[发明专利]一种金刚石钢丝锯专用水基切削液

说明书

技术领域：

本发明涉及一种与金刚石钢丝锯配套使用的水基切削液，并涉及用水基切削液切割脆性材料的使用方法。

背景技术：

在半导体行业，通常采用钢丝锯来切割又硬又脆的硅锭，从而获得所需的晶片。为了提高切割效率和切割质量，在切割时都必须使用切削液，在使用钢丝锯进行切割时需要使用含有研磨晶粒的切削液。现有的切削液由悬浮液体和研磨晶粒组成，所述研磨晶粒为碳化硅(SiC)，研磨晶粒在切削液中要分布均匀，从而保证在切割过程中研磨晶粒在钢丝锯上能均匀分散，使钢丝锯性能更好。确保研磨晶粒更好地分散和悬浮的关键因素是切削液的粘度。粘度越高分散的均匀性越难满足，但均匀后悬浮的稳定性能越好。切削液放在同钢丝锯附近的储液罐内，通过自吸泵将切削液抽出并通过喷嘴送到工件的切割处。

在硅锭的切割过程中将会产生切屑或切割碎片，特别是细粉末状的切屑，这种切屑，即硅粉与切割中产生的废碎硅片虽然价值很高，但是很难回收，因为切割产生的硅粉末与研磨晶粒(如SiC)在切削液中紧密混合在一起。因此，通常在切割1～2次后，就更换切削液，然后再对使用过的切削液进行过滤分离其中的硅粉，减少研磨晶粒(如SiC)的含量，实现对硅粉的回收。

金刚石切割钢丝的出现，使得金刚石钢丝切割技术在很多层面上比传统的钢丝锯技术更具优势，特别是在切屑硅粉回收方面。在金刚石钢丝锯技术中，研磨颗粒不是悬浮在切削液中，而是嵌在钢丝中。这就意味着可以使用粘度更低的切削液，从而使切割速度更快。这也意味着，钢丝锯/工件界面将产生更多热量，这就需要一种比传统切削液的冷却性能更好的切削液。

使用粘度低、不含研磨颗粒的切削液更有利于硅料的高效切割和切屑硅粉的回收，更能适应切屑硅粉的悬浮和分散。切屑硅粉的聚集会导致切削液供输系统中切削液喷嘴的堵塞，缩短切削液更换周期，因此要求切削液必须具有如下重要属性：

第一，切削液要有足够湿润性，能使切屑悬浮，从而能在钢丝锯和工件上快速移动，也能很容易从切屑上移除，使回收的切屑硅粉中没有残留的切削液。

第二，切削液不能发泡，以免对泵造成损坏或中断钢丝锯操作。

第三，切削液的抗燃性要强，不可能自燃。

发明内容：

本发明的发明目的是提供一种金刚石钢丝锯专用水基切削液，它的组份及重量百分比为：

A、选择性分散剂，其重量百分含量为0.01％～2％；

所述选择性分散剂为易溶于水的聚合物分散剂，典型的是聚羧酸酯或聚羧酸，聚羧酸为如下物质的一种或它们的组合：聚磺酸物、聚硫化物、聚酯、聚醚、聚丙烯酰胺、聚多糖、均聚物、丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸、烯基磺酸、芳香烯基磺酸、丙烯酰胺磺酸、顺丁烯二酸；

B、选择性润湿剂，其重量百分含量为0.01％～3％；

所述选择性润湿剂为阴离子润湿剂、非离子润湿剂或两性离子润湿剂中的任一种；

所述阴离子润湿剂为基于羧酸盐的表面活性剂、基于磺酸盐的表面活性剂或基于硫酸酯盐的表面活性剂，其中，基于羧酸盐的表面活性剂为钠、钾或脂肪酸、丙烯酸氨基酸、丙烯酸多肽和聚乙二醇脂肪醇羧酸酯的铵盐；基于磺酸盐的表面活性剂为烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、α-石蜡磺酸盐、石蜡磺酸盐、仲n-烷烃磺酸盐、N-酰基-n-甲基牛磺酸、芳基烷基磺酸盐、烷基(二)联苯醚磺酸、磺基琥珀酸酯、烷基萘磺酸盐和羟乙基磺酸盐；基于硫酸酯盐的表面活性剂为硫酸醇、硫酸聚氧醇、硫酸甘油三酯油、脂肪酸单乙醇酰胺硫酸盐、基于硅的表面活性剂、聚氧脂肪酸单乙醇酰胺硫酸盐，以及磷或磷酸酯。

在阴离子表面活性剂中，疏水物是直线型或分支型的烃链、直线型或分支型的烷基芳基、直线型或分支型的烷基苯酚，烃链可能含有不饱和碳-碳键，可以部分或完全被氟化。

所述非离子润湿剂为直线型或分支型的伯醇或仲醇聚氧乙烯醚或烷氧基化合物，含有丙烯氧化物(PO)、丁烯氧化物(BO)或亚烃基氧化物，如嵌段共聚、无规共聚或封端，其中的烃链可能含有不饱和碳-碳键，可以部分或完全被氟化；氨烷氧基化合物；烷基酚聚氧乙烯醚；乙烯和丙烯氧化物或丁烯氧化物的嵌段共聚物；羧基酸酯长链，如，脂肪酸的甘油酯和聚甘油酯，山梨醇或聚氧乙烯山梨醇酯；烷基多苷；乙氧基炔二醇和硅氧烷表面活性剂。非离子表面活性剂中，末端羟基可以用氯、烷基醚、烯丙基醚、苄基醚、醋酸或乙缩醛代替，形成部分或完全的封端表面活性剂。