[发明专利]复杂的带穿孔的微机械部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种由任何材料例如碳基材料制成的复杂的微机械部件以及制造该种部件的方法。

背景技术

由于通过厚层沉积工艺或通过固体蚀刻方法产生不利的粗糙度，单纯由合成金刚石或DLC(类金刚石碳素)制造微机械部件是非常昂贵的并且在摩擦学方面是不利的。因此，目前优选使用合成金刚石或DLC的薄层覆盖微机械部件，但这不能获得想要的所有形状，尤其是如果部件的一部分必须被穿孔。

发明内容

本发明的目的是，通过提出一种用于制造带穿孔的具有复杂几何形状的微机械部件的方法来克服上述全部或部分缺点，该方法使用最少的材料和步骤并可提供具有大大改善的粗糙度和非常有利的废品率以及生产成本的部件。

因此，本发明涉及一种在单块材料上制造微机械部件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a)形成衬底，该衬底包括用于待制造的所述微机械部件的凹腔；

b)在所述衬底的一部分上形成牺牲层；

c)在所述衬底上沉积用于形成萌发点的颗粒；

d)移走所述牺牲层，以选择性地使所述衬底的一部分没有任何颗粒；

e)通过化学气相沉积仅在所述颗粒保留的地方沉积第一材料层；

f)移走所述衬底，以释放在所述凹腔中形成的所述微机械部件。

因此，该方法允许制造具有材料“皮肤”--即，少量材料--的单件式微机械部件--即，没有材料的不连续的部件，该部件的外表面具有衬底的非常有利的粗糙度。这大大降低了外层所需要的材料的成本，并改善了整个粗糙度，尤其是在外表面上的粗糙度，并提高了其摩擦学性能。此外，通过只沉积用于最终涂层所需要的材料量而不需要沉积用于任何后续的修改步骤所需要的材料量，选择性地沉积材料。

根据本发明的其它有利特征：

-在步骤f)之前，该方法包括步骤g)：从所述衬底上去除比所沉积的第一材料层的厚度大的厚度，以便使在所述凹腔中的所述第一材料的层具有有限厚度。

-步骤b)通过光刻执行；

-步骤c)包括阶段1)：使用含有所述颗粒的胶状溶液覆盖所述衬底，和阶段2)：从所述胶状溶液中去除溶剂，从而仅所述颗粒保留在所述衬底上；

-所述颗粒与在步骤e)中沉积的所述第一材料具有相同的性质；

-在步骤e)中沉积的所述第一材料由硅基化合物或部分由碳的同素异形体形成；

-在步骤e)之后，该方法包括步骤h)：用第二材料填充覆盖有在步骤e)中沉积的第一材料的模子，以便获得由所述第一材料制成的微机械部件，所述第一材料通过所述第二材料得到加强和/或装饰有所述第二材料；

-在步骤h)中，所述第二材料形成为从所述凹腔伸出来，以便形成所述微机械部件的附加功能元件；

-所述第二材料包括金属或金属合金。

附图说明

从下面参考附图经由非限制性示例给出的详细描述中，可以清楚地发现其它特征和优点，其中：

-图1至图8是根据本发明的第一实施例的制造方法的连续步骤的示意图；

-图9是根据本发明的第一实施例获得的示例性微机械部件的示意图；

-图10至图14是根据本发明的第二实施例的制造方法的连续步骤的示意图；

-图15至图17是根据本发明的第三实施例的制造方法的连续步骤的示意图；

-图18是根据本发明的第三实施例获得的示例性微机械部件的示意图；

-图19至图20是根据本发明的第四实施例的制造方法的连续步骤的示意图；

-图21是根据本发明的第四实施例获得的示例性微机械部件的示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种例如由碳基材料制成的单件式微机械部件的制造方法。“碳基”是指晶态形式的合成碳同素异形体例如金刚石或单层或多层石墨烯或者非晶态形式的合成碳同素异形体例如DLC。

当然，有利地，根据本发明，能沉积成层并具有摩擦学优点的其它类型的材料可用作合成碳同素异形体的替代。这些替代材料可以是例如硅基化合物，即，例如氮化硅、氧化硅或碳化硅。

该微机械部件设计成应用于钟表学领域。然而，可以很容易想到用于其它领域，例如尤其是航空、珠宝或者汽车工业。

在钟表学领域，该微机械部件可以例如完全或部分由碳同素异形体基材或上述的替代材料形成手表外部部件、游丝、摆轮、擒纵叉、桥夹板或甚至轮副例如擒纵轮。