DE3526951A1 - Scherblatt fuer rasiergeraete und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Scherblatt für Rasier­ geräte und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Scherblätter für Rasiergeräte, insbesondere Elektro­ rasiergeräte, sind bekannt. Bei modernen Elektrora­ siergeräten besteht das Scherblatt aus einer per­ forierten Nickelfolie. Die Perforation hat auf der den Schermessern zugekehrten Seite einen Überstand, der als Schneidkante dient und an dem z. B. das Bart­ haar geschnitten wird. Der Überstand rundet sich im Laufe des Betriebs bereits nach relativ kurzer Zeit ab, wodurch die Schnittgüte nachläßt.

Die Schnitt- oder Rasiergüte ist weiter bei nicht ab­ genutzten Scherblättern durch die Scherblattdicke von ca. 50 µ begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Scherblatt mit ver­ besserter Schnittgüte und längerer Lebensdauer zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 bzw. An­ spruch 2 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anisotrope Ätztechniken in Verbindung mit einkristal­ linem Silizium sind bekannt. Sie werden z. B. ange­ wendet, um mikromechanische Komponenten, wie Gräben, Löcher, freistehende Zungen usw. zu erzeugen, die zur Erstellung von ultrakleinen Sensoren und Aktuatoren benötigt werden (Siehe K.E. Petersen/ SILICON AS A MECHANICAL MATERIAL/ IEEE, Vol. 70, Nr. 5, MAI 1982).

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, aus ei­ ner monokristallinen Siliziumscheibe mittels eines einzigen Ätzvorgangs ein Lochmuster zu erzeugen, wo­ bei handelsübliche Siliziumscheiben der Kristall­ orientierung (100), (110) verwendet werden. Durch die Wahl der Kristallorientierung, der Geometrie, des Musters und der Ausrichtung der Ätzmaske lassen sich sowohl die Form der als Barteintrittsöffnungen dienen­ den Öffnungen als auch die Neigung der Schneidkanten beeinflussen.

Bei handelsüblichen Siliziumscheiben der Kristall­ orientierung (100) können Öffnungen von rechteckigem oder quadratischem Querschnitt hergestellt werden. Durch die physikalische Eigenart des Ätzvorgangs lau­ fen die Lochkanten so aufeinander zu, daß sich das Loch verjüngt (z. B. bei quadratischen Öffnungen py­ ramidenartig), wobei an allen vier Lochseiten schräge Scherkanten diamantartiger Qualität ausgebildet wer­ den. Mit handelsüblichen Siliziumscheiben der Kristall­ orientierung (110) entstehen durch den Ätzvorgang Öff­ nungen mit rautenartigem Querschnitt, bei denen sich außer in den spitzwinkligen Ecken der Raute mit zu­ nehmender Ätztiefe die Querschnittsöffnung nicht ver­ ändert. Es entstehen durch den Ätzvorgang zur Schei­ benoberfläche senkrecht verlaufende Schneidkanten, wo­ hingegen an den spitzwinkligen Ecken der rautenförmi­ gen Öffnungen mit zunehmender Ätztiefe schräg ver­ laufende Schneidkanten entstehen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden im folgenden näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Schnittansicht einer mono­ kristallinen (100) orientierten Siliziumscheibe vor der Ätzung,;

Fig. 1b eine Schnittansicht einer mono­ kristallinen (100) orientierten Siliziumscheibe nach der Ätzung;

Fig. 1c eine perspektivische Ansicht ei­ nes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Scher­ blatts;

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine monokristal­ line (100) orientierte Silizium­ scheibe; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ei­ ner monokristallinen (110) ori­ entierten Siliziumscheibe mit einer darin ausgebildeten rauten­ förmigen Öffnung.

Im folgenden wird das Herstellungsverfahren zur Er­ zeugung von Scherblättern und ein damit hergestelltes Scherblatt beschrieben. Fig. 3 zeigt eine handelsüb­ liche (100)-Siliziumscheibe, die einer anisotropen Ätzung zur Erzeugung eines Lochmusters unterworfen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lochquerschnitt quadratisch. Er kann ebenfalls recht­ eckig oder, wie weiter unten erläutert wird, rauten­ förmig ausgebildet werden.

Durch die physikalische Eigenart des Ätzprozesses lau­ fen die Lochkarten pyramidenartig aufeinander zu. Die Löcher verjüngen sich ihn Richtung des Schermessers und erzeugen schräge Schneidkanten von diamantartiger Qualität. Durch gleichzeitige Formätzung des Scher­ blattrahmens entsteht das Scherblatt in einem Ätzvor­ gang.

Fig. 1 zeigt in nichtmaßstäblicher Darstellung den Ausschnitt der in Richtung (100) orientierten Sili­ ziumscheibe 1, deren Oberflächen 2 mit heißem Wasser­ dampf in bekannter Weise zu SiO₂ oxidiert wurden. Durch Überziehen mit Positiv-Fotolack 3, Auflegen von Ätzmasken, Belichten, Entwickeln und Öffnen der Oxid­ schicht mittels gepufferter Flußsäure werden die Fen­ ster 4 und 5 erzeugt. Hierbei entspricht das Fenster 4 einer als Haareintrittsöffnung dienenden Öffnung und das Fenster 5 der späteren Scherblattrückseite, d. h., der den Schermessern zugekehrten Seite.

Die Fensteroberflächen aus reinem Silizium sind auf der (100)-Siliziumscheibe parallel zu den (110)- Ebenen orientiert. Sie bieten im nachfolgenden Haupt­ ätzvorgang der anisotropen Ätze, hier z. B. KOH, die Möglichkeit, bis zum Erreichen der (111)-Ebenen, in das Silizum einzudringen und dabei Kanten in den dar­ gestellten Richtungen 6, 7, 8 auszubilden. Nach Er­ reichen der gewünschten Scherblattdicke D wird der Ätzvorgang abgebrochen und der restliche Fotolack ent­ fernt. Fig. 1b zeigt den gleichen Ausschnitt der Si­ liziumscheibe nach der Ätzung.

Man sieht einen Scherblatteil 9, einen Scherblattrand 10 sowie die als Haareintrittsöffnung ausgebildete Öffnung 11 mit den erzeugten Schneidkanten 12.

Fig. 1c zeigt in räumlicher Darstellung einen größeren Abschnitt des Scherblattes. Es ist selbstverständlich, daß das Lochmuster beliebig versetzt sein kann, so­ fern die durch die (110)-Ebenen vorgegebenen Grund­ richtungen der Kanten der Öffnungen beibehalten wer­ den. Statt quadratischer Öffnungen können, wie be­ reits oben erwähnt, kurze Schlitze vorteilhaft sein. Der zur Versteifung in ursprünglicher Scheibenstärke belassene Scherblattrand 10 kann mit Befestigungs­ löchern versehen und in nützlicher Weise durch den gleichen Ätzvorgang geformt werden.

Ein typisches Ausführungsbeispiel des Scherblattes weist die in Fig. 2 dargestellten Abmessungen auf: Dicke der Siliziumscheibe W = 250 µ, Scherblattdicke D = 30 µ, Weite der als Haareintrittsöffnung dienenden Öffnung A = 542 µ, Schneidweite B = 500 µ, Stegweite a = 30 µ, Stegweite x = 72,5 µ und prozentualer Anteil /Schneidöffnung K _% = 32,7%.

Mit der Erfindung wird ein neuartiges Scherblatt ver­ besserter Schneidgüte geschaffen, das eine längere Lebensdauer aufweist und in vorteilhafter Weise Haut­ allergien, z. B. Nickelallergien, verhindert.

Claims (7)

1. Scherblatt für Rasiergeräte, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es aus einer monokristallinen, zur Ausbildung von als Haareintrittsöffnungen dienenden qua­ dratischen, rechteckigen oder rautenförmigen Öffnungen (11) anisotrop geätzten Siliziumscheibe (1) besteht.

2. Verfahren zur Herstellung eines Scherblattes für Rasiergeräte, gekennzeichnet durch aniso­ tropes Ätzen einer Silizium-Reinkristallscheibe (1) zur Erzeugung einer dünnen Membran mit einem Lochmuster.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Abhängigkeit von Geometrie und Anordnung der Ätzmaske in örtlicher Relation zur Orien­ tierung der Kristallstruktur sowohl die Form als auch die Kantenneigung der als Haareintrittsöffnungen die­ nenden Öffnungen (11) des Lochmusters veränderlich ge­ staltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Orientierung so vorgenommen wird, daß die Kanten der Löcher von (111)-Ebenen ge­ bildet werden, die durch das Ätzen nur minimal ver­ änderbar sind, so daß ohne Zerstörung der äußeren Geometrie des Lochmusters der Öffnungen (11) die Dicke des Scherblattes durch die Dauer des Ätzens bestimmt wird, wobei gleichzeitig scharfe Schneidkanten (12) diamantartiger Härte erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Scher­ blattrand und die Befestigungsgeometrie des Scher­ blattes aus der gleichen Siliziumscheibe (1) erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizium- Reinkristallscheibe eine (110)-Kristallorientierung aufweist, wobei quadratische oder rechteckige, als Haareintrittsöffnungen dienende Öffnungen (11) er­ zeugt werden, deren Kanten mit den durch die (110)- Ebenen vorgegebenen Grundrichtungen so übereinstimmen, daß sich pyramidenartig verjüngende Vertiefungen aus­ gebildet werden, die durch eine von der Gegenseite kommende Ätzfront pyramidenstumpfartig begrenzt wer­ den, so daß Schneidkanten (12) entstehen und gleich­ zeitig das Scherblatt die gewünschte Dicke (D) er­ hält, sowie Randversteifungen und die Befestigungs­ geometrie des Scherblattes erzeugt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizium- Reinkristallscheibe (1) eine (110)-Kristallorienti­ rung aufweist, wobei rautenförmige, als Haarein­ trittsöffnungen dienende Öffnungen (11) erzeugt wer­ den, die an den spitzwinkligen Ecken schräge Scher­ kanten und im übrigen senkrecht zur Scheibenoberfläche (2) verlaufende Scherkanten (12) aufweisen.