CN107446541B - 单组份粘棒胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单组份粘棒胶及其制备方法，按重量份计，包括如下组分：二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯14‑26份，甲基丙烯酸羟丙酯20‑30份、丙烯酰吗啉10‑20份、聚氨酯丙烯酸酯30‑40份、引发剂3‑5份、促进剂0.3‑0.7份、阻聚剂0.03‑0.07份、触变剂0.5‑1.5份。本发明还提供了该粘棒胶的制备方法和施工工艺。上述单组份粘棒胶，具有良好的储存稳定性，储存期达到1年以上，在树脂板上固化活性高，达到最大粘结强度只需1‑1.5小时，粘结力强，并且可以快速脱胶，因此可以大大硅片提高生产效率。

Description

单组份粘棒胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂技术领域，特别是涉及一种单组份粘棒胶及其制备方法。

背景技术

硅作为一种重要的半导体材料，具有良好的电学性能和热稳定性，自上世纪六十年代被人们所发现和利用后，就迅速替代锗单晶成为半导体的主要材料。相对其它半导体材料而言，硅单晶拥有硬度大和原材料来源丰富的特点，并且具有易于生长大尺寸高纯度晶体、热性能与机械性能优良等优点。

硅片切割是电子工业主要原材料一硅片(晶圆)生产的上游关键技术，切割的质量与规模直接影响到整个产业链的后续生产。在电子工业中，对硅片的需求主要表现在太阳能光伏发电和集成电路等半导体产业上。随着全球各国能源结构的调整，绿色能源的推广和近年来半导体产业的超常规发展，硅片市场的供需已极度不平衡。硅片切割企业必须立足于降低成本以达到利润的最大化。随着下游电池的黑硅植绒技术的成熟，金刚线多晶硅切片技术迅速发展，很多厂家已率先购置金刚线切片机，也有的厂家用现成的砂线液切片机进行改装，作为切片配套使用的粘棒胶，传统砂线液切片机使用的双组分环氧AB胶已不能满足金刚线切片的要求。

现有的环氧AB胶为双液型，使用时要严格按比例调配，调配好的胶必须及时用完，涂胶的操作时间为5min左右，超过时间后胶水将固化变质，不能再涂胶，对工人的操作要求较高。环氧AB胶的固化时间长，从初步固定到达到最大的粘接强度需要4小时，效率较低。环氧AB胶粘度较高，粘接固化后胶层较厚，切片完成后在胶层部位切割的线弓极大，造成硅片崩缺，严重影响硅片的良率。

因此有必要开发能够快速固化的单组份粘棒胶。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种能快速固化的金刚线切片专用单组份粘棒胶。

具体的技术方案如下：

一种单组分粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

在其中一些实施例中，单组分粘棒胶按重量份计，包括如下组分：

在其中一些实施例中，单组份粘棒胶按重量份计，包括如下组分：

在其中一些实施例中，所述两官能团聚氨酯甲基丙烯酸酯特性为对硅材料的粘接强度高，分子量10000-15000，延展率≥500％，选自：双键化工5220，5222和美源特殊化工PU3701中的一种或多种。

在其中一些实施例中，所述引发剂为异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢和苯甲酸过氧化叔丁酯中的一种或多种。

在其中一些实施例中，所述促进剂为糖精、二甲基苯胺、三乙胺和辛酸铜中的一种或多种。

在其中一些实施例中，所述阻聚剂为对苯醌、萘醌或对苯二酚中的一种或多种。

在其中一些实施例中，述触变剂为气相二氧化硅或聚酰胺蜡中的一种或两种。

本发明的另一目的是提供上述单组份粘棒胶的制备方法。

上述单组份粘棒胶的制备方法，包括以下步骤:

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、聚氨酯丙烯酸酯、促进剂、阻聚剂、触变剂加入反应釜中，升温至35-45℃，以500-700r/min的转速，搅拌反应1-3小时；

步骤二，反应结束后，冷却至室温，添加引发剂，继续搅拌10-20分钟，即得所述单组份粘棒胶。

上述单组份粘棒胶选用特定的丙烯酸单体(二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯以及丙烯酰吗啉)与特定的聚氨酯丙烯酸酯(特别是采用二官能团聚氨酯丙烯酸酯)按一定的配比进行配合，产品粘度低，粘结力强。该单组份粘棒胶反应原理为自由基固化，链式反应聚合，固化速度较快，从初步定位到达到最大粘接强度只需1.5小时，效率极高。

此外该单组份粘棒胶使用时无需调配，对工人操作要求不高，使用方便快捷。能满足金刚线切割的各种要求，从而大大提高硅片良率。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例所使用的二官能度聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族聚氨酯二甲基丙烯酸酯，购自双键化工，型号为5222或5220(或美源特殊化工PU3701)，性能特征为：对硅材料的粘接强度高，分子量10000-15000，延展率≥500％。

实施例1

本实施例一种单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，丙烯酰吗啉15份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯35份，异丙苯过氧化氢4份，糖精0.5份，对苯醌0.05份，气相二氧化硅1份。

上述单组份粘棒胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、二官能度聚氨酯丙烯酸酯、糖精、对苯醌、气相二氧化硅加入反应釜中，升温至40℃，以600r/min的转速，搅拌反应2小时；

步骤二，反应结束后，冷却至室温，添加异丙苯过氧化氢，继续搅拌20分钟，即得所述单组份粘棒胶。

将上述制备得到的单组份粘棒胶进行如下施工工艺，包括以下步骤：

步骤一，粘接前，将底材进行超声清洗；

步骤二，将所述单组份粘棒胶涂布于所述底材上，粘接硅棒，紧固后进行切割，分离。

具体施工工艺如下表所示：

实施例2

本实施例一种单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯14份，甲基丙烯酸羟丙酯30份，丙烯酰吗啉20份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯31份，异丙苯过氧化氢4.5份，糖精0.5份，对苯醌0.05份，气相二氧化硅0.5份。

本实施例单组份粘棒胶的制备方法和施工工艺同实施例1。

实施例3

本实施例单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯26份，甲基丙烯酸羟丙酯20份，丙烯酰吗啉19份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯30份，叔丁基过氧化氢3.5份，糖精钠0.7份，对苯醌0.07份，气相二氧化硅1.5份。

本实施例单组份粘棒胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、二官能度聚氨酯丙烯酸酯、糖精钠、对苯醌、气相二氧化硅加入反应釜中，升温至35℃，以700r/min的转速，搅拌反应2小时；

步骤二，反应结束后，冷却至室温，添加叔丁基过氧化氢，继续搅拌10分钟。

本实施例单组份粘棒胶的施工工艺同实施例1。

实施例4

本实施例一种单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，丙烯酰吗啉10份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯40份，异丙苯过氧化氢5份，糖精0.3份，对苯二酚0.03份，气相二氧化硅1份

本实施例单组份粘棒胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、二官能度聚氨酯丙烯酸酯、糖精、对苯二酚、气相二氧化硅加入反应釜中，升温至45℃，以500r/min的转速，搅拌反应3小时；

步骤二，反应结束后，冷却至室温，添加异丙苯过氧化氢，继续搅拌15分钟。

本实施例单组份粘棒胶的施工工艺同实施例1。

实施例5

本实施例一种单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，丙烯酰吗啉15份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯35份，叔戊基过氧化氢3份，邻磺酰苯甲酰亚胺0.5份，叔丁基对苯二酚0.05份，聚酰胺蜡1份。

本实施例单组份粘棒胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、二官能度聚氨酯丙烯酸酯、糖精、叔丁基对苯二酚、聚酰胺蜡加入反应釜中，升温至40℃，以600r/min的转速，继续搅拌反应1小时；

步骤二，反应结束后，冷却至室温，添加叔戊基过氧化氢，搅拌20分钟。

本实施例单组份粘棒胶的施工工艺同实施例1。

对比例1

本对比例单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，丙烯酰吗啉15份，聚氨酯丙烯酸酯35份，异丙苯过氧化氢4份，糖精0.5份，对苯醌0.05份，气相二氧化硅1份。

所述聚氨酯丙烯酸酯具体为沙多玛公司CN966J75CN，性能为附着力佳，高柔韧性，耐候性好，延展率为238，平均分子量为5000-10000。

对比例1的单组份粘棒胶的制备方法和施工工艺同实施例1。

对比例2

本对比例一种单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯35份，异丙苯过氧化氢4份，糖精0.5份，对苯醌0.05份，气相二氧化硅1份。

对比例2的金刚线切片专用单组份粘棒胶的制备方法和施工工艺同实施例1，在此不再赘述。

对比例3

本对比例一种单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，丙烯酰吗啉15份，二官能度聚氨酯丙烯酸31份，异丙苯过氧化氢4.5份，糖精0.5份，对苯醌0.05份，气相二氧化硅0.5份。

本对比例单组份粘棒胶的制备方法和施工工艺同实施例1，在此不再赘述。对比例4

本对比例单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，丙烯酰吗啉15份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯50份(美源特殊化工PU3701)，异丙苯过氧化氢4份，糖精0.5份，对苯醌0.05份，气相二氧化硅1份。

本对比例单组份粘棒胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、二官能度聚氨酯丙烯酸酯、糖精、对苯醌、气相二氧化硅加入反应釜中，升温至40℃，以600r/min的转速，搅拌反应2小时；

步骤二，反应结束后，加入异丙苯过氧化氢、冷却至室温，继续搅拌20分钟。

对比例4的单组份粘棒胶的施工工艺同实施例1，在此不再赘述。

对比例5

本对比例单组份粘棒胶，按重量份计，包括如下组分：

二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸羟丙酯25份，丙烯酰吗啉15份，二官能度聚氨酯丙烯酸酯35份，异丙苯过氧化氢4份，糖精0.5份，对苯醌0.05份，气相二氧化硅1份。

对比例5的单组份粘棒胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、二官能度聚氨酯丙烯酸酯、糖精、异丙苯过氧化氢、苯醌、气相二氧化硅加入反应釜中，20℃下以600r/min的转速，搅拌反应2小时；

步骤二，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌20分钟。

对比例5的金刚线切片专用单组份粘棒胶的施工工艺同实施例1，在此不再赘述。

下表为上述实施例和对比例提供的粘棒胶的性能测试结果。

粘结强度的测试采用Zwick/Roell公司Z010型万能材料试验机，按照GB/T7124-86标准实施。

实施例1-5均能满足测试标准要求，其中实施例5最佳，在满足各方面性能前提下硬度最高，在金刚线切割要求中，胶水硬度对切割的良率影响最大，硬度越高，切割出来的硅片亮边和崩边少，良率高。对比例1-3的粘接强度均达不到要求，切割过程中易出现掉棒情况，对比例4中，硬度较差，严重影响切割良率，对比5由于生产工艺改变，未升温搅拌，各成分未能完成反应，故粘接时不固化。

以上测试结果表明：本发明的单组份粘棒胶，具有良好的储存稳定性，储存期达到1年以上，在树脂板上固化活性高，达到最大粘结强度只需1-1.5小时，粘结力强，并且可以快速脱胶，因此可以大大提高硅片生产效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种单组份 粘棒胶，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

所述聚氨酯丙烯酸酯为两官能团聚氨酯甲基丙烯酸酯，分子量为10000-15000，延展率≥500％。

2.根据权利要求1所述的单组份粘棒胶，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

3.根据权利要求1所述的单组份粘棒胶，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

4.根据权利要求1-3任一项所述的单组份粘棒胶，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯为两官能团聚氨酯甲基丙烯酸酯，所述两官能团聚氨酯甲基丙烯酸酯选自：双键化工5220，双键化工5222或美源特殊化工PU3701中的一种或多种。

5.根据权利要求1-3任一项所述的单组份粘棒胶，其特征在于，所述引发剂为异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢和苯甲酸过氧化叔丁酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1-3任一项所述的单组份粘棒胶，其特征在于，所述促进剂为糖精、二甲基苯胺、三乙胺和辛酸铜中的一种或多种。

7.根据权利要求1-3任一项所述的单组份粘棒胶，其特征在于，所述阻聚剂为对苯醌、萘醌或对苯二酚中的一种或多种。

8.根据权利要求1-3任一项所述的单组份粘棒胶，其特征在于，所述触变剂为气相二氧化硅或聚酰胺蜡中的一种或两种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的单组份粘棒胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，按重量份称取二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰吗啉、聚氨酯丙烯酸酯、促进剂、阻聚剂、触变剂加入反应釜中，升温至35-45℃，以500-700r/min的转速，搅拌反应1-3小时；

步骤二，反应结束后，冷却至室温，添加引发剂，继续搅拌10-20分钟，即得所述单组份粘棒胶。