[发明专利]在晶片中制造多个谐振器的方法

说明书

一种在制造晶片(10)中制造多个机械谐振器(100)的方法，该谐振器旨在装配至钟表的调整构件，所述方法包括以下步骤：(a)根据参考规格在至少一个参考晶片中制造多个谐振器，这种制造包括在参考晶片上或上方形成谐振器的图案的至少一个光刻步骤以及使用该图案在参考板中进行机加工的步骤；(b)针对所述至少一个参考板，建立表明谐振器的相对于平均刚度值的刚度分散的图；(c)将该图划分成多个区块，并且针对所述区块中的至少一个区块确定为了减少分散而要对谐振器的尺寸进行的校正；(d)对用于光刻步骤的参考规格进行修改，以在光刻步骤中针对所述至少一个区块进行尺寸的校正；(e)使用修改的规格在制造晶片中制造谐振器。

技术领域

本发明涉及在晶片上制造多个机械谐振器的方法，特别是旨在装备钟表的调节构件的谐振器。

更具体地，本发明特别有利地应用于在晶片上制造多个游丝，各个游丝旨在装备诸如手表的机械钟表的摆轮。

背景技术

机械手表机芯是借助于机械调节器来调节的，该机械调节器包括谐振器(即，可弹性变形部件)，该谐振器的振荡确定手表的速率。许多手表例如包括调节器，该调节器包括作为谐振器的游丝，该游丝被安装在摆轮的轴线上并且借助于擒纵机构振荡；摆轮-游丝对的固有频率调节手表。其它类型的已知谐振器例如基于音叉、振荡杆或其它机械元件。最后，根据最新发展(如文献EP2037335中所提出的)，将谐振器集成到另一手表功能中也是已知的，其中，该谐振器的功能与用于调节振荡的主谐振器的功能不同。

游丝型谐振器的刚度取决于其尺寸，并且具体取决于沿着其条带的各圈的厚度(或宽度)。更具体地，刚度由下式给出：

其中：

是弹簧的扭转角，并且

M是游丝的返回扭矩

其中，对于由特定材料制成的具有恒定截面的条带，M由下式给出：

其中：

E是用于条带的材料的杨氏模量，

L是条带的长度，

h是条带的高度，并且

e是条带的厚度或宽度。

游丝的固有谐振频率与其刚度的平方根成比例。游丝的主要规格是其刚度，该刚度应该处于明确限定的范围内，以能够使其与摆轮(即，振荡器的惯性元件)配对。这种配对操作对于精确调整机械振荡器的频率是必要的。

非常有利的是，可以使用精密加工技术在单个晶片上制造几百个游丝。具体地，已知的实践是在硅晶片中使用光刻工艺和机加工/蚀刻工艺以非常高的精度在硅中制造多个谐振器。用于制造这些机械谐振器的方法通常利用单晶硅晶片，但是也可以使用其它材料的晶片，例如，多晶硅或非晶硅、其它半导体材料、玻璃、陶瓷、碳或者包括这些材料的复合物。就其本身而言，单晶硅对磁场相对不敏感，并且属于热膨胀系数(α)为各向同性的立方m3m晶体类。

就第一热弹性系数而言，硅具有高负值，因此由硅制成的谐振器的刚度以及因此其固有频率随温度变化很大。为了至少部分地补偿该缺点，文献EP1422436、EP2215531以及WO2016128694描述了一种游丝型机械谐振器，其是由单晶硅制造的芯(或者在WO2016128694的情况下为双芯)制成的，并且其杨氏模量随温度的变化由围绕芯(或多个芯)的非晶氧化硅(SiO₂)层来补偿，该非晶氧化硅是具有正热弹性系数的少数材料之一。

当游丝通过在晶片上批量制造而由硅或另一材料制成时，最终的功能成品率将由刚度对应于配对范围的游丝的数量除以晶片上游丝的总数量来给出。