[发明专利]用于线锯切割的切割流体组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在线锯切割过程期间使用的浆料组合物。更具体地，本发明涉及使线锯切割过程期间氢气的产生最小化的含水线锯切割流体组合物。

背景技术

线锯切割是制造用于集成电路和光伏(PV)工业中的薄晶片的主要方法。该方法还通常用于将其它材料的基材如蓝宝石、碳化硅或陶瓷基材切成薄片。线锯典型地具有细金属线的网或线网(wireweb)，其中单独的线具有约0.15mm的直径且通过一系列线轴、滑轮和线导向器(wire guide)以0.1至1.0mm的距离彼此平行布置。切片或切割通过使工件(例如，基材)与其上已施加研磨浆料的运动的线接触而完成。

常规的线锯切割流体组合物或浆料典型地包含通过以1∶1的重量比混合而组合的载体和研磨剂颗粒。研磨剂典型地由硬质材料如碳化硅颗粒组成。载体是提供润滑和冷却并且还使研磨剂保持在线上使得研磨剂可接触正被切割的工件的液体。

载体可为非水物质如矿物油、煤油、聚乙二醇、聚丙二醇或其它聚亚烷基二醇。但是，非水载体可具有若干种缺点。例如，非水载体可由于胶体不稳定性而具有有限的保存期，并且还可呈现差的传热特性。因此，基于水的载体也被用于线锯切割过程。

含水载体也具有一些已知的缺点。例如，在线锯切割过程期间，正被切割的材料的一部分被除去。该材料(称为截口材料(kerf))在切割流体浆料中逐渐累积。在线锯切割硅和其它水可氧化的基材的过程中，截口材料可变得被氧气或水氧化。在含水浆料中，水可氧化的工件被水的氧化产生氢气。切割流体组合物中氢气的存在可破坏线网上浆料的分布(例如，由于气泡形成)和降低线锯的切割性能。而且，氢气的产生在制造环境中可为危险的(例如，作为爆炸危险物)。

因此，配制限制在线锯切割过程期间所产生的氢气的量的含水线锯切割流体组合物将是有利的。本发明的组合物满足该需要。

发明内容

本发明提供含水线锯切割流体组合物，其减少在切割对水有反应性的工件如硅时在线锯切割过程期间产生的氢气的量。所述组合物包含含水载体、颗粒研磨剂、增稠剂和氢气抑制剂(hydrogen suppressing agent)。所述研磨剂、增稠剂和氢气抑制剂各自为本发明切割流体组合物的单独且不同的(distinct)组分，如所述含水载体一样；尽管这些组分中的每一种可具有多于一种功能或者可为所述组合物的线锯切割性能提供多于一种好处。

虽然不希望受到理论的束缚，但据信所述氢气抑制剂与分子氢反应以捕集气体或者与氢气进行化学反应，由此减少存在于所述组合物中的游离氢气的量。合适的氢气抑制剂包括亲水聚合物、表面活性剂、有机硅(silicone)和氢气清除剂(hydrogen scavenger)。

本发明的一个实施方式为含水线锯切割流体组合物。该组合物中包含含有增稠剂的含水载体、颗粒研磨剂和氢气抑制剂。该氢气抑制剂选自亲水聚合物、具有在链中包含至少6个碳原子的疏水部分的表面活性剂、有机硅和氢气清除剂。

本发明的另一实施方式为含水线锯切割流体组合物，其包含颗粒研磨剂、含水载体、增稠剂和选自如下的至少一种氢气抑制剂：表面活性剂、对氢有反应性的金属化合物、对硅有反应性的金属化合物、硅氢化催化剂和有机电子传递剂。该表面活性剂包含疏水部分和亲水部分。所述表面活性剂的疏水部分包含取代的烃基、未取代的烃基和有机硅(silicone)基团中的一种或多种。所述表面活性剂的亲水部分包含聚氧化烯基团、醚基、醇基、氨基、氨基的盐、酸性基团、和酸性基团的盐中的一种或多种。

本发明的另一实施方式为含水线锯切割流体组合物，其包含含有增稠剂的含水载体、颗粒研磨剂和氢气抑制剂，该氢气抑制剂选自具有18或更小的HLB的非离子型表面活性剂和具有18或更小的HLB的亲水聚合物。

根据本发明的额外教导，通过在以线锯切割工件时利用本文中所教导的类型的含水线锯切割流体来改善线锯切割过程中的氢气产生。

在本发明的一些优选实施方式中，该组合物具有酸性pH。虽然不希望受到理论的束缚，但据信降低所述组合物的pH使在线锯过程期间在水与正被切割的材料之间可能发生的任何氧化反应的速率降低。降低所述氧化反应的速率使由这样的反应所产生的氢气的量减少。在其它特别优选的实施方式中，所述切割流体组合物包含如下组合作为氢气抑制剂：表面活性剂和亲水聚合物的组合，表面活性剂和有机硅的组合，或者表面活性剂、亲水聚合物和有机硅的组合。

具体实施方式