CN110722623B - 一种切割保护结构 - Google Patents

Abstract

一种切割保护结构，主要为有机水溶性保护层，其中有机水溶性保护层由主溶剂、第一辅助溶剂、第二辅助溶剂、稳定分散剂及起始作用剂所组成，其中主溶剂所占的重量百分比为10％‑80％、第一辅助溶剂所占的重量百分比为5％‑50％、第二辅助溶剂所占的重量百分比为5％‑50％、稳定分散剂所占的重量百分比为0.5％‑25％及起始作用剂所占的重量百分比为1％‑10％，藉由设置在基体上的有水溶性保护层，可以防止在对基体进行切割过程中，所产生的粉末对基体的污染。

Description

一种切割保护结构

技术领域

本发明是涉及切割领域，特别是有关于保护切割基体的技术领域。

背景技术

在切割技术领域，基体在切割过程中产生的切割杂质粉末将直接附着在基体表面，对基体造成污染。虽可在后续的清洗工艺中将基体表面的切割粉末等杂质去除，但为确保基体表面的杂质完全清除，需采用毛刷或高压冲洗等工艺。运用毛刷或高压冲洗工艺对基体进行清洗时，基体表面的杂质将与基体产生一定摩擦或撞击，这将一定程度上增加基体表面产生划痕或受损机率。在高精密行业，如半导体，精密电子和精密机械等领域对切割基体的要求非常高，微小的划痕或受损都将造成所制备器件的报废。部分领域为保护基体在切割过程中不伤杂质粉尘的污染，在基体表面涂覆一层有机光阻保护层。当基体切割完成后再将基体通过有机剥膜液去除其表面的光阻保护层，而有机剥膜液一般含有机胺类，醇类等有害物质。采用有机剥膜液将不利于生产环境保护及企业生产成本控制，此外还有潜在损害切割基体的风险。

另一方面，基体在切割过程中将产生热量，这部分热量可以是机械摩擦或是基体本身吸收而产生。切割过程中的热量将使切割基体材料的温度升高。对于热稳定较差的切割基体材料，当切割温度较高时将导致基体材料受损变质。现有技术为防止切割时温度过高，常采用在切割部位喷洒冷却液的方法。但此方法具有很大的局限性，冷却液对于高精尖等加工领域的基体切割很容易对切割基体造成严重的污染与损伤，所以并不能完全解决切割过程中温度过高的问题。

发明内容

根据现有技术的缺陷，本发明的主要目的在于，在现有的基体的表面设置有机水溶性保护层，通过此有水溶性保护层可防止在对基体进行切割过程中，所产生的粉末对基体的污染。

本发明的又一目的在于，通过设置在基体的表面上的有机水溶性保护层可以吸收在对基体进行切割或是其他加工制程时所产生的热量，以降低对基体进行切割或是加工时的温度，而增加基体材料的稳定性及可靠性。

本发明的另一目的在于，将设置在基体表面的有机水溶性保护层在切割完成之后进行清洗。由于有机水溶性保护层具有极易溶于水的特性，在基体完成切割制程后，于基体表面的有机水溶性保护层可直接通过水洗的方法去除，可以节省生产者的成本之外，利用水溶液的另一优点在于可以取代对环境有害的含有机胺类，醇类等有害物质来做为有机剥膜液，而保护生态环境。

根据上述目的，本发明提供一种切割保护结构，包括切割基体和设置在切割基体的表面上的有机水溶性保护层，其特征在于有机水溶性保护层由主溶剂、第一辅助溶剂、第二辅助溶剂、稳定分散剂及起始作用剂所组成，其中主溶剂所占的重量百分比为10％-80％、第一辅助溶剂所占的重量百分比为5％-50％、第二辅助溶剂所占的重量百分比为5％-50％、稳定分散剂所占的重量百分比为0.5％-25％及起始作用剂所占的重量百分比为1％-10％；

其中，第一辅助溶剂为含有methoxy propanol衍生物，methoxy propanol衍生物选自如下化合物:

分散剂由聚四氢吡喃衍生物和聚乙烯衍生物所组成，其选自如下化合物:

藉由设置在基体上的有水溶性保护层，可以防止在对基体进行切割过程中，所产生的粉末对基体的污染。

附图说明

图1A为根据本发明所揭露的技术，表示在基体的表面上设置有有机水溶性保护层的一实施例的截面示意图。

图1B为根据本发明所揭露的技术，表示在基体的上表面及下表面上分别设置有有机水溶性保护层的另一实施例的截面示意图。

图2A至图2C为根据本发明所揭露的技术，表示在基体上执行非闭合切割分裂工艺的步骤示意图。

图3A至图3C为根据本发明所揭露的技术，表示在基体上执行闭合切割穿孔工艺的步骤示意图。

图4为根据本发明所揭露的技术，表示具有切割保护结构的基体进行加工制程的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了解，并得以实施本发明，在此配合所附的图式、具体阐明本发明的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本发明特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，亦不再加以陈述。

首先，请同时参考图1A及图1B。图1A及图1B分别表示切割保护结构不同实施例的截面示意图。在图1A中，切割保护结构由有机水溶性保护层20所构成。在本发明的实施例中，在基体10的表面上设置做为切割保护结构的有机水溶性保护层20，此有机水溶性保护层20的目的在于，在基体10的切割过程中，防止切割后所产生的杂质粉末对基体10造成污染，实现对基体10的保护作用，此外有机水溶性保护层20能吸收基体10在切割过程中所产生的热量，用以解决现有技术中，由于切割道(未在图中表示)附近的基体10的温度过高，而造成基体材料受损变质的问题，藉此可以增加基体10的材料稳定性及可靠性。

在本实施例中，有机水溶性保护层20可以设置在基体10的任一表面上，如图1A所示，有机水溶性保护层20在基体10的上表面，亦可设置在基体10的下表面，于本发明的另一实施例，如图1B所示，在基体10的上表面及下表面各设置有有机水溶性保护层20、22，使得有机水溶性保护层20、22对基体10起到两层防尘保护及降温冷却作用。

另外，在本发明中，有机水溶性保护层20的材料是由主溶剂、第一辅助溶剂、第二辅助溶剂、稳定分散剂及起始作用剂所组成，其中主溶剂用来溶解第一辅助溶剂、第二辅助溶剂、稳定分散剂及起始作用剂的载体，第一辅助溶剂的目的在于清洁基体表面杂质、第二辅助溶剂的目的在于降低有机水溶性保护层混合液体的黏度、稳定分散剂的目的在于具有分散和凝聚的作用以及起始作用剂是为了促进各个成份溶解及反应。

在本发明中，有机水溶性保护层的合成步骤简述如下:首先将重量百分比为10％-80％的主溶剂、重量百分比为5％-50％的第一辅助溶剂及重量百分比为5％-50％的第二辅助溶剂、重量百分比为0.5％-25％的稳定分散剂及重量百分比为1％-10％的起始作用剂分别依序加入反应瓶中进行混合并反应。接着，于盛装有上述混合溶液的反应瓶中插入冷凝管及温度计并同时进行搅拌及使其混合溶剂持续反应。接下来，对盛装有混合溶液的反应瓶进行升温，其温度提高至30℃-50℃，并持续搅拌0.5小时-2小时，使得混合溶液充分反应。最后，待反应结束之后，对盛装有混合溶液的反应瓶进行降温，直至温度达到室温之后即可以获得有机水溶性保护层混合液。而该有机水溶性保护层20具有一定的黏度，其黏度范围为1-3000cps，使得该有机水溶性保护层20可以利用网印、旋涂或是喷涂来形成在基体10的上表面及/或下表面上，且其形成的厚度范围为5nm-5mm。

在本发明的实施例中，主溶剂为纯水或是去离子水。第一辅助溶剂为含有methoxypropanol衍生物，其可以是下列化合物:

或是

第二辅助溶剂为含有methoxy propanol acetate衍生物，其可以是下列化合物:

分散剂是由聚四氢吡喃衍生物和聚乙烯衍生物所组成，其可以是下列化合物:

或是

起始作用剂为苯乙烯酸衍生物，其可以是下列化合物:

或是

在本发明的实施例中，设置在基体10的上表面及/或下表面的有机水溶性保护层20、22可以依据上述所占的重量百分比、以及化合物来构成相同或是不同组成的有机水溶性保护层20、22。举例来说，有机水溶性保护层20主要包括有主溶剂为纯水或是去离子水、第一辅助溶剂为

第二辅助溶剂为

分散剂为

以及起始作用剂为

另一层的有机水溶性保护层22的组成可以是主溶剂同样为纯水或是去离子水、第一辅助溶剂为

第二辅助溶剂为

分散剂为

以及起始作用剂为

而于另一实施例中，有机水溶性保护层22的组成可以与有机水溶性保护层20的组成相同。又，于其他实施例中，有机水溶性保护层20、22可以根据上述各成份的化合物任意组成，其所形成的有机水溶性保护层20、22同样具有吸收在基体10进行切割时所产生的热量，来降低基体10在切割时的温度，以及避免在切割基体10时产生粉末的功效。

接着，请参考图2A至图2C。图2A至图2C表示在本发明的一实施例中，切割保护结构非闭合切割清洗过程的流程示意图。本实施例中，以有机水溶性保护层20设置于在基体10的上表面为例来说明。同时要说明的是，有机水溶性保护层20的尺寸大小与基体10是一样的，在图2A中，为了要表示有机水溶性保护层20设置在基体10的上表面上，因此刻意将基体10的尺寸绘制的比有机水溶性保护层20大，但并不会影响本发明的陈述及权利要求的保护范围。

在本发明的实施例中，对基体10进行切割工艺所采用的切割方式可以是机械切割或者是镭射切割，使得机械切割会是激光切割会根据所需要的基体10大小来进行切割。在本实施例中，机械切割或是激光切割会沿着切割线30的位置将基体10进行切割。另外，要说明的是，切割线30只是一条虚拟的线，只是为了方便用来说明切割基体10的步骤，实际上，在基体10上并没有这条切割线30。而本发明所采用的基体10的材料为金属、无机材料、有机材料或是上述材料所组成的复合体。

由于在切割过程中，当切割机器切割基体10时会产生的杂质粉末102，如图2B所示。而这些杂质粉末102会沉积在设置在基体10的上表面的有机水溶性保护层20上，通过有机水溶性保护层20来防止粉末102直接沉积在基体10，来防止这些杂质102对基体10造成污染。此外，有机水溶性保护层20的材料特性可用来吸收切割工艺中所产生的热量，在本发明中，用来吸收热量的成份为在有机水溶性保护层内所保存的主溶剂，即纯水或是去离子水，用来降低或是吸收切割工艺中所产生的热量，藉此用来保护基体10在切割工艺中，不因机械切割或是激光切割所产生的高温而使温度升高，而使基体10的材料受损或变质。

接着请参考图2C。由于本实施例中，所采用的有机水溶性保护层20极易溶于水，切割工艺完成之后，只需经过水洗即可将基体10上方的有机水溶性保护层20及其附着的切割杂质粉末102去除，以得到干净的基体10。因此不需要利用现有技术的有机剥膜液来移除有机水溶性保护层20，可以大幅降低企业生产者的成本及避免使用含有机胺类，醇类等有机剥膜液来保护生态环境。

请继续参考图3A至图3C。图3A至图3C表示在发明的一实施例中，切割保护结构闭合切割穿孔及清洗工艺的示意图。在图3A中，有机水溶性保护层20设置在基体10上。其中，其中基体10及有机水溶性保护层20的结构、组成、形成方法、材料及功能等等，与前述相同，在此不加以多陈述。同样的，有机水溶性保护层20的尺寸大小与基体10是一样的。同样的，在图3A中，为了要表示有机水溶性保护层20设置在基体10的上表面，刻意将基体10的尺寸绘制的比有机水溶性保护层20大，但并不会影响本发明的陈述及权利要求的保护范围。

图3A至图3C与图2A至图2C之间的区别在于，有机水溶性保护层20应用于基体10的闭合穿孔领域。如图3B所示，运用闭合切割工艺在有机水溶液保护层20及基体10上穿孔，使得在有机水溶液保护层20及基体10的内形成同时贯穿有机水溶液保护层20及基体10的孔洞40。此孔洞40的尺寸半径为5nm-5cm。闭合切割穿孔过程中，同样会在孔洞40的周围沉积切割杂质粉末104。此外，有机水溶性保护层20在闭合切割穿孔过程工艺中会吸收热量，降低基体10的温度。接着，如图3C所示，后续的基体10清洗采用相同的水洗工艺，以去除其表面的有机水溶性保护层20和切割粉末104，其中基体10及有机水溶性保护层20的材料特性与前述相同，并不多加陈述。

根据以上所述切割保护结构，本发明披露了切割保护结构的使用领域，其步骤如图4所示，并同时配合图1A、图1B，图2A至图2C和图3A至图3C的结构。图4为切割保护结构的运用步骤流程图，在图4中，步骤50，提供基体。步骤52，在基体的上表面及/或下表面形成有机水溶性保护层。接着步骤54，对具有有机水溶性保护性的基体进行加工制程，其中加工工艺可以是切割工艺例如采用机械切割或是镭射切割或是闭合切割穿孔。步骤56，将加工工艺完成后的基体进行水清洗，去除基体上的有机水溶性保护层和切割粉末等其它杂质，以得到清洁后的基体，而可以进行后续的半导体工艺。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明之权利要求范围；同时以上的描述，对于相关技术领域之专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求中。

Claims (8)

1.一种切割保护结构，由有机水溶性保护层所构成，其特征在于，所述有机水溶性保护层由主溶剂、第一辅助溶剂、第二辅助溶剂、稳定分散剂及起始作用剂所组成，其中所述主溶剂所占的重量百分比为10％-80％、所述第一辅助溶剂所占的重量百分比为5％-50％、所述第二辅助溶剂所占的重量百分比为5％-50％、所述稳定分散剂所占的重量百分比为0.5％-25％及所述起始作用剂所占的重量百分比为1％-10％；

其中，所述第一辅助溶剂为含有methoxy propanol衍生物，所述methoxy propanol衍生物选自如下化合物:

所述分散剂由聚四氢吡喃衍生物和聚乙烯衍生物所组成，其选自如下化合物:

2.如权利要求1所述的切割保护结构，其特征在于，所述主溶剂为纯水或是去离子水。

3.如权利要求1所述的切割保护结构，其特征在于，所述第二辅助溶剂为含有methoxypropanol acetate衍生物，所述methoxy propanol acetate衍生物选自于如下化合物:

4.如权利要求1所述的切割保护结构，其特征在于，所述分散剂由聚四氢吡喃衍生物和聚乙烯衍生物所组成，其选自如下化合物:

5.如权利要求1所述的切割保护结构，其特征在于，所述有机水溶性保护层厚度为5nm–5mm。

6.如权利要求1所述的切割保护结构，其特征在于，所述有机水溶性保护层设置在基体的上表面、下表面或是同时设置在所述基体的所述上表面及所述下表面。

7.如权利要求6所述的切割保护结构，其特征在于，所述有机水溶性保护层是采用网印、旋涂或是喷涂形成在所述基体的所述表面。

8.如权利要求6或7所述的切割保护结构，其特征在于，所述基体是金属、无机材料、有机材料或是上述材料的组合。

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