidie (figure 1(e)), puis les composants horlogers 11 déformés sont détachés de la plaquette 10 par rupture ou élimination des ponts de matière 12.
[0011] Dans des variantes de l'invention, seulement certains, voire un seul, des composants horlogers 11 sont déformés par l'outil 14 pendant le traitement thermique. En outre, pour le ou chacun des composants horlogers 11 à déformer on peut déformer plusieurs zones 16 du composant.
[0012] Dans le cas d'aiguilles indicatrices, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des aiguilles dont l'extrémité est courbée, comme illustré à la figure 3, pour suivre le profil galbé d'un cadran ou pour améliorer la précision de lecture pour par exemple une aiguille de seconde qui est éloignée du cadran de par sa position au-dessus des autres aiguilles. D'autres types de composants horlogers que des aiguilles peuvent être fabriqués par le procédé selon l'invention, par exemple des cadrans, des ressorts, notamment ressorts de bascule ou de levier, des roues, dentées ou non, telles que des roues d'échappement ou des roues d'engrenage, des ancres, des bascules, des leviers, des cliquets, des sautoirs, etc. Les cadrans (cf. figure 4) peuvent être galbés, par exemple pour être associés avec des aiguilles du type illustré à la figure 3. Les ressorts (cf. figure 5) peuvent avoir leur extrémité courbée. Les roues d'échappement (cf. figure 6) peuvent être galbées. Les roues d'engrenage (cf. figure 7) peuvent comporter des pattes recourbées 18. La déformation des composants peut avoir un but fonctionnel, par exemple permettre au composant de coopérer avec un composant partenaire situé dans un autre plan ou diminuer les surfaces de frottement entre deux composants partenaires. Elle peut aussi, en complément ou en alternative, avoir un but esthétique.
[0013] Avant ou après la déformation des composants, divers traitements complémentaires peuvent être mis en oeuvre pour améliorer les caractéristiques desdits composants, par exemple leur résistance mécanique, leurs propriétés tribologiques, leur aspect esthétique, etc. On peut ainsi prévoir notamment la formation d'une couche d'oxyde sur les composants.
1. Procédé de fabrication de composants horlogers en matériau fragile, comprenant les
étapes suivantes :
a) réaliser des composants horlogers (11) dans une plaquette (10) de matériau fragile, les composants horlogers (11) restant attachés à la plaquette (10) par des ponts de matière (12),
b) soumettre les composants horlogers (11) à un traitement thermique et, pendant ce traitement thermique, appliquer au moyen d'un outil (14) une contrainte sur au moins une zone (16) d'au moins un des composants horlogers (11) afin de la déformer de manière permanente, l'au moins un des composants horlogers (11), à l'exclusion de l'au moins une zone (16), étant en appui contre un support (13) pendant l'application de la contrainte,
c) après l'étape b), détacher les composants horlogers de la plaquette (10).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) comprend une étape de gravure ionique réactive profonde.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement thermique à l'étape b) est effectué à une température comprise entre
500°C et 1300°C.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'étape b) la contrainte est appliquée au moyen de l'outil (14) simultanément sur
les composants horlogers (11) ou plusieurs desdits composants horlogers (11) afin
de les déformer de manière permanente.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à l'étape b) la contrainte est appliquée par au moins une saillie (15) que comprend
l'outil (14).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'outil (14) est en quartz, silice fondue, carbure de silicium, plastique à base
de polyimide, métal, alliage ou céramique.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support (13) est en quartz, silice fondue, carbure de silicium, plastique à base
de polyimide, métal, alliage ou céramique.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau fragile est du silicium, du verre, du quartz, du saphir ou une céramique.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau fragile est un matériau monocristallin.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les composants horlogers (11) comprennent des aiguilles indicatrices, des cadrans,
des ressorts, des roues, des ancres, des bascules, des leviers, des cliquets ou des
sautoirs.
11. Composant horloger en matériau fragile susceptible d'être obtenu et déformé par le
procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.