CN116179259A - 一种快速热吸收的芯片精密切割保护液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及芯片精密切割保护液，具体地说，涉及一种快速热吸收的芯片精密切割保护液及其制备方法。其包括以下重量份的原料：复合润滑剂50‑80份、减摩剂1‑5份、防锈剂0.1‑5份、吸热剂2‑11份和溶剂20‑40份，余量为去离子水；本发明采用各原料制得的保护液为水基切削液，本品较传统的水基切削液吸热冷却效率更快，润滑效果更好，胜过一般的油基切削液，采用的吸热剂具有较好的光屏蔽性，非常适用于激光切割工艺，炭黑与金属材料的搭配使得吸热效果显著，冷却速度更快，并且用于复合润滑剂的填料使用具有一定的膜层补强功能。
Description
技术领域
本发明涉及芯片精密切割保护液，具体地说，涉及一种快速热吸收的芯片精密切割保护液及其制备方法。
背景技术
芯片在制造前由于尺寸不同通常进行切割，由于需要提高切割的精密行，所以现有的芯片切割已经由原来的利用简单刀片切割，演变为利用激光切割以及等离子切割，但是激光沿着芯片的切割道照射切割时，所产生的热能容易被晶圆吸收，热能吸收后容易导致硅熔解或热分解，产生硅蒸气而凝结、沉积在芯片上，造成芯片的周围边缘产生切屑；随着等离子刻蚀技术的发展，有时需要在较高的工作温度下进行刻蚀；另外由于芯片切割道宽度变窄，且高精度的半导体切割装置等会在使用时带来一些热效应问题，例如切割道因热而崩裂、破片、保护膜热分解导致芯片直接裸露等问题，这都要求保护膜具有相对高的热稳定性。
目前的切割保护液一般采用传统的水基切削液，水基切削液相较于油基切削液虽然润滑性差但冷却性好，但是激光切割时温度较线切割要高，传统水基切削液不能应用于较高工作温度条件下的等离子切割环境，因保护液此需要在冷却性能上进一步提高才能更好的应对激光切割时的高温，并且冷却性的提高能够一定程度上提升芯片的切割效率和稳定性题，鉴于此，急需一种冷却性能好的芯片激光精密切割保护液来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速热吸收的芯片精密切割保护液及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种快速热吸收的芯片精密切割保护液，包括以下重量份的原料：复合润滑剂50-80份、减摩剂1-5份、防锈剂0.1-5份、吸热剂2-11份和溶剂20-40份，余量为去离子水。
作为本技术方案的进一步改进，所述复合润滑剂优选采用三乙醇胺、脂肪族二元酸和硼酸混合制得，三乙醇胺分别与脂肪族二元酸、硼酸反应合成羧酸盐和硼酸酯，再通过两者复配形成具有高效润滑性能和防锈效果的润滑剂，并且具有良好的生物可降解性能。
作为本技术方案的进一步改进，所述脂肪族二元酸优选采用癸二酸。
作为本技术方案的进一步改进，所述减摩剂优选采用聚醚，用于提高保护液的润湿性，油膜强度高，摩擦系数低，具有良好的减摩抗磨性能，其还具有一定抑制泡沫的能力，亦可用作本发明配方中的消泡剂使用。
作为本技术方案的进一步改进，所述防锈剂优选采用油酸二乙醇酰胺硼酸酯，所述油酸二乙醇酰胺硼酸酯采用油酸、二乙醇胺和硼酸制备而成，具有极好的润滑防锈功能。
作为本技术方案的进一步改进，所述吸热剂优选采用纳米炭黑和纳米金属材料，所述纳米金属材料采用纳米铜、纳米铝和纳米铁中的至少一种，炭黑具有较强的光屏蔽性，可以减少激光切割时对产生热量的吸附效果，其次，所使用的纳米金属材料均具有较好的热吸附效果，搭配炭黑作为吸热剂应用在保护液中，能够快速进行热吸收，提高冷却效率；同时，纳米炭黑及纳米金属材料还能用作复合润滑剂填料使用，使制备的保护液成膜后表面强度更好，减少切割过程中的破裂率。
作为本技术方案的进一步改进，所述溶剂采用无水乙醇、甲醇、异丙醇乙醚乙酸丁脂和乙酸乙酯中的至少一种
另一方面，本发明提供了一种用于上述中任意一项所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
S2、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂、减摩剂、防锈剂、吸热剂、溶剂和余量的去离子水，均匀混合；
S3、静置消泡后，制得保护液。
优选的，所述S2中，搅拌速率为300-400r/min，混合时间1-2h。
与现有技术相比，本发明提供的快速热吸收的芯片精密切割保护液及其制备方法具有下列有益效果：
1、采用各原料制得的保护液为水基切削液，本品较传统的水基切削液吸热冷却效率更快，润滑效果更好，胜过一般的油基切削液。
2、所采用的复合润滑剂具有高效润滑性能和防锈效果，并且具有良好的生物可降解性能，采用的防锈剂具有防锈效果同时，还具备较好的润滑性能，使保护液的润滑效果进一步提高，改善了传统水基切削液润滑效果差的问题。
3、采用的吸热剂具有较好的光屏蔽性，非常适用于激光切割工艺，炭黑与金属材料的搭配使得吸热效果显著，冷却速度更快，并且用于复合润滑剂的填料使用具有一定的膜层补强功能。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种快速热吸收的芯片精密切割保护液，包括以下重量份的原料：复合润滑剂50-80份、减摩剂1-5份、防锈剂0.1-5份、吸热剂2-11份和溶剂20-40份，余量为去离子水。
在上述基础上：
复合润滑剂优选采用三乙醇胺、脂肪族二元酸和硼酸混合制得，三乙醇胺分别与脂肪族二元酸、硼酸反应合成羧酸盐和硼酸酯，再通过两者复配形成具有高效润滑性能和防锈效果的润滑剂，并且具有良好的生物可降解性能；其中：脂肪族二元酸优选采用癸二酸。
减摩剂优选采用聚醚，用于提高保护液的润湿性，油膜强度高，摩擦系数低，具有良好的减摩抗磨性能，其还具有一定抑制泡沫的能力，亦可用作本发明配方中的消泡剂使用。
防锈剂优选采用油酸二乙醇酰胺硼酸酯，油酸二乙醇酰胺硼酸酯采用油酸、二乙醇胺和硼酸制备而成，具有极好的润滑防锈功能。
吸热剂优选采用纳米炭黑和纳米金属材料，其中纳米金属材料采用纳米铜、纳米铝和纳米铁中的至少一种，炭黑具有较强的光屏蔽性，可以减少激光切割时对产生热量的吸附效果，其次，所使用的纳米金属材料均具有较好的热吸附效果，搭配炭黑作为吸热剂应用在保护液中，能够快速进行热吸收，提高冷却效率；同时，纳米炭黑及纳米金属材料还能用作复合润滑剂填料使用，使制备的保护液成膜后表面强度更好，减少切割过程中的破裂率。
溶剂采用无水乙醇、甲醇、异丙醇乙醚乙酸丁脂和乙酸乙酯中的至少一种，具有不易燃易挥发的作用，其次毒性较小，用在保护液中可加速保护液的成膜速度。
本发明中，采用各原料制得的保护液为水基切削液，本品较传统的水基切削液吸热冷却效率更快，润滑效果更好，胜过一般的油基切削液；所采用的复合润滑剂具有高效润滑性能和防锈效果，并且具有良好的生物可降解性能，采用的防锈剂具有防锈效果同时，还具备较好的润滑性能，使保护液的润滑效果进一步提高，改善了传统水基切削液润滑效果差的问题，其次，采用的吸热剂具有较好的光屏蔽性，非常适用于激光切割工艺，炭黑与金属材料的搭配使得吸热效果显著，冷却速度更快，并且用于复合润滑剂的填料使用具有一定的膜层补强功能。
根据图1所示，本发明实施例还提供了用于制备上述一种快速热吸收的芯片精密切割保护液的制备方法，具体步骤如下：
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂、减摩剂、防锈剂、吸热剂、溶剂和余量的去离子水，在搅拌速率为300-400r/min的条件下，均匀混合1-2h；
(3)、静置10-20min消泡后，制得保护液。
根据不同的原料用量，通过以下具体的实施例来对本发明提供的快速热吸收的芯片精密切割保护液进一步说明。
实施例1
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂50份、减摩剂1份、防锈剂0.1份、吸热剂2份、溶剂20份和余量的去离子水，在搅拌速率为300r/min的条件下，均匀混合2h；
(3)、静置20min消泡后，制得保护液。
实施例2
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂65份、减摩剂3份、防锈剂3份、吸热剂7份、溶剂30份和余量的去离子水，在搅拌速率为350r/min的条件下，均匀混合1.5h；
(3)、静置15min消泡后，制得保护液。
实施例3
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂80份、减摩剂5份、防锈剂5份、吸热剂11份、溶剂40份和余量的去离子水，在搅拌速率为400r/min的条件下，均匀混合2h；
(3)、静置20min消泡后，制得保护液。
实施例4
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂80份、减摩剂1份、防锈剂0.1份、吸热剂2份、溶剂40份和余量的去离子水，在搅拌速率为400r/min的条件下，均匀混合1h；
(3)、静置10min消泡后，制得保护液。
实施例5
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂70份、减摩剂4份、防锈剂4份、吸热剂8份、溶剂35份和余量的去离子水，在搅拌速率为400r/min的条件下，均匀混合1.5h；
(3)、静置15min消泡后，制得保护液。
表1实施例1-5各原料用量(份)
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 复合润滑剂 | 50 | 65 | 80 | 80 | 70 |
| 减摩剂 | 1 | 3 | 5 | 1 | 4 |
| 防锈剂 | 0.1 | 3 | 5 | 0.1 | 4 |
| 吸热剂 | 2 | 7 | 11 | 2 | 8 |
| 溶剂 | 20 | 30 | 40 | 40 | 35 |
为了验证本发明实施例制备的快速热吸收的芯片精密切割保护液具有较好润滑性与吸热性，通过以下对比例来对本发明实施例提供的快速热吸收的芯片精密切割保护液进行比较说明。
对比例1
本对比例采用实施例1的制备方法，去除复合润滑剂的制备与添加，改为传统基础油，添加量为50份，其余原料和方法不变，具体步骤如下：
(1)、制备防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入基础油50份、减摩剂1份、防锈剂0.1份、吸热剂2份、溶剂20份和余量的去离子水，在搅拌速率为300r/min的条件下，均匀混合2h；
(3)、静置20min消泡后，制得保护液。
对比例2
本对比例采用实施例2的制备方法，去除复合润滑剂的制备与添加，改为传统基础油，添加量为65份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不在赘述。
对比例3
本对比例采用实施例3的制备方法，去除复合润滑剂的制备与添加，改为传统基础油，添加量为80份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不在赘述。
对比例4
本对比例采用实施例4的制备方法，去除复合润滑剂的制备与添加，改为传统基础油，添加量为80份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不在赘述。
对比例5
本对比例采用实施例5的制备方法，去除复合润滑剂的制备与添加，改为传统基础油，添加量为70份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不在赘述。
表2对比例1-5各原料用量(份)
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | |
| 基础油 | 50 | 65 | 80 | 80 | 70 |
| 减摩剂 | 1 | 3 | 5 | 1 | 4 |
| 防锈剂 | 0.1 | 3 | 5 | 0.1 | 4 |
| 吸热剂 | 2 | 7 | 11 | 2 | 8 |
| 溶剂 | 20 | 30 | 40 | 40 | 35 |
对比例6
本对比例采用实施例1的制备方法，去除吸热剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤如下：
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂50份、减摩剂1份、防锈剂0.1份、溶剂20份和余量的去离子水，在搅拌速率为300r/min的条件下，均匀混合2h；
(3)、静置20min消泡后，制得保护液。
对比例7
本对比例采用实施例2的制备方法，去除吸热剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不在赘述。
对比例8
本对比例采用实施例3的制备方法，去除吸热剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不在赘述。
对比例9
本对比例采用实施例4的制备方法，去除吸热剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不在赘述。
对比例10
本对比例采用实施例5的制备方法，去除吸热剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不在赘述。
表3对比例6-10各原料用量(份)
| 对比例6 | 对比例7 | 对比例8 | 对比例9 | 对比例10 | |
| 复合润滑剂 | 50 | 65 | 80 | 80 | 70 |
| 减摩剂 | 1 | 3 | 5 | 1 | 4 |
| 防锈剂 | 0.1 | 3 | 5 | 0.1 | 4 |
| 吸热剂 | / | / | / | / | / |
| 溶剂 | 20 | 30 | 40 | 40 | 35 |
对比例11
本对比例采用实施例1的制备方法，改变吸热剂的用量，具体为0.5份，其余原料和方法不变，具体步骤如下：
(1)、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
(2)、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂50份、减摩剂1份、防锈剂0.1份、吸热剂0.5份、溶剂20份和余量的去离子水，在搅拌速率为300r/min的条件下，均匀混合2h；
(3)、静置20min消泡后，制得保护液。
对比例12
本对比例采用实施例2的制备方法，改变吸热剂的用量，具体为1.5份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不在赘述。
对比例13
本对比例采用实施例3的制备方法，改变吸热剂的用量，具体为13份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不在赘述。
对比例14
本对比例采用实施例4的制备方法，改变吸热剂的用量，具体为1份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不在赘述。
对比例15
本对比例采用实施例5的制备方法，改变吸热剂的用量，具体为13份，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不在赘述。
上述对比例11-15各原材料用量见表4；
表4对比例11-15各原料用量(份)
| 对比例11 | 对比例12 | 对比例13 | 对比例14 | 对比例15 | |
| 复合润滑剂 | 50 | 65 | 80 | 80 | 70 |
| 减摩剂 | 1 | 3 | 5 | 1 | 4 |
| 防锈剂 | 0.1 | 3 | 5 | 0.1 | 4 |
| 吸热剂 | 0.5 | 1.5 | 13 | 1 | 13 |
| 溶剂 | 20 | 30 | 40 | 40 | 35 |
试验例
本试验例对本发明实施例1-5和对比例1-15提供的保护液进行润滑性和冷却性的测试；润滑性：将各保护液分别水稀释配制成浓度为15％，然后采用攻丝扭矩仪测试；冷却性：将各保护液分别水稀释配制成浓度为15％，然后将保护液温度由20℃提升至50℃所吸收热量(通过1000w加热片对1立方米的切削液进行加热将其由20℃提升至50℃，并根据加热时间计算其吸收热量)，具体检测指标件表5-表7。
表5实施例1-5各样品检测指标
表6对比例1-5各样品检测指标
根据表5-表6所示，本发明实施例1-5提供的保护液，相较于对比例1-5提供的保护液，润滑性能好，吸热性强，对比例1-5中的保护液在除去复合润滑剂的添加后，润滑性能大幅度下降，吸热性也有不同程度的下降，说明在本发明中加入复合润滑剂是影响保护液润滑性的重要因素。
表7对比例6-10各样品检测指标
根据表7所示，当本发明对比例6-10中保护液去除吸热剂时，保护液的吸热性大幅度下降，而润滑性也有不同程度的下降，说明本发明中加入吸热剂时影响保护液吸热性和润滑性的重要因素。
表8对比例11-15各样品检测指标
根据表8所示，当本发明对比例11-15中保护液用量进行改变后，吸热剂用量低于2份时，吸热效果下降，润滑性能下降，吸热剂用量高于11份时，吸热效果没有明显上升，润滑性能下降，说明本发明所采用的吸热剂用量是影响保护液润滑性和吸热性的因素。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于，包括以下重量份的原料：复合润滑剂50-80份、减摩剂1-5份、防锈剂0.1-5份、吸热剂2-11份和溶剂20-40份，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于：所述复合润滑剂采用三乙醇胺、脂肪族二元酸和硼酸混合制得。
3.根据权利要求2所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于：所述脂肪族二元酸采用癸二酸。
4.根据权利要求1所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于：所述减摩剂采用聚醚。
5.根据权利要求1所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于：所述防锈剂采用油酸二乙醇酰胺硼酸酯，所述油酸二乙醇酰胺硼酸酯采用油酸、二乙醇胺和硼酸制备而成。
6.根据权利要求1所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于：所述吸热剂采用纳米炭黑和纳米金属材料。
7.根据权利要求6所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于：所述纳米金属材料采用纳米铜、纳米铝和纳米铁中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液，其特征在于：所述溶剂采用无水乙醇、甲醇、异丙醇乙醚乙酸丁脂和乙酸乙酯中的至少一种。
9.一种用于权利要求1-7中任意一项所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备复合润滑剂和防锈剂，然后将各原料称量备用；
S2、采用带有搅拌装置的容器，依次加入复合润滑剂、减摩剂、防锈剂、吸热剂、溶剂和余量的去离子水，均匀混合；
S3、静置消泡后，制得保护液。
10.根据权利要求9所述的快速热吸收的芯片精密切割保护液的制备方法，其特征在于：所述S2中，搅拌速率为300-400r/min，混合时间1-2h。
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