(57)【要約】【課題】低コストで強度を上げることができる時計部品を提供する。【解決手段】ヒゲぜんまい１０は、シリコン材２２の厚み方向の少なくとも片面に設けられた金属積層体３０と、金属積層体３０の少なくとも一部に形成され、金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２と、を有する。【選択図】図２
2019215317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン材の厚み方向の少なくとも片面に設けられた金属層と、
前記金属層の少なくとも一部に形成され、前記金属層が前記シリコン材の側面から張り出した庇部と、
を有する時計部品。
【請求項２】
前記シリコン材の厚み方向の両面に前記金属層と前記庇部が設けられている請求項１に記載の時計部品。
【請求項３】
前記シリコン材は、厚み方向に貫通する貫通孔を備え、
前記シリコン材に、前記金属層と、前記シリコン材の前記貫通孔の側に張り出した前記庇部とが設けられており、
前記シリコン材の前記貫通孔に打ち込み部材の軸部が打ち込まれた状態で、前記庇部が前記貫通孔の側に変形した変形部により、前記軸部が前記シリコン材の前記貫通孔に保持されている請求項１又は請求項２に記載の時計部品。
【請求項４】
前記シリコン材は、厚み方向に貫通する貫通孔を備え、
前記シリコン材に、前記金属層と、前記シリコン材の前記貫通孔の側に張り出した前記庇部とが設けられており、
前記シリコン材の前記貫通孔に打ち込み部材の軸部が打ち込まれた状態で、前記庇部が前記貫通孔の側に変形した変形部と、前記軸部と前記シリコン材との間に充填された接着剤により、前記軸部が隣り合う前記シリコン材の前記貫通孔に保持されている請求項１又は請求項２に記載の時計部品。
【請求項５】
前記接着剤は、前記軸部の軸方向の前記変形部の逆側から前記軸部と前記シリコン材との間に充填されている請求項４に記載の時計部品。
【請求項６】
前記庇部は、前記シリコン材の厚み方向の面から側面の一部にかけて覆っている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の時計部品。
【請求項７】
前記庇部が他の部材の摺動面に接触する構成とされている請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載の時計部品。
【請求項８】
前記庇部を備えた前記シリコン材の側面と前記摺動面との間に潤滑剤が保持されている請求項７に記載の時計部品。
【請求項９】
前記シリコン材は、ヤング率の温度係数が０〜１００℃の間で負の係数を有しており、
前記金属層は、ヤング率の温度係数が０〜１００℃の間で正の係数を有する金属材料で構成されている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の時計部品。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の時計部品を有するムーブメント。
【請求項１１】
請求項１０に記載のムーブメントを有する時計。
【請求項１２】
シリコン基板の少なくとも片面に所定のパターンの金属層を形成する工程と、
前記シリコン基板を反応性イオンエッチングにより加工し、前記金属層の少なくとも一部に前記金属層が前記シリコン基板の側面から張り出した庇部を形成する工程と、
を有する時計部品の製造方法。
【請求項１３】
前記反応性イオンエッチングの後に、前記シリコン基板の側面に対して前記庇部をさらに張り出すための湿式めっきを施す請求項１２に記載の時計部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時計部品、ムーブメント、時計、および時計部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
時計部品の軽量化と高精度化を図るために、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム：Micro Electro Mechanical Systems）によるシリコン加工により、時計部品を製造する技術が使用されている。
【０００３】
時計に使用されるシリコン部品は、例えば、下記特許文献１に記載されるように、フォトレジストによるシリコン基板のマスキングとＲＩＥ（反応性イオンエッチング：Reactive Ion Etching）によるシリコン基板のエッチング加工等により製造されている。しかし、シリコン部品は、加工中に断面方向に生じる欠陥を開始位置（発生源）として、割れや劈開が発生する可能性があり、実用化が難しいという問題がある。
【０００４】
下記特許文献１では、この対策として、シリコン表面に水素ガスによる処理を施すことで、角部を丸くし、耐衝撃性を向上させるシリコン部品の製造方法が開示されている。また、下記特許文献２には、シリコン表面に酸化膜を形成するマイクロメカニカル部品の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１７３３５６号公報
【特許文献２】特表２０１２−５３３４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のシリコン部品の製造方法や、上記特許文献２に記載のマイクロメカニカル部品の製造方法では、特殊なガスや高価な装置を使用する必要があると共に、その処理に長い時間を要する。このため、シリコン部品の強度を上げるには、生産性やコスト面で改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで強度を上げることができる時計部品、ムーブメント、時計、および時計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】
【０００８】
第１の態様に係る時計部品は、シリコン材の厚み方向の少なくとも片面に設けられた金属層と、前記金属層の少なくとも一部に形成され、前記金属層が前記シリコン材の側面から張り出した庇部と、を有する。
【０００９】
第１の態様によれば、シリコン材の厚み方向の少なくとも片面に金属層が設けられている。金属層の少なくとも一部には、金属層がシリコン材の側面から張り出した庇部が形成されている。これにより、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により発生した切欠き等の欠陥が金属層及び庇部により保護されるので、切欠き等の欠陥に力が直接加わることが抑制され、破壊強度が上昇する。このため、低コストで時計部品の強度を上げることができる。
【００１０】
第２の態様に係る時計部品は、第１の態様において、前記シリコン材の厚み方向の両面に前記金属層と前記庇部が設けられている。
【００１１】
第２の態様によれば、シリコン材の厚み方向の両面に金属層と庇部が設けられているので、切欠き等の欠陥に力が直接加わることがより確実に抑制され、破壊強度がさらに上昇する。
【００１２】
第３の態様に係る時計部品は、第１の態様又は第２の態様において、前記シリコン材は、厚み方向に貫通する貫通孔を備え、前記シリコン材に、前記金属層と、前記シリコン材の前記貫通孔の側に張り出した前記庇部とが設けられており、前記シリコン材の前記貫通孔に打ち込み部材の軸部が打ち込まれた状態で、前記庇部が前記貫通孔の側に変形した変形部により、前記軸部が前記シリコン材の前記貫通孔に保持されている。ここで、貫通孔は、周方向に閉じた貫通孔と、周方向の一部が開口された貫通孔の両方を含む。
【００１３】
第３の態様によれば、貫通孔を備えたシリコン材に、金属層と、シリコン材の貫通孔の側に張り出した庇部とが設けられている。そして、シリコン材の貫通孔に打ち込み部材の軸部が打ち込まれた状態で、庇部が貫通孔の側に変形した変形部により、軸部がシリコン材の貫通孔に保持されている。例えば、ヒゲぜんまいのシリコン材の貫通孔に、カナの軸部が打ち込まれた状態で、変形部により、カナの軸部がシリコン材の貫通孔に保持される。このため、打ち込み部材の軸部をシリコン材の貫通孔に容易に位置出して固定することができ、生産性が向上する。
【００１４】
第４の態様に係る時計部品は、第１の態様又は第２の態様において、前記シリコン材は、厚み方向に貫通する貫通孔を備え、前記シリコン材に、前記金属層と、前記シリコン材の前記貫通孔の側に張り出した前記庇部とが設けられており、前記シリコン材の前記貫通孔に打ち込み部材の軸部が打ち込まれた状態で、前記庇部が前記貫通孔の側に変形した変形部と、前記軸部と前記シリコン材との間に充填された接着剤により、前記軸部が隣り合う前記シリコン材の前記貫通孔に保持されている。ここで、貫通孔は、周方向に閉じた貫通孔と、周方向の一部が開口された貫通孔の両方を含む。
【００１５】
第４の態様によれば、貫通孔を備えたシリコン材に、金属層と、シリコン材の貫通孔の側に張り出した庇部とが設けられている。そして、シリコン材の貫通孔に打ち込み部材の軸部が打ち込まれた状態で、庇部が貫通孔の側に変形した変形部と、軸部と前記シリコン材との間に充填された接着剤により、軸部がシリコン材の貫通孔に保持されている。例えば、ヒゲぜんまいのシリコン材の貫通孔に、カナの軸部が打ち込まれた状態で、変形部と接着剤により、カナの軸部がシリコン材の貫通孔に保持される。このため、打ち込み部材の軸部をシリコン材の貫通孔に容易に位置出して固定することができ、生産性が向上する。
【００１６】
第５の態様に係る時計部品は、第４の態様において、前記接着剤は、前記軸部の軸方向の前記変形部の逆側から前記軸部と前記シリコン材との間に充填されている。
【００１７】
第５の態様によれば、接着剤は、軸部の軸方向の変形部の逆側から軸部とシリコン材との間に充填されているので、軸部の軸方向の変形部の逆側から軸部とシリコン材との間に接着剤を充填する際に、接着剤の流れを変形部により抑えることができる。このため、打ち込み部材の不要な部分への接着剤のはみ出しを抑制することができる。
【００１８】
第６の態様に係る時計部品は、第１の態様から第５の態様までのいずれか１つの態様において、前記庇部は、前記シリコン材の厚み方向の面から側面の一部にかけて覆っている。
【００１９】
第６の態様によれば、庇部がシリコン材の厚み方向の面から側面の一部にかけて覆っているので、切欠き等の欠陥に力が直接加わることがより確実に抑制され、破壊強度がさらに上昇する。
【００２０】
第７の態様に係る時計部品は、第２の態様から第６の態様までのいずれか１つの態様において、前記庇部が他の部材の摺動面に接触する構成とされている。
【００２１】
第７の態様によれば、庇部が他の部材の摺動面に接触する構成とされており、庇部と摺動面との接触部の面積が小さいので、摩擦係数が下がる。このため、庇部と摺動面とを相対的にスムーズに摺動させることができる。
【００２２】
第８の態様に係る時計部品は、第７の態様において、前記庇部を備えた前記シリコン材の側面と前記摺動面との間に潤滑剤が保持されている。
【００２３】
第８の態様によれば、庇部を備えたシリコン材の側面と摺動面との間に潤滑剤が保持されているので、庇部と摺動面とをさらにスムーズに摺動させることができる。
【００２４】
第９の態様に係る時計部品は、第１の態様から第８の態様までのいずれか１つの態様において、前記シリコン材は、ヤング率の温度係数が０〜１００℃の間で負の係数を有しており、前記金属層は、ヤング率の温度係数が０〜１００℃の間で正の係数を有する金属材料で構成されている。
【００２５】
第９の態様によれば、シリコン材は、ヤング率の温度係数が０〜１００℃の間で負の係数を有しており、金属層を構成する金属材料は、ヤング率の温度係数が０〜１００℃の間で正の係数を有する。これにより、シリコン材とシリコン材の少なくとも片面の金属層により負と正の温度係数が相殺され、温度係数を０に近づけることができる。このため、時計部品の温度変化に対する精度が向上する。
【００２６】
第１０の態様に係るムーブメントは、第１の態様から第９の態様までのいずれか１つの態様に記載の時計部品を有する。
【００２７】
第１０の態様によれば、低コストでムーブメントを構成する時計部品の強度を上げることができる。
【００２８】
第１１の態様に係る時計は、第１０の態様に記載のムーブメントを有する。
【００２９】
第１１の態様によれば、低コストで時計を構成する時計部品の強度を上げることができる。
【００３０】
第１２の態様に係る時計部品の製造方法は、シリコン基板の少なくとも片面に所定のパターンの金属層を形成する工程と、前記シリコン基板を反応性イオンエッチングにより加工し、前記金属層の少なくとも一部に前記金属層が前記シリコン基板の側面から張り出した庇部を形成する工程と、を有する。
【００３１】
第１２の態様によれば、シリコン基板の少なくとも片面に所定のパターンの金属層を形成する。そして、シリコン基板を反応性イオンエッチングにより加工し、金属層の少なくとも一部に金属層がシリコン基板の側面から張り出した庇部を形成する。これにより、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により発生した切欠き等の欠陥が金属層及び庇部により保護されるので、切欠き等の欠陥に力が直接加わることが抑制され、破壊強度が上昇する。このため、低コストで時計部品の強度を上げることができる。
【００３２】
第１３の態様に係る時計部品の製造方法は、第１２の態様において、前記反応性イオンエッチングの後に、前記シリコン基板の側面に対して前記庇部をさらに張り出すための湿式めっきを施す。
【００３３】
第１３の態様によれば、反応性イオンエッチングの後に湿式めっきを施すことにより、シリコン基板の側面に対して庇部をさらに張り出させることができる。これにより、庇部により切欠き等の欠陥に力が直接加わることがより確実に抑制され、時計部品の破壊強度がさらに上昇する。
【発明の効果】
【００３４】
本願によれば、低コストで時計部品の強度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１（Ａ）は、第１実施形態のヒゲぜんまいを示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１実施形態のヒゲぜんまいの一部を切断した状態で示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、第１実施形態のヒゲぜんまいの一部を示す断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｇ）は、第１実施形態のヒゲぜんまいの製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、第１実施形態のヒゲぜんまいのヒゲ玉付近を示す断面図であり、図４（Ｂ）は、ヒゲぜんまいのヒゲ玉にカナを打ち込む工程を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態のヒゲぜんまいのヒゲ玉にカナを打ち込んだ状態を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、第１実施形態のヒゲぜんまいのヒゲ玉を上側から見た状態で示す平面図であり、図６（Ａ）は、第１実施形態のヒゲぜんまいのヒゲ玉を下側から見た状態で示す底面図である。
【図７】図７は、カナの別の例を示す側面図である。
【図８】図８は、第２実施形態のヒゲぜんまいのヒゲ玉にカナを打ち込む工程を示す断面図である。
【図９】図９は、第２実施形態のヒゲぜんまいのヒゲ玉にカナを打ち込んだ状態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態のヒゲぜんまいのヒゲ玉とカナとの間に接着剤を充填した状態を示す断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、シリコンウエハの上側に電解めっき法により金属層を形成した第１例を示す断面図であり、図１１（Ｂ）は、シリコンウエハの上側に無電解めっき法により金属層を形成した第２例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態のガンギ車を示す平面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態のガンギ車の歯部を示す斜視図である。
【図１４】図１４（Ａ）〜（Ｇ）は、第３実施形態のガンギ車の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、第４実施形態のガンギ車の歯部を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、第５実施形態のガンギ車の歯部を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、第５実施形態のガンギ車に用いられる歯部をアンクルのつめ石に接触させた状態を示す断面図である。
【図１８】図１８は、第５実施形態のガンギ車に用いられる歯部とアンクルのつめ石との間に潤滑油を塗布した例を示す断面図である。
【図１９】図１９は、時計を示す外観図である。
【図２０】図２０は、比較例のヒゲぜんまいのヒゲ玉にカナを打ち込み、接着剤を充填する工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲がある場合は、数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【００３７】
〔第１実施形態〕
図１〜図７、及び図１９を用いて、第１実施形態の時計部品としてのヒゲぜんまい１０について説明する。
【００３８】
まず、図１９を用いて、第１実施形態のヒゲぜんまい１０が組み込まれた時計について説明する。図１９に示されるように、時計１００のコンプリートは、図示しないケース裏蓋、およびガラス１０２からなる時計ケース１０４内に、ムーブメント１０６と、時に関する情報を示す目盛り等を有する文字板１０８と、時を示す時針１１０と、分を示す分針１１２と、秒を示す秒針１１４と、を備えている。文字板１０８には、日付Ｄを示す数字を明示させる日窓１０８Ａが開口されている。
【００３９】
時計１００は、機械式の腕時計である。ムーブメント１０６は、ヒゲぜんまい１０（図１参照）が配置されたてんぷ（図示省略）を備えている。さらに、ムーブメント１０６は、他の時計部品であるアンクル（図示省略）、ガンギ車１３０（図１２参照）等を備えている。
【００４０】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ヒゲぜんまい１０は、薄板ばねであり、複数の巻線を持った渦巻状のヒゲぜんまい本体部１２と、ヒゲぜんまい本体部１２の外周端部に配置されたヒゲ持ち１６と、を備えている。さらに、ヒゲぜんまい１０は、ヒゲぜんまい本体部１２の中心部に配置されたヒゲ玉１８を備えている。ヒゲぜんまい本体部１２とヒゲ持ち１６とヒゲ玉１８とは一体に構成されている。ヒゲぜんまい１０は、軸方向からみたときに、径方向に隣り合うヒゲぜんまい本体部１２同士が略等間隔となるように配置されている。
【００４１】
ヒゲ持ち１６は、略長円形状からなる環状の部材であり、中心部には略長円状の貫通孔１６Ａが形成されている。ヒゲ持ち１６には、図示しないヒゲ持ち受を介しててんぷ受が連結されるようになっている。
【００４２】
ヒゲ玉１８は、環状の部材であり、中心部には略円形状の貫通孔１８Ａが形成されている。ヒゲ玉１８は、周方向の一部が開口１９により分割されている。ヒゲ玉１８には、後述するカナ５４（図４（Ｂ）参照）が打ち込まれるようになっている。
【００４３】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、ヒゲぜんまい本体部１２の一部を切断した斜視図及び断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ヒゲぜんまい本体部１２は、シリコン材料で構成されたシリコン材２２と、シリコン材２２の厚み方向一方側の表面（図２中の上面）に形成された第１金属膜２４と、第１金属膜２４の上に形成された第２金属膜２６と、第２金属膜２６の上に形成された外側金属層２８と、を備えている。また、ヒゲぜんまい本体部１２は、シリコン材２２の厚み方向他方側の裏面（図２中の下面）に順次形成された第１金属膜２４と、第２金属膜２６と、外側金属層２８と、を備えている。第１金属膜２４と第２金属膜２６と外側金属層２８とで金属積層体３０が形成されている。ここで、金属積層体３０は、金属層の一例である。
【００４４】
ヒゲぜんまい本体部１２は、シリコン材２２の厚み方向と直交する方向の両側に、金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２を備えている。第１実施形態では、庇部３２は、シリコン材２２の両面（表面と裏面）に設けられている。なお、シリコン材２２の裏面には、庇部３４もある（図３（Ｇ）ご参照）。
【００４５】
シリコン材２２は、シリコン基板としてのシリコンウエハ４０（図３参照）をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等により加工して形成されている。シリコン材２２の厚みは、例えば、５０〜２００μｍとされている。第１実施形態では、シリコン材２２の厚みは約１００μｍである。
【００４６】
第１金属膜２４の材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などが用いられている。第１実施形態では、第１金属膜２４として、クロムが用いられている。第１金属膜２４の厚みは、例えば、１０〜５００ｎｍとされている。第１実施形態では、第１金属膜２４の厚みは約５０ｎｍである。
【００４７】
第２金属膜２６の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）などが用いられている。第１実施形態では、第２金属膜２６として、銅が用いられている。第２金属膜２６の厚みは、例えば、１０〜５００ｎｍとされている。第１実施形態では、第２金属膜２６の厚みは約１００ｎｍである。
【００４８】
外側金属層２８の材料としては、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム−ニッケル合金などが用いられる。第１の実施形態においては、ヒゲぜんまい１０の特性向上を考慮し、温度特性をゼロに近づけることを考えると、外側金属層２８の厚みは１．１μｍが好ましい。これは、後述するが、シリコンのヤング率の温度係数が負の値であり、約−６０×１０−６（１／Ｋ）であるのに対し、パラジウム５２％−ニッケル４８％合金では、正の値であり、約２８００×１０−６（１／Ｋ）である。これらの値から、ヒゲぜんまい１０を並列バネと考え、ヤング率および温度係数が、各々の厚みの比で決まると考えた場合、温度係数をゼロとするためには、シリコンとパラジウム５２％−ニッケル４８％合金の厚みの比率が１００：２．２（両面合計）となることからこの値とした。
【００４９】
シリコン材２２は、シリコンウエハ４０（図３参照）をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等により加工して形成する際に、シリコン材２２の側面２２Ａに切欠き又は縦筋等の欠陥２３が生じる場合がある（図２参照）。ヒゲぜんまい１０では、金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２を設けることで、シリコン材２２の側面２２Ａの欠陥２３に力が集中することを抑制するようになっている。
【００５０】
シリコン材２２の側面２２Ａからの庇部３２の張り出し量は、０．５〜２０μｍが好ましく、１〜１０μｍがより好ましい。庇部３２の張り出し量が０．５μｍより小さいと、シリコン材２２の側面２２Ａに生じた切欠き等の欠陥２３に力が集中することを抑制する効果が少なくなる。また、庇部３２の張り出し量が１０μｍより大きいと、ヒゲぜんまい１０の作動時に庇部３２がヒゲぜんまい１０のバネ性能に影響を与える場合がある。
【００５１】
次に、ヒゲぜんまい１０の製造方法について説明する。
【００５２】
図３（Ａ）に示されるように、シリコンウエハ４０の表面（図３中の上面）と裏面（図３中の下面）に、シリコンウエハ４０の側から順に、クロム膜からなる第１金属膜２４と、銅膜からなる第２金属膜２６を、例えばスパッタリング法で形成する。なお、第１金属膜２４と第２金属膜２６は、蒸着法などで形成してもよい。これにより、シリコンウエハ４０の両面に、第１金属膜２４と第２金属膜２６とからなる導電層が形成される。
【００５３】
次いで、図３（Ｂ）に示されるように、シリコンウエハ４０の両面（表面と裏面）の第２金属膜２６上にポジ型レジスト材料をスピンコート法などにより塗布することで、ポジ型レジスト層４２を所定の厚み（例えば、１μｍ）で形成する。なお、ポジ型レジスト材料に代えて、ネガ型レジスト材料を用いてもよい。
【００５４】
そして、シリコンウエハ４０の両面側のポジ型レジスト層４２を、所定のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光し、現像する。これにより、図３（Ｃ）に示されるように、所定の形状及び寸法のヒゲぜんまい１０（図１参照）の部分に開口を有するパターン４２Ａを形成する。
【００５５】
次いで、図３（Ｄ）に示されるように、パターン４２Ａが形成されたポジ型レジスト層４２をマスクとして、シリコンウエハ４０の両面側にパラジウムめっきを施すことにより、シリコンウエハ４０の両面（表面と裏面）の第２金属膜２６上に外側金属層２８を形成する。これにより、シリコンウエハ４０の両面側にメタルマスク層としての機能を有する外側金属層２８が形成される。その後、図３（Ｅ）に示されるように、パターン４２Ａが形成されたポジ型レジスト層４２を剥離する。
【００５６】
次いで、図３（Ｆ）に示されるように、外側金属層２８の間のシリコンウエハ４０の両面に露出した第２金属膜２６と第１金属膜２４とからなる導電層をエッチングにより除去する。エッチングとしては、例えば、湿式エッチングなどが用いられる。また、第１金属膜２４として、チタンやタンタルを用いる場合は、ドライエッチングなどを用いてもよい。これにより、シリコンウエハ４０の両面に第１金属膜２４と第２金属膜２６と外側金属層２８とで構成された所定のパターンの金属積層体３０が形成される。ヒゲぜんまい１０のヒゲ玉１８（図１参照）では、シリコンウエハ４０の表面と裏面の金属積層体３０のパターンが異なる。第１実施形態では、シリコンウエハ４０の裏面の隣り合う金属積層体３０の間の開口４６が、シリコンウエハ４０の表面の隣り合う金属積層体３０の間の開口４８よりも小さい。
【００５７】
さらに、図３（Ｇ）に示されるように、金属積層体３０をマスクとして、シリコンウエハ４０の表面（図３中の上面）側からＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりシリコンウエハ４０のエッチング加工を行う。これにより、金属積層体３０の間のシリコンウエハ４０がエッチングされ、所定のパターンのシリコン材２２が形成される。このとき、金属積層体３０の面方向端部の下側のシリコンウエハ４０がエッチングされることで、金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２、３４が形成される。
【００５８】
シリコン材２２の側面２２Ａからの庇部３２、３４の張り出し量が足りない場合は、フッ酸系又はアルカリ系のエッチング液によりシリコンウエハ４０に湿式エッチング加工を行う。湿式エッチングは、等方性エッチングである。これにより、金属積層体３０の面方向端部の下側のシリコンウエハ４０がさらにエッチングされ、シリコン材２２の側面２２Ａからの庇部３２の張り出し量が大きくなる。上記のような工程により、金属積層体３０で挟まれたシリコン材２２を備えたヒゲぜんまい１０が製造される。
【００５９】
次に、図４〜図７を用いて、ヒゲぜんまい１０のヒゲ玉１８にカナを打ち込む工程について説明する。なお、図４及び図５では、構成を分かりやすくするため、金属積層体３０を構成する層である第１金属膜２４と第２金属膜２６と外側金属層２８の図示を省略している。
【００６０】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ヒゲぜんまい１０のヒゲぜんまい本体部１２は、シリコン材２２の両面に庇部３２、３４を備えている。また、ヒゲぜんまい１０のヒゲ玉１８では、シリコン材２２の表面（図４中の上面）に庇部３２を備えており、シリコン材２２の裏面（図４中の下面）に庇部３２、３４を備えている。その際、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａでは、シリコン材２２の表面に、貫通孔１８Ａの側に張り出した庇部３２を備えており、シリコン材２２の裏面に、貫通孔１８Ａの側に張り出した庇部３４を備えている。シリコン材２２の側面２２Ａからの庇部３４の張り出し量は、シリコン材２２の側面２２Ａからの庇部３４の張り出し量よりも大きい。言い換えると、ヒゲ玉１８では、シリコン材２２の裏面の隣り合う庇部３４の間の開口４６が、シリコン材２２の表面の隣り合う庇部３２の間の開口４８よりも小さい。
【００６１】
図４（Ｂ）に示されるように、打ち込み部材の一例としてのカナ５４は、軸５４Ａと、軸５４Ａの軸方向の一端部側に設けられた歯車５４Ｂと、軸５４Ａの軸方向の中間部に歯車５４Ｂと隣接して設けられた取付部５４Ｃと、を備えている。ここで、取付部５４Ｃは、軸部の一例である。取付部５４Ｃは、略円筒状であり、軸５４Ａの外周面に接合されている。取付部５４Ｃの外径は、歯車５４Ｂの外径よりも小さい。
【００６２】
また、図４（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示されるように、取付部５４Ｃの外径は、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａの内径よりも小さい。さらに、取付部５４Ｃの外径は、シリコン材２２の裏面の向かい合う庇部３４の間の開口４６の内径よりも大きい。庇部３４の周方向の一部には、庇部３４が面方向と交差する方向に塑性変形しやすいように、複数（第１実施形態では３つ）の切欠き部３５が形成されている（図６（Ｂ）参照）。切欠き部３５は、庇部３４の周方向にほぼ等間隔で設けられている。なお、庇部３４のコシが強い場合は、切欠き部３５の数を増やし、庇部３４を塑性変形しやすくしてもよい。
【００６３】
また、図６（Ａ）に示されるように、取付部５４Ｃの外径は、シリコン材２２の表面の向かい合う庇部３２の間の開口４８の内径よりも小さい。庇部３２の周方向の一部には、庇部３２から貫通孔１８Ａの半径方向内側に突出した突出部３３が形成されている。突出部３３に接する仮想円の内径は、取付部５４Ｃの外径よりも小さい。
【００６４】
図４（Ｂ）に示されるように、カナ５４の取付部５４Ｃは、ヒゲ玉１８の庇部３４の間の開口４６（図４中の下側）からヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに打ち込まれる。これにより、図５に示されるように、金属積層体３０が張り出した庇部３４が塑性変形してヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａ（シリコン材２２の側面２２Ａの側）に入り込み、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａの壁面と取付部５４Ｃとの隙間を塞ぐ変形部５８が形成される。この変形部５８により、カナ５４の取付部５４Ｃがヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに保持されている（嵌合されている）。
【００６５】
金属積層体３０の外側金属層２８（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）をめっきで製作する場合、通常の金属に比べて、外側金属層２８の硬度（例えば、ビッカース硬さ）が高くなる。このため、金属積層体３０が張り出した庇部３４が硬い場合は、レーザ等で庇部３４を局所的に加熱し、再結晶又は結晶の粗大化を行うことにより、庇部３４を軟化させてもよい。これにより、嵌合時のカナ５４の取付部５４Ｃの押込み抵抗を小さくすることができる。
【００６６】
また、図示を省略するが、カナ５４の取付部５４Ｃがヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに打ち込まれたときに、突出部３３は、塑性変形によりヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａと反対側に曲がる。このため、庇部３４と突出部３３により、カナ５４の軸５４Ａの軸心がヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａの中心部に安定して保持され、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに対するカナ５４の軸５４Ａの位置決め（位置出し）が容易となる。
【００６７】
なお、第１実施形態では、図６（Ａ）に示す突出部３３が設けられているが、突出部３３を設けない構成でもよい。
【００６８】
図７には、打ち込み部材の他の例としてのカナ６０が示されている。図７に示されるように、カナ６０は、軸５４Ａと、歯車５４Ｂと、取付部６０Ａとを備えている。取付部６０Ａは、歯車５４Ｂと反対側に向かうにしたがって外径が徐々に縮小されたテーパ面６０Ｂを備えている。図示を省略するが、カナ６０の取付部６０Ａをヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに打ち込んでもよい。カナ６０の取付部６０Ａは、先細り形状とされており、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに挿入しやすいため、カナ６０の取付部６０Ａの挿入時にヒゲ玉１８を構成するシリコン材２２が割れにくい。
【００６９】
次に、第１実施形態の作用及び効果について説明する。
【００７０】
ヒゲぜんまい１０では、シリコン材２２の厚み方向の両面に金属積層体３０が設けられている。シリコン材２２の厚み方向の両面には、金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２、３４が形成されている。
【００７１】
シリコン材２２は、シリコンウエハ４０（図３参照）をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等により加工して形成される際に、シリコン材２２の側面２２Ａに切欠き又は縦筋等の欠陥２３が生じる場合がある（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）。
【００７２】
一般的に、シリコンウエハは、本質的に脆く、劈開性を有するため、シリコンウエハの厚み方向と直交する方向（図２中の矢印Ａ方向）に対して、強度が低く、強度のバラツキも大きい。このため、切欠き又は縦筋等の欠陥が開始位置（発生源）となって、シリコンウエハの割れや劈開が生じる可能性がある。
【００７３】
第１実施形態のヒゲぜんまい１０では、図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３（Ｇ）に示されるように、シリコン材２２の両面に金属積層体３０と、金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２、３４とが形成されている。金属積層体３０及び庇部３２、３４は、シリコン材２２に対して延性及び展性に優れている。これにより、シリコン材２２が金属積層体３０及び庇部３２、３４により補強及び保護されるので、切欠き又は縦筋等の欠陥２３に力が直接加わることが抑制され、シリコン材２２の欠陥２３による破壊が抑制される。このため、ヒゲぜんまい１０の破壊強度が上昇する。したがって、低コストでヒゲぜんまい１０の強度を上げることができる。
【００７４】
また、ヒゲぜんまい１０では、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａを構成するシリコン材２２に、金属積層体３０が貫通孔１８Ａの側に張り出した庇部３２、３４が設けられている。そして、シリコン材２２の貫通孔１８Ａにカナ５４の取付部５４Ｃが打ち込まれた状態で、庇部３４が貫通孔１８Ａの側に塑性変形した変形部５８により、取付部５４Ｃがシリコン材２２の貫通孔１８Ａに保持されている（図５参照）。このため、カナ５４の取付部５４Ｃをシリコン材２２の貫通孔１８Ａに容易に位置決めすると共に、カナ５４の取付部５４Ｃをシリコン材２２の貫通孔１８Ａに容易に固定することができ、生産性が向上する。
【００７５】
また、シリコン材２２の両面に金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２、３４が形成されているので、カナ５４の取付部５４Ｃをヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに打ち込むときに、シリコン材２２が切欠き又は縦筋等の欠陥２３を開始位置として破壊するのを抑制することができる。
【００７６】
また、ヒゲぜんまい１０では、シリコン材２２は、ヤング率の温度係数が０〜１００℃の間で、ほぼ−６０×１０−６（１／Ｋ）の負の温度係数を有している。また、本実施形態の金属積層体３０の外側金属層２８は、パラジウム５２％−ニッケル４８％合金で形成されており、ヤング率の温度係数は、０〜１００℃の間で、ほぼ２８００×１０−６（１／Ｋ）であり、正の係数を有している。これにより、シリコン材２２の上側と下側にパラジウム−ニッケル合金からなる外側金属層２８を設けることで、負と正の温度係数を相殺し、温度係数を０に近づけることができる。本実施形態によれば、ヒゲぜんまい１０の温度変化に対する精度が向上する。また、外側金属層２８にパラジウムを用いることで、ヒゲぜんまい１０の耐食性が向上する。
【００７７】
また、ヒゲぜんまい１０の製造方法では、シリコンウエハ４０の両面に所定のパターンの金属積層体３０を形成する。そして、シリコンウエハ４０をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により加工し、金属積層体３０がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部３２、３４を形成する。このため、低コストでヒゲぜんまい１０の強度を上げることができる。
【００７８】
さらに、庇部３２、３４の張り出し量が足りない場合は、反応性イオンエッチングの後に湿式めっきを施すことで、シリコン材２２の側面２２Ａに対して庇部３２、３４をさらに張り出させることができる。これにより、庇部３２、３４により切欠き又は縦筋等の欠陥２３に力が直接加わることがより確実に抑制され、ヒゲぜんまい１０の破壊強度がさらに上昇する。
【００７９】
（補足）
ヒゲぜんまいにテンワを加えた場合の温度係数について
（１）基本的な考え方
機械式時計の遅れ・進みの温度による影響は、テンプを構成する材料としてのヒゲぜんまいの線熱膨張係数α１と、テンワの線熱膨張係数α２と、ヒゲぜんまいのヤング率の温度係数βと、により決まる。テンプの周期をＴとし、温度による周期の変動をΔＴとすると、その精度であるΔＴ／Ｔは、温度変化に比例し、その比例係数ｋは次式（１）で与えられる。
【００８０】
【数１】
2019215317.tif 000003
したがって、比例係数ｋの値をゼロに近づけることが時計としての精度を向上することにつながる。
【００８１】
一般に、テンワとして使われる材料は、その加工性から真鍮材が用いられるが、時計で使用されるものは、その線熱膨張係数がα２＝２１×１０−６（１／Ｋ）である。一方、シリコンの線熱膨張係数は、結晶方位にもよるが、α１＝３．９×１０−６（１／Ｋ）である。上述のようにシリコンのヤング率の温度係数βは、β＝−６０×１０−６（１／Ｋ）である。したがって、テンプを真鍮製のテンワとシリコン製のヒゲぜんまいとで作製すると、比例係数ｋは、ｋ＝４５．１５×１０−６と、非常に大きな値となる。
【００８２】
このため、シリコンをヒゲぜんまいとして用いる場合、比例係数ｋをゼロに近づけるべく、ヤング率の温度係数が正の値であり、その値が＋２１５×１０−６（１／Ｋ）であるシリコン酸化膜をシリコンの表面に熱酸化法等により、その寸法に応じた厚み分だけ形成することが考えられる（例えば、特表２００６−５０７４５４号公報）。また、シリコン酸化膜だけで比例係数ｋをゼロに近づけられない場合は、テンワを線熱膨張係数が小さな材質で形成することが考えられるが、多くの場合、加工が困難であり、コスト的に問題を生じている。
【００８３】
これに対し本実施形態では、シリコン製のヒゲぜんまい１０の平坦平行をなす両面に、パラジウム５２％−ニッケル４８％合金の層を形成することにより、比例係数ｋをゼロに近づける。
【００８４】
具体的には、テンワの材料として、加工性が良い真鍮材（α２＝２１×１０−６（１／Ｋ））を選択し、ヒゲぜんまい１０におけるシリコン材２２の厚みを１５０μｍとする。この場合、外側金属層２８の厚みをシリコン材２２の表裏とも２．４μｍとすることにより、比例係数ｋをほぼ、ゼロとすることができる。
【００８５】
本実施形態では、外側金属層２８としてパラジウム５２％−ニッケル４８％合金を用いたが、ヤング率の温度係数βはパラジウムとニッケルとの組成を変えることにより、正の値、詳しくは０〜２８００×１０−６（１／Ｋ）の範囲とすることができる。以上のように、本実施形態のひげぜんまい１０を用いてテンプを形成する場合、外側金属層２８の組成、厚み及び張り出し量の設定を調整することにより、必要な強度と所望とする温度特性とを得ることができる。
【００８６】
なお、パラジウム−ニッケル合金以外の材料として、白金（Ｐｔ）合金、パラジウム-金合金、ニオブ（Ｎｂ）合金等が挙げられる。外側金属層２８の組成や厚みは、対象となるシリコン材２２の形状及び寸法により決定される。また、外側金属層２８の形成方法は、真空蒸着、スパッタリング等の気相成長法、及び湿式めっき法等を採用することができる。
【００８７】
（２）具体的なシミュレーション
上記比例係数ｋについて、シリコン及び金属層の厚みを考慮する。シリコンの線熱膨張係数をα１、温度係数をβ１、厚みをｘとし、金属層の線熱膨張係数をα３、温度係数をβ３の片面厚みをｙとし、テンワの線熱膨張係数α２とする。この場合、シリコンの両面に厚みｙの層を形成すると比例係数ｋは、次式（２）で近似できる。
【００８８】
【数２】
2019215317.tif 000004
したがって、比例係数ｋをゼロとして、ｙについて解くと次式（３）のとおりとなる。
【００８９】
【数３】
2019215317.tif 000005
ここで、テンワ及び金属層の材質を変えた場合の金属層の厚さｙを求めると表１のとおりとなる。
【００９０】
【表１】
2019215317.tif 000006
【００９１】
ケース１はテンワの材質が真鍮であり、金属層の材質がパラジウム５２％−ニッケル４８％合金の例である。ケース２はテンワの材質がチタンであり、金属層の材質がパラジウム５２％−ニッケル４８％合金の例である。ケース３はテンワの材質が真鍮であり、金属層の材質がパラジウム５０％−ニッケル５０％合金の例である。
【００９２】
以上のように、テンワ及び金属層の材質を変えることにより、シリコン材２２に形成する外側金属層２８の厚みを調整することができる。ヒゲぜんまい１０におけるシリコン材２２の厚さが薄くなる程、強度が下がるが、金属層である外側金属層２８を厚くし、かつ張り出し量を大きくするように形成することで、ヒゲぜんまい１０全体としての強度を確保することができる。
【００９３】
〔第２実施形態〕
次に、図８〜図１０を用いて、第２実施形態の時計部品としてのヒゲぜんまいについて説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９４】
図８に示されるように、ヒゲぜんまい７０では、シリコン材２２の厚み方向の両面に金属積層体７２が設けられている。シリコン材２２の厚み方向の両面には、金属積層体７２がシリコン材２２の側面２２Ａから張り出した庇部７４、７６が形成されている。金属積層体７２の厚みは、第１実施形態の金属積層体３０の厚みよりも薄い。このとき、金属積層体７２の厚みは、打ち込み部材としてのカナ８０の軸８０Ａが押し込まれても、シリコン材２２が割れない程度の厚みに設定されている。また、ヒゲ玉１８では、シリコン材２２の側面２２Ａからの庇部７６の張り出し量が、庇部７４の張り出し量よりも大きい。
【００９５】
カナ８０は、軸部としての軸８０Ａと、軸８０Ａに接合された歯車５４Ｂと、を備えている。カナ８０には、第１実施形態のカナ５４のような取付部５４Ｃ（図４参照）は設けられていない。図示を省略するが、カナ８０の軸８０Ａの外径と庇部７４、７６等との寸法関係は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すカナ５４の取付部５４Ｃと庇部３２、３４等との寸法関係と同じである。
【００９６】
図８に示されるように、カナ８０の軸８０Ａは、ヒゲ玉１８の庇部７６の間の開口４６（図９中の下側）からヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに打ち込まれる。これにより、図９に示されるように、金属積層体７２が張り出した庇部７６が塑性変形してヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａ（シリコン材２２の側面２２Ａの側）に入り込み、変形部７８が形成される。変形部７８は、金属積層体７２から上側に折れ曲がっている。
【００９７】
変形部７８が小さく、カナ８０の軸８０Ａとヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａとの嵌合状態が弱い場合は、図１０に示されるように、ヒゲ玉１８の上側（図１０中の上側）から軸８０Ａとヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａとの隙間に接着剤８４を充填して固める。嵌合状態が弱くても、庇部７６の変形による変形部７８と突出部３３（図６（Ａ）の変形により、軸８０Ａの軸心がヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに対して位置決め（位置出し）されるため、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに対する軸８０Ａのブレ等は小さい（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）。このため、軸８０Ａの軸心が貫通孔１８Ａの中心部に配置されると共に、貫通孔１８Ａの軸方向に沿って軸８０Ａの軸心が垂直方向に配置される。
【００９８】
このとき、カナ８０の軸８０Ａとヒゲ玉１８の上側の庇部７４との間から接着剤８４を充填しやすくするため、突出部３３（図６（Ａ）参照）の大きさを小さくすることが好ましい。また、ヒゲ玉１８の下側の庇部７６からの接着剤８４の流れ出しを抑えるために、切欠き部３５（図６（Ｂ）参照）の幅を小さくすることが好ましい。
【００９９】
上記のヒゲぜんまい７０では、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａにカナ８０の軸８０Ａが打ち込まれた状態で、庇部７６がシリコン材２２の側面２２Ａの側に塑性変形した変形部７８と、軸８０Ａとシリコン材２２との間に充填された接着剤８４により、軸８０Ａがヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに保持されている。このため、カナ８０の軸８０Ａをヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに容易に固定することができ、生産性が向上する。
【０１００】
また、接着剤８４は、軸８０Ａの軸方向の変形部７８の逆側から軸８０Ａとシリコン材２２との間に充填されている。これにより、接着剤８４を充填する際に、接着剤８４の流れを変形部７８により抑えることができ、カナ８０の不要な部分への接着剤８４のはみ出しが抑制される。
【０１０１】
図２０には、比較例に係るヒゲぜんまい３００の一部が示されている。図２０に示されるように、ヒゲぜんまい３００のヒゲぜんまい本体部１２とヒゲ玉１８は、シリコン材３０２で形成されている。シリコン材３０２の両面には、金属層は形成されていない。
【０１０２】
ヒゲぜんまい３００では、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａにカナ８０の軸８０Ａを打ち込む際に、シリコン材３０２が割れやすく、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａに対して軸８０Ａがふらつき、ヒゲ玉１８の鉛直方向に対して軸８０Ａが斜めになることがある。このため、ヒゲ玉１８の貫通孔１８Ａとカナ８０の軸８０Ａとの間に接着剤８４を充填したときに、接着剤８４がヒゲ玉１８の下部からはみ出やすい。
【０１０３】
これに対して、第２実施形態では、軸８０Ａの軸方向の変形部７８の逆側から軸８０Ａとシリコン材２２との間に接着剤８４を充填するので、変形部７８により接着剤８４の流れ出しを抑制することができる。
【０１０４】
〔第１、第２実施形態の変形例〕
次の図１１（Ａ）に示す庇部の形態の第１例、図１１（Ｂ）に示す庇部の形態の第２例は、第１実施形態、第２実施形態にそれぞれ適用することができる。
【０１０５】
図１１（Ａ）には、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）の最初にめっき（電解めっき又は無電解めっき）を施した場合の庇部３２の形態の第１例が示されている。図１１（Ａ）に示されるように、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）の最初に外側金属層９２のめっき（電解めっき又は無電解めっき）を施した場合には、第１金属膜２４と第２金属膜２６と外側金属層９２とで構成された金属積層体９４により、シリコン材９０の側面９０Ａから張り出した庇部３２が形成される。この庇部３２は、外側金属層９２がシリコン材９０の側面９０Ａの側に回り込まない形状とされている。このような庇部３２の形態では、庇部３２をシリコン材９０の側面９０Ａから張り立たせるために、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）の後に、シリコン材９０を湿式エッチング加工してもよい。エッチング液は、例えば、フッ化水素酸や、濃度が約３０％の水酸化ナトリウムの水溶液などが用いられる。これにより、庇部３２の下側のシリコン材９０の側面９０Ａがエッチングされ、金属積層体９４をシリコン材９０の側面９０Ａに対してさらに張り出させることができる。
【０１０６】
図１１（Ｂ）には、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）の後にめっき（電解めっき又は無電解めっき）を施した場合の庇部３２の形態の第２例が示されている。図１１（Ｂ）に示されるように、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）の後に外側金属層９６のめっき（電解めっき又は無電解めっき）を施した場合には、外側金属層９６がシリコン材９０の側面９０Ｂの側に回り込む。これにより、シリコン材９０の表面に第１金属膜２４と第２金属膜２６と外側金属層９６とで構成された金属積層体９８が形成されると共に、シリコン材９０の厚み方向の面（上面）から外側金属層９６がシリコン材９０の側面９０Ａの一部にかけて覆うことで、外側金属層９６がシリコン材９０の側面９０Ｂから張り出した庇部３２が形成される。庇部３２の外面は、シリコン材９０の上面からシリコン材９０の側面９０Ａの一部を覆うように湾曲した形状となる。このような庇部３２の形態では、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）の後に、シリコン材９０を湿式エッチング加工しなくてもよい。
【０１０７】
〔第３実施形態〕
次に、図１２〜図１４を用いて、第３実施形態の時計部品としてのガンギ車について説明する。なお、第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
図１２に示されるように、ガンギ車１３０は、円環状のリム部１３２と、リム部１３２の内側に配置されたハブ部１３４と、リム部１３２とハブ部１３４とを連結する複数（第３実施形態では４本）のスポーク部１３６と、を備えている。複数のスポーク部１３６は、ハブ部１３４の外周縁からリム部１３２の内周縁に向かって放射状に延在している。リム部１３２の周縁部には、歯部１３８が形成されている。歯部１３８は、ガンギ車１３０の径方向外側に向かって突出され、ガンギ車１３０の周方向に沿って所定の間隔を空けて複数配置されている。ハブ部１３４は、略円形状に形成されており、ハブ部１３４の中心部には、貫通孔１３５が形成されている。ハブ部１３４の貫通孔１３５には、打ち込み部材としての軸部（図示省略）が打ち込まれるようになっている。
【０１０９】
図１３に示されるように、ガンギ車１３０の歯部１３８は、シリコン材１４２と、シリコン材１４２の厚み方向の両面（表面と裏面）に形成された金属層としての金属積層体１４４と、を備えている。さらに、ガンギ車１３０の歯部１３８は、シリコン材１４２の厚み方向と直交する方向の両側に、金属積層体１４４がシリコン材１４２の側面１４２Ａから張り出した庇部１４６を備えている。第３実施形態では、庇部１４６は、シリコン材１４２の両面（表面と裏面）に設けられている。
【０１１０】
歯部１３８を構成するシリコン材１４２の先端面は、アンクルのつめ石１９０（図１７参照）が摺動する摺動面１５０とされている。シリコン材１４２の摺動面１５０とつめ石１９０とが摺動しやすいように、シリコン材１４２の摺動面１５０の厚み方向の両側には、金属積層体１４４を凹ませた凹部１５２が設けられている。すなわち、シリコン材１４２の摺動面１５０の上下では、金属積層体１４４が摺動面１５０から張り出しておらず、金属積層体１４４が凹部１５２によって摺動面１５０から後退している。言い換えると、ガンギ車１３０では、シリコン材１４２の両面に設けられた金属積層体１４４の一部に、金属積層体１４４がシリコン材１４２の側面１４２Ａから張り出した庇部１４６が設けられている。
【０１１１】
なお、図示を省略するが、ガンギ車１３０の歯部１３８以外の他の部分も、シリコン材１４２と、シリコン材１４２の両面（表面と裏面）に形成された金属積層体１４４と、金属積層体１４４がシリコン材１４２の側面１４２Ａから張り出した庇部１４６と、を備えている。
【０１１２】
次に、ガンギ車１３０の製造方法について説明する。なお、図１４は、ガンギ車１３０の製造方法を分かりやすくするために、寸法関係が実際とは異なる模式的な断面図とされている。
【０１１３】
図１４（Ａ）に示されるように、シリコンウエハ４０の両面に、シリコンウエハ４０の側から順に、クロム膜からなる第１金属膜２４と、銅膜からなる第２金属膜２６を、例えばスパッタリング法や蒸着法で形成する。
【０１１４】
次いで、図１４（Ｂ）に示されるように、シリコンウエハ４０の両面の第２金属膜２６上に、例えば、ポジ型レジスト材料を塗布することで、ポジ型レジスト層４２を所定の厚み（例えば、１μｍ）で形成する。そして、シリコンウエハ４０の両面側のポジ型レジスト層４２を、所定のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光し、現像する。これにより、図１４（Ｃ）に示されるように、所定の形状及び寸法のガンギ車１３０（図１２参照）以外の部分に開口を有するパターン４２Ｂを形成する。
【０１１５】
次いで、図１４（Ｄ）に示されるように、ポジ型レジスト層４２のパターン４２Ｂをマスクとして、第２金属膜２６、第１金属膜２４の順にエッチング加工を行う。
【０１１６】
そして、図１４（Ｅ）に示されるように、ポジ型レジスト層４２を剥離する。これにより、ガンギ車１３０（図１２参照）の形状及び寸法の第２金属膜２６及び第１金属膜２４のパターン２７が形成される。
【０１１７】
次いで、第２金属膜２６及び第１金属膜２４のパターン２７が形成されたシリコンウエハ４０をパラジウム（Ｐｄ）触媒液に浸漬し、水洗した後、無電解ニッケルめっき液に浸漬する。これにより、図１４（Ｆ）に示されるように、第２金属膜２６の上に、例えば、厚みが約１０μｍのニッケルめっき層からなる外側金属層２８を形成する。これにより、シリコンウエハ４０の両面に、ガンギ車１３０（図１２参照）の形状及び寸法の第１金属膜２４と第２金属膜２６と外側金属層２８とで構成された金属積層体１４４が形成される。
【０１１８】
さらに、図１４（Ｇ）に示されるように、金属積層体１４４をマスクとして、シリコンウエハ４０の表面（図１４中の上面）側からＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりシリコンウエハ４０のエッチング加工を行う。これにより、金属積層体１４４の間のシリコンウエハ４０がエッチングされ、所定のパターンのシリコン材１４２が形成される。このとき、金属積層体１４４の面方向端部の下側のシリコンウエハ４０がエッチングされることで、金属積層体１４４がシリコン材１４２の側面１４２Ａから張り出した庇部１４６が形成される。以上のような工程により、ガンギ車１３０が製造される。
【０１１９】
上記のガンギ車１３０では、シリコン材１４２の両面に金属積層体１４４が形成され、さらに金属積層体１４４がシリコン材１４２の側面１４２Ａから張り出した庇部１４６が形成されている。これにより、シリコン材１４２が金属積層体１４４及び庇部１４６により補強及び保護されるので、切欠き又は縦筋等の欠陥に力が直接加わることが抑制され、シリコン材１４２の欠陥による破壊が抑制される。このため、ガンギ車１３０の破壊強度が上昇する。したがって、低コストでガンギ車１３０の強度を上げることができる。
【０１２０】
なお、第１実施形態と同じ構成による他の効果については、記載を省略する。
【０１２１】
〔第４実施形態〕
次に、図１５を用いて、第４実施形態の時計部品としてのガンギ車について説明する。なお、第４実施形態において、第１〜第３実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１２２】
図１５に示されるように、ガンギ車１６０の歯部１６２は、シリコン材１４２と、シリコン材１４２の両面（表面と裏面）に形成された金属積層体１４４と、金属積層体１４４がシリコン材１４２の側面１４２Ａから張り出した庇部１４６と、を備えている。歯部１６２の先端部では、シリコン材１４２の側面としての先端面１４２Ｂの厚み方向の両側に、金属積層体１４４が先端面１４２Ｂから張り出した庇部１４６が設けられている。
【０１２３】
上記のガンギ車１６０でも、第１実施形態と同様の構成により、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
また、ガンギ車１６０では、シリコン材１４２の先端面１４２Ｂから張り出した庇部１４６がアンクルのつめ石１９０（図１７参照）に接触するため、庇部１４６とつめ石１９０との接触面積が小さくなり、摩擦係数が下がる。このため、庇部１７８とつめ石１９０とを相対的にスムーズに摺動させることができる。
【０１２５】
〔第５実施形態〕
次に、図１６〜図１８を用いて、第５実施形態の時計部品としてのガンギ車について説明する。なお、第５実施形態において、第１〜第４実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１２６】
図１６に示されるように、ガンギ車１７０の歯部１７２は、シリコン材１４２と、シリコン材１４２の両面（表面と裏面）に形成された金属積層体１７４と、金属積層体１７４がシリコン材１４２の側面１４２Ａから張り出した庇部１７６と、を備えている。歯部１７２の先端部では、シリコン材１４２の先端面１４２Ｂの厚み方向の両側に、金属積層体１４４が先端面１４２Ｂから張り出した庇部１７８が設けられている。
【０１２７】
庇部１７６は、金属積層体１７４を構成する外側金属層（図示省略）を無電解めっき法により形成することで、外側金属層がシリコン材１４２の側面１４２Ａの一部を覆うように回り込んだ形状とされている。言い換えると、庇部１７６は、シリコン材１４２の厚み方向の面からシリコン材１４２の側面１４２Ａの一部にかけて覆っており、庇部１７６の外面が湾曲した形状とされている。庇部１７６は、例えば、無電解ニッケル−ホウ素めっきにより形成されている。庇部１７６の硬さ（ビッカース硬さ）Ｈｖは、例えば、７００である。ここで、ビッカース硬さは、押込み硬さの一種であり、頂角136度の正四角錐のダイヤモンドでできた剛体（圧子）を被試験物に対して押込み、そのときにできるくぼみ（圧痕）の表面積でその荷重を除した値で表す。ビッカース硬さの測定は、例えば、JIS G 0562に基づいて行った。
【０１２８】
図１６及び図１７に示されるように、歯部１７２の先端部では、シリコン材１４２の先端面１４２Ｂの厚み方向の両側に、金属積層体１４４が先端面１４２Ｂから張り出した庇部１７８が設けられている。庇部１７８は、シリコン材１４２の厚み方向の面からシリコン材１４２の先端面１４２Ｂの一部にかけて覆っており、庇部１７８の外面が湾曲した形状とされている。庇部１７８は、例えば、無電解ニッケル−ホウ素めっきにより形成された庇部をレーザで局所加熱することによって形成されている。庇部１７８は、レーザで局所加熱することにより、庇部１７６よりも硬くなる。庇部１７８の硬さ（ビッカース硬さ）Ｈｖは、例えば、１１００〜１２００である。
【０１２９】
図１７に示されるように、歯部１７２の先端部では、シリコン材１４２の先端面１４２Ｂの両側の庇部１７８がアンクルのつめ石１９０の摺動面１９０Ａと接触している。この状態で、シリコン材１４２の厚み方向の両側の庇部１７８とつめ石１９０の摺動面１９０Ａとが、それぞれ矢印Ｂ、Ｃに示す方向に回転することで、シリコン材１４２の厚み方向の両側の庇部１７８とつめ石１９０の摺動面１９０Ａとが摺動する。ここで、アンクルのつめ石１９０は、他の部材の一例である。
【０１３０】
上記のガンギ車１７０では、庇部１７６は、シリコン材１４２の厚み方向の面からシリコン材１４２の側面１４２Ａの一部にかけて覆っている。また、庇部１７８は、シリコン材１４２の厚み方向の面からシリコン材１４２の先端面１４２Ｂの一部にかけて覆っている。これにより、シリコン材１４２の切欠き又は縦筋等の欠陥（図示省略）に力が直接加わることがより確実に抑制され、ガンギ車１７０の破壊強度がさらに上昇する。
【０１３１】
また、ガンギ車１７０では、庇部１７８がつめ石１９０の摺動面１９０Ａに接触する構成とされており、庇部１７８と摺動面１９０Ａとの接触部の面積が小さいので、摩擦係数が下がる。このため、庇部１７８と摺動面１９０Ａとを相対的にスムーズに摺動させることができる。さらに、庇部１７８の硬度を庇部１７６の硬度よりも高くすることで、庇部１７８の耐摩耗性が向上する。
【０１３２】
また、図１８に示されるように、シリコン材１４２の先端面１４２Ｂとつめ石１９０の摺動面１９０Ａとの間に、潤滑油１８０を保持又は溜めるようにしてもよい。これにより、庇部１７８と摺動面１９０Ａとの間に、潤滑油１８０が入り込み、庇部１７８と摺動面１９０Ａとをさらにスムーズに摺動させることができる。
【０１３３】
〔補足説明〕
なお、第１〜第５実施形態では、時計部品として、ヒゲぜんまい又はガンギ車の例が示されているが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、アンクルなどの時計部品にも本発明を適用することができる。
【０１３４】
また、第１〜第５実施形態では、シリコン材の両面に金属層としての金属積層体と、金属積層体がシリコン材の側面から張り出した庇部とが設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリコン材の片面に金属層としての金属積層体と、金属積層体がシリコン材の側面から張り出した庇部とを備える構成でもよい。
【０１３５】
また、第１、第２、第４及び第５実施形態では、シリコン材の金属層としての金属積層体のほぼ全体に、金属積層体がシリコン材の側面から張り出した庇部が設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリコン材の金属積層体の一部に、金属積層体がシリコン材の側面から張り出した庇部を備える構成でもよい。
【０１３６】
なお、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ ヒゲぜんまい（時計部品の一例）
１８Ａ 貫通孔
２２ シリコン材
２２Ａ 側面
２４ 第１金属膜（金属層の一例）
２６ 第２金属膜（金属層の一例）
２８ 外側金属層（金属層の一例）
３０ 金属積層体（金属層の一例）
３２ 庇部
３４ 庇部
５４ カナ（打ち込み材の一例）
５４Ｃ 取付部（軸部の一例）
５８ 変形部
６０ カナ（打ち込み材の一例）
６０Ａ 取付部
６０Ｂ テーパ面
７２ 金属積層体
７４ 庇部
７６ 庇部
７８ 変形部
８０ 軸
８０ カナ（打ち込み材の一例）
８０Ａ 軸
８４ 接着剤
９０ シリコン材
９０Ａ 側面
９２ 外側金属層（金属層の一例）
９４ 金属積層体（金属層の一例）
９６ 外側金属層（金属層の一例）
９８ 金属積層体（金属層の一例）
１００ 時計
１０６ ムーブメント
１０８ 文字板
１３０ ガンギ車（時計部品の一例）
１４２ シリコン材
１４２Ａ 側面
１４２Ｂ 先端面（側面の一例）
１４４ 金属積層体（金属層の一例）
１４６ 庇部
１６０ ガンギ車（時計部品の一例）
１７０ ガンギ車（時計部品の一例）
１７４ 金属積層体（金属層の一例）
１７６ 庇部
１７８ 庇部
１８０ 潤滑油
１９０ つめ石
１９０Ａ 摺動面
【図１】
2019215317.tif 000007
【図２】
2019215317.tif 000008
【図３】
2019215317.tif 000009
【図４】
2019215317.tif 000010
【図５】
2019215317.tif 000011
【図６】
2019215317.tif 000012
【図７】
2019215317.tif 000013
【図８】
2019215317.tif 000014
【図９】
2019215317.tif 000015
【図１０】
2019215317.tif 000016
【図１１】
2019215317.tif 000017
【図１２】
2019215317.tif 000018
【図１３】
2019215317.tif 000019
【図１４】
2019215317.tif 000020
【図１５】
2019215317.tif 000021
【図１６】
2019215317.tif 000022
【図１７】
2019215317.tif 000023
【図１８】
2019215317.tif 000024
【図１９】
2019215317.tif 000025
【図２０】
2019215317.tif 000026