特開 2023-23612 部品、部品を有する時計用ムーブメント、時計用ムーブメントを有する時計、および部品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023023612

(43)【公開日】2023-02-16

(54)【発明の名称】部品、部品を有する時計用ムーブメント、時計用ムーブメントを有する時計、および部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G04B 13/02 20060101AFI20230209BHJP

   G04B 15/14 20060101ALI20230209BHJP

【ＦＩ】

G04B13/02 Z

G04B15/14 B

G04B15/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021129278

(22)【出願日】2021-08-05

(71)【出願人】

【識別番号】502366745

【氏名又は名称】セイコーウオッチ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】岸 松雄

(72)【発明者】

【氏名】▲高濱▼ 未英

(72)【発明者】

【氏名】今野 嵩久

(57)【要約】

【課題】寸法精度を上げることができるとともに、二つの部品を嵌合する際、変形なく接合・一体化を行うと同時に接合材の外側へのはみ出しを抑え、部品としての機能および外観の低下を抑え、嵌合力の向上を図ることができる部品を提供する。
【解決手段】アンクル７０９は、軸７０１が挿入される軸穴部が２段の開口部を有しており、２段の開口部のうち、軸挿入側の開口部において、軸挿入方向から内部に向かって、開口が広くなる傾斜部７０６を有し、開口部と軸７０１の間に形成された空間に充填された金属からなる接合材により軸７０１が取り付けられている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

脆性材料からなる所定の厚みに形成された第１の部品と前記第１の部品に嵌合される第２の部品から構成される部品であって、
前記第２の部品と嵌合する部分に前記第１の部品が二段構造の２つの開口部を有し、
前記二段構造の開口部のうち、前記第２の部品が挿入される側の第１の開口部が、前記二段構造の第２の開口部より広く、
前記二段構造の開口部に形成される、前記第１の部品と前記第２の部品の間の間隙に金属接合材からなる接合部を有する部品。

【請求項2】

前記第１の部品の前記第１の開口部が前記第２の部品が挿入される側の面から、前記第２の開口部とつくる段差部へ向けて、幅方向に離間する傾斜部を備えている請求項１に記載の部品。

【請求項3】

前記第１の部品の一部または全部がリンを含有する非晶質材料である請求項１または２に記載の部品。

【請求項4】

前記第１の部品の一部または全部がニッケル－リンからなる非晶質材料である請求項１または２に記載の部品。

【請求項5】

前記第１の部品の一部または全部がシリコンからなる請求項１または２に記載の部品。

【請求項6】

前記金属接合材がハンダ材からなる請求項１から５のいずれか一項に記載の部品。

【請求項7】

前記金属接合材がロウ材からなる請求項１から５のいずれか一項に記載の部品。

【請求項8】

前記第１の部品または前記第２の部品の少なくとも一方に、前記金属接合材に含まれる元素と拡散層を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の部品。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の部品を有する時計用ムーブメント。

【請求項10】

請求項９に記載の時計用ムーブメントを有する時計。

【請求項11】

基板上に第１のフォトレジスト層を第１の厚みに塗布する第１の塗布工程と、
第１のフォトマスクを通して前記第１のフォトレジスト層を部分的に露光する第１の露光工程と、
前記第１のフォトレジスト層の上に第２のフォトレジスト層を第２の厚みに塗布する第２の塗布工程と、
第２のフォトマスクを通して前記第２のフォトレジスト層を部分的に露光する第２の露光工程と、
露光した前記第１のフォトレジスト層及び前記第２のフォトレジスト層を現像して前記基板を露出させると共に、部品の外形形状を有する開口部を備えた成形型を形成する現像工程と、
前記成形型を電鋳液に浸漬し通電して電鋳処理を行うことで、又は前記成形型を無電解めっき液に浸漬し無電解めっき処理を行うことで、前記開口部の内部に金属を析出させて前記成形型に沿って所望の厚みの金属体を成型する成形工程と、
前記金属体の厚みが前記所定の厚みとなるように厚み調整を行う厚み調整工程と、
前記第１のフォトレジスト層、前記第２のフォトレジスト層及び前記基板を除去して金属部品を得る除去工程と、を備える請求項１から４、６から８のいずれか１項に記載の部品の製造方法。

【請求項12】

シリコン基板の第１の表面上と前記第１の表面に対向する第２の表面上に第１および第２のフォトレジスト層を塗布する塗布工程と、
第１のフォトマスクを通して前記第１のフォトレジスト層を部分的に露光する第１の露光工程と、
第２のフォトマスクを通して前記第２のフォトレジスト層を部分的に露光する第２の露光工程と、
露光した前記第１のフォトレジスト層及び前記第２のフォトレジスト層を現像して、フォトレジスト層の一部を開口し、前記シリコン基板の一部を露出させる現像工程と、
前記シリコン基板で、前記第１の表面のうちシリコンが露出した部分をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記シリコン基板で、前記第２の表面のうちシリコンが露出した部分をエッチングする第２のエッチング工程と、
前記第１のフォトレジスト層及び前記第２のフォトレジスト層を除去する除去工程と、を備える請求項１および２、５から８のいずれか１項に記載の部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品、部品を有する時計用ムーブメント、時計用ムーブメントを有する時計、および部品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、磁気による機械式腕時計の影響が問題となっているが、近年は、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の携帯機器に搭載または充電に使用される機器に多くの磁石の搭載、または、磁気発生製品が多くなっており、同じ携帯機器である機械式腕時計は、その近くに置かれる場合が多く、その中に組み込まれた時計用ムーブメントを構成する部品がこの磁気の影響を受け、時刻表示に狂いを発生させ、酷い場合には停止することあった。
このことから、時計用ムーブメントを構成する部品、特に、時刻の精度に大きな影響を与える脱進機とよばれる構成部の磁気の影響をできる限り小さくすることが望まれている。

【0003】

この脱進機を構成する部品のうち、アンクルやガンギ歯車は、ＵＶ－ＬＩＧＡと呼ばれる技術により作製される電鋳部品やシリコンのエッチング等により作製されるシリコン部品がその精度の良さから多用されてきている。
前者のＵＶ－ＬＩＧＡで作製される電鋳非磁性部品の材料としては、非晶質のニッケル－リン合金がある（たとえば、非特許文献１および２参照）。
一方、後者のシリコン部品は、磁気の影響を受けない特性（以下、非磁性と呼ぶ）から、磁気の影響を受けにくい耐磁時計用部品として、ひげゼンマイやアンクル、ガンギ等幅広く使用がなされているが、シリコンの脆さによる関係から、これらの部品と嵌合・一体化する軸部品との接続には、接着剤を用いる接着やハンダ材を用いる接合が多用されており、この嵌合部の構造等にも多くが提案されている（たとえば、特許文献１～３参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Hｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｕｇｕｓｔ ２００１ ｐｐ２７５－２７７

【非特許文献2】Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖｏｌｓ．３１７－３１９（２０１１）ｐｐ１６３５－１６３９

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１２－５００３８６号公報

【特許文献2】特開２００２－２７６７７１号公報

【特許文献3】特開２０１２－２１５１８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ＵＶ－ＬＩＧＡやシリコン等により作製される部品の多くは、歯車等の薄物であり、これに回転軸となる部品が取り付けられることが多い。この場合、軸となる部品は、カナと呼ばれる歯車や鍔状の構造物が一体化されたものとなっていることが多い。これらの二つの部品は、ＵＶ－ＬＩＧＡ部品やシリコン部品に形成されている開口部に軸等が圧入または接着する等の方法により一体化されることになる。

【0007】

ＵＶ－ＬＩＧＡでは、多くの場合、ニッケル電鋳であることから塑性変形を利用した軸の圧入が可能であるが、非磁性を有する非晶質ニッケル－リン合金等は、硬度は高いが、その脆性により軸の圧入が困難であり、圧入により破損する問題があった。

【0008】

このような脆性材料に軸を取り付ける場合、接着による固定が主に用いられる。脆性材料からなる歯車のような部品に軸を挿入する際、脆性による破壊を防ぐため、加工公差を考慮した比較的大きな間隙を必要とすることになる。この場合、接着剤の塗布量と塗布箇所を厳しく制御しないと、歯車や軸の不要部に接着剤が付着し、機能的に不具合を起こすことや、接着後の外観等に問題をきたすことがあった。

【0009】

また、溶接あるいは、これに近い接続を行う場合、高温となるので、非晶質であるニッケル－リン合金等の全体または一部が結晶化し、非磁性材料が磁性に影響を受ける磁性材料へと変化してしまうという問題や溶接部が外部から見えるため、外観上の問題があった。
また、ハンダ付による接続では、微小部に対するハンダ材の設置方法、ハンダの接合性に問題があり、とくに非晶質ニッケル－リン合金に対しては、通常のスズを主成分とするハンダ材の接合性・濡れ性は悪く、確実な接続は困難であった。さらに、接合に関わる温度と時間によっては、非晶質であるニッケル－リン合金が溶接と同様に結晶化を起こすという問題があった。

【0010】

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、寸法精度を上げることができるとともに、嵌合する際の変形、接合剤のはみ出しを抑え、嵌合力を向上するだけでなく、外観上の不具合を抑えることができる、部品、部品を有する時計用ムーブメント、時計用ムーブメントを有する時計、および部品の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

第１の態様に係る部品は、脆性材料からなる所定の厚みに形成された第１の部品と前記第１の部品に嵌合される第２の部品から構成される部品であって、前記第２の部品と嵌合する部分に前記第１の部品が二段構造の２つの開口部を有し、前記二段構造の開口部のうち、前記第２の部品が挿入される側の第１の開口部が、前記二段構造の第２の開口部より広く、前記二段構造の開口部に形成される、前記第１の部品と前記第２の部品の間の間隙に金属接合材からなる接合部を有する。

【0012】

第１の態様では、第１の部品の嵌合部を構成する開口部が二段構造となっており、第２の部品が挿入される側の第１の開口部が、他方の第２の開口部に対して幅方向で広くなっており、この部分で段差を形成している。第１の様態によれば、嵌合部の嵌め合い公差は、第２の開口部の形状、寸法により設定できる。
また、第１の部品と第２の部品の嵌合に用いられる金属接合材は、第１の開口部と第２の開口部により形成される段差部に、第２の部品の挿入前に、あらかじめ設置することができるので、プリフォーム形状とすることができる。
また、第１の部品と第２の部品の嵌合は、第１および第２の開口部と第２の部品との間に設けられた間隙に封入された金属接合材によりなされるので、その強度を高めることができる。
また、第１の開口部の形状を第２の開口部と異形形状とすることにより、間隙に封入された金属接合材により、その強度をさらに高めることができる。
また、第１および第２の開口部と第２の部品との間に設けられた間隙に封入された金属接合材は、第２の部品に第１の開口部より幅方向で広い歯車や鍔等を設けることにより、外部へのはみ出しや、外観上の不具合を防ぐことができる。

【0013】

第２の態様に係る部品は、前記第１の態様において、前記第１の部品の前記第１の開口部が前記第２の部品が挿入される側の面から、前記第２の開口部とつくる段差部へ向けて、幅方向に離間する傾斜部を備えている。

【0014】

第２の態様では、第１の部品に備えられた第１の開口部が、第２の部品が挿入される側、すなわち、第１の開口部より幅方向で広い面積を有する歯車や鍔を備えている側に向かって、幅方向で狭まるような傾斜を備えていることから、間隙に封入された金属接合材が外力により、第２の部品を抜けることを防ぐことになる。
また、第１の開口部の形状を第２の開口部と異形形状とすることにより、間隙に封入された金属接合材により、回転方向の強度をさらに高めることができる。

【0015】

第３の態様に係る部品は、第１態様および第２態様のいずれかの様態において、前記第１の部品の一部または全部がリンを含有する非晶質材料である。

【0016】

第３の態様では、第１の部品を構成する材料がリンを含有する非晶質物質を含んでいる。このような物質としては、ニッケル－リン合金、コバルト－リン合金、ニッケル－コバルト－リン合金等があるが、ＵＶ－ＬＩＧＡにより作製することができるので、複雑形状かつ高精度、さらに非晶質であることから発揮する非磁性材料として使用することができる。

【0017】

第４の態様に係る部品は、前記第１の部品の一部または全部がニッケル－リンからなる非晶質材料である。

【0018】

第４の態様では、第１の部品を構成する材料がニッケル－リンからなる非晶質材料であることから、容易にＵＶ－ＬＩＧＡにより作製することができる。

【0019】

第５の態様に係る部品は、前記第１の部品の一部または全部がシリコンである。

【0020】

第５の態様では、第１の部品を構成する材料がシリコンにより作製されるため、フォトリソグラフィーとＤｅｅｐ－ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）と呼ばれるドライエッチング法により容易に高精度、微細かつ非磁性部品を作製することができる。

【0021】

第６の態様に係る部品は、前記金属接合材がハンダ材からなる部品である。

【0022】

第６の態様では、第１の部品と第２の部品の嵌合に用いられる金属接合材としてハンダ材を用いることから、第１の開口部と第２の開口部と第２の部品との間に形成される間隙に封入される際、加熱溶融することにより付与される流動性により、間隙の形状に沿って充填されるので、第１の部品と第２の部品との嵌合強度を高めることができる。
また、第１の部品と第２の部品の嵌合に用いられる金属接合材として、ハンダ材を用いるので、あらかじめ機械加工や電鋳材としてプリフォーム形状とすることができるので、第１の開口部と第２の開口部により形成される段差部に、第２の部品の挿入前に、あらかじめ設置することができるので、容易かつ高精度で金属接合部を形成することができる。
また、前記プリフォーム形状のハンダ材を第２の部品に取り付けることも可能であることから、容易かつ高精度で金属接合部を形成することができる。

【0023】

第７の態様に係る部品は、前記金属接合材がロウ材からなる部品である。

【0024】

第７の態様では、第１の部品と第２の部品の嵌合に用いられる金属接合材としてロウ材を用いることから、第１の開口部と第２の開口部と第２の部品との間に形成される間隙に封入される際、加熱溶融することにより付与される流動性により、間隙の形状に沿って充填されるので、第１の部品と第２の部品との嵌合強度を高めることができる。
また、第１の部品と第２の部品の嵌合に用いられる金属接合材として、ロウ材を用いるので、あらかじめ機械加工や電鋳材としてプリフォーム形状とすることができるので、第１の開口部と第２の開口部により形成される段差部に、第２の部品の挿入前に、あらかじめ設置することができるので、容易かつ高精度で金属接合部を形成することができる。
また、前記プリフォーム形状のロウ材を第２の部品に取り付けることも可能であることから、容易かつ高精度で金属接合部を形成することができる。

【0025】

第８の態様に係る部品は、前記第１の部品または前記第２の部品の少なくとも一方に、前記金属接合材に含まれる元素と拡散層を有する部品である。

【0026】

第８の態様では、第１の部品または第２の部品のうち、少なくとも一方で、これらを構成する元素のうち少なくとも一つが、前記金属接合材に含まれる元素と拡散層をつくるので、その嵌合強度を高めることができる。

【0027】

第９の態様に係る時計ムーブメントは、第１の態様から第８の態様までのいずれか一つの態様の部品を有する。

【0028】

第９の態様によれば、部品の嵌合力を向上することができ、低コストで衝撃に強く、耐磁性に優れた時計ムーブメントを提供することができる。

【0029】

第１０の態様に係る時計は、第９の態様の時計ムーブメントを有する。

【0030】

第１０の態様によれば、部品の嵌合力を向上することができ、低コストで衝撃に強い時計を提供することができる。

【0031】

第１１の態様は、第１の態様から第４の様態、および第６の様態から第８の態様までのいずれか一つの態様の部品の製造方法であって、基板上に第１のフォトレジスト層を第１の厚みに塗布する第１の塗布工程と、第１のフォトマスクを通して前記第１のフォトレジスト層を部分的に露光する第１の露光工程と、前記第１のフォトレジスト層の上に第２のフォトレジスト層を第２の厚みに塗布する第２の塗布工程と、第２のフォトマスクを通して前記第２のフォトレジスト層を部分的に露光する第２の露光工程と、露光した前記第１のフォトレジスト層及び前記第２のフォトレジスト層を現像して前記基板を露出させると共に、前記金属部品の外形形状を有する開口部を備えた成形型を形成する現像工程と、前記成形型を電鋳液に浸漬し通電して電鋳処理を行うことで、又は前記成形型を無電解めっき液に浸漬し無電解めっき処理を行うことで、前記開口部の内部に金属を析出させて前記成形型に沿って所望の厚みの金属体を成型する成型工程と、前記金属体の厚みが前記所定の厚みとなるように厚み調整を行う厚み調整工程と、前記第１のフォトレジスト層、前記第２のフォトレジスト層及び前記基板を除去して金属部品を得る除去工程と、を備える。

【0032】

第１１の態様によれば、電鋳法により、第１の開口部と第２の開口部を有するニッケル－リン等からなる第１の部品を作製することができる。

【0033】

第１２の態様は、第１の態様から第２の様態および第５の様態から第８の態様までのいずれか一つの態様の部品の製造方法であって、シリコン基板の第１の表面上と前記第１の表面に対向する第２の表面上に第１および第２のフォトレジスト層を塗布する塗布工程と、第１のフォトマスクを通して前記第１のフォトレジスト層を部分的に露光する第１の露光工程と、第２のフォトマスクを通して前記第２のフォトレジスト層を部分的に露光する第２の露光工程と、露光した前記第１のフォトレジスト層及び前記第２のフォトレジスト層を現像して、フォトレジスト層の一部を開口し、前記シリコン基板の一部を露出させる現像工程と、前記シリコン基板で、前記第１の表面のうちシリコンが露出した部分をエッチングする第１のエッチング工程と、前記シリコン基板で、前記第２の表面のうちシリコンが露出した部分をエッチングする第２のエッチング工程と、前記第１のフォトレジスト層及び前記第２のフォトレジスト層を除去する除去工程と、を備える。

【0034】

第１２の態様によれば、第１の開口部と第２の開口部を有するシリコンからなる第１の部品を作製することができる。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、寸法精度を上げることができるとともに、嵌合する際、脆性材料を破損することなく、十分な強度を有し、外観上においても優れた部品とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】（Ａ）は、本発明の第１の実施形態であって、アンクルの形状を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＡ－Ａ’における断面を示す図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるＢ－Ｂ’における断面を示す図である。

【図2】（Ａ）から（Ｇ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体の製造方法を示す図である。

【図3】（Ａ）から（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体の製造方法を示す図である。

【図4】（Ａ）から（Ｅ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体に第２の部品である軸を嵌合する工程を示す図である。

【図5】（Ａ）から（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体に第２の部品である軸を嵌合する工程を示す図である。

【図6】（Ａ）から（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体に設置される軸穴部の形状の例を示す図である。

【図7】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体と第２の部品である軸との嵌合部の形態の例を示す図である。

【図8】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体と第２の部品である軸との嵌合部の形態の例を示す図である。

【図9】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体と第２の部品である軸との嵌合部の形態の例を示す図である。

【図10】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態であって、第１の部品であるアンクル体と第２の部品である軸との嵌合部の形態の例を示す図である。

【図11】本発明の第２の実施形態であって、（Ａ）は、ガンギ車の平面形状を示す図であり、（Ｂ）はカナの断面形状を示す図である。

【図12】（Ａ）から（Ｆ）は、本発明の第２の実施形態のであって、第１の部品であるガンギ車の製造方法を示す図である。

【図13】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態であって、第１の部品であるガンギ車に第２の部品であるカナを嵌合する工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るアンクルを示す図である。アンクルは、時計を構成するムーブメントのうち、脱進機と呼ばれる時計の駆動と精度に係る非常に重要な部品であると同時に精度を要求される。また、磁性による影響を受けやすい構成部品であることから、非磁性材料の使用が望まれている。

【0038】

本発明の部品であるアンクル１０１は、第１部品であるアンクル体１０２、第２部品である軸１０３、ルビーからなる爪石１０４および剣先１０５から構成されている。
アンクル体１０２は、非晶質で非磁性であるニッケルーリン合金からなりＵＶ－ＬＩＧＡにより作製される。このニッケル－リン合金は、非常に脆い材料であり、打ち込み、圧入等の機械的嵌合では、破壊、破損する材料である。
軸１０３は、非磁性のステンレス系材料を用い機械加工により作製される。

【0039】

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ－Ａ’部の断面を示した図である。アンクル体１０２の嵌合部には、内部に向かって幅方向に広がる傾斜部１０６を有する第１の開口部１０７と、内部から外に向かって幅方向に広がる第２の開口部１０８を有している。
軸１０３は、鍔１０９を備えており、アンクル体１０２の第１の開口部１０７を嵌合後は完全に隠す大きさを有している。
これらのアンクル体１０２と軸１０３は、第１の開口部１０７に封入された形態を有する接合部１１０により嵌合一体化された部品であるアンクル１０１を形成している。
接合部１１０は、例えば、スズに微量の銅を含有するハンダ材である。

【0040】

図１（Ｃ）は、図１のＢ－Ｂ’部の断面を示した図であり、アンクル体１０２は、一表面から形成されている貫通しない開口表面側から内部に向かって幅方向に広がる傾斜部１１１を有する開口部１１２に充填されたハンダ材である接合部１１３を介して、剣先１０５と嵌合一体化している。

【0041】

このようなアンクル体１０２は、図２および図３に示した第１の塗布工程、第１の露光工程、第２の塗布工程、第２の露光工程、現像工程、成形工程、厚み調整工程、除去・分離工程を経て製造される。以下、これらの各工程について詳細に説明する。

【0042】

第１の塗布工程では、図２（Ａ）に示すように、シリコンウエハ２０１の一面に導電膜２０２を形成する。導電膜２０２は金、銅、クロム等の金属を用いるが、複数の膜の層構造で構成されていてもよい。また、形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等の気相めっき法による方法や無電解めっき等の湿式めっき法を採用してもよい。膜厚は、数ｎｍから数μｍの範囲であることが好ましい。
次に導電膜２０２上にフォトレジストを塗布することにより、図２（Ｂ）に示す第１のフォトレジスト層２０３を形成する。本実施形態における第１のフォトレジスト層２０３の厚みは７５μｍとした。フォトレジストとしては、ネガタイプ、ポジタイプのいずれも適用できるが、本実施形態では、ネガタイプのフォトレジストを使用した例について述べる。

【0043】

次に第１の露光工程を行う。第１の露光工程では、図示しない第１のフォトマスクを用いて露光を行うことにより、図２（Ｃ）に示す第１の開口部１０７となる露光部２０４を形成する。この露光部２０４は、図示しないフォトマスク側から入射した紫外線が第１のフォトレジスト層２０３により吸収されるため、深さ方向に露光量に分布が生じ、図２（Ｃ）に示すような厚み方向にフォトレジストが硬化する露光部２０４が縮まる分布を有しており、未露光部２０５との境界部に傾斜部２０６を形成する。この傾斜部２０６の角度は、露光量により、垂直に対して、＋１度（露光部が厚み方向で幅が広がる）から－５度（露光部が厚み方向で幅が狭まる）程度の範囲で制御することができる。本実施形態では、フォトレジスト内部に向かって幅が－1度の傾斜で狭まるように露光量を設定した。

【0044】

次に第２の塗布工程では、第１のフォトレジスト層２０３で使用したフォトレジストと同じフォトレジストを第１のフォトレジスト層２０３上に塗布することにより図２（Ｄ）に示す第２のフォトレジスト層２０７を形成する。この第２のフォトレジスト層２０７は、第１のフォトレジスト層２０３の未露光部２０５と一体化し、図２（Ｅ）に示す厚み１８０μｍを有するフォトレジスト層２０８を形成する。

【0045】

次に第２の露光工程では、図示しない第２のフォトマスクを用いて露光を行うことにより図２（Ｆ）に示した露光部２０９と露光部２１０を得る。露光部２０９は、嵌合部のうち第２の開口部１０８となるべき部分であり、露光部２１０は、アンクル体１０２の外形形状となるべき形状を有している。なお、図１（Ｃ）に示した剣先１０５を嵌合するための貫通しない開口部１１２は、図示しない第２のフォトマスクでの露光を行わないようにすればよい。

【0046】

次に現像工程を行う。図示しない現像液に浸漬することにより現像は行われ、図２（Ｇ）に示したような開口部２１１を有する成形型２１２が完成する。

【0047】

次に成形工程を行う。図３は、アンクル体の作製方法のうち電鋳に関わる工程の図である。成形工程では、成形型２１２を図示しないニッケル－リン合金電鋳浴内に浸漬し、図３（Ａ）に示す成形型３０１内に厚み２００μｍのニッケルーリン合金電鋳を行うことにより電鋳体３０２を得る。電鋳浴は、硫酸ニッケルと亜リン酸からなるものを使用し、電鋳された合金の組成のうち、リン含有率が１４ｗｔ％となるように条件設定を行った。このリン含有率が１４ｗｔ％の析出物は、非晶質であると同時に磁性的には非磁性特性を示した。

【0048】

次に厚み調整工程を行う。電鋳終了後、図示しない研削装置よび研磨装置により電鋳体３０２の厚みおよび表面を調整することにより所望とする厚みを有する電鋳体３０３を得る。

【0049】

最後に、除去・分離工程を行う。厚みおよび表面を調整した電鋳体３０３が形成されている成形型３０１のうち不要部の剥離、溶解を行うことによりにニッケル－リン合金電鋳からなるアンクル体３０４を得る。このアンクル体３０４のうち、軸１０３が嵌合されるべき軸穴３０５は、二段構造の第１の開口部３０６と第２の開口部３０７で構成されており、第１の開口部３０６が第２の開口部に対して幅方向で広くなっている。また、第１の開口部３０６の側壁には、開口面側から内部に向かって広がる第１の傾斜部３０８を有している。即ち、第１の開口部３０６が軸１０３が挿入される側の面から、第２の開口部３０７とつくる段差部へ向けて、幅方向に離間する傾斜部を備えている。また、第２の開口部３０７は、反対面に向かって内部から外部に向かって開口が広がっている第２の傾斜部３０９を有している。

【0050】

次に、第１の部品であるアンクル体１０２に第２の部品である軸１０３の取り付けについて説明する。
図４は、各部品の断面により嵌合工程を示した図である。
図４（Ａ）に示したように、第１の部品であるアンクル体４０１のうち、嵌合部である軸穴４０２は、第１の開口部４０３、第２の開口部４０４および、これら開口部により作られる底部４０５で構成されている。

【0051】

まず、図４（Ｂ）に示したように、第１の開口部４０３と底部４０５を利用して、銅を０．７％含有するスズを主成分とするハンダワッシャー４０６を配置する。
次に、図４（Ｃ）に示したように、鍔４０７を有する軸４０８を第１の開口部４０３側から軸穴４０２へ配置するが、この軸４０８の鍔４０７の軸穴４０２側には、第１の開口部４０３に挿入され、第２の開口部４０４には入らない大きさの凸部４０９を有している。

【0052】

次に、図４（Ｄ）に示したように、軸４０８を圧入することにより、軸４０８をアンクル体４０１に固定する。この時、ハンダワッシャー４０６は、例えば円環状で、その内径は、真部４１０の外形より小さい場合においても、ハンダワッシャー４０６が非常に柔らかいことから、脆い材料からなるアンクル体４０１には何ら影響を与えずに真部４１０を第２の開口部４０４へ挿入することができる。

【0053】

最後に、図４（Ｅ）に示したように、ハンダワッシャーの液相線温度である２３０℃以上に加熱・溶融することにより、ハンダワッシャー４０６に流動性をもたせ、第１の開口部４０３の形状に変形させ、かつ、軸４０８に設けられた凸部４０９の一部、または、全部を第１の開口部４０３内部に挿入し、接合部４１１を形成することにより、アンクル体４０１と軸４０８を嵌合・一体化することができる。この時、凸部４０９の寸法とハンダワッシャー４０６の寸法を適宜決定することにより、接合部４１１の充填量を調整することができる。

【0054】

なお、本実施形態では、ハンダワッシャー４０６を第１の部品であるアンクル体４０１の第１の開口部４０３に挿入・配置したが、図５に示したように、第２の部品である軸５０１側に配置してもよい。
また、ハンダワッシャー５０４を加熱・溶融することにより、第１の開口部５０６だけでなく、第２の開口部５０８と軸５０１との間にできる間隙部５１２に流出しても外観状問題が生じなければ、嵌合強度としては高まることから、好ましい状態である。

【0055】

さらに、本実施形態では、第１の開口部４０３および第２の開口部４０４の平面方向の形状は特に規定されるものではない。
この平面方向の形状の別の形態例を図６に示す。図６（Ａ）は、第１の部品であるアンクル体６０１の断面を示した図であり、第１の開口部６０２、第２の開口部６０３と底部６０４を示している。

【0056】

図６（Ｂ）は、一例として、図６（Ａ）におけるＣ方向から見た第１の開口部６０２、第２の開口部６０３および底部６０４を拡大した図であり、円形形状を有する第１の開口部縁部６０５、円形形状を有する第２の開口部縁部６０６および底部６０７を示した例を表した図である。
また、図６（Ｃ）は、別の例として、図６（Ａ）におけるＣ方向から見た第１の開口部６０２、第２の開口部６０３および底部６０４を拡大した図であり、第２の開口部縁部６０８が円形形状であるのに対して、第１の開口部縁部６０９が異形形状である例を示した図である。

【0057】

さらに、本実施形態の別の形態を図７に図示する。図７（Ａ）に示したように、軸７０１に一体形成された凸部７０２の断面形状を鍔７０３の方向に向かって、狭くなる形状とする。これにより、ハンダワッシャー７０４を加熱・溶融し、圧入することにより、図７（Ｂ）に示したごとく、凸部７０２を接合部７０７内部で楔のごとく働くため、軸７０１が抜き力に対して強度が上がることとなる。

【0058】

さらに、本実施形態では、軸１０３として非磁性であるステンレス材を用い、アンクル体１０２として、ニッケルーリン電鋳材料を使用したが、これら材料や表面にメッキ層を有するものを使用してもよい。また、ステンレス材以外の材料を用いてもよいことは言うまでもない。

【0059】

この本実施形態の別の形態を図８に図示する。図８（Ａ）は、鉄系材料からなる軸８０１表面にハンダ濡れ性が高い無電解ニッケル－ホウ素メッキ層８０２、ニッケルーリンからなるアンクル体８０３の表面に非磁性である金メッキ層８０４を形成し、銅を０．７％含有するスズからなるハンダワッシャー８０５を配置した図であり、図８（Ｂ）は、加熱することによりハンダワッシャー８０５を溶融し、軸８０１とアンクル体８０３を一体化し、ハンダ材からなる接合部８０６と軸８０１の界面部にスズとニッケルからなる拡散層８０７、ハンダ材からなる接合部８０６とアンクル体８０３との界面部にスズと金からなる拡散層８０８を形成した図を示している。

【0060】

この接合部８０６を有する本発明に係る部品であるアンクル８０９では、本発明に係る第１の部品であるアンクル体８０３と第２の部品である軸８０１の間に非常に強固な結合を有する拡散層８０８と８０８を形成する接合部８０６を有することから強度に優れたものが得られる。

【0061】

さらに本実施形態の別の形態例を図９に示す。図９（Ａ）は、軸９０１のみに高いハンダ濡れ性を有するメッキ層９０２を形成した例であり、図９（Ｂ）は、加熱することによりハンダワッシャー９０３を溶融し、軸９０１とアンクル体９０４を一体化し、ハンダ材からなる接合部９０６と軸９０１の界面部にスズとニッケルからなる拡散層９０５を形成した図を示している。
この場合、拡散層９０５は、軸９０１と接合部９０６との間に形成し、強固な接合を示す。アンクル体９０４には、抜き力方向に対しては傾斜部９０７により、強度を発揮し、平面断面構造として、円形状とは異なる異形形状、例えば図６（Ｃ）に示した形状とすることにより、回転方向の力に対する強度を発揮することが可能となる。

【0062】

さらに、本実施形態の別の形態例を図１０に示す。図１０（Ａ）は、アンクル体１００４の表面にハンダ濡れ性を有するメッキ層１００２を形成した例であり、図１０（Ｂ）は、加熱することによりハンダワッシャー８０５を溶融し、軸８０１とアンクル体８０３を一体化した図を示している。
この場合、拡散層１００５はアンクル体１００４とハンダ材からなる接合部１００６の界面に形成されることになるため、アンクル体１００４と接合部１００６の接合強度が高まることになり、軸１００１側との強度を高めるために、軸１００１の凸部１００７の平面断面構造を円形状とは異なる形状とすることが好ましい。

【0063】

また、別の形態例を含めた本実施形態では、図１に示すように、第１の部品であるアンクル体１０２と軸１０３の嵌合において、第１の開口部１０７および第２の開口部１０８と軸１０３との間隙に接合部１１０を設け、この接合部１１０を鍔１０９で覆うことにより、接合部１１０を隠すことができるので外観上問題を起こすことがない。

【0064】

以上、本発明に係る部品であるアンクルを第１の部品として、非磁性・非晶質ニッケル－リン合金電鋳からなるアンクル体、第２の部品についてステンレス材、鉄系材料による鍔付き軸について説明したが、同様な電鋳によるガンギ車、通常歯車等にカナと呼ばれる軸部品や鍔付きの軸の嵌合したものにも適用できることは言うまでもない。また、この部品を用いた時計用ムーブメントと、この時計用ムーブメントにより時計を製造することができる。

【0065】

（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態を示すものであって、図１１（Ａ）は、ガンギ車の平面形状を示す図であり、図１１（Ｂ）はカナの断面形状を示す図である。第１の部品であるシリコン製のガンギ車１１０１と第２の部品である金属製のカナ１１０２を示した図であり、この二つの部品は、軸穴１１０３を通して一体化された部品として使用される。

【0066】

図１２は、シリコン製ガンギ車１１０１の製造工程を説明するための断面を使った図であり、工程は、塗布工程と、第１の露光工程と、第２の露光工程と、現像工程と、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程と、除去工程から構成されている。

【0067】

まず、塗布工程では、図１２（Ａ）に示したシリコンウエハ１２０２の両面に、露光部が現像により除去される第１のポジ型フォトレジスト層１２０３と第２のポジ型フォトレジスト層１２０４を塗布する。

【0068】

次に第１の露光工程では、図１２（Ｂ）に示した、図示しない第１のフォトマスクを用いて、シリコンウエハの一面に露光部１２０５形成する。
次に第２の露光工程では、図１２（Ｂ）に示した、図示しない第２のフォトマスクを用いて、シリコンウエハの前記一面と対向する別の面に露光部１２０６と露光部１２０７を形成する。

【0069】

次に現像工程では、図１２（Ｃ）に示すように、図示しない現像液に基板１２０１を浸漬することにより、露光部１２０５、１２０６および１２０７部を除去する。

【0070】

次に第１のエッチング工程では、図１２（Ｄ）に示すように、いわゆるシリコンの深堀技術であるＤ－ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ－Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法により、反応ガスとしてＳＦ_６とＣＦ_４を用いて、シリコンウエハ１２０２のうち、第１の表面の開口部１２０８のエッチングをシリコンウエハ１２０２の厚み中央まで行い、第１の開口部１２１０と外形形状部１２１１を形成する。この第１の開口部１２１０は、適切なエッチング条件を設定することによりシリコンウエハ１２０２内部に向かって第１の開口部１２１０が広がるようにすることができることから、傾斜部１２１２と底部１２１３を有した構造となる。

【0071】

次に第２のエッチング工程では、図１２（Ｅ）に示すように、第１のエッチング工程と同様に、第２の表面の開口部１２０９のエッチングを前記第１のエッチング工程で形成した第１の開口部１２１０の底部１２１３および外形形状部１２１１に至るまで行うことにより、貫通した第２の開口部１２１４と貫通した外形形状部１２１５を得る。第１の開口部１２１０と第２の開口部１２１４は、接続され貫通孔を形成することとなるが、第１の開口部１２１０の底部１２１３の一部は、底部１２１７として残る。また、第２の開口部１２１４には、第１の開口部１２１０とは、異なり内部に向かって狭まる傾斜部１２１６を有する。

【0072】

次に除去工程では、図１２（Ｆ）に示すように、図示しない剥離液に基板１２０１を浸漬することにより、フォトレジスト層１２１８の除去を行うことにより第１の部品であるシリコンからなるガンギ車１２１９を得る。

【0073】

次に、第１の部品であるガンギ車１１０１に第２の部品であるカナ１１０２の取り付けについて説明する。
図１３は、各部品の主要部概略断面により嵌合工程を示した図である。
図１３（Ａ）に示したように、第１の部品であるシリコンからなるガンギ車１３０１には第１の開口部１３０２と第２の開口部１３０３が設けられているが、第１の開口部１３０２にはガンギ車１３０１の厚み方向内部に向かって広がる第１の傾斜部１３０４、第２の開口部１３０３にはガンギ車１３０１の厚み方向内部に向かって狭まる第２の傾斜部１３０５を有している。また、第１の開口部１３０２の底部１３０６には、銅０．７％を含有するスズからなるハンダワッシャー１３０７が配置されている。

【0074】

また、第２の部品である金属からなるカナ１３０８は、歯車部１３０９、軸部１３１０と軸部１３１０に形成された凸部１３１１、中心決め部１３１２、真部１３１３から構成されている。このうち、凸部１３１１は、歯車部１３０９方向に向かって狭まる傾斜を有している。
まず、カナ１３０８は、真部１３１３および中心決め部１３１２の一部がハンダワッシャー１３０７を貫通するように配置される。

【0075】

次に、図１３（Ｂ）に示すように、カナ１３０８をガンギ車１３０１へ押し込むと同時に、両者を加熱し、ハンダワッシャー１３０７を溶融することにより、カナ１３０８を完全に押し込み、その後、冷却することによりハンダを固化し、接合部１３１４を形成することによりカナ１３０８とガンギ車１３０１を一体化することにより、カナ１３０８が取り付けられたガンギ車１３０１を得る。

【0076】

なお、カナ１３０８をガンギ車１３０１の嵌合に際して、第１の開口部１３０２と第２の開口部１３０３が軸穴部１３１５を形成することになるが、軸穴部１３１５に対するカナ１３０８の位置合わせ精度は、中心決め部１３１２と第２の開口部１３０３の最も開口径が狭い部分である第１の開口部１３０２が作る底部１３０６の縁部１３１６との位置関係により決まるが、この縁部１３１６は、フォトリソグラフィーとエッチング工程に用いられるＤ－ＲＩＥによるエッチング加工精度によるものであり、いずれも微細加工性に優れた手段であり、機械加工で作られるカナ１３０８より精度として優れたものであることから、非常に高い位置だし精度を有している。

【0077】

このようにして製造されたカナ付きのガンギ車１３１７は、接合部１３１４に楔のごとく埋め込まれた凸部１３１１とガンギ車１３１７の厚み方向に広がる第１の開口部１３０２に埋め込まれた接合部１３１４が同様に楔のごとく作用するため、抜き力に対して、軸部１３１０は極めて高い強度をもって、ガンギ車１３０１に嵌合された状態となる。
また、軸部１３１０の平面方向の断面形状を図６（Ｃ）に例示した形状とすれば、カナ１３０８の回転方向に対する強度を高めることができる。

【0078】

また、カナ１３０８の接合部１３１４に埋没する部分の一部または全部に平面方向に円形とは異なる断面形状部を形成することにより、回転方向に対する強度が向上することができる。
また、軸部１３１０の材料としてハンダ濡れ性が高い材料を用いる、または、表面部にハンダ濡れ性が高いメッキ層を形成する等の手段を施せば、接合部１３１４と軸部１３１０の接合強度がさらに高まるので、強度に対する信頼性の向上と、その使用範囲を広めることができる。

【0079】

本実施形態では、接合部１３１４となる金属接合材としてハンダを用いたが、第１の部品および第２の部品が十分に耐熱性を有する材料から構成されている場合、例えば、第１の部品としてシリコンを用い、第２の部品として、ステンレス材や高耐熱性合金を用いる場合には、ロウ材を使用することも可能である。
さらに、第１の部品にシリコンを用いる場合、シリコンが金との拡散接合が可能であることから、金からなるワッシャー等を利用し、ロウ材として使用することも本発明に含まれる。

【0080】

また、本実施形態では、第１の部品であるガンギ車１３０１と軸部１３１０の嵌合において、第１の開口部１３０２および第２の開口部１３０３とカナ１３０８との間隙に接合部１３１４を設け、この接合部１３１４を歯車部１３０９で覆うことにより、接合部１３１４を隠すことができるので外観上問題を起こすことがない。

【0081】

以上、本発明に係る部品としてカナを嵌合したガンギ車、第１の部品として、シリコン製ガンギ車、第２の部品についてステンレス材、鉄系材料による歯車付きカナについて説明したが、シリコンにより作製されるアンクル体、ヒゲゼンマイ、歯車等に対し、軸やカナを嵌合する場合においても本発明を適用できることは言うまでもない。
また、この部品を用いた時計用ムーブメントと、この時計用ムーブメントにより時計を製造することができる。

【符号の説明】

【0082】

１０１、４１２、５１０、７０９、８０９、９０８、１００８…アンクル
１０２、３０４、４０１、５０５、６０１、７０５、８０３、９０４、１００４…アンクル体
１０３、４０８、５０１、７０１、８０１、９０１、１００１…軸
１０４…爪石
１０５…剣先
１０６、１１１、２０６、１２１２、１２１６…傾斜部
１０７、３０６、４０３、５０６、６０２、１２１０、１３０２…第１の開口部
１０８、３０７、４０４、５０８、６０３、１２１４、１３０３…第２の開口部
１０９、４０７、５０２、７０３…鍔
１１０、１１３、４１１、５１１、７０７、７０８、８０６、９０６、１００６、１３１４…接合部
１１２、２１１、１２０８…開口部
２０１、１２０２…シリコンウエハ
２０２…導電膜
２０３…第１のフォトレジスト層
２０４、２０９、２１０、１２０５、１２０６、１２０７…露光部
２０５…未露光部
２０７、２０８、１２１８…フォトレジスト層
２１２、３０１…成形型
３０２、３０３…電鋳体
３０５、４０２…軸穴
３０８、５０７、７０６、９０７、１３０４…第１の傾斜部
３０９、５０９、１３０５…第２の傾斜部
４０５、６０４、６０７、１２１３、１２１７、１３０６…底部
４０６、５０４、７０４、８０５、９０３、１００３、１３０７…ハンダワッシャー
４０９、７０２、１００７、１１０７、１３１１…凸部
４１０、５０３、１３１３…真部
５１２…間隙部
６０５、６０９…第１の開口部縁部
６０６、６０８…第２の開口部縁部
８０２…ニッケル－ホウ素メッキ層
８０４…金メッキ層
８０７、８０８、９０５、１００５…拡散層
９０２、１００２…メッキ層
１１０１、１２１９、１３０１、１３１７…ガンギ車
１１０２、１３０８…カナ
１１０３…軸穴
１１０４、１３１３…真部
１１０５、１３０９…歯車部
１１０６、１３１２…中心決め部
１２０１…基板
１２０３…第１のポジ型フォトレジスト層
１２０４…第２のポジ型フォトレジスト層
１２０８…第１の表面の開口部
１２０９…第２の表面の開口部
１２１１、１２１５…外形形状部
１３１０…軸部
１３１５…軸穴部
１３１６…縁部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】