MULTONE XAVIER (CH)
| EP3035125A1 | 2016-06-22 | |||
| EP2767869A1 | 2014-08-20 | |||
| EP3168058A1 | 2017-05-17 | |||
| EP3670441A1 | 2020-06-24 |
| REVENDICATIONS Procédé de fabrication d’un moule pour la fabrication d’un composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : o Réaliser (E1 ) une creusure à partir d’une surface supérieure (21 ) d’au moins un substrat (20, 20’), de sorte à former une creusure (30, 30’) délimitée par au moins une surface inclinée (31 ) relativement au plan (P1 ) dans lequel s’étend ladite surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’) ; o Réaliser au moins un flanc (41 ) du moule (E3), cette étape comprenant une sous-étape consistant à déposer un matériau (E31 ) au moins sur une partie de la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’) et/ou de la creusure (30, 30’), éventuellement recouverte d’une couche conductrice (22) et/ou d’une couche antireflet (25), de sorte à former un moule délimité au moins partiellement par au moins un flanc (41 ) dudit matériau et par ladite au moins une surface inclinée (31 ) de la creusure (30, 30’) et éventuellement par au moins une partie de la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’). Procédé de fabrication d’un moule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape consistant à réaliser au moins un flanc du moule (E3) consiste à déposer une résine (40) sur une partie de la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’) et/ou de la creusure (30, 30’) comprend les sous-étapes suivantes : o Déposer (E31 ) une couche de résine (40) photosensible sur au moins une partie de la surface supérieure (21 ) et/ou de la creusure (30, 30’) du substrat (20, 20’) ; o Insoler (E32) ladite résine (40) photosensible à un rayonnement d’insolation (45) selon un motif prédéfini, notamment à travers un masque (5), puis o Développer (E33) ladite résiné (40). Procédé de fabrication d’un moule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau ou la résine (40) forme au moins un flanc (41 ) du moule au droit de l’interface (4) entre la surface supérieure (21 ) et ladite creusure (30) du substrat (20, 20’), et/ou en ce que le matériau ou la résine (40) forme au moins un flanc (41 ) du moule à l’intérieur de ladite creusure (30, 30’), et/ou en ce que le matériau ou la résine (40) forme au moins un flanc (41 ) du moule à l’extérieur de ladite creusure (30, 30’) sur la surface supérieure (21 ) du substrat. Procédé de fabrication d’un moule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape consistant à réaliser (E1 ) une creusure (30, 30’) forme ladite au moins une surface inclinée (31 ) présentant une inclinaison formant un angle compris entre 10 et 80 degrés relativement à la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’), notamment forme ladite au moins une surface inclinée (31 ) de forme arrondie ou plane ou formée d’une multitude de facettes ou comprenant au moins une arête vive et/ou étant de forme concave ou convexe. Procédé de fabrication d’un moule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape consistant à réaliser (E1 ) une creusure (30, 30’) utilise une technique de polymérisation à deux photons, ou de stéréolithographie ou de photolithographie grise. Procédé de fabrication d’un moule selon la revendication 2 ou selon l’une des revendications 3 à 5 dans leur dépendance envers la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend une étape intermédiaire consistant à appliquer (E2) un traitement à effet antireflet au substrat (20, 20’), notamment à déposer une couche antireflet (25) sur le substrat (20, 20’), au moins sur une partie des surfaces du substrat (20, 20’) qui ne se présentent pas perpendiculairement au rayonnement d’insolation (45) incident destiné à insoler la resine, notamment au moins sur une partie de ladite au moins une surface inclinée (31 ) de la creusure (30, 30’), avant l’étape consistant à déposer (E31 ) une couche de résine (40) photosensible, pour empêcher la réflexion du rayonnement d’insolation (45) utilisé pour insoler ladite résine photosensible. 7. Procédé de fabrication d’un moule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape intermédiaire consistant à appliquer (E2) un traitement à effet antireflet comprend le dépôt d’une couche antireflet (25) par une enduction par centrifugation, ou une enduction par pulvérisation, ou une enduction par trempage, ou un dépôt chimique en phase vapeur (CVD), ou un dépôt physique par phase vapeur (PVD), ou un dépôt de couche atomique (ALD), ou un dépôt par ablation laser pulsé (PLD). 8. Procédé de fabrication d’un moule selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de retrait (E4) partiel ou complet d’une couche antireflet (25) après l’étape consistant à développer (E33) ladite résine photosensible à un rayonnement d’insolation. 9. Procédé de fabrication d’un moule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (20, 20’) est fait en un matériau conducteur, notamment se présente sous la forme d’une plaquette en métal, comme un acier inoxydable, ou en ce que le substrat est fait en un matériau non conducteur, notamment se présente sous la forme d’une plaquette en silicium, en verre ou en céramique, ou en polymère, ou en composite, et éventuellement en ce que le procédé comprend une étape de dépôt d’une couche métallique sur le substrat fait en un matériau non conducteur, y compris sur la au moins une surface inclinée. 10. Procédé de fabrication d’un composant horloger (1 ), caractérisé en ce qu’il comprend une première phase correspondant au procédé de fabrication d’un moule selon l’une des revendications précédentes, et une deuxième phase de formation du composant horloger (1 ) comprenant une etape consistant a remplir (E5) tout ou partie dudit moule avec un matériau du composant (10). Procédé de fabrication d’un composant horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape consistant à remplir (E5) le moule comprend une étape d’électrodéposition, d’électroformage, de galvanoplastie, de coulage de barbotine, de thermoformage ou une étape de remplissage par coulage du matériau du composant (10). Procédé de fabrication d’un composant horloger selon la revendication 10 ou 1 1 , caractérisé en ce qu’il comprend une étape consistant à détacher (E6) du moule le composant horloger (1 ) obtenu par l’étape consistant à remplir (E5) le moule, et comprend optionnellement une étape de finition consistant à polir ou rectifier la face (3) du composant horloger (1 ) non en contact avec le moule, notamment pour assurer sa planéité, et/ou consistant à modifier la couleur ou les propriétés tribologiques d’au moins une partie de la surface du composant horloger par le dépôt d’un revêtement formé par un procédé de dépôt physique par phase vapeur (PVD), ou de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), ou de dépôt de couche atomique (ALD), ou de dépôt par ablation laser pulsé (PLD). Procédé de fabrication d’un composant horloger selon l’une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que ledit matériau du composant (10) est un métal ou un alliage métallique, notamment à base de nickel ou d’or ou de cuivre, ou est à base de céramique, ou est un matériau composite. Procédé de fabrication d’un composant horloger selon l’une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le composant horloger (1 ) est un composant d’habillage horloger comme une applique ou une aiguille, ou un composant du mouvement, comme une roue d'échappement ou une ancre ou encore un ressort. 15. Moule pour la fabrication d’un composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend un substrat (20, 20’) comprenant une surface supérieure (21 ) et au moins une creusure (30, 30’) formée depuis cette surface supérieure (21 ), ladite creusure (30, 30’) comprenant au moins une surface inclinée (31 ) relativement au plan (P1 ) dans lequel s’étend ladite surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’), et en ce qu’il comprend un matériau comme une résine (40) déposée au moins sur une partie de la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’) et/ou de la creusure (30, 30’), formant au moins une partie d’au moins un flanc (41 ) du moule et en ce que ladite surface inclinée (31 ) de ladite creusure (30, 30’) du substrat (20, 20’) forme au moins partiellement le fond du moule. 16. Moule pour la fabrication d’un composant horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le matériau comme de la résine (40) forme au moins un flanc (41 ) du moule au droit de l’interface (4) de ladite creusure (30, 30’) et de la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’), et/ou en ce que le matériau comme de la résine (40) forme au moins un flanc (41 ) du moule à l’intérieur de ladite creusure (30), et/ou en ce que le matériau comme de la résine (40) forme au moins un flanc (41 ) du moule à l’extérieur de ladite creusure (30, 30’) sur la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’), et/ou en ce que ladite au moins une surface inclinée (31 ) de la creusure (30, 30’) du substrat (20, 20’) présente une inclinaison formant un angle compris entre 10 et 80 degrés relativement à la surface supérieure (21 ) du substrat (20, 20’), cet angle étant mesuré en considérant la surface supérieure (21 ) à l’interface (4) entre cette surface supérieure (21 ) et la creusure (30, 30’), notamment est arrondie ou formée d’une multitude de facettes ou comprenant au moins une arête vive et/ou notamment est de forme concave ou convexe. 17. Composant horloger obtenu par un procédé de fabrication selon l’une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu’il se présente majoritairement sous une forme monobloc et comprend une première surface et une deuxieme surface inclinée relativement a cette premiere surface, notamment bombée et/ou concave et/ou convexe, et/ou facettée, et/ou comprenant au moins une arête vive. 18. Composant horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il se présente majoritairement en métal ou en alliage métallique, à base de nickel ou d’or ou de cuivre ou en ce qu’il se présente majoritairement en céramique ou en matériau composite. 19. Composant horloger selon l’une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce qu’il est un composant d’habillage horloger comme une applique ou une aiguille, ou un composant du mouvement, comme une roue d'échappement ou une ancre ou encore un ressort. 20. Composant horloger selon l’une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu’il comprend un insert esthétique ou fonctionnel. 21. Composant horloger selon l’une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une arête vive et éventuellement des surfaces polies ou structurées, notamment une surface comprenant un motif de type clous de Paris. |
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un moule pour la fabrication d’un composant horloger. Elle porte aussi sur un procédé de fabrication d’un composant horloger qui utilise un tel moule. Elle porte aussi sur un composant horloger en tant que tel, obtenu par un tel procédé.
Les procédés de fabrication existants des composants horlogers sont peu ou pas adaptés pour la fabrication d’un composant de géométrie complexe, c’est-à-dire comprenant des faces inclinées, par exemple formant un motif de type « clous de Paris >>, ou comprenant des chanfreins, des biseaux, des anglages. Ils parviennent parfois à atteindre certaines géométries complexes, mais par l’intermédiaire d’étapes fastidieuses comme des post-usinages. D’une manière générale, les procédés de fabrication existants des composants horlogers ne permettent pas de fabriquer toutes les formes complexes avec une précision suffisante.
Ainsi, la présente invention a pour objet d’améliorer les procédés connus de fabrication d’un composant d’horlogerie, et notamment de pouvoir fabriquer un composant horloger de forme complexe de manière simple et avec une grande précision.
A cet effet, l’invention repose sur un procédé de fabrication d’un moule pour la fabrication d’un composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : o Réaliser une creusure à partir d’une surface supérieure d’un substrat, de sorte à former une creusure délimitée par au moins une surface inclinée relativement au plan dans lequel s’étend ladite surface supérieure du substrat ; o Réaliser au moins un flanc du moule comprenant une étape consistant à déposer un matériau au moins sur une partie de la surface supérieure du substrat et/ou de la creusure, eventuellement recouverte d’une couche conductrice et/ou d’une couche antireflet, de sorte à former un moule délimité au moins partiellement par au moins un flanc dudit matériau et par ladite au moins une surface inclinée de la creusure et éventuellement par au moins une partie de la surface supérieure du substrat.
L’invention est plus particulièrement définie par les revendications.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 représente schématiquement les étapes d’un procédé de fabrication d’un composant horloger selon un mode de réalisation de l’invention.
Les figures 2a à 10a représentent des vues en coupe des étapes d’un procédé de fabrication d’un composant horloger selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Les figures 2b à 10b représentent des vues en coupe des étapes d’un procédé de fabrication d’un composant horloger selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 1 1 représente une vue en perspective de dessus d’une aiguille selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 12 représente une vue en coupe transversale d’une extrémité de l’aiguille selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 13 représente une vue en coupe transversale d’un moule de fabrication de l’aiguille selon le mode de réalisation de l’invention. La figure 14 représente une vue en coupe transversale d’une etape de fabrication de l’aiguille dans le moule selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 15 représente une vue en perspective de dessus d’une variante de l’aiguille selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 16 représente une vue en coupe transversale d’une extrémité de la variante de l’aiguille selon le mode de réalisation de l’invention.
Les figures 17 et 18 représentent des vues en coupe transversale des étapes de réalisation d’une creusure dans un substrat pour fabriquer un moule pour la fabrication de la variante de l’aiguille selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 19 représente une vue en coupe transversale d’un moule de fabrication de la variante de l’aiguille selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 20 représente une vue en coupe transversale d’une étape de fabrication de la variante de l’aiguille dans le moule selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 21 représente une vue en perspective de dessus d’une applique selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 22 représente une vue en coupe transversale d’une étape de fabrication d’un moule pour fabriquer l’applique selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 23 représente une vue en coupe transversale d’une étape de fabrication de l’applique dans le moule selon le mode de réalisation de l’invention.
Les figures 24 à 28 représentent des vues en coupe des étapes d’un procédé de fabrication d’un composant horloger selon un troisième mode de réalisation de l’invention. La figure 29 représente une vue en coupe d’une variante d’un ensemble représenté en figure 28.
La figure 30 représente une vue en coupe d’une étape d’un procédé de fabrication d’un composant horloger selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
L’invention atteint les objets recherchés par la fabrication intermédiaire d’un moule particulier, présentant une forme complexe, afin d’obtenir un composant horloger de forme complexe par un simple moulage dans ce moule particulier.
L’invention comprend d’abord un procédé de fabrication d’un moule pour la fabrication d’un composant horloger. Elle comprend ensuite un procédé de fabrication d’un composant horloger en tant que tel, dont la première phase Ph1 consiste en la mise en oeuvre du procédé de fabrication d’un moule et la deuxième phase Ph2 en l’utilisation d’un tel moule pour fabriquer un composant horloger en tant que tel, comme représenté schématiquement par la figure 1 .
Nous allons d’abord décrire le procédé de fabrication d’un moule pour la fabrication d’un composant horloger selon des modes de réalisation particuliers choisis à titre d’exemples d’illustration, sur la base des figures 2a à 10a et 2b à 10b, puis 24 à 30.
Le procédé comprend une étape préalable consistant à se munir d’un substrat 20 qui se présente sous une forme sensiblement plane de faible épaisseur selon les deux premiers modes de réalisation, de quelques centaines de micromètres à quelques millimètres, comprenant une surface supérieure 21 et une surface inférieure 23, éventuellement sensiblement parallèles. La surface supérieure 21 est généralement plane. En variante, elle peut ne pas être plane, par exemple être bombée et/ou comprendre une ou plusieurs creusures. Dans tous les cas, nous ferons référence au plan P1 dans lequel cette surface supérieure 21 s’étend pour simplifier la description, ce plan P1 étant un plan tangent dans le cas d’une surface non parfaitement plane, comme cela sera précisé par la suite. La surface inférieure 23 s’étend de meme dans un plan P3. L’epaisseur du substrat 20 est la distance entre les deux plans P1 -P3.
D’autre part, le substrat 20 peut se présenter en un matériau conducteur, comme un métal ou un alliage métallique, comme un acier inoxydable, ou en un matériau non conducteur, comme en silicium, en verre ou en céramique, ou en polymère, ou en composite, par exemple sous forme de plaquette ou de bloc. Le substrat présente de préférence une faible rugosité. Il peut avantageusement subir une étape de préparation traditionnelle, comprenant son dégraissage, son nettoyage, éventuellement sa passivation et/ou son activation. De plus, le substrat peut être muni de repères de sorte à pouvoir être orienté précisément.
Le procédé comprend une première étape consistant à réaliser E1 une creusure 30 à partir de la surface supérieure 21 du substrat 20, de sorte à former une creusure 30 délimitée par au moins une surface inclinée 31 relativement au plan P1 dans lequel s’étend ladite surface supérieure du substrat. Ce plan P1 est considéré au niveau de l’interface 4 entre la creusure 30 et la surface supérieure 21 du substrat 20, en faisant abstraction de la creusure, c’est-à-dire en considérant une surface supérieure qui serait continue au niveau de cette interface 4. Cette interface forme une arête. Comme mentionné ci-dessus, ce plan est le plan tangent à la surface supérieure 21 du substrat si elle n’est pas plane en tout point. De même, ladite surface inclinée 31 de la creusure 30 sera considérée en référence avec un plan tangent Pi à ladite surface inclinée si cette dernière n’est pas plane. De manière générale, la creusure 30 comprend au moins une surface inclinée dès lors qu’elle comprend au moins un plan tangent Pi non perpendiculaire ou non parallèle au plan P1 de la surface supérieure 21 du substrat 20.
Avantageusement, la surface inclinée 31 présente une inclinaison formant un angle compris entre 10 et 80 degrés relativement à la surface supérieure 21 (c’est à dire au plan P1 ) à l’interface 4 entre cette surface supérieure 21 et la creusure 30. La figure 2a représente un premier exemple de creusure 30 de surface courbe, arrondie, continue et concave. Elle présente une section transversale, c’est-à-dire une section par une coupe par un plan perpendiculaire au plan P1 , de forme courbée, formant globalement un U arrondi. Dans cet exemple, la creusure 30 présente une surface inclinée 31 sur sensiblement toute sa surface.
La figure 2b représente un deuxième exemple de creusure 30 se présentant sous la forme d’une surface conique formant une section transversale en forme de V. En variante, la creusure peut être de forme triangulaire et présenter la même section transversale en forme de V. Chaque branche du V forme une section rectiligne d’une surface inclinée 31 de la creusure 30.
Naturellement, l’invention ne porte pas sur la forme en tant que telle de la creusure 30 et ne se limite pas aux deux modes de réalisation illustrés. Une creusure 30 peut comprendre une surface inclinée sur une sous-partie seulement de sa surface totale. Une surface inclinée peut être formée d’une multitude de facettes planes et/ou courbes, qui représentent finalement chacune potentiellement une surface inclinée telle que définie précédemment. Elle peut de plus être de forme concave ou convexe. De manière générale, une surface inclinée se définit donc comme une surface présentant un angle distinct de 0° ou de 90° avec le plan P1 de la surface supérieure 21 du substrat 20. Une surface inclinée 31 peut être continue ou discontinue. L’angle qu’une surface inclinée forme avec le plan P1 peut être constant ou non. Une surface inclinée peut être plane et/ou courbe. Dans le cas d’une surface courbe, l’angle mentionné peut par exemple être caractérisé par l’angle formé par une tangente en un point donné de la surface inclinée et le plan P1 , cet angle évoluant selon le profil de la surface inclinée. L’angle que forme cette surface inclinée avec le plan P1 est plus particulièrement visible sur une vue de coupe passant par un plan perpendiculaire au plan P1 , c’est-à-dire par une section transversale telle que définie précédemment. En remarque, cet angle sera mesuré avec un plan tangent à la surface supérieure 21 au niveau de l’interface 4 dans le cas d’une surface supérieure 21 non plane. De plus, une ou plusieurs creusures 30 peuvent etre réalisées dans le substrat 20. Une creusure 30 peut comprendre une ou plusieurs surfaces inclinées 31.
De plus, la creusure 30 peut être réalisée par tout moyen connu de l’homme de métier, comme l’usinage traditionnel mécanique, l’usinage laser, le gravage laser, le gravage chimique ou la dissolution électrochimique. En variante, une creusure n’est pas réalisée par une étape d’usinage spécifique, mais peut résulter directement de la fabrication du substrat 20 dont la surface supérieure 21 n’est localement pas plane. Dans tous les cas, une creusure 30 se présente comme une surface en retrait relativement à la surface supérieure 21 du substrat 20, creusée selon une certaine profondeur d dans l’épaisseur du substrat 20.
Selon un troisième mode de réalisation, illustré par les figures 24 à 28, le substrat 20 se présente au moins en partie comme une couche ou un bloc, dans laquelle au moins une creusure 30 est réalisée sous la forme d’une zone en retrait, en particulier par la technologie de polymérisation à deux photons, connue par son sigle anglo-saxon TPP pour « Two-Photon Polymerization >> ; ce substrat 20 est en résine, ou en tout matériau qui peut être structuré par polymérisation à deux photons (par exemple certains ormocers, des composites photosensibles, certains « glass ceramic »). Ce substrat 20 est positionné sur un support 70, comme illustré par la figure 24. Dans une variante non représentée, le substrat 20 polymérisé à deux photons peut se présenter sous la forme d’une plaque de forme semblable au substrat des deux premiers modes de réalisation décrits.
En remarque, cette technologie de polymérisation à deux photons, utilisée dans ce troisième mode de réalisation, offre de nombreux avantages, parmi lesquels une grande possibilité de formes complexes, avec des zones superposées en porte-à-faux par exemple, ou une structure discontinue, ou une forme de vague. Cette technique permet de plus d’atteindre une très grande précision, avec une définition inférieure à 100 nm, et une rugosité Ra inférieure à 10 nm. Elle permet aussi d’intervenir sur un grand volume d’insolation. Cette technique permet par exemple de réaliser des flancs inclinés localement bombés et/ou anglés. Alternativement, un substrat 20 en résiné ou autre matériau compatible, pourrait être réalisé avec une creusure à partir d’une technique de stéréolithographie ou photolithographie grise, avec une moins bonne résolution et des limitations de forme.
La profondeur d de creusure 30 correspond à la distance mesurée entre le plan P1 de la surface supérieure 21 du substrat 20 et un plan P2, parallèle au plan P1 , et passant par le point de la creusure 30 le plus éloigné du plan P1. Cette profondeur d se mesure dans une direction perpendiculaire aux plans P1 et P2, c’est-à-dire perpendiculaire à la surface supérieure 21 du substrat 20. Préférentiellement, la profondeur d de la creusure est inférieure ou égale à 1000 pm, voire inférieure ou égale à 500 pm, voire inférieure ou égale à 400 pm. La profondeur d est de plus de préférence supérieure ou égale à 10 pm, voire supérieure ou égale à 50 pm, voire supérieure ou égale à 80 pm, voire supérieure ou égale à 100 pm.
Comme cela apparaîtra par la suite, la creusure 30 servira au moins en partie de moule pour fabriquer un composant horloger. Elle servira plus précisément à définir une forme complexe d’un composant horloger, pour permettre de le réaliser de manière avantageuse par un simple moulage, sans nécessiter une étape supplémentaire d’usinage. En remarque, la creusure présente donc une forme adaptée au démoulage futur de la partie du composant horloger qui sera moulée dans cette creusure. Pour cela, selon un exemple de réalisation, l’aire de la section de la creusure, selon un plan parallèle au plan P1 dans lequel s’étend la surface supérieure 21 du substrat, à toute profondeur, est inférieure à l’aire de la section débouchante de la creusure, c’est-à-dire au niveau de l’interface 4 entre la creusure 30 et la surface supérieure 21 du substrat 20. Selon un autre exemple de réalisation, l’aire de la section de la creusure 30, parallèle au plan P1 dans lequel s’étend la surface supérieure 21 du substrat, diminue en s’éloignant dudit plan P1. En remarque complémentaire, le substrat 20 a pour unique fonction de former une partie du moule de fabrication du composant horloger, il n’appartient pas au futur composant horloger. En remarque, le troisième mode de realisation représenté sur les figures 24 à 29 met en oeuvre un support 70 qui ne forme pas une surface du moule, ni une partie du futur composant horloger.
De manière optionnelle, non représentée, une couche conductrice peut être déposée sur tout ou partie de la surface supérieure 21 du substrat 20, et au moins partiellement sur la creusure 30, particulièrement sur sa surface inclinée. Une telle couche conductrice est nécessaire lorsque le substrat n’est pas dans un matériau conducteur, et lorsque la deuxième phase de fabrication nécessite un moule conducteur, comme cela sera précisé par la suite. Cette couche conductrice peut notamment être destinée à jouer le rôle d’électrode pour l'amorçage d’une étape d’électroformage, d’électrodéposition ou d'un dépôt galvanique, en vue d’une future croissance métallique du composant horloger. De façon connue, cette couche conductrice d'amorçage peut comprendre une sous-couche de chrome, de nickel ou de titane recouverte d'une couche d'or ou de cuivre, et se présenter ainsi sous la forme d’une structure multicouche. Une telle couche conductrice peut être déposée par un procédé de dépôt physique par phase vapeur (PVD), ou de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), ou de dépôt de couche atomique (ALD), ou de dépôt par ablation laser pulsé (PLD), par évaporation thermique, ou par tout moyen connu de l’homme de métier.
Le procédé selon le mode de réalisation comprend ensuite une étape qui peut être optionnelle, consistant à appliquer E2 un traitement à effet antireflet au substrat, dont la fonction sera expliquée par la suite. Selon le mode de réalisation, cette étape est mise en oeuvre par une étape consistant à déposer une couche antireflet 25 sur le substrat 20 au moins sur une partie de sa surface supérieure 21 et/ou de la creusure 30 qui ne se présente pas perpendiculairement à un rayonnement d’insolation incident destiné à insoler la résine, qui sera mis en oeuvre dans une prochaine étape décrite ci-dessous. L’application d’une couche antireflet 25 concerne particulièrement la surface inclinée 31 de la creusure 30, sachant qu’il est préféré en général d’appliquer un rayonnement d’insolation perpendiculaire au plan P1 dans lequel s’étend la surface supérieure 21 du substrat 20. La couche antireflet 25 peut s’étendre sur tout ou partie de la surface supérieure 21 et/ou de la creusure 30 du substrat 20, comme représenté par les figures 3a et 3b, voire en complément sur une partie d’un support 70, comme représenté par la figure 25.
De préférence, la couche antireflet permet d’atténuer plus de 98%, voire plus de 99%, voire plus de 99.9% de la réflexion d’un rayonnement d’insolation, par notamment un rayonnement UV (ultraviolet). La couche antireflet peut être de toute nature chimique connue par l’homme de métier. Elle peut comprendre un matériau de nature organique. Notamment, elle peut être une couche du matériau connu par sa dénomination commerciale de AZ®-BARLi® II.
Le traitement à effet antireflet peut comprendre le dépôt d’une couche antireflet 25 par une enduction par centrifugation, ou une enduction par pulvérisation, ou une enduction par trempage, ou un dépôt chimique en phase vapeur (CVD), ou un dépôt physique par phase vapeur (PVD), ou un dépôt de couche atomique (ALD), ou un dépôt par ablation laser pulsé (PLD), ou par toute manière connue par l’homme de métier. En variante, l’étape consistant à appliquer E2 un traitement à effet antireflet au substrat peut comprendre une structuration particulière de la surface supérieure 21 et/ou de la creusure 30 du substrat 20, voire de la surface d’un support 70. Une telle structuration physique de la surface supérieure 21 du substrat peut notamment se faire par sablage, par exemple par utilisation d’un laser.
Le procédé selon le mode de réalisation comprend ensuite une étape consistant à former au moins un flanc E3 du moule, par le dépôt d’un matériau E31 , notamment une résine, sur la surface supérieure et/ou de la creusure 30 du substrat, de sorte à compléter le moule, qui est ainsi formé par la combinaison de la résine avec une partie du substrat. Avantageusement, la sous-étape consistant à déposer un matériau E31 est telle qu’elle forme des flancs du moule de fabrication, ces flancs venant compléter le substrat, et notamment tout ou partie d’une creusure du substrat, qui forme tout ou partie du fond du moule. En variante, un autre matériau qu’une résine serait possible pour former le moule, par exemple un polymère comme un polymere silicone (PDMS), ou tout matériau structurable par lithographie par nanoimpression, ou tout polymère structuré par laser, ou en variante tout autre matériau comme du silicium, maintenu par collage (ce qui inclut le bonding).
Selon le mode de réalisation, une résine est déposée lors de cette étape par une technique de photolithographie, l’étape comprenant plusieurs sous-étapes qui vont être détaillées ci-dessous.
D’abord, cette étape comprend une sous-étape consistant à déposer E31 une couche de résine photosensible 40 sur tout ou partie de la surface supérieure 21 et/ou de la creusure 30 du substrat 20 et éventuellement d’un support 70 (éventuellement recouverte d’une couche conductrice et/ou d’une couche antireflet 25 comme expliqué précédemment), notamment au moins partiellement au niveau d’une creusure 30, et notamment d’une surface inclinée 31 d’une creusure 30, comme illustré par les figures 4a et 4b et 26.
La résine photosensible peut être négative ou positive. Dans le premier cas, elle est conçue pour devenir insoluble ou difficilement soluble à un révélateur sous l'action d'un rayonnement d’insolation (i. e. les zones exposées résistent au développement), alors que, dans le second cas, elle est conçue pour devenir soluble à un révélateur sous l'action d'un rayonnement d’insolation, alors que la partie non exposée au rayonnement reste insoluble ou difficilement soluble.
Ensuite, le procédé comprend une sous-étape consistant à insoler E32 ladite résine photosensible 40 par un rayonnement d’insolation 45 incident à travers un masque 5, comme représenté par les figures 5a et 5b et 27. Le rayonnement d’insolation 45 peut être un rayonnement UV pour insoler la résine photosensible 40 selon un motif défini par le masque 5, qui comporte des ouvertures et des zones opaques correspondant à ce motif. Alternativement, l’insolation peut être réalisée par écriture directe (ne nécessitant donc pas de masque) à l’aide d’un laser ou d’un faisceau d’électrons selon le motif prédéfini. Le rayonnement d’insolation 45 peut etre un rayonnement de lumière X, UV, visible, IR (infra-rouge) ou un faisceau d’électrons.
Selon un mode de réalisation avantageux, le rayonnement d’insolation 45 utilisé est perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire au plan dans lequel s'étend le masque 5, ce dernier étant lui-même parallèle au plan P1 de la surface supérieure 21 du substrat 20, de manière à n'irradier que les zones de la résine photosensible 40 situées au droit des ouvertures ménagées dans le masque 5. Ces zones irradiées sont ainsi définies par des flancs perpendiculaires ou sensiblement perpendiculaires au plan P1. On désigne alors ces flancs par le terme « flanc droit >> par définition. En variante, le rayonnement d’insolation 45 peut être incliné relativement au plan P1 du substrat 20, un tel rayonnement incident définissant alors des flancs inclinés de la résine.
Ensuite, l’étape consistant à déposer une résine comprend une sous-étape consistant à développer E33 la résine, comme illustré par les figures 6a, 6b, 7a et 7b, 8a, 8b, 28 et 29 selon des variantes de réalisation. En remarque, la figure 29 illustre une variante d’ensemble de la figure 28 du troisième mode de réalisation, dans laquelle la variante est le résultat obtenu après développement, suite à une étape E32 précitée, au cours de laquelle ladite variante est inclinée et entraînée en rotation en regard du rayonnement d’insolation pendant la polymérisation de la résine 40 du substrat 20. Dans le cas où la résine est négative, le développement consiste à éliminer les zones de résine non insolées, par exemple par dissolution avec un produit chimique ou par un traitement plasma. Dans le cas d'une résine photosensible positive, les zones insolées sont éliminées lors du développement et les zones non insolées sont conservées sur le substrat. Après le développement, le substrat 20 apparaît aux endroits où la résine a été éliminée. Les parties restantes de résine définissent les flancs du moule et la partie de substrat circonscrite par les flancs du moule définit le fond du moule. Un moule est ainsi formé par la combinaison d’une partie du substrat et d’une partie de résine. Comme explique ci-dessus, le masque 5 permet de définir les zones de la résiné qui doivent être insolées ou non, pour finalement définir la géométrie des flancs en résine du moule et donc du moule. Pour atteindre une précision suffisante du moule, il est important de limiter, voire empêcher, toutes insolations parasites, c’est-à-dire tout rayonnement d’insolation qui atteindrait la résine de manière non souhaitée. Un tel rayonnement d’insolation parasite 46 pourrait exister de la manière représentée sur les figures 5a et 5b en l’absence de traitement antireflet du substrat 20. En effet, un rayonnement d’insolation parasite 46 peut provenir d’une réflexion sur une surface du substrat 20 du rayonnement d’insolation 45, induisant un rayonnement réfléchi atteignant la résine dans des zones non souhaitables. Notamment, un rayonnement d’insolation parasite serait susceptible d’atteindre des zones de la résine destinées à former des flancs du futur moule, ce qui formerait alors un moule comportant des aspérités sur ses flancs en résine, ce qui n’est pas souhaitable puisque cela pourrait induire la présence de petites cavités (ou de petites protubérances, selon le type de résine), sur les flancs des composants horlogers finalement produits dans un tel moule.
Le phénomène de rayonnement d’insolation parasite peut être particulièrement induit par une surface inclinée 31 d’une creusure 30. En variante, une telle configuration de réflexion parasite peut aussi survenir dans le cas de rayonnement d’insolation 45 incident non perpendiculaire au substrat 20, et notamment à sa surface supérieure 21 lorsqu’elle n’est pas plane. L’existence de rayonnement d’insolation parasite est relativement prévisible puisqu’elle dépend de la géométrie de la configuration choisie. Ainsi, de préférence, dès lors qu’il existe un risque de rayonnement d’insolation parasite, l’étape optionnelle consistant à appliquer E2 un traitement à effet antireflet au substrat sera mise en oeuvre, comme décrit précédemment, éliminant ainsi en tout ou partie la survenue de tels rayonnements d’insolation parasites, et garantissant ainsi la formation précise d’un moule tel que défini par le masque 5.
En résumé, dès que la direction du rayonnement d’insolation incident n’est pas perpendiculaire à la surface sur laquelle est déposée la résine à insoler, et/ou dès lors que le substrat comprend des surfaces inclinées non perpendiculaires a la direction du rayonnement d’insolation incident, cela engendre un risque d’insolation parasite de la résine située hors de la zone insolée directement par le rayonnement d’insolation incident. Ces insolations parasites mettent à mal la définition du moule en insolant latéralement des zones de résine qui ne devraient pas l’être. Par exemple, dans le cas d’un substrat 20 de surface supérieure 21 plane et polie, le rayonnement d’insolation 45 incident d’une résine 40 positive selon une direction perpendiculaire au plan P1 vient se réfléchir sur les surfaces inclinées 31 de la creusure 30 réalisée dans le substrat 20, générant des réflexions parasites formant des rayonnements d’insolation parasites 46, non perpendiculaires au plan P1 , tel qu’illustré par les figures 5a et 5b.
Selon une variante de réalisation, les flancs en résine formant une partie du moule peuvent être réalisés de la manière décrite dans le document EP3670441 , combinant au moins une étape basée sur une photolithographie traditionnelle telle que décrite ci-dessus et au moins une étape basée sur la technologie de polymérisation à deux photons, donc selon la même technique que celle utilisée pour former la creusure dans la résine du substrat 20 dans le troisième mode de réalisation de l’invention.
En remarque, les étapes précédentes peuvent aussi s’appliquer de manière identique au mode de réalisation représenté par la figure 24, comme illustré schématiquement par les figures 25 à 28, qui ne seront pas décrites plus en détail.
D’autre part, la partie de moule en résine peut être multicouche, en faisant intervenir au moins une étape basée sur une photolithographie traditionnelle avec une première couche en résine, comprenant une première ouverture, et une deuxième couche en résine issue d’un film rigide, comprenant une deuxième ouverture.
En variante, l’ordre des étapes E1 et E3 peut être inversé. A Tissue des etapes consistant a réaliser E1 une creusure et a former au moins un flanc du moule E3, un moule est ainsi formé par la combinaison du substrat et dudit matériau (résine 40), comme expliqué ci-dessus. Le substrat 20, notamment une creusure 30 présentant au moins une surface inclinée 31 telle que définie précédemment, permet de définir une forme complexe d’un composant horloger à fabriquer. Le matériau, comme la résine 40, notamment les flancs 41 parfaitement définis qu’elle forme à partir du substrat 20, définit les flancs d’un composant horloger à fabriquer.
En remarque, plusieurs configurations sont envisageables pour le positionnement d’un flanc 41 de résine 40 sur le substrat 20.
Selon une première configuration représentée par les figures 6a et 6b, un flanc 41 de la résine peut être formé au droit de l’interface 4 entre une creusure 30 et la surface supérieure 21 du substrat. Dans un tel cas, un flanc s’étend perpendiculairement au plan dans lequel s’étend la surface supérieure du substrat au niveau de l’arête formée à l’extrémité de la creusure 30, c’est-à-dire à la périphérie de la creusure 30.
La qualité de fabrication du moule se répercute directement sur le composant horloger fabriqué dans ce moule. Or, il apparaît que le positionnement précis d’un flanc 41 de résine au droit de l’arête définissant le pourtour de la creusure 30 tel que décrit n’est pas facile. Un décalage au niveau de cette jonction d’un flanc 41 de résine peut générer un défaut sur le moule, puis un défaut, par exemple de type bourrelet ou autre, sur un composant horloger fabriqué.
Pour réduire ce risque, une deuxième configuration, représentée par les figures 7a et 7b, 28 et 29, consiste à réaliser au moins un flanc 41 à l’intérieur d’une creusure 30, pour s’affranchir du positionnement précis sur l’interface 4. Dans une telle approche, une creusure 30 est réalisée selon une forme plus grande que le composant horloger à fabriquer, avant d’être délimitée par un flanc 41 positionné au sein de la creusure. Selon une troisième configuration representee par les figures 8a et 8b, la résiné photosensible forme au moins un flanc 41 à l’extérieur de ladite creusure, c’est-à- dire que le flanc de résine s’étend à partir de la surface supérieure 21 du substrat, en dehors de l’interface 4 avec une creusure 30.
L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. A titre d’exemple, la figure 30 illustre la fabrication d’un moule selon un quatrième mode de réalisation, qui combine l’un des deux premiers modes de réalisation avec le troisième mode de réalisation. En effet, le moule comprend d’abord au moins une creusure 30 réalisée dans un premier substrat 20, en application d’un procédé semblable à celui décrit en référence avec les deux premiers modes de réalisation, et au moins une creusure 30’ réalisée dans un deuxième substrat 20’, positionné sur le premier substrat 20, en application du troisième mode de réalisation de l’invention. Dans ce quatrième mode de réalisation, le premier substrat 20 remplit donc aussi la fonction de support du deuxième substrat 20’.
Naturellement, d’autres modes de réalisation peuvent être imaginés, notamment selon une approche similaire à la figure 30, dans lesquels les creusures peuvent être formées par différentes techniques.
Enfin, le procédé de fabrication d’un moule peut comprendre une étape optionnelle, non représentée, de retrait E4 partiel ou complet d’une couche antireflet 25, par exemple après la sous-étape consistant à développer la résine photosensible à un rayonnement d’insolation, naturellement dans le cas où une étape consistant à appliquer E2 un traitement à effet antireflet a été mise en oeuvre. Un tel retrait d’une couche antireflet 25 n’est en remarque pas obligatoire dans tous les cas. Un tel retrait, lorsqu’il est mis en oeuvre, est appliqué sur le substrat 20 appartenant au moule de fabrication d’un composant horloger, c’est- à-dire entre les flancs 41 en résine. Ce retrait peut se faire de manière mécanique ou chimique, par exemple par décapage, ou par traitement plasma. Finalement, comme décrit précédemment, le procédé permet de former un moule dont le fond est formé par tout ou partie d’au moins une creusure 30 du substrat 20, et éventuellement une partie de la surface supérieure 21 du substrat, et dont les côtés sont définis au moins en partie par des flancs 41 en résine. Le substrat 20 et la au moins une creusure 30 forment donc des parties du moule, et n’appartiennent en aucun cas au futur composant horloger qui va être fabriqué.
Dans une variante particulière de moule, le moule est intégralement constitué par une creusure 30 du substrat, sans flancs 41 en résine, l’étape E3 n’étant alors pas mise en oeuvre.
Selon un mode de réalisation, la au moins une creusure est réalisée par une technique soustractive, notamment par usinage. Selon un autre mode de réalisation, la au moins une creusure, voire des flancs du moule, est obtenue, en tout ou partie, par une technique de polymérisation à deux photons ou de stéréolithographie ou de photolithographie grise.
L’invention porte aussi sur un procédé de fabrication d’un composant horloger en tant que tel, dont la première phase Ph1 consiste en la mise en oeuvre du procédé de fabrication d’un moule tel que décrit précédemment. La deuxième phase Ph2 du procédé de fabrication repose sur l’utilisation d’un tel moule pour fabriquer un composant horloger en tant que tel. Un mode de réalisation de cette deuxième phase va maintenant être décrit.
La deuxième phase du procédé de fabrication comprend d’abord une étape consistant à remplir E5 tout ou partie dudit moule résultant de la première phase avec un matériau dudit composant horloger, que nous appellerons matériau du composant 10, comme illustré par les figures 9a et 9b. Cette étape consistant à remplir E5 le moule peut comprendre une étape d’électrodéposition, d’électroformage, de galvanoplastie, de coulage de barbotine, de thermoformage ou une étape de remplissage par coulage du matériau du composant. Ainsi, selon un mode de realisation avantageux, cette etape de remplissage peut se faire par électroformage d’un matériau métallique. Dans un tel cas, il est nécessaire que le moule soit au moins en partie en matériau conducteur, pour jouer le rôle d’électrode pour l'amorçage, en vue d’une future croissance métallique du composant horloger dans le moule. Ainsi, si le substrat n’est pas en matériau conducteur, une telle couche conductrice est ajoutée sur le substrat dans la première phase de fabrication du moule, comme décrit précédemment.
En variante, le moule peut être utilisé pour couler de la barbotine afin d’obtenir un composant horloger en céramique. Selon une autre variante, il est possible de couler ou mettre en forme un matériau composite ou du verre métallique dans le moule.
Le procédé comprend ensuite une étape consistant à détacher E6 (autrement dit démouler) du moule le composant horloger 1 obtenu par l’étape précédente, comme représenté par les figures 10a et 10b. Pour cette étape de démoulage, le substrat 20 et la au moins une creusure 30 présentent donc des caractéristiques les rendant adaptés au démoulage du composant horloger 1 . De plus, la résine formant une partie du moule est dissoute. Cette dissolution peut être réalisée par tout moyen connu de l’homme de métier, comme la dissolution chimique, l’utilisation de la technique de gravure ionique réactive DRIE, ou l’ablation laser. En complément, de manière optionnelle, le composant peut être détaché du substrat.
Il ressort du procédé décrit précédemment que toute la surface 2 du composant horloger 1 formée au contact direct du moule selon l’invention présente une forme finale parfaite dès le démoulage, sans besoin d’opération complémentaire. L’invention permet ainsi de fabriquer très simplement un composant horloger 1 comprenant une forme complexe, notamment correspondant à la creusure 30 et à sa ou ses surfaces inclinées 31 . Le composant horloger 1 comprend ainsi au moins une surface inclinée, qui est au moins localement non perpendiculaire et non parallèle à d’autres surfaces du composant horloger, notamment à deux faces principales, paralleles entre elles, ou inclinée relativement a la surface du composant formée par le fond du moule particulier.
Optionnellement, une étape de finition peut être mise en oeuvre au niveau de la face opposée 3 au fond du moule, qui n’est pas formée directement pas le moule obtenu par le procédé selon l’invention. Cette étape de finition peut consister à polir ou rectifier cette face opposée 3 du composant horloger, par exemple pour assurer sa planéité. En complément ou variante, cette étape de finition peut consister à modifier la couleur ou les propriétés tribologiques d’au moins une partie de la surface du composant horloger par le dépôt d’un revêtement formé par un procédé de dépôt physique par phase vapeur PVD, ou de dépôt chimique en phase vapeur CVD, ou de dépôt de couche atomique ALD, ou de dépôt par ablation laser pulsé PLD. En remarque, cette étape de finition s’applique sur la face opposée 3 du composant horloger non directement en contact avec le moule. Elle peut donc être réalisée avant ou après l’étape consistant à détacher E6 du moule le composant horloger. En variante, l’étape de finition, particulièrement une étape de coloration, peut s’appliquer sur l’ensemble du composant horloger.
Selon un mode de réalisation, le matériau du composant horloger est un métal ou un alliage métallique, notamment à base de nickel ou d’or ou de cuivre. Selon un autre mode de réalisation, le matériau du composant peut être à base de céramique, ou à base de matériau composite, c’est-à-dire comprendre tout ou partie de céramique ou de matériau composite, avantageusement au moins 50% en poids de céramique ou de matériau composite. Le composant horloger résultant se présente ainsi majoritairement en métal ou en alliage métallique, par exemple à base de nickel ou d’or ou de cuivre, ou se présente majoritairement en céramique ou en matériau composite.
Le procédé de fabrication d’un composant horloger tel que décrit précédemment est adapté pour la fabrication d’une multitude de composants horlogers différents. A titre d’exemples, le composant horloger peut être un composant d’habillage horloger comme une applique ou une aiguille, ou un composant du mouvement, comme une roue d'échappement ou une ancre ou encore un ressort.
L’invention porte aussi sur un composant horloger en tant que tel. En effet, il ressort qu’un grand avantage de l’invention est de permettre de fabriquer des composants horlogers de formes complexes, qui n’étaient pas réalisables auparavant.
Notamment, l’invention permet de fabriquer un composant horloger qui se caractérise par le fait qu’il se présente majoritairement sous une forme monobloc, de préférence d’un seul tenant. Il peut comprendre une surface formée par le moule de l’invention qui comprend une première surface qui s’étend dans un premier plan, et une deuxième surface inclinée relativement à cette première surface, notamment bombée et/ou concave et/ou convexe et/ou facettée et/ou comprenant au moins une arête vive, qui correspond à une ou plusieurs surfaces inclinées d’une ou plusieurs creusures du moule tel que défini précédemment. Cette surface inclinée peut comprendre au moins une arête vive, par exemple dans la réalisation de motifs de type clous de Paris, éventuellement des surfaces polies ou structurées. La surface inclinée peut se présenter sous la forme d’une surface comprenant plusieurs portions inclinées, notamment comprenant un profil se présentant sous la forme de vaguelettes. La surface inclinée peut aussi comprendre des arêtes vives, et/ou des chanfreins, et/ou des biseaux et/ou des anglages. Une telle surface inclinée peut présenter une rugosité prédéfinie.
Selon une variante de réalisation, le composant horloger peut comprendre un ou plusieurs inserts, esthétiques ou fonctionnels. Pour cela, le procédé de fabrication peut comprendre une étape intermédiaire consistant à disposer au moins un insert dans le moule de fabrication, avant l’étape de remplissage du moule par le matériau du composant, impliquant la solidarisation de ce matériau du composant avec le au moins un insert. Un tel insert peut être une pierre précieuse décorative, ou un rubis horloger. D’autre part, avantageusement, le composant horloger est fabrique de maniéré monobloc, voire même d’un seul tenant, à l’exception d’un éventuel insert. Alternativement, le composant horloger ou la pièce d’horlogerie peut être constituée d’au moins deux parties distinctes associées, dont au moins une partie est issue du procédé de fabrication selon l’invention.
L’invention porte aussi sur une pièce d’horlogerie qui comprend au moins un composant horloger selon l’invention.
L’invention porte aussi sur un moule pour la fabrication d’un composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend un substrat dont au moins une partie de la surface supérieure et/ou d’une creusure 30 forme un fond du moule, comprenant au moins une surface inclinée d’une creusure formée à partir de ladite surface supérieure du substrat au niveau du fond du moule, le moule étant de plus délimité au moins partiellement par une résine déposée sur ledit substrat, notamment par une résine photosensible, qui forme au moins une partie des flancs du moule.
La résine peut former au moins un flanc du moule au droit de la périphérie de ladite creusure du substrat, et/ou la résine peut former au moins un flanc du moule à l’intérieur de ladite creusure, et/ou à l’extérieur de ladite creusure, à partir de la surface supérieure du substrat. La résine peut constituer tout ou partie des flancs du moule.
Ladite au moins une surface inclinée de la creusure du substrat peut présenter une inclinaison formant un angle compris entre 10 et 80 degrés relativement à la surface supérieure du substrat considérée à l’interface entre cette surface et la creusure. Cette surface inclinée peut être arrondie ou formée d’une multitude de facettes planes, peut comprendre une ou des arêtes vives, peut être notamment de forme concave ou convexe.
L’invention atteint ainsi les objets recherchés et présente plus généralement les avantages suivants : Le procédé de fabrication est simple a mettre en oeuvre et peu onéreux ; Le procédé de fabrication permet d’obtenir un composant horloger présentant une forme complexe.
L’invention va maintenant être illustrée dans le cadre de la fabrication concrète de quelques composants horlogers particuliers, choisis à titre d’exemple de manière non limitative.
Selon un premier exemple, le composant horloger est une aiguille 50, représentée sur la figure 1 1 , qui comprend une extrémité présentant une surface visible complexe, comprenant notamment une portion inclinée 52, de forme bombée, relativement à la surface supérieure 51 plane avoisinante. Cette portion inclinée 52 est plus particulièrement visible sur la vue en coupe transversale l-l de la figure 12. Elle forme une calotte sphérique en relief, en saillie, présentant un axe de révolution A perpendiculaire au plan P1 de l’aiguille 50.
Le procédé de fabrication de cette aiguille 50 met en oeuvre les étapes selon les modes de réalisation décrits précédemment. Il va être décrit de manière succincte ci-après.
Dans une première étape E1 , le procédé consiste à réaliser une creusure 30 par une méthode de gravure ionique réactive profonde (désignée par son acronyme anglais DRIE) dans un substrat 20 en silicium, en tirant profit de la photolithographie grise. La forme de cette creusure correspond ici à la face bombée en forme de calotte sphérique. La profondeur d de creusure est de 50 pm. A l’issue de la réalisation de la creusure 30, une couche conductrice 22 est déposée sur le substrat 20.
Ensuite, dans une troisième étape E3, des flancs 41 en résine 40 du moule sont formés. Pour cela, les sous-étapes suivantes sont mises en oeuvre : • Une resine 40 photosensible « SU-8 >> de type resine negative a base epoxy qui polymérise sous l'action d'un rayonnement UV, adaptée à la photolithographie traditionnelle, est déposée sur la surface de la couche conductrice 22.
• La résine 40 photosensible est ensuite soumise à un rayonnement d’insolation UV, à travers un masque, pour la polymériser selon un motif défini par le masque. Le motif correspond ici au pourtour de l’aiguille 50. Le rayonnement d’insolation utilisé est perpendiculaire au plan dans lequel s'étend le substrat 20, de manière à n'irradier que les zones de la résine 40 situées au droit des ouvertures ménagées dans le masque, correspondant à la partie de résine que l’on souhaite conserver pour former le moule. Ces zones sont ainsi définies par des flancs 41 verticaux, à savoir perpendiculaires au plan P1 du substrat 20. Ces flancs droits en résine correspondent aux faces de l’aiguille correspondant à ses côtés. En remarque, la présence d’une couche antireflet 25 sur le substrat 20 n’est ici pas nécessaire, car les zones situées en bordure de la creusure 30 ne pourraient pas être irradiées par des réflexions parasites du rayonnement d’insolation incident, du fait de la géométrie de l’aiguille et de l’usage d’une résine négative.
• La résine 40 photosensible est ensuite développée. La résine 40 étant négative, le développement consiste à éliminer les zones de résine non insolées. On élimine ces zones de résine 40 par dissolution avec un produit chimique à base du solvant PGMEA (Propylène Glycol Méthyl Ether Acétate).
Après le développement, la couche conductrice 22 apparaît aux endroits où la résine a été éliminée. Les parties restantes de résine 40 et le fond apparent du substrat (recouvert de la couche conductrice 22) définissent la géométrie du moule, visible sur la figure 13. Le substrat 20, et notamment la creusure 30, définissent ici la face visible inclinée de l’aiguille 50 de forme complexe.
La cinquième étape E5 du procédé consiste à fabriquer l’aiguille par électrodéposition du matériau du composant 10, afin de remplir le moule. Le moule est ici rempli d’un or 24 carats électroformé. La figure 14 illustre le moule de la figure 13, rempli à l’issue de l’étape E5. La sixième etape E6 du procédé consiste a detacher l’aiguille 50 de son moule. La face inclinée 52 visible de l’aiguille 50 de forme complexe obtenue est ici strictement conforme au fond du moule et à la géométrie requise. Elle est directement utilisable à l’issue de l’étape E6, sans post-traitement, c’est-à-dire sans reprise, ni tribofinition, de la face inclinée 52 et de la surface supérieure 51 plane avoisinante, définies par le substrat 20 du moule. La face opposée 53 de l’aiguille 50, qui n’était pas au contact du moule, est polie afin d’en assurer la planéité.
Selon un deuxième exemple qui forme une variante du premier exemple, le composant horloger est une aiguille 50, représentée sur les figures 15 et 16, qui comprend une extrémité présentant une surface visible complexe, comprenant plusieurs portions inclinées 52 distinctes sous la forme de trois calottes bombées faisant saillie à la surface supérieure visible de l’aiguille, par rapport à la surface supérieure 51 bombée avoisinante. Ces trois calottes sensiblement sphériques présentent des axes de révolution A1 , A2, A3 respectifs, sensiblement perpendiculaires à la surface supérieure 51 de l’aiguille 50.
Le procédé de fabrication de cette aiguille 50 met en oeuvre les étapes selon les modes de réalisation décrits précédemment. Il va être décrit de manière succincte ci-après.
Les figures 17 et 18 représentent plus particulièrement la première étape E1 du procédé qui consiste à réaliser une creusure 30 dans un substrat 20, qui est constitué d’une plaquette en acier inoxydable plan. La creusure 30 est réalisée par dissolution électrochimique, en deux temps. Une première dissolution préfigure la face bombée de l’aiguille 50, formant une creusure temporaire 30t, représentée par la figure 17. Ensuite, trois creusures 30a, 30b, 30c en forme de calottes concaves sont formées au fond de la creusure temporaire 30t préalablement obtenue, de manière à finaliser la géométrie de la creusure 30, représentée par la figure 18. Cette creusure 30 correspond à la forme complexe de l’extrémité de l’aiguille 50, particulièrement visible sur la figure 16. En remarque, cette creusure 30 définit ainsi plusieurs surfaces inclinées 31 . La profondeur d de creusure est de 50 pm.
La deuxième étape E2 du procédé consiste à déposer une couche antireflet 25 sur le substrat 20. La couche antireflet 25 est formée par une couche dans le matériau désigné par sa dénomination commerciale AZ®-BARLi® II. Elle est déposée par une méthode d’enduction centrifuge (en anglais spin coating).
La troisième étape E3 du procédé est l’étape de formation des flancs 41 en résine 40 du moule. Elle comprend plusieurs sous-étapes, similaires à celles décrites précédemment. En remarque, les flancs 41 sont positionnés à l’intérieur de la creusure 30 dans ce mode de réalisation. Après insolation et développement de la résine, les parties restantes de résine 40 et le substrat 20 apparent, notamment au moins une partie de creusure 30, définissent le moule.
Une quatrième étape E4 du procédé consiste à retirer la couche antireflet 25 dans les ouvertures de la résine, c’est-à-dire au fond du moule, de façon à faire apparaître le substrat 20, comme représenté par la figure 19. La couche antireflet est ici retirée par un traitement avec un plasma oxygène.
La cinquième étape E5 du procédé consiste à fabriquer le composant par électroformage en remplissant le moule obtenu précédemment, comme représenté par la figure 20. Le substrat 20 étant fabriqué en un matériau conducteur électrique, le procédé d’électroformage peut démarrer et se poursuivre dans la continuité de la croissance initiée sur la zone conductrice, le long des flancs 41 en résine photosensible. L’aiguille 50 peut être réalisée par exemple en nickel ou en or.
La sixième étape E6 du procédé consiste à détacher l’aiguille de forme complexe de son moule. La face inclinée de l’aiguille se présente avec des surfaces polies correspondant à la creusure 30 (et aux creusures 30a, 30b, 30c qu’elle comprend) réalisées dans le substrat 20, de dimensions et de pentes strictement conformes à la géométrie requise. Cette surface visible définie par l’empreinte de la creusure 30 du substrat est directement utilisée à l’issue de cette étape E6, sans posttraitement, c’est-à-dire sans reprise, ni tribofinition. La géométrie de cette surface issue du moule n’est pas retouchée.
La face opposée 53 de l’aiguille résulte de la fin de la croissance par électroformage : cette face opposée 53 peut être polie et mise à hauteur avant ou après le démoulage.
L’aiguille peut ainsi présenter par exemple des flancs droits ou des flancs biseautés.
Le composant horloger peut ensuite être mise en couleur par toute technique connue de l’homme de métier (ALD, PVD, PLD, tampographie, etc.).
Selon un troisième exemple, le composant horloger est une applique 60, représentée sur la figure 21 , qui comprend une surface visible complexe, de forme biseautée, formée par deux surfaces inclinées 62 planes formant une section transversale en forme de V retourné.
La première étape E1 du procédé consiste à réaliser une creusure 30 dans le substrat 20, qui est constitué d’une plaquette en acier inoxydable plane. La surface supérieure 21 du substrat 20 avant usinage est plane et correspond au plan P1 défini précédemment. L’usinage traditionnel mécanique est utilisé pour réaliser la creusure 30 sous la forme de deux plans inclinés se rejoignant le long de la ligne médiane de l’applique, formant ainsi une section de forme en V. La profondeur d de creusure, mesurée au niveau de la ligne médiane de l’applique, est de 250 pm.
La deuxième étape E2 du procédé consiste à déposer une couche antireflet 25 sur le substrat 20. La couche antireflet 25 présente une épaisseur de 200 nanomètres d’un produit connu par sa dénomination commerciale AZ®-BARLi®. La couche antireflet 25 formée permet d’attenuer totalement la reflexion UV sur le substrat. Elle est de plus un isolant électrique.
La troisième étape E3 est l’étape de formation des flancs 41 en résine du moule. Elle comprend plusieurs sous-étapes de photolithographie, semblables à celles décrites précédemment.
Dans cet exemple de réalisation, les flancs sont positionnés au droit de l’interface 4 de la creusure 30, comme représenté sur la figure 22. En raison du positionnement des flancs à proximité d’une surface inclinée 31 , la présence d’une couche antireflet 25 s’avère fortement conseillée, pour la bonne définition de la polymérisation de la résine 40 photosensible. En effet, le rayonnement incident 45 arrivant sur l’interface 4 de la creusure 30 peut générer des réflexions parasites, selon le principe expliqué précédemment.
La cinquième étape E5 du procédé consiste à fabriquer la pièce en coulant de la matière, notamment connue par sa dénomination commerciale HyCeram®, afin de remplir le moule, puis de la traiter thermiquement pour lui conférer sa configuration définitive. Le résultat de cette étape E5 est représenté par la figure 23.
La sixième étape E6 du procédé consiste à détacher la pièce de forme complexe de son moule. L’applique monobloc et d’un seul tenant résultante comprend une surface inclinée, biseautée, d’état de surface poli miroir issu directement du procédé de fabrication, de dimensions et de pentes strictement conformes à la géométrie requise. Elle est directement utilisable à l’issue de cette étape E6 de démoulage, sans post-traitement, c’est-à-dire sans reprise, ni tribofinition, de la surface obtenue par contact avec le substrat formant le fond du moule.
La face opposée 63 de l’applique, qui n’était pas au contact du moule, est polie afin d’en assurer la planéité.
Next Patent: METHOD FOR MANUFACTURING A TIMEPIECE COMPONENT