JP6356910B2 - シェービング用カミソリのシリコン刃の製造方法 - Google Patents

シェービング用カミソリのシリコン刃の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6356910B2
JP6356910B2 JP2017518046A JP2017518046A JP6356910B2 JP 6356910 B2 JP6356910 B2 JP 6356910B2 JP 2017518046 A JP2017518046 A JP 2017518046A JP 2017518046 A JP2017518046 A JP 2017518046A JP 6356910 B2 JP6356910 B2 JP 6356910B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
razor
blade
silicon wafer
razor blade
cutting edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017518046A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017524492A (ja
Inventor
ジョン シムズ グラハム
ジョン シムズ グラハム
ヨハネス レウシンク ペーター
ヨハネス レウシンク ペーター
ソネンバーグ ネビル
ソネンバーグ ネビル
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.)
Gillette Co LLC
Original Assignee
Gillette Co LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gillette Co LLC filed Critical Gillette Co LLC
Publication of JP2017524492A publication Critical patent/JP2017524492A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6356910B2 publication Critical patent/JP6356910B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26BHAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B26B21/00Razors of the open or knife type; Safety razors or other shaving implements of the planing type; Hair-trimming devices involving a razor-blade; Equipment therefor
    • B26B21/40Details or accessories
    • B26B21/4068Mounting devices; Manufacture of razors or cartridges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26BHAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B26B21/00Razors of the open or knife type; Safety razors or other shaving implements of the planing type; Hair-trimming devices involving a razor-blade; Equipment therefor
    • B26B21/54Razor-blades
    • B26B21/58Razor-blades characterised by the material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26BHAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B26B21/00Razors of the open or knife type; Safety razors or other shaving implements of the planing type; Hair-trimming devices involving a razor-blade; Equipment therefor
    • B26B21/54Razor-blades
    • B26B21/58Razor-blades characterised by the material
    • B26B21/60Razor-blades characterised by the material by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/08Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

本発明は、シェービング用カミソリの刃を製造する方法に関し、より詳しくは、シリコンからシェービング用カミソリの刃を製造する方法に関する。
カミソリ刃は、典型的には、ステンレス鋼などの好適な金属シート材料から形成され、この材料は、所望の幅に切り離されて熱処理されて、金属を硬化させている。硬化作業は高温炉を使用するものであり、ここで金属は最大で約20秒間、1145℃を超える温度に曝露され、次にクエンチされ、それによって金属は急速に冷却されて、所望の金属特性が得られる。
硬化後、刃上に切断縁部が形成される。切断縁部は、典型的には、約1000オングストローム未満(例えば、約200〜300オングストローム)の半径を有する最終的な先端を備えるV字型形状構成を有する。しかしながら、刃先の半径は、金属シート材料を使用する製造プロセスに固有の制限によって、300オングストローム〜10,000オングストロームの範囲であり得る。
この従来の方法の利点は、高速で高容量の刃を作製するために、確立された経済的なプロセスであることである。しかしながら、鋭度の一貫性を向上させるために、縁部の品質むらを更に減少させることができ、強度が増加した刃先を形成し、調髪に必要な力の低下をもたらすことができ、それによってシェービング中の快適さを向上させるプロセスを見出すことがより望ましい。かかるプロセスは、刃の形成においてより低コストの材料を使用し得ることが特に望ましい。
したがって、シェービング経験を向上させるために、縁部の強度が増加し、縁部の鋭度のむらが少ないシェービング用カミソリ用の刃を低コストで作製する方法が必要とされている。
本発明は、シリコンウェハからカミソリ刃を製造する、単純かつ効率的な方法を提供する。更には、いくつかの方法は、カミソリカートリッジ内に単一ユニットとして配置される単一のシリコンウェハ内に形成される複数のカミソリ刃を含む、刃ボックスを製造するのに好適である。
1つの態様では、本方法は、{111}平面が単結晶性シリコンウェハに対して平行及び垂直である{100}表面と交差する角度で、{100}表面を含む単結晶性シリコンウェハを位置合わせする工程を含む。単結晶性シリコンウェハをエッチングして{111}平面及び第2平面を露出させ、約20°の刃先角〜約35°の刃先角を有する刃先を提供する。硬質コーティングは、硬質コーティングの沈着後、約20ナノメートル〜約100ナノメートルの、刃先の曲率半径を提供する刃先に塗布される。次に、刃先上にソフトコーティングが塗布される。カミソリ刃は、単結晶性シリコンウェハから除去される。第2平面は、{110}平面であってよく、{552}平面であってもよい。
いくつかの態様では、マスキング層は、単結晶性シリコンウェハに塗布され得る。マスキング層は、カミソリ刃の刃角度プロファイルを画定するためにパターン化され得る。マスキング層は、硬質コーティングの塗布前に除去され得る。硬質コーティングは、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、非晶質ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化ニオブ、窒化ケイ素、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化チタン、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。第2マスキング層は、軟質コーティングの塗布前にウェハに塗布され得る。軟質コーティングは、ポリテトラフルオロエチレンを含み得る。硬質コーティングは、シリコンウェハからカミソリ刃を除去する前に塗布され得る。
他の態様では、カミソリ刃は、シリコンウェハ上の複数のカミソリ刃を含む刃ボックス内に形成される。刃ボックスは、複数のカミソリ刃を囲む距形の周辺部を有し得る。
更に他の態様では、カミソリ刃は、カミソリカートリッジハウジング内に配置され得るか、又は、刃ボックス全体がカミソリカートリッジ内に配置され得る。
本発明の1つ以上の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明に記載する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに請求項から明らかとなるであろう。
本発明の1つの実施形態によるシリコン製カミソリ刃の斜視図である。 図1aのシリコン製カミソリ刃の側面図である。 本発明の別の実施形態によるシリコン製カミソリ刃の斜視図である。 図2aのシリコン製カミソリ刃の側面図である。 本発明の1つの実施形態による単結晶性シリコンウェハの斜視図である。 本発明の1つの実施形態による、シリコンからカミソリ刃を製造する方法の流れ図である。 本発明の1つの実施形態による、複数のカミソリ刃が内部に形成されるシリコンウェハの斜視図である。 本発明の1つの実施形態による、シリコン製カミソリ刃を有するカミソリカートリッジの斜視図である。
本開示の方法は、シェービング装置又はカミソリ用の刃の製造を提供する。具体的には、シリコン材料からシェービング装置用のカミソリ刃を製造する方法が開示される。したがって、カミソリ刃は、半導体工業のエッチング技術を使用して、上面及び下面を有する標準的な単結晶性シリコンウェハ上で作製される。
図1a及び1bにおいて、本明細書に記載の製造方法によって製造されたカミソリ刃10の図が2つ示されている。図1aに示されるように、カミソリ刃10は、先端14を有するV字型形状の鋭い縁部を有するシリコン本体部分又は基材12を含む。図1bに示されるように、先端14は、約35.3°の刃先角15を有する刃先13を有する。小平面16及び18は、先端14から分岐している。先端14の刃角は、{110}平面及び{111}平面の交差によって決定される。小平面16は、平面{111}の表面を含み、一方小平面18は平面{110}の表面を含む。
一方、図2a及び2bにおいては、本明細書に記載の製造方法によって製造されたカミソリ刃20の図が2つ示されている。図2aに示されるように、カミソリ刃20は、先端24を有するV字型形状の鋭い縁部を有するシリコン本体部分又は基材22を含む。図2bに示されるように、先端24は、約19.5°の刃先角25の刃先23を有する。小平面26及び28は、先端24から分岐している。先端24の刃角は、{552}平面及び{111}平面の交差によって決定される。小平面26は{111}平面の表面を含み、小平面28は{552}平面の表面を含む。
図1a〜2bのカミソリ刃の製造には、{111}平面が単結晶性ウェハに対して平行及び垂直である{100}表面と交差する角度で、{100}表面を含む単結晶性シリコンウェハを位置合わせする工程を含む。単結晶性シリコンウェハは、2つの平面の間でエッチングされ、適切な刃角を有する刃先を提供する。硬質コーティングが刃先に塗布され、ここで、刃先の曲率半径は、硬質コーティングの沈着後に約20ナノメートル〜約100ナノメートルである。軟質コーティングも刃先に塗布される。次に、シリコン製カミソリ刃は、単結晶性シリコンウェハから除去される。
本明細書に記載のシリコン製カミソリ刃は、湿式エッチング(例えば、化学溶液)、乾式エッチング(例えば、イオンビーム)、又はこれらの組み合わせなどの半導体工業で周知の超微細三次元シリコン構造を形成する物理エッチング技術を使用して作製され得る。
一般的には、単結晶性シリコンウェハは、長範囲規則の原子配列を有し、原子間の結合(例えば、シリコン原子間の共有結合)において長範囲規則の方向依存性も有することが知られている。したがって、結晶平面間の交差は長範囲にわたって維持される。切断縁部としてこの交差を使用することで、本発明は、上記のシリコンマイクロ加工技術を使用して、超微細切断縁部を有するカミソリ刃を形成することが可能となる。カミソリ刃の形成におけるベースシリコン材料は、本明細書で定義された好ましい結晶方位を有する単結晶シリコンである。しかしながら、多結晶性シリコンのような単結晶性シリコンの他の方位も好適である。
理解を助けるために、図3は、上面302及び下面304(双方とも{100}表面)を有し、立方格子306の一部分が示される標準的な単結晶性シリコンウェハ300の1つの実施形態を示している。ウェハ300が<110>方位と平行に配向する場合、上面302が化学エッチングされ得るようにマスキング層が塗布され、それによって、斜面308(本実施形態においては{111}平面である)が形成される(すなわち、露出する)。図3の実施形態では、ウェハ300は<0−1 1>方位に配向しているが、方位は、任意の{110}平面方向であり得ることが理解される。同様に、エッチングによって露出した斜面308は(1−1−1)平面であるが、任意の{111}平面が<110>方向が露出され得ることも理解される。
ここで図4を参照すると、1つの実施形態による、シリコンからカミソリ刃を製造する方法の流れ図が示されている。工程400で示されるように、単結晶性シリコンウェハは、カミソリ刃が形成される基材として選択されるのが好ましい。カミソリ刃を形成するのに使用されるシリコンウェハの厚さに関しては、制限がない。したがって、カミソリ刃に剛性が必要とされる場合、比較的厚いウェハが使用され得る。一方、比較的薄いシリコンウェハ(例えば、約350マイクロメートル)は、密着したシェービングに好適なカミソリ刃を形成するのに使用され得る。所望であれば、シリコンウェハは、取り付けアセンブリに固定され得る。
工程410において、マスキング層は、シリコンウェハの上面及び下面(例えば、図3の表面302及び304)に塗布される。マスキング層は、上面及び下面の各々に独立して塗布されるか、又は同時に両面に塗布され得る。マスキング層は、化学蒸着(CVD)、電着、物理蒸着(PVD)、スピンコーティング、噴霧、塗装などの任意数の薄膜堆積プロセスを使用して、塗布され得る。1つの実施形態では、マスキング層工程410は、窒化ケイ素の減圧CVDによって行われる。しかしながら、他の可能なマスキング層は、酸化ケイ素、クロム金などのシリコンウェハ基材材料に対して、高選択性を有することが予想される。マスキング層は、約200ナノメートル〜約500ナノメートルの厚さを有し得る。
シリコンウェハの結晶アラインメントは、所望のシリコンウェハの平面が同定されるように、工程420で決定される。図1a〜2bで具体化されているカミソリ刃において、{111}平面の表面とシリコンウェハ表面(上面又は下面)との交差線の方位が決定される。交差線の方位を求めるために、いくつかの既知の方法が使用され得る。アラインメント方法の1つにはVangboアラインメントがあり、これは、「Precise mask alignment to the crystallographic orientation of silicon wafers using wet anisotropic etching」、M.Vangbo及びY Backlund,J.Micromech,Microeng,6巻(1996年),279〜284頁(マスキング層を位置合わせするフォーク構造を使用した技術を記載している)に基づいている。Vangboアラインメント法は、{111}平面の対称性に対するシリコンウェハ表面の対称性に基づくものである。例えば、{111}平面と{552}平面などの間の交差線の方位は、ウェハ表面から直接見ることができない(すなわち、光学的である)ため、この技術は有用であり得る。加えて、ウェハのダイシング及び研磨中の差異によって、方位は、ウェハバッチ間、更にはウェハからウェハまでの単一のウェハバッチ内で変動するであろう。更には、一般的な微小電気機械システムに使用されるウェハの作製は、対称的な平面を有する傾向があるが、本明細書で記載されるような、シェービングに好適な刃先(例えば、19.5°の刃先角)を形成するのに使用されるシリコンウェハは、一般的には非対称な平面を有する。マスキング層において刃先を形成するためにウェハの両面を位置合わせするための、ブラッグ回折を使用するX線回析技術などの他のアラインメント法が使用されてもよく、又は{111}平面とともに形成されるテラスが使用される。
次に、シリコンウェハは、一般的に上面及び下面の両方からエッチングされて仕上げの刃先が形成されるため、工程430においては両面アラインメントが使用され、マスキング層において刃先が画定される。適切に刃先を形成するためには、シリコンウェハの結晶面に、マスキング層を正確に位置合わせすることが重要である。できる限り短期間で、鋭くかつ一直線の刃先を作製するために、マスク縁部は、{111}平面とウェハ表面との交差線とできるだけ平行であるべきである。
刃先を画定するためにウェハを位置合わせすると、マスキング層は、所望のカミソリ刃形状にパターン化され得る。反応イオンエッチングなどの既知のエッチング技術によって、工程440においてマスクがパターン化されることによって、マスクは所望の領域で基材表面から除去され、その領域のシリコンウェハ基材が露出する。
上述の小平面などのカミソリ刃形状の形成を始めるために、特定パターン化されたマスキング層を使用する従来のマスキングされた異方性エッチングプロセスが、工程150で使用される。単結晶性シリコンウェハを、濃度及び温度が調節されたエッチング流体に浸漬する。所定時間が経過した後、浸漬からウェハを取り除く。異方性エッチング工程450中、ウェハ上のマスキング層によって被覆されないシリコン部分からエッチングが行われるため、マスキングパターンに沿って{111}平面が露出する。マスキング層の周辺部分において、単一結晶シリコンウェハの上面及び下面に対する傾斜によって斜面が形成され、エッチングが進行する。最終的に、シリコンウェハの上面及び下面から形成される斜面(例えば、図1aにおいて小平面16及び18)は、基材のエッチングによって形成され、最終的に交わって刃先が形成される。
化学エッチングは、単結晶性シリコンウェハからシリコンを均一に除去する周知のプロセスである。例えば、ウェハの上面のプロファイルを、対向する下面のプロファイルと交差するまで均一に下降させて、カミソリ刃形状を形成し得る。刃先角を保持しながら、刃を所望の鋭度とするために、化学エッチングが使用される。下面のエッチングは、上面のエッチングと同時にされてよく、又は別々になされてもよい。化学エッチング液組成物、温度、攪拌及び期間は、所望の結果を得るために調節されるべきである。異方性又は「方位依存性」エッチング液は、より迅速に、別の方向より一方向にエッチングし得る。例えば、水酸化カリウム(KOH)においては、{111}平面のエッチング速度は、他の全てのシリコンの結晶面と比べて、比較的遅い。一般的には、最も遅いエッチング平面は、エッチング進行中として露出される。{100}シリコン表面の角内部のエッチングは、{111}平面との交差部分で停止することが知られている。例えば、エッチングマスクにおける開口部が長方形である場合、異方性エッチング剤によって下方にエッチングされて{111}平面が露出し、2つの対向側部に対してV型溝が形成される。ウェハの両面で行われ、様々なエッチング液を含み、温度及び時間の制限がある場合、カミソリ刃はウェハ内で形成され得る。1つの実施形態では、シリコンウェハは、工程450において、KOHエッチング剤で異方性エッチングされる。例えば、ウェハは、約70℃の温度で25重量パーセントのKOH水溶液に沈水され得る。同じ目的を達成するために、他の組み合わせ及び濃度が使用され得る。例えば、他の可能な異方性エッチング剤には、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、ヒドラジン、エチレンジアミンとピロカテコールの水溶液(EDP)などがある。
1つの実施形態では、異方性化学エッチング工程450に超音波浴が使用される。超音波浴は、エッチング中に形成される水素のシリコン表面への付着を低減するのに役立つ。
エッチング完了後、工程460において、マスクはシリコンウェハ表面から除去される。窒化ケイ素マスキング層においては、マスキング層を除去するのにフッ化水素水溶液が使用され得る。他のマスキング材料は、異なるエッチング剤とともに除去され得る。例えば、クロム金マスキング層は、ヨウ化カリウム(KI)、過塩素酸、及び硝酸アンモニウムセリウムとともに除去され得る。
次に、硬質コーティングなどの内層は、カミソリ刃の表面に塗布され得る。内層工程470は、カミソリ刃がシリコンウェハに取り付けられたままで行われ得るか、又は内層工程470は、ウェハからカミソリ刃が分離される際に行われ得る。内層が、カミソリ刃の少なくとも刃先上に配置される硬質コーティング層である場合、それによって、強度の向上、耐食性の向上、及びシェービング能力の向上がもたらされ得る。硬質コーティング層は、微細結晶、マイクロ結晶、又はナノ結晶性炭素含有材料(例えば、ダイヤモンド、非晶質ダイヤモンド又はダイヤモンド様炭素(DLC))、窒化物(例えば、窒化ホウ素、窒化ニオブ、窒化ケイ素、窒化クロム、窒化ジルコニウム、又は窒化チタン)、炭化物(例えば、炭化ケイ素)、酸化物(例えば、アルミナ、ジルコニア)、又は他のセラミック材料(ナノ層又はナノ複合材料を含む)から作製され得る。炭素含有材料は、タングステン、チタン、銀、又はクロムなどの他の元素で、例えば、スパッタリングによる塗布中にこれらの添加物を標的に含めることにより、ドープされ得る。材料は、水素、例えば、水素添加DLCを組み込んでもよい。1つの実施形態では、シリコン製カミソリ刃上に配置される硬質コーティング層は、窒化ケイ素から作製される。別の実施形態では、シリコン製カミソリ刃上に配置される硬質コーティング層は、DLCから作製される。硬質コーティング層は、約3,000オングストローム未満;具体的には、約500オングストローム〜約1,500オングストロームの厚さを有し得る。硬質コーティング層が刃先に塗布され、ここで、刃先の曲率半径は、塗布後に約20ナノメートル〜約1000ナノメートルであなる。曲率半径は、縁部半径又は切削半径としても既知であるが、顔の毛を切断する尖った縁部の半径である。一般的に、曲率半径が小さくなるのに相関して、刃はより鋭くなる。1つの実施形態では、シリコン製カミソリ刃は、約50ナノメートル〜約150ナノメートルの曲率半径を有する。
内部硬質コーティング層を沈着する方法としては、プラズマ化学蒸着(PCVD)、プラズマ強化化学蒸着(PECVD)などの周知の方法が挙げられ得る。硬質コーティング材料及び沈着方法に応じて、カミソリ刃の各側は同時にコーティングされてよく、又は各側は別々にコーティングされてもよい(例えば、{111}刃小平面が最初にコーティングされ、{552}刃小平面が次にコーティングされる)。この層によって、更なる強度がもたらされる。
外層塗布工程480において、シリコン製カミソリ刃の硬質コーティング内層上に外層が塗布される。外層(軟質コーティング層とも呼ばれる)は、シェービング中の摩擦を低減するのに使用される。外層は、ポリマー組成物又は変性ポリマー組成物であり得る。ポリマー組成物は、ポリフルオロカーボンであり得る。好適なポリフルオロカーボンは、テロマーと呼ばれることもある、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である。この材料は、安定な分散体を生じさせる小粒子からなる、不燃性及び安定な乾燥した潤滑剤である。一般的に、これは約20重量%固形分の水性分散体として供給され、浸漬、噴霧、又はブラッシングによって塗布され、その後空乾、又は溶融コーティングされ得る。シリコン製カミソリ刃は、外層の塗布前に加熱され得る。1つの実施形態では、シリコン製カミソリ刃は、PTFEの水性分散体でスプレーコーティングされる前に、約120℃まで加熱される。外層は、好ましくは約5,000オングストローム未満であり、典型的には約1,500オングストローム〜約4,000オングストロームであってもよく、連続的なコーティングが維持される限り約100オングストロームほどの薄さであってもよい。マスキングは、外層塗布工程480中に使用されてよく、カミソリ刃の非切削側が外層とともにコーティングされることを防ぐのに役立ち得る。これによって、刃の非切削面の能力が向上し、カミソリカートリッジ内で刃支持体などに取り付けられ得る。例えば、刃を取り付けるためのいくつかの方法は、接着剤を使用する。しかしながら、接着剤は一般的には、PTFEなどのいくつかの外層材料を十分に接着しない。
工程490において、刃(特に微細縁部)を損傷せずに、ウェハから刃を分離するのに好適な任意の手段によって、ウェハからシリコン製カミソリ刃が除去され得る。カミソリ刃は、ノコギリなどによる機械的切断、レーザーカット、ウォーターカット、スナップなどが行われ得る。カミソリ刃は、ウェハ基材から除去されると、カミソリの分野で周知であるように、カミソリカートリッジ内に組み立てられ得る。例えば、1つ以上のシリコン製カミソリ刃は、刃支持体に取り付けられ、カミソリカットリッジハウジングに組み組み立てられる。ウェハから除去された後、工程492において、刃はカミソリカートリッジ内に組み組み立てられ得る。例えば、刃は、刃支持体に取り付けられた後、カミソリカートリッジハウジングに設置され得る。カミソリカートリッジハウジング600の一例が、図6に示される。カミソリカートリッジ600は、複数のシリコン製カミソリ刃602を含む。
本明細書に記載の製造方法は、主に単一のカミソリ刃に関して参照しているが、この方法は、複数のカミソリ刃を同時に製造するのにも容易に当てはまる。図5では、本明細書に記載の方法によって作製した複数のシリコン製カミソリ刃202を有するシリコンウェハ200が示される。複数のカミソリ刃202を作製するためのシリコンウェハ200の製造は、連続的な表面マスキング、マスクのパターン化(例えば、フォトリソグラフィ)、並びに湿式及び/又は乾式エッチング化学による選択的な材料除去を含む。シリコンウェハ200における複数のカミソリ刃202のバッチ製造後、刃は、鋸引き、ダイシングなどによって分離され、更にカミソリカートリッジに組み立てる準備ができる。図5をより詳しく見てみると、複数のカミソリ刃は、5つの刃のグループに集合している。この集合は、一般的には長方形であり、議論における便宜上、本明細書では刃ボックス204と呼ばれる。複数のカミソリ刃202は、この集合構成中で製造され、シェービング用カミソリシステムアセンブリにおける下流プロセス工程を減らし得る。刃ボックス204は、示されるように、5つの個別のカミソリ刃202を有し、周辺部206で囲まれている。刃ボックス204は同様に製造され得るか、又は、各ボックスが異なる刃の間隔、刃先角、刃の数、刃の方位などを有するように異なり得る。この差異は、マスキングパターンなど、上述の工程における様々な方法の変更によるものであり得る。刃ボックス204は、自己内蔵型刃ボックス204が単一単位部材となるように、周辺部206に沿って鋸引きすることでウェハ200から除去され得る。次に、刃ボックスは、カミソリカートリッジのハウジング内に挿入され得る。このような方法でカミソリカートリッジを組み立てることで、個別のカミソリ刃を刃支持体に取り付け、刃支持体とカミソリ刃の各対をカミソリカートリッジハウジング内に挿入し、及び各分離したカミソリ刃を所望の刃高、角度、及び間隔に位置合わせする、異なる工程が省かれる。本明細書に記載の方法を使用することで、複数のカミソリ刃が位置合わせされ、刃ボックス内に固定され、それによって個別に刃支持体を取り付ける必要性、及び5つの分離したカミソリ刃をカミソリカートリッジハウジングに位置合わせするプロセスの難易性が除去される。図5は5つのカミソリ刃を有する刃ボックス204が示されているが、2つ、3つ、4つ、5つ以上の任意数のカミソリ刃が集合され得ることが理解されるべきである。
図に示される刃は、一般的には直線状の刃先を有するが、他の刃形状及び縁部パターンは、本明細書に記載の方法によって作製され得ることに更に注目すべきである。
本明細書に記載する方法でシリコンからシェービング用カミソリ刃を作製する多くの利点のうちの1つは、形成される刃先の表面粗さが非常に低いことである。カミソリ刃の凹凸次元での表面粗さは、約100ナノメートル〜約200ナノメートルである。表面粗さが非常に低いことで、使用者が経験するシェービングがより心地よいものとなり、皮膚刺激がより少なくなる。
したがって、他の実施形態も以下の請求の範囲内にある。
本明細書において開示されている寸法及び値は、列挙されている正確な数値に厳密に限定されるものと理解すべきではない。むしろ、特に断らない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「40mm」として開示される寸法は、「約40mm」を意味することを意図する。
本明細書で引用されているあらゆる文献は、あらゆる相互参照特許又は関連特許を含め、明示的に除外されたり、別段に限定されたりしている場合を除き、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献(単数又は複数)と組み合わせたときに、そのような発明全てを教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合は、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
本発明の特定の実施形態が例示され説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な他の変更及び修正を行うことができる点は、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲において網羅することを意図している。

Claims (15)

  1. 少なくとも1つのカミソリ刃を製造する方法であって、
    {111}平面が単結晶性シリコンウェハに対して平行及び垂直である{100}表面と交差する角度で、前記{100}表面を含む前記単結晶性シリコンウェハを位置合わせする工程と、
    前記単結晶性シリコンウェハをエッチングして{111}平面及び{552}平面を露出させて、約19.5°の刃先角〜約35.3°の刃先角を有する少なくとも1つの刃先を提供する工程と、
    前記少なくとも1つの刃先上に少なくとも1つの内層を塗布する工程と、
    前記少なくとも1つの内層の沈着後、約20ナノメートル〜約100ナノメートルの、前記少なくとも1つの刃先の曲率半径を提供する工程と、
    前記少なくとも1つの刃先上に少なくとも1つの外層を塗布する工程と、
    前記単結晶性シリコンウェハから前記少なくとも1つの刃先を除去する工程と、
    を含む方法。
  2. 35.3°の刃先角は、{110}平面を露出させることによって提供される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記位置合わせする工程の前に、マスキング層を前記単結晶性シリコンウェハに塗布する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記マスキング層をパターン化して、前記少なくとも1つのカミソリ刃のプロファイルを画定する工程を更に含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記少なくとも1つの内層は、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、非晶質ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化ニオブ、窒化ケイ素、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化チタン、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、又はこれらの任意の組み合わせを含み、前記少なくとも1つの外層は、ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記少なくとも1つの内層を塗布する前に、前記マスキング層を除去する工程を更に含む、請求項3又は4に記載の方法。
  7. 前記少なくとも1つの外層を塗布する前に、第2マスキング層を塗布する工程を更に含む、請求項3又は4に記載の方法。
  8. 前記少なくとも1つの内層は、前記単結晶性シリコンウェハから前記少なくとも1つのカミソリ刃を除去した後に塗布される、請求項1に記載の方法。
  9. 前記少なくとも1つの内層は、前記単結晶性シリコンウェハから前記少なくとも1つのカミソリ刃を除去する前に塗布され、前記少なくとも1つの内層は、最初に、前記少なくとも1つのカミソリ刃の第1側に塗布され、次に、前記第1側と反対側の前記少なくとも1つのカミソリ刃の第2側に塗布される、請求項1に記載の方法。
  10. 前記少なくとも1つのカミソリ刃の表面粗さの変動は、約100ナノメートル〜200ナノメートルである、請求項1に記載の方法。
  11. 前記単結晶性シリコンウェハ上に少なくとも1つの刃ボックスを形成する工程を更に含み、各々が、複数のカミソリ刃及び前記複数のカミソリ刃を囲む周辺部を含む、請求項1に記載の方法。
  12. 前記少なくとも1つのカミソリ刃をカミソリカートリッジハウジング内に配置する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
  13. 前記少なくとも1つの刃ボックスをカミソリカートリッジ内に配置する工程を更に含む、請求項11に記載の方法。
  14. 請求項1に記載の方法を使用して形成される、カミソリ刃。
  15. 請求項1に記載の方法を使用して形成される、カミソリカートリッジ。
JP2017518046A 2014-06-17 2015-06-16 シェービング用カミソリのシリコン刃の製造方法 Active JP6356910B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/306,702 2014-06-17
US14/306,702 US9808944B2 (en) 2014-06-17 2014-06-17 Methods of manufacturing silicon blades for shaving razors
PCT/US2015/035910 WO2015195591A1 (en) 2014-06-17 2015-06-16 Methods of manufacturing silicon blades for shaving razors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017524492A JP2017524492A (ja) 2017-08-31
JP6356910B2 true JP6356910B2 (ja) 2018-07-11

Family

ID=53443060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017518046A Active JP6356910B2 (ja) 2014-06-17 2015-06-16 シェービング用カミソリのシリコン刃の製造方法

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9808944B2 (ja)
EP (1) EP3158113B1 (ja)
JP (1) JP6356910B2 (ja)
CN (1) CN106457585B (ja)
AU (1) AU2015277430A1 (ja)
BR (1) BR112016029455B1 (ja)
CA (1) CA2952063A1 (ja)
MX (1) MX2016016221A (ja)
RU (1) RU2016147228A (ja)
SG (1) SG11201609565SA (ja)
WO (1) WO2015195591A1 (ja)
ZA (1) ZA201608342B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102211395B1 (ko) * 2019-05-22 2021-02-03 주식회사 도루코 면도날 및 면도날 제조방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3834265A (en) * 1973-02-16 1974-09-10 Gillette Co Ceramic cutting instruments
US4534827A (en) * 1983-08-26 1985-08-13 Henderson Donald W Cutting implement and method of making same
AU625072B2 (en) * 1988-07-13 1992-07-02 Warner-Lambert Company Shaving razors
US5018274A (en) * 1990-04-05 1991-05-28 The Gillette Company Safety razor blade
JP3439761B2 (ja) * 1991-04-26 2003-08-25 ザ ジレット カンパニー かみそり刃に関する改良
CA2234966A1 (en) * 1997-06-10 1998-12-10 Brian G. Balistee Improved blade edge
GB9909463D0 (en) * 1999-04-23 1999-06-23 Gillette Co Safety razors
IL138710A0 (en) * 1999-10-15 2001-10-31 Newman Martin H Atomically sharp edge cutting blades and method for making same
US6684513B1 (en) * 2000-02-29 2004-02-03 The Gillette Company Razor blade technology
US6615496B1 (en) 2000-05-04 2003-09-09 Sandia Corporation Micromachined cutting blade formed from {211}-oriented silicon
US20020078576A1 (en) * 2000-11-10 2002-06-27 Carr William N. Micromachined surgical scalpel
EP1413407A4 (en) * 2001-05-28 2007-05-23 Matsushita Electric Works Ltd RAZOR BLADE
JP2004141360A (ja) 2002-10-23 2004-05-20 Mitsuchika Saito 単結晶材料刃、単結晶材料刃を備えた刃物および単結晶材料刃の製造方法
RU2363771C2 (ru) 2003-09-17 2009-08-10 Бектон, Дикинсон Энд Компани Кремниевые лезвия для хирургического и нехирургического применения
US7059054B2 (en) * 2003-12-24 2006-06-13 Honeywell International Inc. Cutting blades having pointed tip, ultra-sharp edges, and ultra-flat faces
WO2007092852A2 (en) 2006-02-06 2007-08-16 Mynosys Cellular Devices, Inc. Microsurgical cutting instruments
US20100023041A1 (en) * 2006-12-08 2010-01-28 Nozomi Satake Surgical knife, blade for surgical knife, and method of manufacturing the same, and handle for surgical knife
US20080155839A1 (en) * 2006-12-21 2008-07-03 Anderson Mark C Cutting tools made of an in situ composite of bulk-solidifying amorphous alloy
US9598761B2 (en) * 2009-05-26 2017-03-21 The Gillette Company Strengthened razor blade
CN106956296B (zh) * 2011-10-06 2020-08-18 比克-维尔莱克 剃须刀片,剃须刀头及制造方法
WO2014144424A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 The Regents Of The University Of California Blade with a varying cutting angle

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201608342B (en) 2018-12-19
SG11201609565SA (en) 2016-12-29
JP2017524492A (ja) 2017-08-31
MX2016016221A (es) 2017-02-23
CA2952063A1 (en) 2015-12-23
AU2015277430A1 (en) 2016-12-08
BR112016029455A2 (pt) 2017-08-22
RU2016147228A3 (ja) 2018-07-17
EP3158113A1 (en) 2017-04-26
US20150360376A1 (en) 2015-12-17
US9808944B2 (en) 2017-11-07
BR112016029455B1 (pt) 2022-07-12
CN106457585B (zh) 2019-09-10
EP3158113B1 (en) 2022-03-30
BR112016029455A8 (pt) 2021-05-18
CN106457585A (zh) 2017-02-22
WO2015195591A1 (en) 2015-12-23
RU2016147228A (ru) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8499673B2 (en) Microsurgical cutting instruments
US5317938A (en) Method for making microstructural surgical instruments
KR100677022B1 (ko) 안전 면도기
US7124511B2 (en) Razor blade
US20040060902A1 (en) Microprotrusion array and methods of making a microprotrusion
WO2002062202A2 (en) Microprotrusion array and methods of making a microprotrusion
US20180161998A1 (en) Blade with a varying cutting angle
US20230037149A1 (en) Shaving device
JP6356910B2 (ja) シェービング用カミソリのシリコン刃の製造方法
WO2019210481A1 (zh) 一种微沟槽加工用的砂轮工具及其制造方法
JP2006524104A (ja) 非直線状の刃先を有する剃刀刃とその製造方法
JP2023536030A (ja) 切断刃及び脱毛デバイス
US9687178B2 (en) Micromachined fluid flow regulating device
WO2017213026A1 (ja) 微細加工方法および金型の製造方法および微細加工装置
US20240131740A1 (en) Shaving device
JP2017217720A5 (ja)
US20050132581A1 (en) Crystalline substance with tailored angle between surfaces
KR100576219B1 (ko) 의료용 미세 절개 도구 및 그 제조방법
US20070234852A1 (en) Shaving/cutting device with directly deposited razor structures
US20240042637A1 (en) Cutting element and hair removal device
JP2006509588A (ja) 段階的徐毛面
JPS61152022A (ja) 丸形シリコンダイアフラムの製造方法
JPH0885018A (ja) マイクロ切開装置
JPH03103400A (ja) 微細部品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171017

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180117

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180515

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6356910

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250