MEMS加工技术在机械手表制作中的应用

RIE工艺制作出来的硅微结构

　　近年来，DRIE技术也被用来制作机械表心的部件。尤其在擒纵机构中，硅材料的引入带来许多创新性的设计。因为相比传统的金属或者合金材料，硅材料具有下列优点：

　　（1）质量轻，惯量小：因此可用作节能或者抗震要求高的零部件；

　　（2）低摩擦系数：能够降低传动过程中的能量损耗；

　　（3）抗磁性：硅是没有磁性的材料；

　　（4）非常低的热膨胀系数：相比不锈钢材料（约10~20 x 10-6/K），单晶硅只是其五分之一（3 x 10-6/K）；

　　（5）较高的模量：相比不锈钢材料（约190~20O Gpa），硅或碳化硅可达450GPa；

　　（6）硬度高，耐磨损：单晶硅的硬度可达到1000HV以上。

　　另外，掩模光刻技术与DRI E技术的结合，也可以实现在X-Y平面任意形状的设计，因此越来越多硅的手表零件通过DRIE技术制作出来，图4是香港中文大学精密工程研究所用DRIE 制作的硅擒纵轮。当然，硅材料相比金属材料也有一定的缺陷，比如脆性太大、韧性不足 易于断裂等。因此一些后处理工艺，比如用镀膜来增加韧性等，正在研究当中。

　　总体而言，硅材料对制作机心部件尤其是擒纵机构或游丝等部件，是一种新型的理想材料。而DRIE技术也发展了相当一段时间，渐趋成熟。不远的将来，将有更多的应用。

　　综上所述，将MEMS加工技术应用于机械手表尤其是机心零部件的制作是近年来钟表业革新的最大动力，已引起了世界各大厂商极大的关注。其中两种新兴技术，UV-LIGA技术和DRIE技术得到了广泛的应用，它们对机械手表的新设计、新材料、新功能的引入起了很大的促进作用，现已成为高端手表零部件加工制作的优先研究发展方向。当然作为新兴技术引入到传统的机械手表行业，还面临着很多技术上的困难和问题，例如材料的韧性、可靠性，部件的配合组装的精度等还要逐步得到解决和完善。