專利名稱：用于切削硬脆材料的加工組成物及切削組成物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于切削硬脆材料的加工組成物及切削組成物，特別是涉及一種包含六方氮化硼的加工組成物及切削組成物。
背景技術：
線鋸切割技術為目前較為廣泛被應用于 硅晶棒切割的方法，主要可分為游離磨粒方式及固定磨粒方式。該固定磨粒方式是將研磨粒子(如鉆石磨粒或碳化硅磨粒)固定于鋼絲上形成切割工具，再搭配加工組成物進行硅晶棒的切割處理，而該游離磨粒方式則是以線鋸為切割工具，再搭配含有研磨粒子及上述加工組成物的切削組成物進行硅晶棒的切割處理。不論是采用游離磨粒方式或固定磨粒方式，皆會造成硅晶片表面損傷、附著沉積物且表面粗糙等不良的問題，繼而影響后續使用的效能、使用期限與可靠度等。因此，經切割后的硅晶片品質的改善除有賴切割裝置提升外，加工組成物或切削組成物的性能更是影響切削品質的重點。目前加工組成物或切削組成物的性能要求多是朝向減少硅晶片表面損傷、降低表面粗糙度以及提高附著沉淀物的移除率等方向研究，來提高生產效益及切削品質。然而，除了上述需等待解決的問題之外，本案發明人于線鋸切割過程中發現硅晶棒經切割后，若彼此靠攏排列的硅晶片擱置太久而干燥后，所述硅晶片彼此間不易剝離，且剝離后表面容易產生破壞、損傷、裂痕等表面品質不良的問題，甚至在剝離時易發生破裂情況，導致產能及良率降低。對于本領域技術人員而言，使用上極為不便，且若后段制程處于產能滿載時，更不利于前段制程的生產；此時，本領域技術人員需購置數個含有加工組成物或切削組成物的儲存槽，將該彼此靠攏排列的硅晶片浸泡于該儲存槽中，以防止所述硅晶片干燥后導致不易剝離的問題。此做法不但增加本領域技術人員的成本，更需多一道處理步驟，反而降低了本領域技術人員的使用效益。再者，本案發明人因應目前薄型化的發展與綠能需求大幅上升，對硅晶片的厚度要求會越來越薄，而會有易脆的特性，若所述硅晶片彼此間不易剝離的問題無法解決，則將造成產能及良率的損失，使得制作成本提高。所以本案發明人有鑒于此問題，發展出一種具有使硅晶片彼此易剝離且不易沾粘的效果的加工組成物或切削組成物，以符合業界的需求。

發明內容
本發明的第一目的是在提供一種用于切削硬脆材料的加工組成物，適用于線鋸切割技術中，能使切削硬脆材料后所形成的硬脆片彼此間易剝離。于是，本發明用于切削硬脆材料的加工組成物包含六方氮化硼、溶劑組分及表面活性劑，其中，以該溶劑組分的總量為100重量份計，該六方氮化硼的含量范圍為O. 01重量份 10重量份,但不等于O. 01重量份。本發明的第二目的是在提供一種用于切削硬脆材料的切削組成物，適用于線鋸切割技術中，能使切削硬脆材料后所形成的硬脆片彼此間易剝離。于是，本發明用于切削硬脆材料的切削組成物包含如上所述的加工組成物及多數個研磨粒子。本發明的第三目的是在提供一種高良率且可降低硬脆材料切割制程成本的切削硬脆材料的方法。本發明切削硬脆材料的方法是使硬脆材料與如上所述的加工組成物接觸，并通過切削裝置將該硬脆材料切削成多數具有切削面的硬脆片。該加工組成物會使得所述硬脆片彼此易剝離且不易沾粘，及耐高溫。本發明的第四目的是在提供一種高良率且可降低硬脆材料切割制程成本的切削 硬脆材料的方法。本發明切削硬脆材料的方法是使硬脆材料與如上所述的切削組成物接觸，并通過切削裝置將該硬脆材料切削成多數具有切削面的硬脆片。該切削組成物會使得所述硬脆片彼此易剝離且不易沾粘，及耐高溫。本發明的有益效果在于透過六方氮化硼、溶劑組分及表面活性劑的使用，不但具有耐高溫、優良潤滑性、拋光效果、增加切削效益等，且切削成多數具有切削面的硬脆片后，該加工組成物會使得所述硬脆片彼此易剝離且不易沾粘；同時使得所述硬脆片不會因彼此剝離時產生的摩擦，造成所述硬脆片表面的損壞；或者，使得所述硬脆片不會因切削時產生的吸附力，造成所述硬脆片剝離時易破裂，而有效地提高良率。
具體實施例方式本發明用于切削硬脆材料的加工組成物包含六方氮化硼、溶劑組分及表面活性齊U，其中，以該溶劑組分的總量為100重量份計，該六方氮化硼的含量范圍為O. 01重量份 10重量份,但不等于O. 01重量份。當該六方氮化硼的含量高于10重量份時，將致使該六方氮化硼的分散不佳而易沉淀；當該六方氮化硼的含量不大于0.01重量份時，則會造成該切削成多數具有切削面的硬脆片彼此間不易剝離。優選地，以該溶劑組分的總量為100重量份計，該六方氮化硼的含量范圍為O. 02重量份 O. 102重量份。該溶劑組分具有潤滑效果，可減少切割工具與硬脆材料間的摩擦。優選地，該溶劑組分是選自于多元醇類、水，或它們的組合。優選地，該多元醇類是選自于C1 Cltl的烷基多元醇X1 Cltl的烷基多元醇的聚合物，或它們的組合；更優選地，該多元醇類是選自于具有2至6個羥基(OH)的C1 Cltl的烷基多元醇、其聚合物，或這些的組合。該C1 Cltl的烷基多元醇包含但不限于乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、癸二醇、丙三醇、二丙三醇、己三醇、癸三醇、季戊四醇等。該C1-Cltl的烷基多元醇的聚合物包含但不限于聚乙二醇、聚丙二醇等。該溶劑組分中水的添加，可使得該加工組成物及切削組成物于切削時，降低切割工具與硬脆材料間產生的溫度，達到冷卻效果，避免因熱膨脹與磨耗造成的精度變化，達到較佳的切削效益。此外，本發明加工組成物或切削組成物中的各成份與水具有很好的相容性；以水做為溶媒，更可降低成本。優選地，該溶劑組分為多元醇類與水的組合，以該多元醇類的總量為100重量份計，該水的含量范圍為5重量份 1，000重量份。本發明的具體實施方案中，該溶劑組分是水、二乙二醇、丙二醇及聚乙二醇(中日合成公司制造，型號PEG-200 600)。該表面活性劑具有濕潤、乳化及分散的效果，進而提升該加工組成物應用于線鋸切割技術的切削效益，并能使該六方氮化硼均勻地分散在該加工組成物中。優選地，該表面活性劑是選自于非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑，或它們的組合。優選地,該非離子型表面活性劑是選自于聚乙二醇(polyethylene glycols,簡稱PEG)類化合物、聚丙二醇(polypropylene glycols,簡稱PPG)類化合物、聚氧乙烯-聚氧丙烯類共聚合物、聚氧乙烯醚類化合物，或它們的組合。優選地，該聚氧乙烯醚類化合物是選自于燒基酹聚氧乙烯醚(alkylphenol ethoxylates,簡稱APE)化合物、直鏈狀脂肪醇聚氧乙烯醚(polyethoxylated aliphatic linear alcohol,簡稱AE)化合物、聚氧乙烯醚(polyethoxylated glycols)化合物,或它們的組合。優選地，該聚乙二醇類化合物中的氧化乙烯(ethylene oxide)重復單元數目為I 20。優選地,該聚丙二醇類化合物中的氧化 丙烯(propylene oxide)重復單元數目為I 15。優選地,該聚氧乙烯-聚氧丙烯類共聚合物中的氧化乙烯重復單元數目為I 20、氧化丙烯重復單元數目為I 15，或它們的組
八
口 ο優選地，該陰離子表面活性劑是選自于烷基磷酸酯鹽類化合物、烷基硫酸酯鹽類(alkyl sulfate)化合物、燒基芳基硫酸酯鹽類(alkyl aryl sulfate)化合物、燒基聚氧乙烯醚硫酸酯鹽類(alkyl polyoxyethylene ether sulfate)化合物、燒基聚醚硫酸酯鹽類(alkyl polyether sulfate)化合物、燒基磺酸酯鹽類(alkyl sulfonates)化合物、燒基芳基磺酸酯鹽類(alkyl aryl sulfonate)化合物,或它們的組合。更優選地,該陰離子表面活性劑是選自于C1 C2tl的烷基磷酸酯鹽類化合物、C1 C2tl的烷基硫酸酯鹽類化合物、C1 C20的烷基芳基硫酸酯鹽類化合物、C1 C2tl的烷基聚氧乙烯醚硫酸酯鹽類化合物、C1 Cm的烷基聚醚硫酸酯鹽類化合物、C1 C2tl的烷基磺酸酯鹽類化合物、C1 C2tl的烷基芳基磺酸酯鹽類化合物，或它們的組合。本發明的具體實施方案中，該陰離子型表面活性劑是烷基磷酸酯鹽化合物(日華公司制造，型號SW-923)、烷基磺酸酯鹽化合物(型號SAS-60)，及烷基芳基磺酸酯鹽化合物(中H公司制造，型號SIN0P0L 263)。優選地，以該溶劑組分的總量為100重量份計，該表面活性劑的含量范圍為0. 01重量份 10重量份；更優選地，該表面活性劑的含量范圍為0. 2重量份 2重量份。本發明用于切削硬脆材料的切削組成物包含如上所述的加工組成物及多數個研
磨粒子。優選地，所述研磨粒子是選自于碳化硅、立方氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、二氧化銫、鉆石，或它們的組合。優選地，以該加工組成物的總量為100重量份計,所述研磨粒子的總量范圍為50重量份 200重量份；更優選地，所述研磨粒子的總量范圍為50重量份 150重量份。雖然發明人目前無法確定該加工組成物及切削組成物可使所述硬脆片易剝離的原因，但發明人推測可能是因該加工組成物及切削組成物中的六方氮化硼為六方晶系晶格且具有主滑移面(0001)，當該六方氮化硼介于所述硬脆片間，能降低剝離時所需剪切應力，使得所述硬脆片彼此間能輕易剝離且不易沾粘。
本發明的加工組成物及切削組成物除了使得所述硬脆片彼此間能輕易剝離且不易沾粘外，也可使得切割工具與硬脆材料間產生潤滑效果，降低切割工具與硬脆材料間的摩擦并減小切削阻力，以降低生產成本及提高良率。且本發明的加工組成物及切削組成物無毒、無害、易溶于水、揮發性小、生物降解性高等。再者，使用本發明的加工組成物及切削組成物，能使該切割后形成的硬脆片不需立即進行剝離，即使靜置一段時間，或甚至所述硬脆片已干燥，所述硬脆片彼此間也能輕易剝離。且即使后段制程處于產能滿載時，本領域技術人員也不需購置儲存槽，更無需多一道將所述硬脆片浸泡于該儲存槽中的步驟；對于本領域技術人員而言，本發明的加工組成物及切削組成物于使用上極為方便，而提高了本領域技術人員的效益。在不影響本發明功效的范圍，本發明的加工組成物及切削組成物進一步地還可包含添加劑。該添加劑包含但不限于防銹劑(如三乙醇胺)、螯合劑(如苯二甲酸鹽)、潤滑劑(如辛酸)等。優選地，以該溶劑組分的總量為100重量份計，該添加劑的含量范圍為O. 01重量份 10重量份；更優選地，該添加劑的含量范圍為O. 2重量份 2重量份。本發明的加工組成物及切削組成物的制備方式并無特別的限制，可采用一般的混合方法，如將六方氮化硼、多元醇類及表面活性劑混合攪拌均勻，即可形成加工組成物，接
本發明切削硬脆材料的方法是使硬脆材料與如上所述的加工組成物接觸，并通過切削裝置將該硬脆材料切削成多數具有切削面的硬脆片。該加工組成物會使得所述硬脆片彼此相間能輕易剝離且不易沾黏。該切削裝置為本技術領域者所公知，因此不再贅述。優選地，該硬脆材料是選自于單晶硅、多晶硅、藍寶石、陶瓷、玻璃，或它們的組合。本發明切削硬脆材料的方法是使硬脆材料與如上所述的切削組成物接觸，并通過切削裝置將該硬脆材料切削成多數具有切削面的硬脆片。該切削組成物會使得所述硬脆片彼此間能輕易剝離且不易沾粘。本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應了解的是，該實施例僅為例示說明用，而不應被解釋為本發明實施的限制。<實施例 >加工組成物的制備[實施例I]稱取O. 02重量份的六方氮化硼、2. 033重量份的二乙二醇、77. 64重量份的丙二醇、5. 082重量份的聚乙二醇(型號PEG-600)、1· 016重量份的SIN0P0L263、。· 102重量份的SW-923、0. 102重量份的SAS-60、0. 203重量份的三乙醇胺、O. 02重量份的苯二甲酸鹽、
O.183重量份的辛酸及15. 25重量份的水于室溫下攪拌混合，即獲得加工組成物。[實施例2 5及比較例I 2]實施例2 5及比較例I 2是以與實施例I相同的步驟來制備該加工組成物，不同的地方在于改變六方氮化硼、溶劑組分、表面活性劑及添加劑的種類及含量，如表I所示。將所述加工組成物進行各檢測項目評價，所得結果如表I所示。檢測項目I.剝離性測試為了能詳細說明該剝離性檢測的方式，以下是以實施例I的加工組成物作為實施方式的說明。實施例2、3及5及比較例I 2的加工組成物是以與實施例I相同的步驟來進行檢測，而實施例4的加工組成物中不添加碳化硅(SiC)。將實施例I的加工組成物與GC#1000的碳化硅以等重量的比例混合，形成切削組成物。攪拌均勻后，先將一片6英寸太陽能硅晶片浸入該切削組成物中，再繼續放入另一片6英寸太陽能硅晶片于該切削組成物中，將兩片多晶片重疊，并于該切削組成物中放置5分鐘，然后取出，置于室溫下干燥24小時。接著，利用雙手將所述硅晶片剝離，觀察其剝離狀況。其評估方式為O:可以輕易剝離；Δ :需要花點力氣剝離；X :無法剝離。2.分散性測試將實施例I 3及5及比較例I 2的加工組成物分別與GC#1000的碳化硅(SiC) 以等重量的比例混合，形成六組切削組成物，而實施例4的加工組成物不添加GC#1000的碳化硅(SiC)。分別取10克上述的組成物置于15mL具有刻度的試管中，放置4小時后會逐漸有分層及沉降現象，觀察分層的溶液狀態來驗證分散好壞，并利用試管的體積量化分散情形。該分層的溶液會形成透明層及混濁層，當透明層體積越小，表示該組成物分散性佳。其評估方式為O :試管內透明層占ImL內；Δ :試管內透明層占I 2mL內；及X :試管內透明層占>2mL。表I
權利要求
1.一種用于切削硬脆材料的加工組成物，其特征在于包含 六方氮化硼； 溶劑組分；及 表面活性劑；以該溶劑組分的總量為100重量份計，該六方氮化硼的含量范圍為O. 01重量份 10重量份，但不等于O. 01重量份。
2.如權利要求I所述的加工組成物，其特征在于以該溶劑組分的總量為100重量份計，該六方氮化硼的含量范圍為O. 02重量份 O. 102重量份。
3.如權利要求I所述的加工組成物，其特征在于該溶劑組分是選自于多元醇類、水，或它們的組合。
4.如權利要求3所述的加工組成物，其特征在于該溶劑組分為多元醇類與水的組合，以該多元醇類的總量為100重量份計，該水的含量范圍為5重量份 1000重量份。
5.如權利要求3所述的加工組成物，其特征在于該多元醇類是選自于C1-Cltl的烷基多元醇、C1 Cltl的烷基多元醇的聚合物，或它們的組合。
6.一種用于切削硬脆材料的切削組成物，其特征在于包含 如權利要求I所述的加工組成物；及多數個研磨粒子。
7.如權利要求6所述的切削組成物，其特征在于以該加工組成物的總量為100重量份計，所述研磨粒子的總量范圍為50重量份 200重量份。
8.如權利要求6所述的切削組成物，其特征在于所述研磨粒子是選自于碳化硅、立方氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、二氧化銫、鉆石，或它們的組合。
9.一種切削硬脆材料的方法，其特征在于是使該硬脆材料與如權利要求I至5中任一項所述的加工組成物接觸，并通過切削裝置將該硬脆材料切削成多數具有切削面的硬脆片。
10.一種切削硬脆材料的方法，其特征在于是使該硬脆材料與如權利要求6至8中任一項所述的切削組成物接觸，并通過切削裝置將該硬脆材料切削成多數具有切削面的硬脆片。
全文摘要
一種用于切削硬脆材料的加工組成物，其包含六方氮化硼、溶劑組分、表面活性劑，其中，以該溶劑組分的總量為100重量份計，該六方氮化硼的含量范圍為0.01重量份～10重量份，但不等于0.01重量份。該加工組成物用于切削硬脆材料時，不但具有耐高溫、優良潤滑性、拋光效果佳、切削能力佳等特性，且切削成多數具有切削面的硬脆片后，該加工組成物會使得所述硬脆片彼此易剝離且不易沾粘；同時所述硬脆片不會因彼此剝離時產生的摩擦，造成所述薄片表面的損壞，或因切削時產生的吸附力，造成所述薄片表面剝離時破裂，有效地提高良率。
文檔編號C10N40/00GK102787005SQ20121015471
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月17日 優先權日2011年5月18日
發明者佘怡璇, 盧厚德, 湯慧怡, 王興嘉 申請人:達興材料股份有限公司