CN101528885B - 用于磨料浆料的含水液体组合物，及其制备方法和使用方法 - Google Patents

用于磨料浆料的含水液体组合物，及其制备方法和使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101528885B
CN101528885B CN200780039813.XA CN200780039813A CN101528885B CN 101528885 B CN101528885 B CN 101528885B CN 200780039813 A CN200780039813 A CN 200780039813A CN 101528885 B CN101528885 B CN 101528885B
Authority
CN
China
Prior art keywords
volume
slurry
water
liquid composition
abrasive
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
CN200780039813.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101528885A (zh
Inventor
A·K·贝克什
J·A·舍洛克
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.)
Norwegian Fuwen Co.
Original Assignee
Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
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 Saint Gobain Industrial Ceramics Inc filed Critical Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Publication of CN101528885A publication Critical patent/CN101528885A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101528885B publication Critical patent/CN101528885B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/007—Use, recovery or regeneration of abrasive mediums
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10—Liquid materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

提供用于松散磨料机械加工工艺的水性浆料组合物，特别是用于线锯工艺的水性磨料浆料。这些水性浆料组合物包含均匀和稳定地分散在润滑剂中的磨粒，所述润滑剂包含载剂和水的组合，特别是PEG和水的组合。

Description

用于磨料浆料的含水液体组合物，及其制备方法和使用方法
本申请要求2006年8月30日提交的美国临时专利申请60/841,580的权益，通过参考将该申请全文纳入本文。
背景
1.发明领域
本发明一般涉及用于形成磨料浆料的含水液体组合物。所述含水液体组合物能用于形成松散磨料机械加工浆料，更具体地是线锯(wiresaw)浆料。
2.背景
线锯广泛用于对太阳能和电子应用中的硅材料切片。线锯也可以用于对各种其他化合物半导体材料，包括蓝宝石、GaAs、InP和SiC，光学材料如石英玻璃和晶体，硬而脆的材料如陶瓷切片。
线锯一般包括多根在张力下定向的金属丝。当将磨料浆料输送到金属丝和工件之间时金属丝被同时驱动。工件被强制通过金属丝，因为所述浆料的作用是将工件研磨成多片。这种方法便于制造大量的特定厚度、平整度和表面光滑度的切割的片。
在线锯切割期间，金属丝并不进行切割，其作用而是输送进行切割的磨料浆料。这类的方法被称作“松散磨料机械加工”。松散磨料机械加工的其他例子包括超声波机械加工，水-喷射切割和喷砂。
所述浆料是磨粒在液体组合物，有时也称作“润滑剂”、“载剂”或“载体”中的悬浮液。可以使用如碳化硅(SiC)、金刚石和碳化硼(B4C)之类的材料作为磨料。一直使用非水性浆料，其中液体组合物主要包含矿物油，磨粒以约1∶1的重量比分散在矿物油中。也已使用水溶性浆料，其中液体组合物主要包含水溶性二醇(如，聚乙二醇(PEG)、乙二醇和聚氧乙烯二醇)，磨粒分散在所述水溶性二醇中。
虽然矿物油提供良好的润滑性和切割性，但是其冷却性能差。此外，因为矿物油不是水溶性的，需要使用有机溶剂和专用洗涤剂从切割片清除矿物油。因为矿物油的冷却性能差，处置有限制以及后清除困难，因此需要矿物油的替代品。
虽然二醇如PEG较之矿物油提供了一些益处，这些材料都是很高成本的，并存在可用的处置的量和方法方面的问题。此外，二醇具有高粘度，会导致晶片上阻力增加。这种高阻力可能导致切割的片在薄切片时破损。
因此，迫切需要能用于形成磨料浆料，特别是线锯浆料的改进的液体组合物。
发明内容
本发明提供一种用于形成松散磨粒机械加工浆料的液体组合物。磨粒可以分散在液体组合物中，以提供能用于松散磨料机械加工工艺的工作浆料组合物。在此使用的“工作浆料组合物”或“工作磨料浆料”是含有分散在液体组合物中的磨粒的任何浆料组合物，组合物中存在的磨粒的浓度适合用于指定的松散磨料机械加工工艺。本发明的液体组合物提供优良的润滑和机械加工/切割性能。组分的浓度可以根据所需的应用进行调节，以使机械加工期间产品的破损最少。液体组合物还是有成本效益的，具有提高的散热性能，并能提供较方便和限制较少的切割后处置的选择方案。
在一个方面，本发明一般涉及用于形成松散磨料机械加工浆料的液体组合物，该组合物包含聚乙二醇和水，组合物包含至少10体积％水。
依据本发明这一方面的实施方式包括以下特征。所述组合物可以包含约15-80体积％聚乙二醇(PEG)和约20-85体积％水。在一些实施方式中，组合物包含约20-75体积％PEG，约25-70体积％PEG，约30-65体积％PEG，约35-60体积％PEG，或约40-55体积％PEG。在一些实施方式中，组合物包含约25-80体积％水，约30-75体积％水，约40-70体积％水，或约50-60体积％水。水可以是去离子水。组合物还可包括一种或多种粘度改进剂。粘度改进剂可选自以下常规粘度改进剂：例如，合成粘土，天然粘土，卡波普羧甲基纤维素，乙基纤维素，明胶，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，甲基纤维素，聚乙烯醇和黄原胶。可以添加粘度改进剂，以使组合物的粘度约在5-100厘泊范围。在一些实施方式中，组合物包含最多约10体积％的一种或多种粘度改进剂，在一些实施方式中约为0.1-10体积％的一种或多种粘度改进剂。组合物还包括一种或多种活化剂。在一些实施方式中，组合物包含最多约5体积％的一种或多种活化剂，在一些实施方式中约为0.2-5体积％的一种或多种活化剂。活化剂可以选自如三乙醇胺和硼酸胺的常规活化剂。组合物还可包括一种或多种防锈剂。防锈剂可以选自如三乙醇胺和羧酸盐的常规防锈剂。在一些实施方式中，组合物包含约0.1-5体积％的一种或多种防锈剂。
在另一个方面，本发明一般涉及用于形成松散磨料机械加工浆料的液体组合物的制备方法，该方法包括将聚乙二醇和水混合，使组合物包含至少10体积％水。
在另一个方面，本发明一般涉及将包含聚乙二醇和至少10体积％水的液体组合物用于线锯工艺的方法。所述方法包括提供液体组合物，将磨粒均匀分散在液体组合物中形成工作浆料，和将工作浆料供给线锯工艺。
在另一个方面，本发明一般涉及适用于用线锯往复切割的液体组合物，该组合物包含聚乙二醇和至少10体积％水。
在另一个方面，本发明一般涉及提供适用于线锯往复切割的液体组合物的方法，该方法包括提供包含聚乙二醇和至少10体积％水的液体组合物，将磨粒均匀分散在该液体组合物中，并按照往复切割需要通过添加水调节工作浆料的粘度。
在另一个方面，本发明一般涉及机械加工过程中散热的方法，该方法包括向机械加工工艺提供工作浆料，所述工作浆料包含聚乙二醇、至少10体积％水，以及均匀分散在聚乙二醇和水中的磨粒，其中，至少一部分水蒸发来散热，在机械加工过程向工作浆料补充水以进一步散热。
在另一个方面，本发明一般涉及用于形成松散磨料机械加工浆料的液体组合物，该组合物包含聚乙二醇和水，其中，液体组合物的水的含量使得通过将磨粒分散在液体组合物形成的工作浆料的粘度降低至少1/3。
依据本发明这一方面的实施方式包括以下特征。液体组合物中的水的含量使得通过将磨粒分散在该液体组合物中形成的工作浆料的粘度降低至少2倍，至少2倍，至少2.5倍，至少3倍，至少3.5倍，至少4倍，至少4.5倍，至少5倍，至少5.5倍，至少6倍，至少6.5倍，至少7倍，至少7.5倍，至少8倍，至少8.5倍，至少9倍，至少9.5倍，甚至10倍。
在另一个方面，本发明一般涉及用于形成松散磨料机械加工浆料的液体组合物，该组合物包含聚乙二醇和水，其中，通过以固含量C％将磨粒分散在液体组合物形成的工作浆料的粘度通过添加水而降低，使得工作浆料的粘度比包含PEG和磨粒的C％固含量的浆料组合物低至少1.5倍。
依据本发明这一方面的实施方式包括以下特征。工作浆料中的磨粒的粒度与包含PEG和磨粒的浆料组合物中的磨粒粒度相同。工作浆料中的磨粒的粒度可以小于包含PEG和磨粒的浆料组合物中的磨粒粒度。工作浆料中的磨粒的粒度可以大于包含PEG和磨粒的浆料组合物中的磨粒粒度。工作浆料的粘度比包含至少60体积％聚乙二醇和磨粒的固含量为20体积％的浆料组合物的粘度低至少2倍，至少2.5倍，至少3倍，至少3.5倍，至少4倍，至少4.5倍，至少5倍，至少5.5倍，至少6倍，至少6.5倍，至少7倍，至少7.5倍，至少8倍，至少8.5倍，至少9倍，至少9.5，甚至10倍。
在另一个方面，本发明一般涉及用于形成松散磨料机械加工浆料的液体组合物，该组合物包含聚乙二醇和水，其中，液体组合物中的水的含量使得通过将磨粒分散在液体组合物中形成的工作浆料在机械加工过程中的温度降低至少2℃。
依据本发明这一方面的实施方式包括以下特征。通过将磨粒分散在液体组合物内形成的工作浆料的温度降低至少3℃，至少4℃，至少5℃，至少6℃，至少7℃，至少8℃，至少9℃，至少10℃，至少11℃，至少12℃，至少13℃，甚至14℃。
在另一个方面，本发明一般涉及用于形成松散磨料机械加工浆料的液体组合物，该组合物包含聚乙二醇和水，其中，通过以固体含量C％将磨粒分散在液体组合物形成的工作浆料的温度在机械加工过程中通过添加水而降低，使得工作浆料的温度比包含PEG和磨粒的C％固体含量的浆料组合物低至少2℃。
依据本发明这一方面的实施方式包括以下特征。工作浆料中的磨粒的粒度与包含PEG和磨粒的浆料组合物中的磨粒粒度相同。工作浆料中的磨粒的粒度可以小于包含PEG和磨粒的浆料组合物中的磨粒粒度。工作浆料中的磨粒的粒度可以大于包含PEG和磨粒的工作浆料中的磨粒粒度。在机械加工过程中，工作浆料的温度比包含60体积％聚乙二醇和磨粒的20体积％固含量的浆料组合物的温度低至少3℃，至少4℃，至少5℃，至少6℃，至少7℃，至少8℃，至少9℃，至少10℃，至少11℃，至少12℃，至少13℃，甚至14℃。
应理解，本文中对特定组合物的体积百分数是以该组合物的总体积为基准的。而且，本文提到的粘度值是在25℃测定的。较好地，粘度值是采用布鲁克菲尔德心轴(如#2或#4)在60转/分钟下测定的。
由以下结合附图、仅以示例方式说明本发明原理的描述，本发明的其他方面和优点将是显而易见的。
附图简要说明
图1示出以下实施例2的测试样品的粘度曲线。
图2示出以下实施例3的测试样品的温度曲线。
发明详述
本发明提供的液体组合物适合用于各种松散磨料机械加工工艺，包括线锯，超声波机械加工，水-喷射切割和喷砂。这些方法适合于切割和机械加工各种材料，包括但不限于：硅，半导体材料如蓝宝石、GaAs、InP和SiC，光学材料如石英玻璃和晶体，硬而脆的材料如陶瓷。以下的内容应被认为是说明性的而不构成限制。例如，虽然提供了某些材料和浓度的组合，但是这些材料和浓度的组合是基于线锯切割，这些组合可以适当改进用于其他类型的松散磨料机械加工工艺和用于切割和机械加工各种材料。
除非另有说明，当本文中提到各种组分的百分数时，所有百分数都指体积％，并且是以浓的浆料组合物的总体积为基准。
本发明的液体组合物包含一种或多种水溶性二醇。可以使用任何适合用于松散磨料机械加工浆料的常规水溶性二醇用于实施本发明。这些二醇包括但不限于：聚乙二醇(PEG)、乙二醇和聚氧乙烯二醇。在一个实施方式中，所述二醇是PEG。
以液体组合物的总体积为基准，液体组合物中水溶性二醇的含量一般约为15-80体积％。在一些实施方式中，液体组合物包含约20-75体积％二醇，在一些实施方式中约为25-70体积％，在一些实施方式中约为30-65体积％，在一些实施方式中约为35-60体积％，在一些实施方式中约为40-55体积％。
所述液体组合物还包含水。在一些实施方式中，可以使用具有极低电导率的去离子水。人们相信使用去离子水将有助于保持浆料低的电导率，使得浆料不会干扰大多数线锯使用的金属丝断裂报警系统。
在液体组合物中添加水可改变液体组合物的粘度，因此，可选择液体组合物中的水含量以提供所需的粘度。在一些实施方式中，在液体组合物中加入的水量能使液体组合物具有适合于使用线锯切薄晶片的粘度。在一些实施方式中，液体组合物中的水的含量为能有效降低薄晶片如厚度小于250微米晶片切片时晶片可能破损或将该破损减至最少的量。
具体地，常规水溶性浆料组合物主要含有水溶性二醇(如，PEG)，具有高粘度，会导致晶片上的阻力增加。本发明的液体组合物与常规水溶性二醇相比其粘度降低。例如，将常规PEG浆料与本发明的液体组合物相比时，常规PEG浆料和本发明的液体组合物都以同样固体浓度含有同样的磨粒，但是使用本发明液体组合物形成的浆料具有较低的粘度。此外，即使使用本发明的液体组合物形成的浆料含有的磨粒粒度小于常规浆料中的磨粒粒度，使用本发明液体组合物形成的浆料仍具有较低的粘度。
在一些实施方式中，使用本发明的液体组合物形成的浆料的粘度比常规浆料低至少1/3，在一些实施方式中，比常规浆料低最多约9/10，其中，以相同固含量使用相同类型的磨粒，且分散在本发明液体组合物中的磨粒的粒度大于，等于，小于常规浆料中分散的磨粒的粒度。例如，常规浆料的粘度一般在约200-300厘泊范围。本发明的浆料的粘度小于或等于约30厘泊，小于或等于40厘泊，小于或等于50厘泊，小于或等于60厘泊，小于或等于70厘泊，小于或等于80厘泊，小于或等于90厘泊，小于或等于120厘泊，或小于或等于150厘泊。本发明的浆料的适当粘度为30-150厘泊，或者30-100厘泊。
此外，当使用由本发明的液体组合物形成的浆料进行松散磨料机械加工时，由本发明的液体组合物形成的浆料在机械加工进程中能更好提供低于常规浆料的粘度。提供这样的低粘度不会引起固体沉降。
在液体组合物中加入水可进一步帮助在机械加工过程中散热。在一些实施方式中，在液体组合物中加入的水量为能有效地帮助线锯切割期间散热的水量。当线锯切割工件时，水在进行切割的区域蒸发，因此能够散热并降低工件上与热量相关的应力。当水蒸发时，可以根据需要方便地补充水。通过降低工件和切割件上与热量相关的应力，可以减少切割期间切割件的翘曲和破损。
例如，虽然常规浆料在机械加工过程中提供的散热较差，最好也只是适当的散热，但是本发明的液体组合物用于形成工作浆料时，能提供增强的散热。在一些实施方式中，在类似的条件下的机械加工过程中使用常规浆料和由本发明液体组合物形成的浆料时，使用本发明的液体组合物形成的浆料使机械加工过程中的温度比由PEG形成的常规浆料的温度低至少2℃，最多低14℃。例如，当将常规浆料用于机械加工过程时，一般在室温(22℃)将浆料加入机械加工过程。在该过程中，常规浆料能达到高至36℃的温度。在一些实施方式中，在这样的机械加工过程中使用冷却剂除去系统的热量，在某些情况，常规浆料的温度可以保持在28-30℃之间。但是，即使使用冷却剂，常规浆料在机械加工期间的温度有时仍可能达到36℃。因此，常规浆料的温度在该过程中可增加最多14℃。在使用本发明液体组合物形成的浆料进行机械加工过程中，于室温(22℃)将浆料加入该过程时，浆料的温度可保持在室温的约5℃之内，在一些实施方式中约4℃之内，在一些实施方式中约3℃之内，在一些实施方式中约2℃之内，在一些实施方式中约1℃之内。在某些实施方式中，使用本发明的液体组合物形成的浆料的温度在该过程中保持在室温(22℃)。
根据本发明，液体组合物包含约20-85体积％水。在一些实施方式中，液体组合物包含约25-80体积％水，在一些实施方式中约为30-75体积％水，在一些实施方式中约为40-70体积％水，在一些实施方式中约为50-6体积％水。
所述液体组合物还可以包含一种或多种粘度改进剂。可以使用任何用于磨料浆料的常规粘度改进剂，例如：合成粘土，天然粘土，硅石，卡波普(也称作卡波姆(carbomer)，具有化学式C3H4O2)，羧甲基纤维素，乙基纤维素，明胶，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，甲基纤维素，聚乙烯醇和黄原胶。可用于实施本发明的合成粘土的一个例子是一种合成的层状硅酸盐(水合硅酸钠锂镁(hydroussodiumlithiummagnesiumsilicate))。粘度改进剂的加入量为能按照需要改变液体组合物粘度的量。
加入粘度改进剂时，液体组合物中一种或多种粘度改进剂的含量最多约为10体积％。在一些实施方式中，液体组合物包含最多约5体积％的一种或多种粘度改进剂，在一些实施方式中最多约为1体积％。在其他实施方式中，液体组合物含有约0.1-10体积％的一种或多种粘度改进剂，在一些实施方式中，约为0.2-5体积％，在一些实施方式中约为0.3-4体积％，在一些实施方式中约为0.3-2体积％。
所述液体组合物还可以包含一种或多种活化剂。可以使用任何用于磨料浆料的常规活化剂，例如，硼酸胺和三乙醇胺。活化剂一般与粘度改进剂结合使用，但是可以在添加粘度改进剂或没有添加剂粘度改进剂条件下加入活化剂。加入的活化剂量一般为能够使粘度改进剂在液体中形成基质的量。这种基质将会提高液体的屈服应力或总体动态粘度。许多活化剂如三乙醇胺提供了如抑制腐蚀的额外益处，因此活化剂的用量可以超过活化粘度改进剂所需的量。例如，在一些实施方式中，加入最多约5体积％的一种或多种活化剂。Forexample，insomeembodiments，uptoabout5vol％ofoneormoreactivatorisadded.当需要这些多功能活化剂的附加益处时，可以在没有粘度改进剂的情况下使用这些活化剂。
所述液体组合物还可以包含一种或多种杀真菌剂。可以使用任何用于松散磨料机械加工浆料的常规杀真菌剂。杀真菌剂的加入量一般为能有效地使真菌生长最少或控制真菌生长的量。例如，在一些实施方式中，加入最多约2体积％的一种或多种杀真菌剂。
为控制细菌生长，液体组合物还可以包含一种或多种生物杀伤剂。一些生物杀伤剂能进一步控制真菌生长。这些生物杀伤剂可以选自用于松散磨料机械加工浆料的任何常规生物杀伤剂，例如BiobanTMP-148，金属巯氧吡啶或戊二醛。BiobanTMP148可以从陶氏化学公司(DowChemicalCompany)获得，该产品含有两种活性组分，4-(2-硝基丁基)-吗啉和4，4′-(2-乙基-2-硝基三亚甲基)二吗啉。是2-[3，5-二(2-羟乙基)-1，3，5-三嗪烷-1-基(triazinan-1-yl)]乙醇，具有化学式C9H21NaO3。是2-辛基噻唑-3-酮，具有化学式C11H19NOS。在本发明的组合物中加入的生物杀伤剂量为能有效使细菌生长最少或控制细菌生长，在某些情况下可以进一步使真菌生长最少或控制真菌生长的量。在一些实施方式中，可以使用生物杀伤剂的混合物来同时控制细菌和真菌的生长。
加入生物杀伤剂时，液体组合物中一种或多种生物杀伤剂的含量最多约为2体积％。在一些实施方式中，液体组合物含有约0.05-2体积％的一种或多种生物杀灭伤剂，在一些实施方式中，约为0.06-1.5体积％，在一些实施方式中，约为0.07-1体积％，在一些实施方式中约为0.08-0.5体积％。
为了抑制对松散磨料机械加工部件(如金属丝和线锯)的腐蚀，液体组合物中可以进一步包含一种或多种防锈剂。防锈剂可以包括用于松散磨料机械加工浆料的任何常规防锈剂，例如三乙醇胺，硼酸胺，三唑，硅酸盐或羧酸盐。浓的浆料组合物中可包含能有效抑制腐蚀量的防锈剂。
加入防锈剂时，液体组合物中一种或多种防锈剂的含量最多约为5体积％。在一些实施方式中，液体组合物包含约0.1-5体积％的一种或多种防锈剂，在一些实施方式中约为0.2-4体积％，在一些实施方式中约为0.3-3体积％，在一些实施方式中约为0.4-2体积％，在一些实施方式中约为0.5-1体积％。
在一个实施方式中，液体组合物包含约20-85体积％水，约15-80体积％PEG，以及任选的一种或多种以下组分：粘度改进剂、活化剂、杀真菌剂、生物杀伤剂和防锈剂。例如，在一个实施方式中，液体组合物包含约20-85体积％水，约15-80体积％PEG，约0.1-10体积％粘度改进剂，约0.2-5体积％活化剂，约0.12体积％杀真菌剂，约0.05-2体积％生物杀伤剂，以及最多5体积％防锈剂。在一个示例的实施方式中，液体组合物包含约53体积％水，约44.5体积％PEG，约0.4体积％合成粘土，约1.1体积％活化剂，约0.4体积％杀真菌剂，约0.1体积％生物杀伤剂和约0.5体积％防锈剂。
本发明还包括制备适合用于形成磨料浆料的液体组合物的方法。该方法包括将一种或多种水溶性二醇与水混合提供液体组合物。按照本发明的方法，将与15-80体积％的一种或多种水溶性二醇与20-85体积％水混合，形成液体组合物。在一些实施方式中，所述水溶性二醇是PEG。
在一些实施方式中，所述方法还包括在二醇和水中加入一种或多种粘度改进剂。按照本发明的方法，可以加入最多约5体积％的一种或多种粘度改进剂。
在一些实施方式中，所述方法还包括在二醇和水中加入一种或多种活化剂。可以在加入或不加入粘度改进剂的情况下加入活化剂。在一些实施方式中，可以加入最多约3％的一种或多种活化剂。在一些实施方式中，活化剂的加入量为能使粘度改进剂活化达到所需粘度的量，本发明的方法包括结合加入一种或多种活化剂和一种或多种粘度改进剂。一种或多种活化剂的加入量为能使粘度改进剂在液体中形成基质，该基质能起到提高液体的屈服应力或总体动态粘度的作用的量。
在一些实施方式中，所述方法还包括在二醇和水中加入一种或多种杀真菌剂。可以在加入或不加入粘度改进剂和/或活化剂的条件下加入杀真菌剂。杀真菌剂的加入量一般为能有效地使真菌生长最少和控制真菌生长的量。例如，在一些实施方式中，加入最多约2体积％的一种或多种杀真菌剂。
在一些实施方式中，所述方法还包括在二醇和水中加入一种或多种生物杀伤剂。可以在加入或不加入粘度改进剂、活化剂和/或杀真菌剂的条件下加入生物杀伤剂。生物杀伤剂的加入量一般为能有效地使细菌生长最少和控制细菌生长的量。一些生物杀伤剂还能有效地使真菌生长最少和控制真菌生长，因此，在这种情况下，可以加入一种或多种生物杀伤剂以同时有效地使真菌和细菌的生长最少和控制真菌和细菌的生长，而不需要加入一种或多种杀真菌剂来使真菌生长最少和控制真菌生长。在一些实施方式中，可以加入最多约2％的一种或多种生物杀伤剂。
在一些实施方式中，所述方法还包括在二醇和水中加入一种或多种防锈剂。可以在加入或不加入粘度改进剂、活化剂、杀真菌剂和/或生物杀伤剂的条件下加入防锈剂。防锈剂的加入量一般为能有效抑制腐蚀的量。例如，在一些实施方式中，可以加入最多约5体积％的一种或多种防锈剂。
将这样形成的液体组合物送到用户。当用户希望使用该液体组合物用于松散磨料机械加工工艺时，用户简单地将磨粒加入并分散在液体组合物内，提供工作磨料浆料。用户可以根据制成的浆料要求的固体含量，通过简单的计算，确定在液体组合物中加入磨粒的量。一般而言，以工作线锯组合物的总体积为基准，工作线锯组合物所需的固体浓度在约20-28体积％范围。因此，可以容易地确定要获得要求的工作浆料料必须加入液体组合物中的磨粒的量。可以将任何常规磨粒加入并分散在本发明的液体组合物中，所述常规磨粒包括但不限于：碳化硅(SiC)，金刚石和碳化硼(B4C)。因此，通过加入合适的量和类型的磨粒，本发明的液体组合物可用于形成具有所需固体含量和特定性能的磨料浆料组合物。
本发明的液体组合物的水含量高于常规液体组合物。这种较高水含量提供了许多益处。形成所需粘度的组合物需要加入的二醇的量减小，因为对于这一点来说可以采用添加水来替代一部分二醇。二醇是价格高的材料，因此，减少液体组合物中二醇的量就降低了成本。减少液体组合物中二醇的量可进一步减小与二醇处置相关的问题的影响。例如，因为处置有限制，经常需要在对使用过的浆料进行处置之前，从使用过的浆料组合物中除去至少一部分的二醇。由于本发明的组合物的二醇含量较低，可以减少这种去除或清除步骤或有时可完全取消该步骤。此外，水是优良的散热剂(heatdissipater)，因此，本发明液体组合物中使用高水含量增强散热。增强散热通过提供改进的切割和机械加工几何形状并降低翘曲，而改进了浆料的切割能力。此外，二醇在机械加工期间会提高工件上的阻力，阻力可导致机械加工和切割的片的破损。通过在液体组合物中加入较大量的水和较少量的二醇，降低了液体组合物的粘度以及在晶片上的阻力，因而减少了机械加工和切割片的破损。
还发现，根据本发明通过添加水而降低粘度能够使金属丝往复运动(reciprocalwiremotion)。目前，例如在太阳能工业，因为目前可采用的液体组合物的粘度高，而要求单向运动。通过按照本发明降低液体组合物的粘度，往复切割是可能的，这会减少所需的金属丝的用量。
由以下的实施例进一步说明本发明，应认为这些实施例不以任何方式构成限制。在本申请中列举的所有参考文献的内容(包括文献的参考文献，授权专利和公开的专利申请)通过参考结合于本文。除非另有说明，本发明的实施可以采用本领域技术范围内的常规技术。文献中充分说明了这些技术。
实施例1
通过以下方式制备液体组合物，将51.67体积％水，47.11体积％PEG，0.26体积％Laponite(一种合成粘土)，1.1体积％硼酸胺，0.1体积％BiobanP-1487和0.54体积％三乙醇胺混合。将所得溶液与JIS1200碳化硅混合，制得固体浓度为24体积％的浆料。浆料具有以下特性：
密度：1.569g/ml
粘度：48.1厘泊，通过布鲁克菲尔德心轴#2在60转/分钟下测定。
电导率：50.2μs
pH：9.05
使用该浆料用线锯将125mmX125mm多晶锭块切割成250微米厚的晶片。
实施例2
形成表1示出的三种常规碳化硅浆料(下面称“常规浆料”)。所述浆料用聚乙二醇(PEG200)形成，固体含量为22体积％。所述浆料各自具有不同的碳化硅粒度(JIS800，JIS1200，JIS1500)。
通过在实施例1示出的水性浆料组合物中加入碳化硅，形成第四碳化硅浆料组合物(下面称“本发明浆料”)。将粒度为JIS1200的碳化硅加入该水性浆料组合物中，形成固含量为22体积％的工作浆料组合物。
使用粘度计，#2心轴，在60转/分钟下测量浆料的粘度。测得的粘度列于表1。
表1：常规浆料和使用水性浆料形成的浆料的粘度比较
表1清楚地显示，本发明浆料的粘度比常规浆料的粘度低得多。具体地，本发明浆料的粘度比使用PEG200但固含量相同的常规浆料的粘度降低至少4倍。本发明的浆料即使这样低的粘度，仍能防止固体沉降。
将表1列出的碳化硅粒度JIS800的浆料组合物用于线锯对硅晶锭切片的操作，并在操作期间测定粘度曲线。将使用本发明的水性浆料组合物形成的工作浆料(表1，碳化硅粒度JIS1200)也用于线锯对硅晶锭切片的操作，并在操作期间测定粘度曲线。图1示出两种浆料的粘度曲线。
本发明浆料和常规浆料具有相同的固体含量。本发明的浆料清楚地显示，其粘度显著低于常规浆料的粘度。由本发明的浆料提供的低粘度没有引起固体沉降。预期这种低粘度能通过减小金属丝上的阻力而减少薄晶片的破损。
实施例3：操作温度评价
使用实施例2列出的两种浆料(即，具有水含量的“本发明浆料”和高PEG含量的“常规浆料”)并参见图1，使用ETCHCT线锯，对用于太阳能电池晶片的125毫米正方形硅晶锭切割。
本发明的浆料显示散热比常规浆料多。结果示于图2。切割之前，于室温提供所述两种浆料，并在相同操作条件下进行切割。在整个过程中，在相同操作条件(即，金属丝速度和切割速率)，本发明的浆料的操作温度比常规浆料低3-4℃。此外，虽然常规浆料在切割过程中升高至少5℃至峰值温度，但是本发明的浆料在整个切割过程中温度变化保持在约2℃之内。由本发明浆料提供的这种减小的温度变化可以降低晶片上的热应力，因而使晶片的翘曲减小，还可以降低薄晶片的破损率或裂纹率。
虽然描述了许多本发明的实施方式，对本领域的普通技术人员显而易见的是，本发明的其他实施方式和/或对本发明的修改，组合和替代都是可能的，并且都在公开的本发明的范围和精神之内。

Claims (9)

1.一种机械加工过程中散热的方法，该方法包括：
向机械加工过程供给:松散磨料机械加工浆料，该松散磨料机械加工浆料包含载体组合物；以及以所述载体组合物和磨粒的总体积计的20-28体积％的均匀分散在所述载体组合物中的磨粒；以及水；
其中，至少一部分水蒸发来散热；和
在机械加工过程中向松散磨料机械加工浆料补充水以进一步散热，
其中，所述组合物包含：
15-80体积％的聚乙二醇；
20-85体积％的水；
一种或多种粘度改进剂；和
一种或多种活化剂，
其中所述浆料在25℃测得的粘度在5至 100cps范围。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体组合物包含20-75体积％的聚乙二醇。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水是去离子水。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘度改进剂选自以下：合成粘土，天然粘土，羧甲基纤维素、乙基纤维素、明胶、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇和黄原胶。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体组合物最多包含10体积％的一种或多种粘度改进剂。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化剂选自三乙醇胺或硼酸胺。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体组合物包含最多5体积％的一种或多种活化剂。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体组合物还包含一种或多种防锈剂。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述防锈剂选自三乙醇胺或羧酸盐。
CN200780039813.XA 2006-08-30 2007-08-29 用于磨料浆料的含水液体组合物，及其制备方法和使用方法 Active CN101528885B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US84158006P 2006-08-30 2006-08-30
US60/841,580 2006-08-30
PCT/US2007/018911 WO2008027374A1 (en) 2006-08-30 2007-08-29 Aqueous fluid compositions for abrasive slurries, methods of production, and methods of use thereof

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610165329.2A Division CN105754559A (zh) 2006-08-30 2007-08-29 用于磨料浆料的含水液体组合物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101528885A CN101528885A (zh) 2009-09-09
CN101528885B true CN101528885B (zh) 2016-04-13

Family

ID=38952089

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610165329.2A Pending CN105754559A (zh) 2006-08-30 2007-08-29 用于磨料浆料的含水液体组合物
CN200780039813.XA Active CN101528885B (zh) 2006-08-30 2007-08-29 用于磨料浆料的含水液体组合物，及其制备方法和使用方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610165329.2A Pending CN105754559A (zh) 2006-08-30 2007-08-29 用于磨料浆料的含水液体组合物

Country Status (14)

Country Link
US (1) US7690968B2 (zh)
EP (1) EP2061854A1 (zh)
JP (1) JP2010502456A (zh)
KR (1) KR101110593B1 (zh)
CN (2) CN105754559A (zh)
AU (1) AU2007290606B2 (zh)
BR (1) BRPI0716223A2 (zh)
CA (1) CA2661840C (zh)
IL (1) IL197257A0 (zh)
MX (1) MX2009002368A (zh)
MY (1) MY149008A (zh)
RU (1) RU2412974C2 (zh)
UA (1) UA97482C2 (zh)
WO (1) WO2008027374A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8157876B2 (en) * 2007-07-31 2012-04-17 Cabot Microelectronics Corporation Slurry composition containing non-ionic polymer and method for use
US20090032006A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Chul Woo Nam Wire saw process
DE102007062571A1 (de) * 2007-12-22 2009-06-25 Evonik Degussa Gmbh Ceroxid und Schichtsilikat enthaltende Dispersion
US8425639B2 (en) * 2008-05-30 2013-04-23 Cabot Microelectronics Corporation Wire saw slurry recycling process
JP5698147B2 (ja) * 2008-12-20 2015-04-08 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション ワイヤーソー切断のための切断用流体組成物
JP5600117B2 (ja) * 2008-12-20 2014-10-01 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション ワイヤーソー切断の間の乾燥性を向上させるための組成物
US9340720B2 (en) * 2009-07-02 2016-05-17 Uchicago Argonne, Llc Heat transfer fluids containing nanoparticles
GB2473628A (en) * 2009-09-17 2011-03-23 Rec Wafer Norway As Process for cutting a multiplicity of wafers
GB2484348A (en) * 2010-10-08 2012-04-11 Rec Wafer Norway As Abrasive slurry and method of production of photovoltaic wafers
JP5624449B2 (ja) * 2010-12-16 2014-11-12 株式会社Ｉｈｉ回転機械 ワイヤソーのスラリ管理装置
US8591762B2 (en) * 2011-10-21 2013-11-26 Chevron U.S.A. Inc. Coolant formulations
JP6039935B2 (ja) * 2012-06-29 2016-12-07 出光興産株式会社 水性加工液
WO2014052407A1 (en) * 2012-09-25 2014-04-03 G.D.O. Inc. Underwater abrasive entrainment waterjet cutting
CN105479606B (zh) * 2015-11-20 2017-04-05 东北大学 一种用碳化硼刃料切割蓝宝石的方法
US10155893B2 (en) * 2016-01-22 2018-12-18 Larry Lindland High molecular weight PAG coolant for grinding glass
CN105505231A (zh) * 2016-02-24 2016-04-20 湖南皓志科技股份有限公司 一种高效碳化硼研磨液及其配制方法
CN106732169A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 武汉科技大学 一种具有缓蚀性的碳化硅微粉分散剂
CN114805943A (zh) * 2021-05-17 2022-07-29 北京中石伟业科技宜兴有限公司 一种流延成型用铜浆料组合物及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6568384B1 (en) * 1999-06-08 2003-05-27 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Semiconductor material cutting and processing method
CN1780901A (zh) * 2003-10-16 2006-05-31 三菱电机株式会社 硅锭切割用浆液及使用该浆液的硅锭切割方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2894566B2 (ja) * 1989-12-08 1999-05-24 ユシロ化学工業株式会社 切断加工用油剤
FI923097A (fi) * 1992-03-31 1993-10-01 Metsae Serla Chemicals Oy Stabilt cmc-slam
JP3933748B2 (ja) * 1997-05-27 2007-06-20 株式会社ネオス ワイヤソー用水溶性切削液
JPH11198016A (ja) * 1998-01-14 1999-07-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd ワーク切削液、ワーク切削剤およびワークの切断方法
DE19839840A1 (de) 1998-09-02 2000-03-09 Metallgesellschaft Ag Mattierungsadditive
US6149830A (en) * 1998-09-17 2000-11-21 Siemens Aktiengesellschaft Composition and method for reducing dishing in patterned metal during CMP process
US6720264B2 (en) * 1999-11-04 2004-04-13 Advanced Micro Devices, Inc. Prevention of precipitation defects on copper interconnects during CMP by use of solutions containing organic compounds with silica adsorption and copper corrosion inhibiting properties
KR100378180B1 (ko) * 2000-05-22 2003-03-29 삼성전자주식회사 화학기계적 연마 공정용 슬러리 및 이를 이용한 반도체소자의 제조방법
US7037352B2 (en) * 2000-12-12 2006-05-02 Showa Denko Kabushiki Kaisha Polishing particle and method for producing polishing particle
WO2003049939A1 (en) * 2001-12-07 2003-06-19 Regenesis, Llc Cleaning article containing hydrophilic polymers
US7188630B2 (en) * 2003-05-07 2007-03-13 Freescale Semiconductor, Inc. Method to passivate conductive surfaces during semiconductor processing
KR20060016498A (ko) * 2004-08-18 2006-02-22 삼성전자주식회사 슬러리 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 가공물의연마방법
US20070017902A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Stmicroelectronics S.A. Method for the chemical treatment of copper surfaces for the removal of carbonaceous residues

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6568384B1 (en) * 1999-06-08 2003-05-27 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Semiconductor material cutting and processing method
CN1780901A (zh) * 2003-10-16 2006-05-31 三菱电机株式会社 硅锭切割用浆液及使用该浆液的硅锭切割方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2061854A1 (en) 2009-05-27
CN105754559A (zh) 2016-07-13
RU2009106971A (ru) 2010-10-10
JP2010502456A (ja) 2010-01-28
IL197257A0 (en) 2009-12-24
US7690968B2 (en) 2010-04-06
UA97482C2 (ru) 2012-02-27
US20080057833A1 (en) 2008-03-06
AU2007290606A1 (en) 2008-03-06
KR101110593B1 (ko) 2012-02-15
CA2661840C (en) 2012-10-16
WO2008027374A1 (en) 2008-03-06
RU2412974C2 (ru) 2011-02-27
MY149008A (en) 2013-06-28
KR20090049084A (ko) 2009-05-15
CA2661840A1 (en) 2008-03-06
MX2009002368A (es) 2009-04-24
CN101528885A (zh) 2009-09-09
AU2007290606B2 (en) 2011-03-17
BRPI0716223A2 (pt) 2013-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101528885B (zh) 用于磨料浆料的含水液体组合物，及其制备方法和使用方法
RU2423404C2 (ru) Концентрированные композиции абразивных шламов, способы их получения и применения
US8157876B2 (en) Slurry composition containing non-ionic polymer and method for use
JP2010535109A (ja) ワイヤーソー方法
CN106398807A (zh) 一种用于切割硅晶片的金刚线切割液
JP3508970B2 (ja) 砥粒の水性分散媒組成物及びその切削液を用いるインゴットの切断方法
CN102257602A (zh) 用于改善线锯切割期间的干燥度的组合物
TWI550077B (zh) Silicon wafer processing fluid and silicon wafer processing method
KR20110039725A (ko) 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물
JP2017197671A (ja) 研磨液、貯蔵液及びそれらを用いた研磨方法
CN108300557A (zh) 一种用于切割硅晶片的金刚线切割液
KR20110015192A (ko) 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물
JP2002264001A (ja) 希土類磁石の切断方法
KR20110038340A (ko) 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1135723

Country of ref document: HK

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1135723

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Norway Lillesan

Patentee after: Norwegian Fuwen Co.

Address before: Norway Lillesan

Patentee before: Saint Gobain ceramic materials Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220126

Address after: Norway Lillesan

Patentee after: Saint Gobain ceramic materials Co.,Ltd.

Address before: Massachusetts

Patentee before: SAINT-GOBAIN CERAMICS & PLASTICS, Inc.

TR01 Transfer of patent right