CN112680272B - 一种陶瓷材料切割液 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷材料切割液，属于光电子器件的表面精密加工领域。在陶瓷材料切割过程中，刀片高速旋转与陶瓷表面剧烈摩擦，产生的静电荷在表面上累积。切割产生的碎屑会被吸附在表面，导致后续无法清洗干净。该切割液的低聚皂化合物在溶液中电离形成负电荷基团，其同时还具有类似表面活性剂的两亲性结构，使其能够在晶圆表面形成定向排列的吸附层，其带有负电荷的基团朝外，与带有负电荷的硅碎屑之间形成斥力，从而阻挡硅碎屑与陶瓷表面直接接触，避免了碎屑对陶瓷造成的污染。

Description

一种陶瓷材料切割液

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料切割液，属于光电子器件的表面精密加工领域。

背景技术

高性能的氧化铝陶瓷基板因其在硬度，强度，绝缘性，导热性方面的特殊性能，在电子工业中已大量用来作为基板、多层陶瓷基板等。但氧化铝陶瓷材料的高硬度极其脆性使得加工极为困难，严重地阻碍了氧化铝陶瓷材料的应用发展。目前，传统的陶瓷基板划片方法分接触式划片和非接触式划片(激光划片工艺)两种接触式划片，如金刚石划片法，该方法速度快，设备简单，但其精度差，切割边缘不易成直角；在切割工艺过程中产生的残渣颗粒，例如陶瓷残留物，会粘附到陶瓷材料表面和侧壁上。这些残渣颗粒一旦与表面接触，则很难在随后的清洗工艺中去除。目前普遍使用的减少切割过程中残渣粘附的方法是将高纯度去离子水作为切割过程中的清洗剂，通过高压喷洒在切割区域和高速旋转的刀片上，借此将切割过程中产生的硅残渣去离子水冲走。然而，利用这种方法仅能够将较大颗粒冲走，仍有一些细小的硅残渣无法被冲走。

发明内容

本发明提供一种陶瓷材料切割液，用于陶瓷材料的切割制程，能够解决陶瓷材料切割中的碎屑清洗问题。

一种陶瓷材料切割液，该切割液的组分及其质量分数如下：

余量为超纯水；

所述低聚皂化合物为低聚皂化合物的结构通式为：

其中：4≤m≤20。

所述分散剂为马来酸/丙烯酸共聚物、马来酸/烯烃共聚物、改性聚丙烯酸钠盐、改性聚丙烯酸、阳离子聚乙烯胺亚胺、氧化聚乙烯、苯乙烯/丙烯酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素或羟乙基纤维素，其分子量为10-50万。

所述渗透剂烷基酚类表面活性剂、仲烷磺酸盐类表面活性剂、脂肪醇硫酸盐类表面活性剂或仲烷基苯磺酸盐类表面活性剂。

所述有机膦酸化合物为氨基三亚甲基膦酸、1-羟乙叉-1,1-二磷酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸。

所述增溶剂为乙二醇丙醚、1,2-丙二醇、异丙醇、甘油、季戊四醇、山梨醇、二乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚或二乙二醇己醚。

所述抗氧化剂为水杨酸、没食子酸、多酚类、连苯三酚、抗坏血酸、茶多酚或植酸。

所述酸碱调节剂为氢氧化钾、氨水、三乙醇胺、单乙醇胺、二甘醇胺或三乙胺。

本发明的有益效果：在陶瓷材料切割过程中，刀片高速旋转与陶瓷表面剧烈摩擦，由于使用的水为18兆欧超纯水，陶瓷表属于绝缘材质，因此摩擦产生的静电荷可以在晶片上累积。切割产生的碎屑也会由于氧化铝悬挂件吸引而牢牢吸附在表面，导致后续无法清洗干净，因此在切割过程中将静电电荷释放掉是十分重要的。本发明硅晶圆划片液通过控制pH在8-9，使切割产生硅碎屑表面具有负电荷，方案中使用的低聚皂化合物在溶液中电离形成负电荷基团，其同时还具有类似表面活性剂的两亲性结构，使其能够在晶圆表面形成定向排列的吸附层，其带有负电荷的基团朝外，与带有负电荷的硅碎屑之间形成斥力，从而阻挡硅碎屑与陶瓷表面直接接触，避免了碎屑对陶瓷造成的污染。

附图说明

图1是实施例5切割液切割后陶瓷材料表面的颗粒残留图，(图中无颗粒残留)。

图2是对比例1切割液切割后陶瓷材料表面的颗粒残留图，(图中较多颗粒残留)。

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不受以下实施例所限定。

实施例1-10的制备方法为：将一定量超纯水加入反应釜中，开动搅拌；按质量比加入低聚皂类化合物，搅拌3-5分钟；按质量比加入分散剂，搅拌5分钟；按质量比加入渗透剂，搅拌5分钟；按质量比加入有机磷酸化合物，搅拌5分钟；按质量比加入增溶剂，搅拌5分钟；按质量比加入抑菌剂，搅拌5分钟；按质量比加入pH调节剂，搅拌至透明，即得晶圆切割液。

表1实施例1-10切割液的组分及含量

对比例1

水余量

对比例1的制备方法为在超纯水中依次按比例加入壬基酚局氧乙烯醚、氧化聚乙烯(分子量50万)、柠檬酸、乙二醇甲醚、苯氧乙醇、二甘醇胺，搅拌至透明即得。

对比例2

水余量

对比例2的制备方法为在超纯水中依次按比例加入仲烷基苯磺酸、羧甲基纤维素(分子量10万)、柠檬酸、乙二醇甲醚、苯氧乙醇、二甘醇胺，搅拌至透明即得。

实施例11颗粒残留检测

以下实施例的效果检测均采用以下方法：以Disco 6361晶圆切割机切割陶瓷基板，切割液稀释倍数为1000倍，以金相显微镜观察切割后的表面是否有颗粒残留；

表2实施例1-10与对比例1的颗粒残留结果

切割后有无颗粒残留对比图如图1和图2所示，图1是实施例1中切割液切割后金相显微镜观察切割后的晶圆表面，图中可见晶圆表面干净无颗粒残留；图2是对比例1中切割液切割后的晶圆表面，图中圈出的部分有颗粒残留。

Claims (5)

1.一种陶瓷材料切割液，其特征在于：该切割液的组分及其质量百分数如下：

低聚皂化合物 1.0-10.0%

分散剂 1.5-5.0%

渗透剂 0.5-2.0%

有机膦酸化合物 0.5-2.0%

增溶剂 2.0-5.0%

抗氧化剂 0.1-0.5%

酸碱调节剂 0.1-2.0%

余量为超纯水；

所述低聚皂化合物的结构通式为：

，其中：4≤m≤20；

所述切割液的pH值为8-9；

所述分散剂为马来酸/丙烯酸共聚物、马来酸/烯烃共聚物、改性聚丙烯酸钠盐、改性聚丙烯酸、氧化聚乙烯、苯乙烯/丙烯酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素或羟乙基纤维素，其分子量为10-50万；

所述渗透剂为烷基酚类表面活性剂、仲烷基磺酸盐类表面活性剂、脂肪醇硫酸盐类表面活性剂或仲烷基苯磺酸盐类表面活性剂；

所述增溶剂为乙二醇丙醚、1,2-丙二醇、异丙醇、甘油、季戊四醇、山梨醇、二乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚或二乙二醇己醚。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷材料切割液，其特征在于：所述有机膦酸化合物为氨基三亚甲基膦酸、1-羟乙叉-1,1-二磷酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷材料切割液，其特征在于：所述抗氧化剂为水杨酸、没食子酸、多酚类、抗坏血酸或植酸。

4.根据权利要求3所述的一种陶瓷材料切割液，其特征在于：所述多酚类为连苯三酚或茶多酚。

5.根据权利要求1所述的一种陶瓷材料切割液，其特征在于：所述酸碱调节剂为氢氧化钾、氨水、三乙醇胺、单乙醇胺、二甘醇胺或三乙胺。

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