EP4663814A1 - Procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique - Google Patents

Procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique

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Publication number
EP4663814A1
EP4663814A1 EP24181688.3A EP24181688A EP4663814A1 EP 4663814 A1 EP4663814 A1 EP 4663814A1 EP 24181688 A EP24181688 A EP 24181688A EP 4663814 A1 EP4663814 A1 EP 4663814A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
irradiation
photosensitive resin
modification
adjustment
layer
Prior art date
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Pending
Application number
EP24181688.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Enrica MONTINARO
Mickaël Chabart
Sergei Kozlov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richemont International SA
Original Assignee
Richemont International SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Richemont International SA filed Critical Richemont International SA
Priority to EP24181688.3A priority Critical patent/EP4663814A1/fr
Publication of EP4663814A1 publication Critical patent/EP4663814A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/003—3D structures, e.g. superposed patterned layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/005—Jewels; Clockworks; Coins

Definitions

  • the present invention relates generally to the manufacture of electroplating or metal growth molds which are subsequently used to manufacture watch or jewelry components by electroplating, electrodeposition, metal growth, catalytic or autocatalytic growth.
  • Such molds are typically manufactured using processes that employ photolithography to irradiate a photosensitive resin and then create an impression in the resin.
  • One object of the present invention is to address the disadvantages of the prior art mentioned above and in particular, firstly, to propose a method for manufacturing a mold for electroplating or metal growth of a watch part or a piece of jewelry which allows the watch part or piece of jewelry to be manufactured with high precision, and/or which is flexible, and/or which is fast, and/or which allows the manufacturing reference to be changed without significant additional costs.
  • the irradiation characteristics are specifically designed to irradiate the resin to a particular depth. This allows for compensation of diffraction, reflection, absorption, and energy distribution phenomena of the light beam (e.g., the Gaussian shape of the laser) within the resin to guarantee a specific geometry (particularly along the direction of irradiation penetration into the resin) of the footprint sides that will be formed after resin development. In one specific example, it is possible to obtain sides with precise verticality (to within ⁇ 1°, for example), even if the resin layer is thick (e.g., more than 300 ⁇ m, 400 ⁇ m, 500 ⁇ m, or 600 ⁇ m). It is also possible to irradiate the same area of resin multiple times (each time with a specific setting to preferentially irradiate a particular depth).
  • the manufacturing process can be defined by the following characteristics, taken individually or in combination.
  • irradiation according to the first pattern is performed "all at once," meaning that an entire portion of the photosensitive resin is irradiated simultaneously.
  • the irradiation takes less time than when a beam or ray is moved to irradiate at least a first portion.
  • the first projected pattern has a larger surface area than a beam of light or electrons, and the irradiation is performed in a single pass. It should be noted that irradiation according to the first pattern does not require the use of a physical mask between the light source and the photosensitive resin.
  • irradiation according to the first pattern is free of
  • the step involves moving, positioning, or creating a mask (typically made of a panel or plate, such as a coated glass plate etched with the pattern to be irradiated).
  • a mask typically made of a panel or plate, such as a coated glass plate etched with the pattern to be irradiated.
  • the projection of the first irradiation pattern and the projection of the second irradiation pattern are separated by a period of irradiation stoppage.
  • the projection of the first irradiation pattern and the projection of the second irradiation pattern are carried out one after the other, preferably without a period of interruption of the irradiation.
  • the projection of the first irradiation pattern and/or the projection of the second irradiation pattern includes the generation of a digital image to be projected.
  • the projection of the first irradiation pattern and/or the projection of the second irradiation pattern includes the use of a light valve and/or a mirror and/or a light modulator and/or a liquid crystal display.
  • an adaptive or dynamic digital mask e.g., liquid crystals
  • the projection of the first irradiation pattern and/or the projection of the second irradiation pattern comprises the simultaneous irradiation of a continuous surface area greater than 0.0001 mm2 , preferably greater than 0.001 mm2 , preferably greater than 0.1 mm2 , preferably greater than 0.3 mm2 , preferably greater than 0.5 mm2 , and preferably greater than 0.7 mm2 .
  • the continuous irradiated surface area is larger than that of a spot or a point in a beam.
  • mobile direct irradiation unit which moves relative to the resin to irradiate it.
  • the first irradiation pattern and/or the second irradiation pattern has a contour with at least one edge, and/or at least one straight portion, and/or at least one projection, and/or at least one recessed shape relative to the rest of the contour.
  • the first irradiation pattern and/or the second irradiation pattern has a complex shape, contour, or perimeter that corresponds to at least a portion of the shape, contour, or perimeter of the first or second watch or jewelry component, respectively.
  • the first irradiation pattern and/or the second irradiation pattern is not a spot or point of light from a collimated or focused irradiation beam that moves to irradiate the photosensitive resin.
  • the first portion of said at least one layer of photosensitive resin and said at least one other portion of said at least one layer of photosensitive resin are distinct, for example separated by a predetermined distance or arranged on two different base substrates or arranged on two different layers of photosensitive resin. This makes it possible to form distinct patterns for distinct impressions intended to manufacture distinct parts.
  • the manufacturing process includes a step, preferably carried out between the irradiation of the first portion and the irradiation of the second portion, consisting of imposing a relative displacement between an irradiation source and said at least one base substrate or said at least one layer of photosensitive resin, between the irradiation of the first portion of said at least one layer of photosensitive resin and the irradiation of said at least another portion of said at least one layer of photosensitive resin.
  • the relative movement between the irradiation source and at least one base substrate or at least one layer of photosensitive resin, and the irradiation itself can be continuous: the substrate moves continuously, and the image changes accordingly.
  • the image can also remain unchanged to smooth the edges of the patterns through relative movement (continuous exposure with a pattern).
  • the adjustment and/or modification of the focus of radiation emitted during irradiation is a modification of the relative position of the focal plane of the emitted radiation.
  • an external surface of the photosensitive resin of at least 10 ⁇ m, preferably at least 25 ⁇ m, preferably at least 50 ⁇ m, preferably at least 80 ⁇ m, preferably at least 100 ⁇ m, preferably at least 125 ⁇ m, preferably at least 150 ⁇ m, preferably at least 175 ⁇ m.
  • the adjustment and/or modification of the focus of radiation emitted during irradiation is accompanied by an adjustment and/or modification of an irradiation power or an irradiation energy.
  • the first and second wavelengths are chosen from a range of values from 300 nm to 405 nm or even 420 nm, and typically from 365 nm to 385 nm.
  • the exposure is carried out with a beam comprising several wavelengths.
  • the beam is expected to deliver a first percentage of energy at a wavelength of 365 nm, a second percentage at 380 nm, a third percentage at 395 nm, and a fourth percentage at 405 nm.
  • Wavelengths and/or percentages other than those mentioned above can be selected depending on the irradiation depth, substrate thickness, resin type, etc.
  • the adjustment and/or modification of the resolution of the radiation emitted during irradiation is carried out to adjust the resolution in a range of values from 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m and for example from 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m or 5 ⁇ m and more particularly from 0.4 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the adjustment and/or modification of an irradiation characteristic carried out between the irradiation of the first portion of the photosensitive resin and the second portion of the photosensitive resin is carried out so as to adjust an angle of the flanks of the irradiated photosensitive resin within a predetermined range and in particular a verticality of the flanks of the photosensitive resin within a predetermined range, for example from 89° to 91°, corresponding to an error of 4 ⁇ m for a thickness of 250 ⁇ m.
  • the manufacturing process includes at least one step consisting of texturing or developing said at least one layer of photosensitive resin to form at least one impression to form the timepiece or the piece of jewelry, or a part of this piece.
  • the irradiation of the first portion of the photosensitive resin and the irradiation of the second portion of the photosensitive resin are carried out sequentially, with or without interruption of the irradiation.
  • the adjustment of the irradiation characteristic is dynamic.
  • the irradiation of the first portion of the photosensitive resin and the irradiation of the second portion of the photosensitive resin are carried out at least partially simultaneously with each other. In another embodiment, the irradiation of the first portion of the photosensitive resin with a first wavelength is carried out at least partially simultaneously with the irradiation of the second portion of the photosensitive resin with a second wavelength.
  • the process is free from the step of setting up / moving / manufacturing a physical mask.
  • the process may be entirely free of the step of projecting and moving an irradiation point or a light beam onto the resin.
  • the process may include a step of projecting and moving an irradiation point or a light beam onto the resin to irradiate only a specific part of the resin to be irradiated.
  • the process includes a step of moving, deforming, adjusting, or modifying a contour or surface of the first irradiation pattern to obtain the second irradiation pattern.
  • the step of moving, deforming, adjusting, or modifying a contour or surface of the first irradiation pattern to obtain the second irradiation pattern is dynamic, continuous, or without interruption of the irradiation.
  • irradiation can be carried out with UV light rays, visible light rays, infrared rays, electron rays, laser light rays.
  • the process includes a step of depositing a second layer of resin to form a multi-level mold.
  • the process includes a step, for example preliminary, consisting of depositing a conductive or priming layer, typically on at least one base surface of the base substrate.
  • the process comprises a step of depositing at least one additional layer of resin, and a step of irradiating at least a portion of this additional resin, typically according to the implementations described above.
  • the additional resin layer once irradiated, is typically developed to form impressions or a particular texture.
  • the resin is of the SU-8 type.
  • the resin is deposited on a spinning wheel (Spin coating), or in the form of a dry film (laminated layer).
  • a watch part can be a component of a movement or a decorative part, such as a watch gear, an escape wheel, an anchor, a watch bridge, an index, a hand...
  • the jewelry piece can be a part of a clasp or a joint of a piece of jewelry, such as for example a chaton, a bolt, a strike plate, a joint hub.
  • the manufacturing process of a watch part or a piece of jewelry includes a step consisting of electrodeposition with energizing of a basic conductive layer.
  • the manufacturing process of a watch part or a piece of jewelry includes a step consisting of carrying out a catalytic or autocatalytic deposition from a basic catalytic layer.
  • the manufacturing process for a watch part or a piece of jewelry includes a step consisting of dissolving the mold and/or releasing the watch part or the piece of jewelry.
  • the manufacturing process for a watch part or a piece of jewelry includes a step consisting of machining / grinding / leveling one face of the mold.
  • the watch part or the piece of jewelry can be made of nickel, nickel-phosphorus alloy, gold, and generally any material or metal that can be electrodeposited and/or deposited catalytically.
  • the escapement wheel of the figure 1 represents an escapement wheel forming a clockwork component that can be manufactured using an electroplating or metal growth mold.
  • the escapement wheel of the figure 1 is a thin, flat part (for example, with a thickness between 80 ⁇ m and 500 ⁇ m), and can be fabricated by electroplating or metal growth, according to a process commonly known as UV-LIGA (a process for manufacturing microstructures by photolithography and electroforming).
  • UV-LIGA a process for manufacturing microstructures by photolithography and electroforming.
  • This process uses an ultraviolet (UV) light source to expose a photoresist, usually a SU-8 resin, to create (imprints in which parts can be formed by electrodeposition).
  • the exhaust wheel of the figure 1 can typically be made of metal, such as nickel, a nickel-phosphorus alloy, gold...
  • the example of the figure 1 is an escape wheel, but we can plan to manufacture any other watch part, such as an anchor, a watch bridge, an index, a hand...
  • We can also plan to manufacture a piece of jewelry such as a bezel, a part of a clasp or a joint of a piece of jewelry, such as a bolt, a strike plate, a hinge hub...
  • the base substrate 11 is typically a silicon wafer, but any other type of base substrate is acceptable.
  • the conductive layer 12 can be a thin layer of gold deposited by physical vapor deposition (PVD). Alternatively, layer 12 can be a starting layer designed to initiate or promote catalytic deposition and growth without an electric deposition current (an "electroless” process).
  • a layer of photosensitive resin 13 onto the base substrate 11 (more specifically, onto the conductive layer 12 of the base substrate 11).
  • SU-8 resin a negative photosensitive resin commonly used in this field, could be deposited. Deposition could be performed using a spin coating or by depositing a "ready-to-deposit" film.
  • SU-8 resin exhibits a peak absorption or maximum sensitivity in the ultraviolet range, at a wavelength of 365 nm. However, this resin is also reactive at other wavelengths.
  • FIG. 4 This represents a third step in the manufacturing process by irradiating a first portion of the photosensitive resin layer 13, according to a first variant.
  • an irradiation device 20 is positioned opposite the photosensitive resin layer 13, and a first PM pattern is projected onto the photosensitive resin layer 13, thus irradiating an entire first portion of the photosensitive resin layer 13 in a single pass.
  • the irradiation device 20 typically includes one or more irradiation sources (light-emitting diodes, UV diodes, etc.), optical elements (mirrors, lenses, etc.) to generate a pattern to be projected onto the photosensitive resin.
  • the first PM pattern projected onto the photosensitive resin layer 13 can correspond to the exhaust wheel of the figure 1 to irradiate in one go all the photosensitive resin 13 needed to form an imprint corresponding to the escape wheel of the figure 1
  • the first PM pattern projected onto the photosensitive resin layer 13 would correspond to only a part of the escape wheel of the figure 1 .
  • the irradiation device 20 does not include a mask to be placed between a light source of the irradiation device 20 and the photosensitive resin layer 13.
  • no physical mask a panel or engraved plate to let light through
  • the irradiation device 20 is designed to generate an image corresponding to the first pattern.
  • the irradiation device 20 may use at least one light valve and/or at least one mirror and/or a light modulator and/or a liquid crystal display.
  • the first pattern can be created.
  • FIG. 5 represents a fourth step in the manufacturing process by irradiating a second portion of the photosensitive resin layer 13, according to the first variant.
  • the process includes a step consisting of projecting a second motif DM to irradiate a second portion of the photosensitive resin layer 13, typically to be able to form an impression in the photosensitive resin layer 13 corresponding to a second watch or jewelry piece, different from the first piece corresponding to the first motif PM.
  • the irradiation device 20 is designed to generate an image corresponding to the second DM pattern.
  • at least one light valve from a set of several light valves and/or at least one mirror from a set of several mirrors, or a light modulator and/or a liquid crystal display can be specifically controlled to create the second DM pattern.
  • the irradiation pattern can be modified to form a first PM pattern or a second DM pattern, each corresponding to a specific part to be manufactured. It is also possible to move the base substrate 11 and/or the irradiation device 20 between the steps of the figures 4 And 5 , to form a first PM motif and a second DM motif that are quite distinct.
  • FIG. 6 represents a fifth step in the manufacturing process by developing the photosensitive resin layer 13 to obtain a mold for electroplating or metal growth for the manufacturing a watch or jewelry component. More specifically, the resin can be immersed in a specific development solvent, and plasma exposure with oxygen and CF4 can also be used to remove residues from the developed patterns or impressions.
  • FIG 7 represents a first step in the manufacture of a timepiece 31, 32 (or a piece of jewelry) using the mold of the figure 6 Galvanic growth, or catalytic or autocatalytic growth, can be predicted.
  • FIG 8 represents a second manufacturing step of a watch part 31, 32 (or a piece of jewelry) by removing the photosensitive resin 13 from the base substrate 11, for example with a CF4 plasma.
  • FIG 9 represents the watch parts 31 and 32 (or jewelry) obtained once freed from the base substrate (for example by dissolving the silicon base substrate 11 in a KOH bath, and etching the conductive layer 12).
  • the Figure 10 represents the irradiation of the first part of the photosensitive resin 13 with first optical parameters: a first focus f1, and/or a first depth of field DoF1, and/or a first wavelength ⁇ 1, and/or a first irradiation power P1, and/or a first irradiation energy E1, and/or a first irradiation time T1, and/or a first irradiation contour C1...
  • This first configuration allows a first dose of predetermined irradiation energy to be delivered to the first part of the photosensitive resin 13 located at the first depth P1.
  • the figure 11 represents a second step of the second variant of the irradiation steps of the figures 4 And 5 of the manufacturing process. Specifically, the figure 11 represents the irradiation of the second part of the photosensitive resin 13 with second optical parameters: a second focusing f2, and/or a second depth of field DoF2, and/or a second wavelength ⁇ 2, and/or a second irradiation power P2, and/or a second irradiation energy E2, and/or a second irradiation time T2, and/or a second irradiation contour C2...
  • This second configuration allows a second predetermined dose of irradiation energy to be delivered to the second part of the photosensitive resin 13 located at the second depth P2. It is understood that the rest of the column or thickness of photosensitive resin 13 is also irradiated.
  • Sequential irradiation of the photosensitive resin 13 at different depths makes it possible to obtain lateral edges of impressions with a very precise orientation relative to the vertical. For example, perfectly vertical edges can be obtained, even at significant thicknesses. An orientation of ⁇ 1° relative to the vertical can be guaranteed.
  • the stages of Figures 10 and 11 are preferably implemented for thick layers of photosensitive resin 13, for example with a thickness of at least 300 ⁇ m, 400 ⁇ m, 500 ⁇ m or more.
  • Multiple irradiation passes can be planned to shift, for example, the "optimal" or "maximum” target irradiation depth by at least 150 ⁇ m, or 200 ⁇ m between each pass.
  • FIG 12 represents a first step in a third variant of the irradiation steps of figures 4 And 5 of the manufacturing process.
  • the figure 12 introduced as a third variant, represents a special case of the second variant.
  • the figure 12 represents the irradiation of the first part of the photosensitive resin 13 with initial optical parameters: a first focusing angle f1 and at least a first wavelength ⁇ 1 and/or a first irradiation energy E1.
  • This initial configuration allows for the delivery of a predetermined first dose of irradiation energy to the first part of the photosensitive resin 13 located at the first depth P1.
  • the photosensitive resin 13 has a thickness of 400 ⁇ m, we can consider the first depth P1 to be 300 ⁇ m, the first wavelength ⁇ 1 to be 365 nm and/or the first irradiation energy E1 to be 235 mJ/ cm2 .
  • FIG 13 represents a second step of the third variant of the irradiation steps of the figures 4 And 5 of the manufacturing process.
  • the figure 13 represents the irradiation of the second part of the photosensitive resin 13 with second optical parameters: a second focusing f2, and at least a second wavelength ⁇ 2, and/or a second irradiation energy E2.
  • This second configuration allows a second predetermined dose of irradiation energy to be delivered to the second part of the photosensitive resin 13 located at the second depth P2.
  • the second depth P2 can be considered to be 100 ⁇ m
  • the second wavelength ⁇ 2 is chosen between 365 nm and 405 nm, typically 365 nm, 380 nm, 395 nm or 405 nm
  • the second irradiation energy E2 is 210 mJ/ cm2 .
  • the irradiation device 20 can be designed to adjust an exposure time, use, from among a plurality of irradiation sources 21, irradiation sources 21 having a specific wavelength, adjust an optical device 22 to filter (with high-pass or low-pass filters) a portion of the emitted irradiation, adjust the position of a focal plane, adjust a diaphragm opening... Consequently, between the first configuration of the figure 10 or 12 and the second configuration of the figure 11 Or 13
  • the irradiation of the resin is not maximal at the same depth, which ensures cross-linking of the resin 13 which will offer, after the development of the figure 6 , sides perfectly oriented vertically, or with controlled orientation or angling effects.
  • a method for manufacturing a mold according to the present invention, and the manufacture of a watch part or a piece of jewelry, are capable of industrial application.
  • irradiation may or may not be interrupted while the irradiation device 20 adjusts or modifies the irradiation parameters.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un moule (10) de galvanoplastie ou de croissance métallique d'une pièce d'horlogerie (31, 32) ou d'une pièce de joaillerie (31, 32), comprenant les étapes consistant à :
- se munir d'un substrat de base (11),
- déposer au moins une couche de résine photosensible (13),
- irradier la résine photosensible (13) pour apporter une première dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une première profondeur (P1) dans la résine photosensible (13),
caractérisé en ce que l'étape d'irradiation comprend, après avoir irradié la première portion de la résine photosensible (13), un ajustement et/ou une modification d'une caractéristique d'irradiation, pour apporter une deuxième dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une deuxième profondeur (P2) dans la résine photosensible (13).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • La présente invention concerne de manière générale la fabrication de moules de galvanoplastie ou de croissance métallique qui seront ensuite utilisés pour fabriquer des pièces d'horlogerie ou des pièces de joaillerie par galvanoplastie, électrodéposition, croissance métallique, croissance catalytique ou autocatalytique. De tels moules sont typiquement fabriqués selon des procédés qui font intervenir de la photolithographie pour irradier une résine photosensible et créer ensuite une empreinte dans la résine photosensible.
    • État de la technique
  • Il est connu dans les procédés de fabrication de moules de galvanoplastie ou de croissance métallique d'interposer un masque (typiquement une plaque en verre revêtue d'un film métallique ensuite gravé) entre une source lumineuse et la résine photosensible. Cependant, un tel masque requiert une fabrication spécifique et on doit changer de masque à chaque fois que l'on veut fabriquer un moule pour une nouvelle pièce d'horlogerie ou une nouvelle pièce de joaillerie, ce qui nuit évidemment à la flexibilité du procédé de fabrication et/ou augmente les coûts de fabrication.
  • Il est également connu dans l'art antérieur WO 2023/012035 A1 de pouvoir irradier de la résine photosensible avec un rayon laser ou un faisceau d'électrons. En contrepartie, cette manière de faire nécessite un temps important pour irradier totalement la surface désirée de la résine photosensible. De plus, une fois la résine photosensible irradiée, on peut prévoir de la développer dans un solvant de révélation spécifique, formant ainsi des empreintes et des flancs dans la résine. Il peut être constaté que les flancs des empreintes ne sont pas parfaitement conformes à la géométrie voulue (on peut constater des écarts de perpendicularité, de planéité...), si bien que la géométrie des pièces d'horlogerie ou des pièces de joaillerie peut être négativement affectée.
    • Exposé de l'invention
  • Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie qui permette de fabriquer ensuite une pièce d'horlogerie ou une pièce de joaillerie avec une grande précision, et/ou qui soit flexible, et/ou qui soit rapide, et/ou qui permette de changer de référence de fabrication sans surcoûts importants.
  • Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie, comprenant les étapes consistant à :
    • se munir d'un substrat de base,
    • déposer au moins une couche de résine photosensible sur le substrat de base,
    • irradier la résine photosensible pour apporter une première dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une première portion de la résine photosensible située à une première profondeur dans la résine photosensible,
    caractérisé en ce que l'étape d'irradiation comprend, après avoir irradié la première portion de la résine photosensible, un ajustement et/ou une modification d'une caractéristique d'irradiation, pour apporter une deuxième dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une deuxième portion de la résine photosensible située à une deuxième profondeur dans la résine photosensible.
  • Selon cette mise en oeuvre, on peut prévoir de faire plusieurs irradiations séquentielles ou successives, en changeant au moins une caractéristique d'irradiation de sorte à spécifiquement irradier la résine à une profondeur particulière. On peut ainsi compenser des phénomènes de diffraction, réflexion, absorption et de distribution de l'énergie du faisceau lumineux (exemple : forme gaussienne du laser) au sein de la résine pour garantir une géométrie particulière (en particulier selon une direction de pénétration de l'irradiation dans la résine) des flancs de l'empreinte qui sera formée après développement de la résine. Selon un exemple particulier, on peut obtenir des flancs qui présentent une verticalité précise (à ± 1 ° par exemple), même si la couche de résine est épaisse (par exemple plus de 300 µm d'épaisseur, ou plus de 400 µm d'épaisseur, ou plus de 500 µm d'épaisseur, ou plus de 600 µm d'épaisseur). On peut très bien prévoir d'irradier plusieurs fois la même zone de résine (avec donc à chaque fois un réglage particulier pour irradier de manière préférée une profondeur particulière).
  • Selon un mode de réalisation, l'invention peut se rapporter à un procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie, comprenant les étapes consistant à :
    • se munir d'un substrat de base,
    • déposer au moins une couche de résine photosensible sur le substrat,
    • irradier une première portion de la résine photosensible,
    caractérisé en ce que l'étape d'irradiation comprend, après avoir irradié la première portion de la résine photosensible, un ajustement et/ou une modification d'une focalisation d'un rayonnement émis lors de l'irradiation, en particulier une modification d'une position d'un plan de focalisation du rayonnement émis, pour irradier une deuxième portion de la résine photosensible.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention peut se rapporter à un procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie, comprenant les étapes consistant à :
    • se munir d'un substrat de base,
    • déposer au moins une couche de résine photosensible sur le substrat,
    • irradier une première portion de la résine photosensible,
    caractérisé en ce que l'étape d'irradiation comprend, après avoir irradié la première portion de la résine photosensible, un ajustement et/ou une modification d'une énergie d'irradiation ou d'une puissance d'irradiation pour irradier une deuxième portion de la résine photosensible.
  • Le procédé de fabrication peut être défini par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en combinaison.
  • Selon un mode de réalisation :
    • l'irradiation de la première portion de ladite au moins une couche de résine photosensible est effectuée en projetant sur ladite au moins une couche de résine photosensible un premier motif d'irradiation correspondant à au moins une partie d'une première pièce d'horlogerie ou de joaillerie,
    • et après l'ajustement et/ou la modification de l'irradiation, le procédé comprend l'irradiation d'au moins une autre portion de ladite au moins une couche de résine photosensible en projetant sur ladite au moins une couche de résine photosensible un deuxième motif d'irradiation correspondant à au moins une partie d'une deuxième pièce d'horlogerie ou de joaillerie.
  • Selon la mise en oeuvre ci-dessus, l'irradiation selon le premier motif est effectuée « d'un seul tenant » c'est-à-dire qu'on irradie en une seule fois toute une partie de la résine photosensible. Ainsi, l'irradiation demande moins de temps que dans le cas où on utilise un rayon ou un faisceau que l'on déplace pour irradier ladite au moins une première portion. Autrement dit, le premier motif projeté présente une surface supérieure à celle d'un rayon de lumière ou d'électrons et l'irradiation est effectuée en une seule fois. On peut noter que l'irradiation selon le premier motif est exempte d'utilisation d'un masque physique intercalé entre la source lumineuse et la résine photosensible. Autrement dit, l'irradiation selon le premier motif est exempte d'étape de déplacement ou de positionnement ou de création d'un masque (typiquement réalisé en un panneau ou en une plaque, comme une plaque de verre revêtue et gravée au motif à irradier). Enfin, selon cette mise en oeuvre, il est proposé de modifier le motif d'irradiation entre le premier motif irradiation et le deuxième motif irradiation, ce qui augmente la flexibilité du procédé.
  • Selon un mode de réalisation, la projection du premier motif d'irradiation et la projection du deuxième motif d'irradiation sont séparées par une période d'arrêt de l'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation, la projection du premier motif d'irradiation et la projection du deuxième motif d'irradiation sont effectuées à la suite l'une de l'autre, de préférence sans période d'arrêt de l'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation, la projection du premier motif d'irradiation et/ou la projection du deuxième motif d'irradiation comprend la génération d'une image numérique à projeter.
  • Selon un mode de réalisation, la projection du premier motif d'irradiation et/ou la projection du deuxième motif d'irradiation comprend l'utilisation d'une valve lumineuse et/ou d'un miroir et/ou d'un modulateur de lumière et/ou d'un afficheur à cristaux liquides. Selon certaines variantes de ce mode de réalisation, on peut considérer que l'on emploie un masque numérique (par exemple des cristaux liquides) adaptatif ou dynamique pour créer le premier motif d'irradiation ou le deuxième motif d'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation, la projection du premier motif d'irradiation et/ou la projection du deuxième motif d'irradiation comprend l'irradiation simultanée d'une surface d'un seul tenant supérieure à 0.0001 mm2, de préférence supérieure à 0.001 mm2, de préférence supérieure à 0,1 mm2, de préférence supérieure à 0,3 mm2, de préférence supérieure à 0,5 mm2, de préférence supérieure à 0,7 mm2. Autrement dit, la surface irradiée d'un seul tenant est supérieure à celle d'un spot ou d'un point d'un faisceau mobile d'irradiation directe qui se déplace par rapport à la résine pour l'irradier.
  • Selon un mode de réalisation, le premier motif d'irradiation et/ou le deuxième motif d'irradiation présente un contour avec au moins une arête, et/ou au moins une portion rectiligne, et/ou au moins une saillie, et/ou au moins une forme en creux par rapport au reste du contour. Autrement dit, le premier motif d'irradiation et/ou le deuxième motif d'irradiation présente une forme ou un contour ou un périmètre complexe qui correspond à au moins une portion de la forme ou du contour ou du périmètre respectivement de la première pièce d'horlogerie ou de joaillerie ou de la deuxième pièce d'horlogerie ou de joaillerie. En d'autres termes, le premier motif d'irradiation et/ou le deuxième motif d'irradiation n'est pas un spot ou un point lumineux d'un rayon d'irradiation collimaté ou focalisé et qui se déplace pour irradier la résine photosensible.
  • Selon un mode de réalisation, la première portion de ladite au moins une couche de résine photosensible et ladite au moins une autre portion de ladite au moins une couche de résine photosensible sont distinctes, par exemple séparées par une distance prédéterminée ou agencées sur deux substrats de base différents ou agencées sur deux couches de résine photosensible différentes. Cela permet de former des motifs distincts pour des empreintes distinctes destinées à fabriquer des pièces distinctes.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend une étape, effectuée de préférence entre l'irradiation de la première portion et l'irradiation de la deuxième portion, consistant à imposer un déplacement relatif entre une source d'irradiation et ledit au moins un substrat de base ou ladite au moins une couche de résine photosensible, entre l'irradiation de la première portion de ladite au moins une couche de résine photosensible et l'irradiation de ladite au moins une autre portion de ladite au moins une couche de résine photosensible. Une fois la première portion irradiée, le substrat de base et/ou la résine photosensible et/ou la source d'irradiation est déplacé(e) pour pouvoir irradier la deuxième portion. Alternativement, le déplacement relatif, entre la source d'irradiation et ledit au moins un substrat de base ou ladite au moins une couche de résine photosensible, et l'irradiation peuvent être faits en continu : le substrat se déplace en continu et l'image est changée au fur et à mesure. L'image peut aussi rester inchangée, pour « lisser » les bords des motifs via le déplacement relatif (exposition continue avec un pattern).
  • Selon un mode de réalisation, l'ajustement et/ou la modification de l'irradiation comprend au moins l'un de :
    • un ajustement et/ou une modification d'une focalisation d'un rayonnement émis lors de l'irradiation, comme par exemple une modification de la position relative d'un plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible,
    • un ajustement et/ou une modification d'une longueur d'onde d'un rayonnement émis lors de l'irradiation,
    • un ajustement et/ou une modification d'une résolution d'un rayonnement émis lors de l'irradiation,
    • un ajustement et/ou une modification d'une puissance d'irradiation ou d'une énergie d'irradiation,
    • un ajustement et/ou une modification d'une profondeur de champ, et/ou une modification d'une ouverture d'irradiation et/ou une modification d'une ouverture de diaphragme. La même surface de la résine photosensible est irradiée plusieurs fois, mais avec des ajustements ou modifications entre chaque passe, pour irradier spécifiquement une couche ou une tranche spécifique dans l'épaisseur de la résine photosensible.
  • Selon un mode de réalisation, entre l'irradiation de la première portion et l'irradiation de la deuxième portion, l'ajustement et/ou la modification de la focalisation d'un rayonnement émis lors de l'irradiation, est une modification de la position relative du plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible d'au moins 10µm, de préférence d'au moins 25µm, de préférence d'au moins 50µm, de préférence d'au moins 80 µm, de préférence d'au moins 100 µm, de préférence d'au moins 125 µm, de préférence d'au moins 150 µm, de préférence d'au moins 175 µm.
  • Selon un mode de réalisation, l'ajustement et/ou la modification de la focalisation d'un rayonnement émis lors de l'irradiation est accompagnée d'un ajustement et/ou d'une modification d'une puissance d'irradiation ou d'une énergie d'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation :
    • une énergie d'irradiation est augmentée lorsque la position relative du plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible conduit à irradier une portion de ladite couche de résine photosensible plus profonde que la portion de ladite couche de résine photosensible précédemment irradiée, ou
    • une énergie d'irradiation est diminuée lorsque la position relative du plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible conduit à irradier une portion de ladite couche de résine photosensible moins profonde que la portion de ladite couche de résine photosensible précédemment irradiée. Selon cette mise en oeuvre, l'absorption de la résine photosensible est prise en compte, et plus la passe d'irradiation est effectuée pour irradier une grande profondeur, plus on augmente l'énergie d'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation, entre l'irradiation de la première portion et l'irradiation de la deuxième portion, l'ajustement et/ou la modification de la longueur d'onde du rayonnement émis lors de l'irradiation est effectué pour :
    • irradier la première portion de la résine photosensible située à la première profondeur dans la résine photosensible avec une première longueur d'onde,
    • irradier la deuxième portion de la résine photosensible située à la deuxième profondeur, supérieure à la première profondeur, dans la résine photosensible avec une deuxième longueur d'onde supérieure à la première longueur d'onde. Un rayonnement avec une grande longueur d'onde va pénétrer plus profondément dans la résine.
  • Selon un mode de réalisation, la première longueur d'onde et la deuxième longueur d'onde sont choisies dans une plage de valeur allant de 300 nm à 405 nm voire 420 nm, et typiquement de 365 nm à 385 nm
  • Selon un mode de réalisation, l'exposition est effectuée avec un faisceau comprenant plusieurs longueurs d'onde. En termes d'énergie lumineuse, on peut prévoir que le faisceau apporte un premier pourcentage d'énergie avec une longueur d'onde de 365nm, un deuxième pourcentage d'énergie avec une longueur d'onde de 380nm, un troisième pourcentage d'énergie avec une longueur d'onde de 395nm, un quatrième pourcentage d'énergie avec une longueur d'onde de 405nm. On peut prévoir de choisir des longueurs d'onde et/ou des pourcentages autres que les longueurs d'onde / pourcentages susmentionnés en fonction de la profondeur d'irradiation, de l'épaisseur de substrat, du type de résine...
  • Selon un mode de réalisation, l'ajustement et/ou la modification de la résolution du rayonnement émis lors de l'irradiation est effectuée pour ajuster la résolution dans une plage de valeurs allant de 0,1 µm à 15 µm et par exemple de 0,1 µm à 10 µm ou 5 µm et plus particulièrement de 0,4 µm à 5 µm.
  • Selon un mode de réalisation, l'ajustement et/ou la modification de la puissance d'irradiation ou de l'énergie d'irradiation est effectué pour :
    • irradier la première portion de la résine photosensible située à la première profondeur dans la résine photosensible avec une première puissance d'irradiation ou une première énergie d'irradiation,
    • irradier la deuxième portion de la résine photosensible située à la deuxième profondeur, supérieure à la première profondeur, dans la résine photosensible avec une deuxième puissance d'irradiation ou une deuxième énergie d'irradiation supérieure à respectivement la première puissance d'irradiation ou la première énergie d'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation, l'ajustement et/ou la modification d'une caractéristique d'irradiation effectué entre l'irradiation la première portion de la résine photosensible et de la deuxième portion de la résine photosensible est effectué de sorte à ajuster un angle des flancs de la résine photosensible irradiée dans une plage prédéterminée et en particulier une verticalité des flancs de la résine photosensible dans une plage prédéterminée, par exemple de 89° à 91°, correspondant à une erreur de 4 µm pour une épaisseur de 250 µm.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend au moins une étape consistant à texturer ou développer ladite au moins une couche de résine photosensible pour former au moins une empreinte pour former la pièce d'horlogerie ou la pièce de joaillerie, ou une partie de cette pièce.
  • Selon un mode de réalisation, l'irradiation de la première portion de la résine photosensible et l'irradiation de la deuxième portion de la résine photosensible sont effectuées à la suite l'une de l'autre, avec ou sans interruption de l'irradiation. L'ajustement de la caractéristique d'irradiation est dynamique.
  • Selon un mode de réalisation, l'irradiation de la première portion de la résine photosensible et l'irradiation de la deuxième portion de la résine photosensible sont effectuées au moins partiellement simultanément l'une avec l'autre. Selon un mode de réalisation, l'irradiation de la première portion de la résine photosensible avec une première longueur d'onde est effectuée au moins partiellement simultanément avec l'irradiation de la deuxième portion de la résine photosensible avec une deuxième longueur d'onde.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé est exempt d'étape de mise en place / déplacement / fabrication d'un masque physique.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé peut être totalement exempt d'étape consistant à projeter et déplacer un point d'irradiation ou un rayon lumineux sur la résine. Toutefois, il n'est pas exclu que le procédé puisse comprendre une étape consistant à projeter et déplacer un point d'irradiation ou un rayon lumineux sur la résine pour irradier seulement une partie spécifique de la résine à irradier.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à déplacer, déformer, ajuster, modifier un contour ou une surface du premier motif d'irradiation pour obtenir le deuxième motif d'irradiation. Selon un mode de réalisation, l'étape consistant à déplacer, déformer, ajuster, modifier un contour ou une surface du premier motif d'irradiation pour obtenir le deuxième motif d'irradiation est dynamique, ou continue, ou sans interruption de l'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation, l'irradiation peut être effectuée avec des rayons de lumière UV, des rayons de lumière visible, de rayon infrarouge, des rayons d'électrons, des rayons de lumière laser.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à déposer une deuxième couche de résine pour former un moule multiniveau.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape, par exemple préliminaire, consistant à déposer une couche conductrice ou d'amorçage, typiquement sur au moins une surface de base du substrat de base.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à déposer au moins une couche de résine supplémentaire, et une étape consistant à irradier au moins une partie de cette résine supplémentaire, typiquement selon les mises en oeuvre décrites ci-dessus. La couche de résine supplémentaire, une fois irradiée, est typiquement développée pour former des empreintes ou une texturation particulière.
  • Selon un mode de réalisation la résine est du type SU-8.
  • Selon un mode de réalisation la résine est déposée à la tournette (Spin coating), ou sous forme d'un film sec (couche lamina).
  • Un deuxième aspect de l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie, comprenant :
    • la fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique selon le premier aspect,
    • au moins une étape de galvanoplastie ou de croissance métallique dans le moule pour former la pièce d'horlogerie ou la pièce de joaillerie.
  • Selon un mode de réalisation, la pièce d'horlogerie peut être une pièce d'un mouvement ou une pièce de décoration, comme par exemple une roue dentée d'horlogerie, une roue d'échappement, une ancre, un pont d'horlogerie, un index, une aiguille...
  • Selon un mode de réalisation, la pièce de joaillerie peut être une pièce d'un fermoir ou d'une articulation d'un bijou, comme par exemple un chaton, un pêne, une gâche, un moyeu d'articulation.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie comprend une étape consistant à faire une électrodéposition avec une mise sous tension d'une couche conductrice de base.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie comprend une étape consistant à faire une déposition catalytique ou auto catalytique à partir de couche catalytique de base.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie comprend une étape consistant à dissoudre le moule et/ou à libérer la pièce d'horlogerie ou la pièce de joaillerie.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie comprend une étape consistant à usiner / rectifier / mettre à niveau une face du moule.
  • Selon un mode de réalisation, la pièce d'horlogerie ou la pièce de joaillerie peut être en nickel, en alliage de nickel phosphore, en or, et de manière générale en toute matière ou métal pouvant être électrodéposé(e) et/ou déposé(e) de manière catalytique.
    • Description des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de mode(s) de réalisation de l'invention donné(s) à titre d'exemple(s) nullement limitatif(s) et illustré(s) par les dessins annexés, dans lesquels :
    • [fig. 1] représente une pièce d'horlogerie pouvant être fabriquée avec un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique ;
    • [fig. 2] représente une première étape d'un procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique en se munissant d'un substrat de base ;
    • [fig. 3] représente une deuxième étape du procédé de fabrication en déposant une couche de résine photosensible sur le substrat de base ;
    • [fig. 4] représente une troisième étape du procédé de fabrication en irradiant une première portion de la couche de résine photosensible, selon une première variante ;
    • [fig. 5] représente une quatrième étape du procédé de fabrication en irradiant une deuxième portion de la couche de résine photosensible, selon la première variante;
    • [fig. 6] représente une cinquième étape du procédé de fabrication en développant la couche de résine photosensible pour obtenir un moule de de galvanoplastie ou de croissance métallique pour la fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie;
    • [fig. 7] représente une première étape de fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie en utilisant le moule de la figure 6 ;
    • [fig. 8] représente une deuxième étape de fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie en supprimant la résine photosensible du substrat de base ;
    • [fig. 9] représente les pièces d'horlogerie ou de joaillerie obtenus une fois libérées du substrat de base ;
    • [fig. 10] représente une première étape d'une deuxième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication;
    • [fig. 11] représente une deuxième étape de la deuxième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication;
    • [fig. 12] représente une première étape d'une troisième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication;
    • [fig. 13] représente une deuxième étape de la troisième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication.
    Description détaillée de mode(s) de réalisation
  • La figure 1 représente une roue d'échappement formant une pièce d'horlogerie pouvant être fabriquée avec un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique. En effet, la roue d'échappement de la figure 1 est une pièce plane de faible épaisseur (par exemple avec une épaisseur comprise entre 80 µm et 500 µm), et peut être fabriquée par galvanoplastie ou croissance métallique, selon un procédé généralement connu sous le nom UV-LIGA (un procédé de fabrication de microstructures par photolithographie et électroformage. Ce procédé utilise une source de lumière ultraviolette (UV) pour exposer un résist photo, généralement une résine SU-8 afin de créer des empreintes dans lesquelles on peut former par électrodéposition des pièces).
  • La roue d'échappement de la figure 1 peut typiquement être réalisée en métal, comme du nickel, un alliage de nickel phosphore, de l'or... L'exemple de la figure 1 est une roue d'échappement, mais on peut prévoir de fabriquer toute autre pièce d'horlogerie, comme une ancre, un pont d'horlogerie, un index, une aiguille... On peut aussi prévoir de fabriquer une pièce de joaillerie comme par exemple un chaton, une pièce d'un fermoir ou d'une articulation d'un bijou, comme par exemple un pêne, une gâche, un moyeu d'articulation...
  • La figure 2 représente une première étape d'un procédé de fabrication d'un moule de galvanoplastie ou de croissance métallique en se munissant d'un substrat de base 11 recouvert d'une couche conductrice 12. Le substrat de base 11 est typiquement une plaquette de silicium, mais on peut prévoir tout autre type de substrat de base. La couche conductrice 12 peut être une fine couche d'or déposée par dépôt physique en phase vapeur (ou PVD pour l'anglais physical vapor déposition). La couche 12 peut être alternativement une couche d'amorçage prévue pour provoquer ou favoriser une déposition et une croissance catalytique, sans courant électrique de déposition (procédé « electroless »).
  • La figure 3 représente une deuxième étape du procédé de fabrication en déposant une couche de résine photosensible 13 sur le substrat de base 11 (plus particulièrement sur la couche conductrice 12 du substrat de base 11). On peut prévoir par exemple de déposer une résine SU-8 qui est une résine photosensible négative couramment utilisée dans le domaine considéré. On peut prévoir un dépôt à la tournette (spin coating) ou de déposer un film « prêt à déposer ». La résine SU-8 présente un pic d'absorption ou de sensibilité maximale qui se situe dans l'ultraviolet, pour une longueur d'onde de 365 nm. Cependant, cette résine est également réactive à d'autres longueurs d'onde.
  • La figure 4 représente une troisième étape du procédé de fabrication en irradiant une première portion de la couche de résine photosensible 13, selon une première variante. Dans cette première variante, un dispositif d'irradiation 20 est positionné en regard de la couche de résine photosensible 13 et un premier motif PM est projeté sur la couche de résine photosensible 13, pour irradier en une seule fois toute une première portion de la couche de résine photosensible 13. Le dispositif d'irradiation 20 comprend typiquement une ou plusieurs sources d'irradiation (des diodes lumineuses, ou UV, ou lumineuses...), des organes optiques (des miroirs, des lentilles...) pour pouvoir générer un motif à projeter sur la résine photosensible.
  • Typiquement, le premier motif PM projeté sur la couche de résine photosensible 13 peut correspondre à la roue d'échappement de la figure 1 pour irradier en une seule fois toute la résine photosensible 13 nécessaire pour former une empreinte correspondant à la roue d'échappement de la figure 1. On peut toutefois prévoir de n'irradier qu'une partie de la pièce à former. Dans ce cas, le premier motif PM projeté sur la couche de résine photosensible 13 correspondrait à une partie seulement de la roue d'échappement de la figure 1.
  • On peut noter que le dispositif d'irradiation 20 ne comprend pas de masque à intercaler entre une source lumineuse du dispositif d'irradiation 20 et la couche de résine photosensible 13. En particulier, on peut noter que pour cette étape d'irradiation de la première portion de résine à la figure 4, aucun masque physique (un panneau ou une plaque gravée pour laisser passer la lumière) n'est utilisé.
  • Pour générer le premier motif PM, le dispositif d'irradiation 20 est prévu pour générer une image qui correspond au premier motif. En particulier, on peut utiliser dans le dispositif d'irradiation 20 au moins une valve lumineuse et/ou au moins un miroir et/ou un modulateur de lumière et/ou un afficheur à cristaux liquides. En particulier, en commandant spécifiquement au moins une valve lumineuse dans un jeu de plusieurs valves lumineuses et/ou au moins un miroir dans un jeu de plusieurs miroirs, ou un modulateur de lumière et/ou un afficheur à cristaux liquides, on peut créer le premier motif.
  • La figure 5 représente une quatrième étape du procédé de fabrication en irradiant une deuxième portion de la couche de résine photosensible 13, selon la première variante. En effet, après avoir irradié la première portion de la couche de résine photosensible 13, le procédé comprend une étape consistant à projeter un deuxième motif DM pour irradier une deuxième portion de la couche de résine photosensible 13, typiquement pour pouvoir former une empreinte dans la couche de résine photosensible 13 correspondant à une deuxième pièce d'horlogerie ou de joaillerie, différente de la première pièce correspondant au premier motif PM.
  • A cet effet, pour générer le deuxième motif DM, le dispositif d'irradiation 20 est prévu pour générer une image qui correspond au deuxième motif DM. En particulier, on peut commander spécifiquement au moins une valve lumineuse dans un jeu de plusieurs valves lumineuses et/ou au moins un miroir dans un jeu de plusieurs miroirs, ou un modulateur de lumière et/ou un afficheur à cristaux liquides, pour créer le deuxième motif DM.
  • Ainsi, en modifiant la configuration du dispositif d'irradiation 20 dynamiquement ou à tout le moins entre les étapes des figures 4 et 5, on peut modifier le motif d'irradiation pour former un premier motif PM ou un deuxième motif DM chacun correspondant à une pièce spécifique à fabriquer. On peut aussi prévoir de déplacer le substrat de base 11 et/ou le dispositif d'irradiation 20 entre les étapes des figures 4 et 5, pour former un premier motif PM et un deuxième motif DM bien distincts.
  • La figure 6 représente une cinquième étape du procédé de fabrication en développant la couche de résine photosensible 13 pour obtenir un moule de de galvanoplastie ou de croissance métallique pour la fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie. Plus en détail, on peut prévoir de baigner la résine dans un solvant de révélation spécifique, et on peut aussi prévoir une exposition plasma oxygène et CF4 pour enlever les résidus dans les motifs ou empreintes développés.
  • La figure 7 représente une première étape de fabrication d'une pièce d'horlogerie 31, 32 (ou d'une pièce de joaillerie) en utilisant le moule de la figure 6. On peut prévoir une croissance galvanique, ou une croissance catalytique ou autocatalytique.
  • La figure 8 représente une deuxième étape de fabrication d'une pièce d'horlogerie 31, 32 (ou d'une pièce de joaillerie) en supprimant la résine photosensible 13 du substrat de base 11, par exemple avec un plasma CF4.
  • La figure 9 représente les pièces d'horlogerie 31 et 32 (ou de joaillerie) obtenues une fois libérées du substrat de base (par exemple par dissolution du substrat de base 11 en silicium dans un bain KOH, et gravure de la couche conductrice 12).
  • La figure 10 représente une première étape d'une deuxième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication. En effet, en combinaison ou en alternative des étapes d'irradiation des figures 4 et 5, on peut prévoir les étapes consistant à :
    • irradier la résine photosensible 13 pour apporter une première dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une première partie de la résine photosensible 13 située à une première profondeur P1 dans la résine photosensible 13,
    • après avoir irradié la première partie de la résine photosensible 13, on effectue un ajustement et/ou une modification d'une caractéristique d'irradiation, pour apporter une deuxième dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une deuxième partie de la résine photosensible 13 située à une deuxième profondeur P2 dans la résine photosensible 13. L'ajustement et/ou la modification d'une caractéristique d'irradiation peut tout aussi bien être prévue pour effectuer l'irradiation d'un motif complet d'un seul tenant, qui pour effectuer l'irradiation avec un faisceau d'irradiation, statique ou dynamique (qui se déplace).
  • Concrètement, la figure 10 représente l'irradiation de la première partie de la résine photosensible 13 avec des premiers paramètres optiques : une première focalisation f1, et/ou une première profondeur de champ DoF1, et/ou une première longueur d'onde λ1, et/ou une première puissance d'irradiation P1, et/ou une première énergie d'irradiation E1, et/ou un premier temps d'irradiation T1, et/ou un premier contour d'irradiation C1... Cette première configuration permet d'apporter une première dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à la première partie de la résine photosensible 13 située à la première profondeur P1.
  • Il est entendu que le reste de la colonne ou de l'épaisseur de résine photosensible 13 est également irradié. Cependant, la distribution spatiale d'énergie d'irradiation n'est pas homogène sur toute l'épaisseur de la résine 13, et cela peut conduire à obtenir des flancs de la résine une fois développée qui ne présentent pas une verticalité souhaitée. On peut aussi noter qu'une seule exposition ne permet pas de définir ou garantir une orientation des flancs souhaitée (par exemple une inclinaison par rapport à la verticale de la figure 10).
  • Pour pallier ces inconvénients, la figure 11 représente une deuxième étape de la deuxième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication. Concrètement, la figure 11 représente l'irradiation de la deuxième partie de la résine photosensible 13 avec des deuxièmes paramètres optiques : une deuxième focalisation f2, et/ou une deuxième profondeur de champ DoF2, et/ou une deuxième longueur d'onde λ2, et/ou une deuxième puissance d'irradiation P2, et/ou une deuxième énergie d'irradiation E2, et/ou un deuxième temps d'irradiation T2, et/ou un deuxième contour d'irradiation C2... Cette deuxième configuration permet d'apporter une deuxième dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à la deuxième partie de la résine photosensible 13 située à la deuxième profondeur P2. Il est entendu que le reste de la colonne ou de l'épaisseur de résine photosensible 13 est également irradié.
  • L'irradiation séquentielle de la résine photosensible 13 à différentes profondeurs rend possible d'obtenir des flancs latéraux des empreintes avec une orientation par rapport à la verticale très précise. On peut par exemple obtenir des flancs bien verticaux, même sur des épaisseurs importantes. On peut par exemple garantir ±1° d'orientation par rapport à la verticale.
  • Les étapes des figures 10 et 11 sont de préférence mises en oeuvre pour des couches de résine photosensible 13 épaisses, par exemple avec une épaisseur d'au moins 300 µm, 400µm, 500µ ou plus. On peut prévoir de faire plusieurs passes d'irradiation pour décaler par exemple la profondeur cible d'irradiation « optimale » ou « maximale » de 150 µm, ou 200µm au moins entre chaque passe.
  • La figure 12 représente une première étape d'une troisième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication. La figure 12, introduite en tant que troisième variante, représente un cas particulier de la deuxième variante. En effet, la figure 12 représente l'irradiation de la première partie de la résine photosensible 13 avec des premiers paramètres optiques : une première focalisation f1 et, au moins une première longueur d'onde λ1 et/ou une première énergie d'irradiation E1. Cette première configuration permet d'apporter une première dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à la première partie de la résine photosensible 13 située à la première profondeur P1. A titre d'exemple, si la résine photosensible 13 présente une épaisseur de 400 µm, on peut considérer que la première profondeur P1 est de 300µm, la première longueur d'onde λ1 est de 365 nm et/ou la première énergie d'irradiation E1 de 235 mJ/cm2.
  • La figure 13 représente une deuxième étape de la troisième variante des étapes d'irradiation des figures 4 et 5 du procédé de fabrication. Concrètement, la figure 13 représente l'irradiation de la deuxième partie de la résine photosensible 13 avec des deuxièmes paramètres optiques : une deuxième focalisation f2, et au moins une deuxième longueur d'onde λ2, et/ou une deuxième énergie d'irradiation E2. Cette deuxième configuration permet d'apporter une deuxième dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à la deuxième partie de la résine photosensible 13 située à la deuxième profondeur P2. Au titre de l'exemple donné ci-dessus, dans lequel la résine photosensible 13 présente une épaisseur de 400 µm, on peut considérer que la deuxième profondeur P2 est de 100µm, la deuxième longueur d'onde λ2 est choisie entre 365 nm et 405 nm, typiquement 365 nm, 380 nm, 395 nm ou 405 nm et/ou la deuxième énergie d'irradiation E2 est de 210 mJ/cm2.
  • D'une manière générale, on peut prévoir d'augmenter de 10% l'énergie d'irradiation à chaque incrément en profondeur, pour compenser notamment les pertes dues à l'absorption de la résine dans les couches supérieures, et/ou de prendre une plus grande longueur d'onde à chaque incrément en profondeur, pour pénétrer plus facilement les couches supérieures.
  • A cet effet, comme le montrent les figures 12 et 13 le dispositif d'irradiation 20 peut être prévu pour ajuster un temps d'exposition, utiliser, parmi une pluralité de sources d'irradiation 21, des sources d'irradiation 21 ayant une longueur d'onde spécifique, ajuster un dispositif optique 22 pour filtrer (avec des filtres passe-haut ou passe-bas) une partie de l'irradiation émise, ajuster la position d'un plan focal, ajuster une ouverture de diaphragme... En conséquence, entre la première configuration de la figure 10 ou 12 et la deuxième configuration de la figure 11 ou 13, l'irradiation de la résine n'est pas maximale à la même profondeur, ce qui permet de garantir une réticulation de la résine 13 qui offrira, après le développement de la figure 6, des flancs parfaitement orientés verticalement, ou bien avec des effets d'orientation ou d'anglage maîtrisés.
    • Application industrielle
  • Un procédé de fabrication d'un moule selon la présente invention, et la fabrication d'une pièce d'horlogerie ou d'une pièce de joaillerie, sont susceptibles d'application industrielle.
  • On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention.
  • En particulier, on peut noter qu'entre la première configuration de la figure 10 ou 12 et la deuxième configuration de la figure 11 ou 13, l'irradiation peut être interrompue ou non, pendant que le dispositif d'irradiation 20 ajuste ou modifie les paramètres d'irradiation.
  • On a décrit la fabrication d'un moule simple niveau, mais on peut très bien appliquer la présente divulgation à un moule multi-niveaux. On peut aussi prévoir des étapes initiales, intermédiaires ou finales de cuisson, de chauffage, d'exposition à un plasma, d'usinage, de rectification, de dépôt de couches conductrices ou d'accroche... On peut prévoir d'utiliser d'autres résines photosensibles, d'autres sources d'irradiation... on peut aussi prévoir, en plus des étapes décrites, d'utiliser un masque physique pour d'autres besoins ou pour irradier la résine photosensible.

Claims (15)

  1. Procédé de fabrication d'un moule (10) de galvanoplastie ou de croissance métallique d'une pièce d'horlogerie (31, 32) ou d'une pièce de joaillerie (31, 32), comprenant les étapes consistant à :
    - se munir d'un substrat de base (11),
    - déposer au moins une couche de résine photosensible (13) sur le substrat de base (11),
    - irradier la résine photosensible (13) pour apporter une première dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une première portion de la résine photosensible (13) située à une première profondeur (P1) dans la résine photosensible (13),
    caractérisé en ce que l'étape d'irradiation comprend, après avoir irradié la première portion de la résine photosensible (13), un ajustement et/ou une modification d'une caractéristique d'irradiation, pour apporter une deuxième dose d'énergie d'irradiation prédéterminée à une deuxième portion de la résine photosensible (13) située à une deuxième profondeur (P2) dans la résine photosensible (13).
  2. Procédé de fabrication selon la revendication 1 :
    - dans lequel l'irradiation de la première portion de ladite au moins une couche de résine photosensible (13) est effectuée en projetant sur ladite au moins une couche de résine photosensible (13) un premier motif d'irradiation (PM) correspondant à au moins une partie d'une première pièce d'horlogerie ou de joaillerie (31, 32),
    - et dans lequel après l'ajustement et/ou la modification de l'irradiation, le procédé comprend l'irradiation d'au moins une autre portion de ladite au moins une couche de résine photosensible (13) en projetant sur ladite au moins une couche de résine photosensible (13) un deuxième motif (DM) d'irradiation correspondant à au moins une partie d'une deuxième pièce d'horlogerie ou de joaillerie (31, 32).
  3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel la première portion de ladite au moins une couche de résine photosensible (13) et ladite au moins une autre portion de ladite au moins une couche de résine photosensible (13) sont distinctes, par exemple séparées par une distance prédéterminée ou agencées sur deux substrats de base différents ou agencées sur deux couches de résine photosensible (13) différentes.
  4. Procédé de fabrication selon la revendication 2 ou 3, comprenant une étape consistant à imposer un déplacement relatif entre une source d'irradiation et ledit au moins un substrat de base (11) ou ladite au moins une couche de résine photosensible (13), entre l'irradiation de la première portion de ladite au moins une couche de résine photosensible (13) et l'irradiation de ladite au moins une autre portion de ladite au moins une couche de résine photosensible (13).
  5. Procédé de fabrication selon la revendication 1 à 4, dans lequel l'ajustement et/ou la modification de l'irradiation comprend au moins l'un de :
    - un ajustement et/ou une modification d'une focalisation d'un rayonnement émis lors de l'irradiation, comme par exemple une modification de la position relative d'un plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible (13),
    - un ajustement et/ou une modification d'une longueur d'onde d'un rayonnement émis lors de l'irradiation,
    - un ajustement et/ou une modification d'une résolution d'un rayonnement émis lors de l'irradiation,
    - un ajustement et/ou une modification d'une puissance d'irradiation ou d'une énergie d'irradiation,
    - un ajustement et/ou une modification d'une profondeur de champ, et/ou une modification d'une ouverture d'irradiation et/ou une modification d'une ouverture de diaphragme.
  6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel, entre l'irradiation de la première portion et l'irradiation de la deuxième portion, l'ajustement et/ou la modification de la focalisation d'un rayonnement émis lors de l'irradiation, est une modification de la position relative du plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible (13) d'au moins 10µm, de préférence d'au moins 25µm, de préférence d'au moins 50µm, de préférence d'au moins 80 µm, de préférence d'au moins 100 µm, de préférence d'au moins 125 µm, de préférence d'au moins 150 µm, de préférence d'au moins 175 µm.
  7. Procédé de fabrication selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'ajustement et/ou la modification de la focalisation d'un rayonnement émis lors de l'irradiation est accompagnée d'un ajustement et/ou d'une modification d'une puissance d'irradiation ou d'une énergie d'irradiation.
  8. Procédé de fabrication selon la revendication 8, dans lequel :
    - une énergie d'irradiation est augmentée lorsque la position relative du plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible (13) conduit à irradier une portion de ladite couche de résine photosensible (13) plus profonde que la portion de ladite couche de résine photosensible (13) précédemment irradiée, ou
    - une énergie d'irradiation est diminuée lorsque la position relative du plan focal du rayonnement émis par rapport à une surface externe de la résine photosensible (13) conduit à irradier une portion de ladite couche de résine photosensible (13) moins profonde que la portion de ladite couche de résine photosensible (13) précédemment irradiée.
  9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel, entre l'irradiation de la première portion et l'irradiation de la deuxième portion, l'ajustement et/ou la modification de la longueur d'onde du rayonnement émis lors de l'irradiation est effectué pour :
    - irradier la première portion de la résine photosensible (13) située à la première profondeur (P1) dans la résine photosensible (13) avec une première longueur d'onde,
    - irradier la deuxième portion de la résine photosensible (13) située à la deuxième profondeur (P2), supérieure à la première profondeur (P1), dans la résine photosensible (13) avec une deuxième longueur d'onde supérieure à la première longueur d'onde.
  10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel la première longueur d'onde et la deuxième longueur d'onde sont choisies dans une plage de valeur allant de 300 nm à 420 nm, et par exemple de 350 nm à 405nm.
  11. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 5 à 10, dans lequel l'ajustement et/ou la modification de la résolution du rayonnement émis lors de l'irradiation est effectuée pour ajuster la résolution dans une plage de valeurs allant de 0,1 µm à 15 µm et par exemple de 0,1 µm à 10 µm ou 5 µm.
  12. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 5 à 10, dans lequel l'ajustement et/ou la modification de la puissance d'irradiation ou de l'énergie d'irradiation est effectué pour :
    - irradier la première portion de la résine photosensible (13) située à la première profondeur (P1) dans la résine photosensible (13) avec une première puissance d'irradiation ou une première énergie d'irradiation,
    - irradier la deuxième portion de la résine photosensible (13) située à la deuxième profondeur (P2), supérieure à la première profondeur (P1), dans la résine photosensible (13) avec une deuxième puissance d'irradiation ou une deuxième énergie d'irradiation supérieure à respectivement la première puissance d'irradiation ou la première énergie d'irradiation.
  13. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel l'ajustement et/ou la modification d'une caractéristique d'irradiation effectué entre l'irradiation la première portion de la résine photosensible (13) et de la deuxième portion de la résine photosensible (13) est effectué de sorte à ajuster un angle des flancs de la résine photosensible (13) irradiée dans une plage prédéterminée et en particulier une verticalité des flancs de la résine photosensible (13) dans une plage prédéterminée.
  14. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant au moins une étape consistant à texturer ladite au moins une couche de résine photosensible (13) pour former au moins une empreinte pour former la pièce d'horlogerie (31, 32) ou la pièce de joaillerie (31, 32).
  15. Procédé de fabrication d'une pièce d'horlogerie (31, 32) ou d'une pièce de joaillerie (31, 32), comprenant :
    - la fabrication d'un moule (10) de galvanoplastie ou de croissance métallique selon l'une des revendications 1 à 14,
    - au moins une étape de galvanoplastie ou de croissance métallique dans le moule (10) pour former la pièce d'horlogerie (31, 32) ou la pièce de joaillerie (31, 32).
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