[发明专利]基于相变微胶囊悬浮液的半导体单晶硅金刚石线锯切割方法

说明书

一种基于相变微胶囊悬浮液的半导体单晶硅金刚石线锯切割方法，包括以下步骤：1)以甲基丙烯酸甲酯作为有机壳体，直链烷烃类相变材料作为相变芯材，改性纳米氮化硅作为导热粒子采用聚合法制备相变微胶囊，其以金刚线切割液和去离子水按50:1配置水性基础液，添加0.1～0.3wt％的纳米SiC和上述微胶囊制备1.0wt％‑5.0wt％的相变微胶囊悬浮液；2)水泵运输储存池中的微胶囊悬浮液通过冷凝器到达喷嘴，冷凝器确保微胶囊在到达切割区域前没发生相变；3)微胶囊悬浮液通过喷嘴喷洒到金刚石锯丝上，微胶囊颗粒进入切割区域发生相变。本发明具有高热导率和热稳定性，在多次冷热循环下仍有较好的利用率。

技术领域

本发明属于金刚石线锯切割技术领域，具体涉及一种基于相变微胶囊悬浮液的半导体单晶硅金刚石线锯切割方法。

背景技术

在金刚石线锯切割过程中会不断产生切削热，由切削热又会产生热应力，使硅片发生翘曲变形。随着硅片的大尺寸、超薄化发展，硅片因翘曲发生断裂破碎的几率增大，增加了后续研磨和抛光工艺的难度。线锯切割液在线锯切割过程中承担着将产生的切削热及时有效释放、增加切割过程润滑渗透等作用，早期的切割液是以矿物油为主体，在其中加入油溶性防腐蚀剂、分散剂等所构成复合油基切削液。但此类切割液冷却效果不理想且对人体有害。目前金刚石线锯主要采用的是以去离子水为基础，添加了少量表面活性剂、缓蚀剂、极压剂等组分所构成的水基切削液，但目前所使用的水基切削液润滑性差、抗腐蚀性差、热导率较低，且切削液不易回收，循环使用率较低。针对这些缺点，当前企业主要采用两种方法，一是加大切割过程中切削液的供应量，但由于进入切割区域的切割液是一定的，提高切割液的供应量会造成切割液的大量浪费，增加后续处理的成本。二是在切削液中增加各种油性添加剂来改善切削液的润滑性能。但这种方法在提高切割液润滑性能的同时会降低冷却性能，从而造成工件的翘曲。

发明内容

为了克服已有技术的不足，为解决切割过程中高切削热引起的硅片翘曲，本发明提出一种基于相变微胶囊悬浮液的半导体单晶硅金刚石线锯切割方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于相变微胶囊悬浮液的半导体单晶硅金刚石线锯切割方法，包括以下步骤：

1)以甲基丙烯酸甲酯作为有机壳体，直链烷烃类相变材料作为相变芯材，改性纳米氮化硅作为导热粒子采用聚合法制备相变微胶囊，其中芯、壳和氮化硅的质量比为1.5：1：(0.06—0.07)；以金刚线切割液和去离子水按50:1配置水性基础液，添加0.1～0.3wt％的纳米SiC和上述微胶囊制备1.0wt％-5.0wt％的相变微胶囊悬浮液；

2)水泵运输储存池中的微胶囊悬浮液通过冷凝器到达喷嘴，冷凝器确保微胶囊在到达切割区域前没发生相变；

3)微胶囊悬浮液通过喷嘴喷洒到金刚石锯丝上，微胶囊颗粒进入切割区域达到相变温度发生相变。。

进一步，所述步骤1)，所述相变芯材包括正十八烷、正十七烷和正十四烷中的一种或两种以上的组合。

再进一步，所述步骤1)中，改性氮化硅通过硅烷偶联剂接枝法对纳米氮化硅改性制得。

更进一步，所述悬浮液中相变微胶囊熔化时吸收大量潜热，增大相变微胶囊悬浮液有效比热容，相变微胶囊颗粒附近的“微对流效应”增强了管路壁面的导热性，SiC颗粒由于纳米尺寸效应，会在锯丝和硅片间形成物理吸附膜提高切削液的摩擦特性和润滑性能。

所述步骤2)中，所述喷嘴与冷凝器连接。