[发明专利]微型机械钟表部件

说明书

一种微型机械钟表部件是以板的形式在硅衬底中切出。部件的切边包括用作接触表面的部分，该接触表面设置成抵靠钟表中的另一微型机械部件的相应接触区滑动。切边具有包括交替的肋(21a)和槽(23a)的肋状表面，肋和槽是直的并且分别包含在平行于板的平面内。此外，肋和槽在切边上形成具有第一间距(25a)以及至少一个第二间距(27a)的间隔图案，在第一间距中，肋彼此分开的间隔等于第一距离，并且在第二间距中，肋之间的间隔等于第二距离，第二距离不同于第一距离。

技术领域

在第一方面，本发明涉及一种微型机械部件，该微型机械部件在板状硅衬底中切出，并且该微型机械钟表部件的切边包括设置成用作接触表面的部分，该接触表面设置成抵靠钟表中另一微型机械部件的相应接触区滑动，部件的切边具有包括交替的肋和槽的肋状表面，这些肋和这些槽是直的。本发明的该第一方面特别涉及一种符合上述限定且作为杠杆擒纵机构的一部分的微型机械钟表部件。

在第二方面，本发明涉及一种制造符合本发明第一方面的微型机械钟表部件的方法，该方法包括以下步骤：

获得板状硅衬底；

在衬底的水平表面上沉积并构造透孔蚀刻保护层；

通过保护层中的孔口，以反应离子蚀刻对衬底的表面进行蚀刻，以挖空衬底；

在先前步骤期间，在通过蚀刻所暴露的表面上沉积化学惰性钝化层；

重复执行包括先前两个步骤的步骤序列，直到该序列被执行预定的第一数量的次数或反应离子蚀刻已挖穿整个衬底的厚度；

将微型机械部件从保护层和衬底中取出。

背景技术

已知通过单晶或多晶硅片进行微加工来制造微型机械钟表部件，并且尤其是这种形成杠杆擒纵机构的一部分的部件。EP 0 732 635特别描述了由硅制造擒纵杆。硅的微加工主要包括蚀刻操作。通常使用蚀刻保护层以向部件提供所需的形状，这些保护层已预先沉积并构造在硅衬底的水平表面上。使用最广泛的蚀刻技术被称为深度反应离子蚀刻，DRIE。特别地，以Robert Bosch GmbH为申请人的美国专利5,501,893提出了通过采用使沉积惰性钝化层和等离子体蚀刻的步骤交替进行的程序在硅衬底中蚀刻侧面近乎垂直的轮廓。沉积钝化层步骤和蚀刻步骤都利用氟化合物，因此它们在单一化学环境内进行。每个步骤持续几秒钟，在衬底的整个表面上形成钝化层，从而保护衬底免受任何后续的蚀刻。然而，在随后的蚀刻步骤中，被垂直加速的离子的轰击（bombardment by ions）会导致在轮廓底部的钝化层部分解体（但不涉及覆盖轮廓侧面的钝化层部分）。因此轮廓的底部会非常快速地暴露于反应性蚀刻。美国专利5,501,893通过引用并入本文。

由蚀刻步骤和随后的沉积钝化层步骤形成的序列重复进行多次。例如，为蚀刻出从500微米厚的衬底的一侧垂直地穿过另一侧的凹槽，需要100至1000次。沉积步骤和蚀刻步骤的连续交替不会产生完全直的侧面，而是会产生微微起伏的并具有规则间隔开的隆起和凹陷的侧面交替出现。起伏的幅度取决于沉积步骤和蚀刻步骤交替的频率。

通过以DRIE技术对硅晶片微加工来制造微型机械钟表部件实现良好的效果。然而，微型机械部件的垂直侧面旨在被用作设置成抵靠另一微型机械部件的至少一个接触区滑动的接触表面并不少见。事实证明，从摩擦学的角度来看，这些垂直的接触表面并不完全令人满意。

已经提出许多想法，试图克服该问题。最早，通过缩短单个蚀刻步骤的持续时间来试图使微型机械部件的侧面尽可能直。该过程允许获得几乎完全光滑的侧面。然而，这是以显著降低蚀刻工艺的执行速度为代价。在专利EP 3 109 200中描述了另一解决方案。事实上，该文件提出了制造具有外壁的微型机械部件，该外壁分为两层。上层具有基本垂直的表面，并且下层具有以斜面的方式倾斜定向的表面。由于下层的外壁相对于垂直方向倾斜，因此它与另一微型机械部件的接触区不接触。因此，与侧面垂直的部件相比，实际的接触面积减小了。

发明内容