專利名稱：水基切削液、其制造方法和使用此切削液的切削方法
本申請是國際申請日1999年4月9日的國際申請PCT/JP99/01895的分案申請，原中國申請?zhí)枮?9800279.8，原發(fā)明名稱“水基組合物、使用此組合物的水基切削液、其制造方法和使用此切削液的切削方法”。
切割得到的晶片，使用三氯乙烷和二氯甲烷之類價廉而洗滌力強的氯代有機溶劑進行洗滌。
通過切削工具、被加工件和磨料之間的動態(tài)接觸以這種方式進行切割的體系中，提高磨料在分散液中的分散性，對于使切削性能經(jīng)常保持不變是重要的。提高分散性的方法，大致有(a)添加分散劑的方法，和(b)添加增稠劑的方法兩種。
上述(a)法，是一種人為提高磨料本身分散性的方法。粒子在流體中的分散性，一般而言在單個粒子質量小的各粒子之間，因雙電層或吸附分子的空間位阻等主要原因而使排斥力其作用，而且單個粒子以一次粒子(尚未凝聚狀態(tài)下的粒子)存在的情況下，分散性得以改善。因此，應當添加電解質或具有保持一定長度烷基鏈等親油性基團的表面活性劑作為分散劑。
另一方面，上述(b)法通過提高分散劑的粘度，來阻止磨料的布朗運動，從而減緩沉降速度的方法。已知的增稠劑是膨潤土。
然而，對于非水基切削液而言尚有許多應當解決的問題。
首先，作為傳統(tǒng)非水基切削液中分散劑而廣泛使用的有機溶劑，臭味強，而且某些品種還有易燃性等，是使操作環(huán)境惡化的一個因素。
而且，若按上述方法使用油性切削液切割的被加工件，則必須使用有可能溶解除去切削液的有機溶劑。但是，例如在洗滌半導體晶片時通常使用的二氯乙烷，因為被指定成破壞臭氧層的物質，應當廢止使用，所以今后必須削減其使用量。但是現(xiàn)狀是代用物質的經(jīng)濟性和洗滌能力尚有不足之處。
對于上述(a)添加分散劑的方法而言，還有沉淀物硬餅化的問題。
添加分散劑后分散性得以提高的磨料，沉降速度的確減慢，但是在沉積過程中互相緊密接觸，在超過排斥力的載荷下被壓縮而形成堅硬濾餅。一旦形成堅硬濾餅，就很難將其再分散到與原來相同的狀態(tài)下。因此，形成了這種沉淀物的切削液即使經(jīng)長時間攪拌后再用，也只能在磨料濃度低的狀態(tài)下使用，切削性能降低。此外還有堵塞切削液的供給系統(tǒng)的管線，或者由于粉碎堅硬濾餅加速工具磨損的問題。
如果加大磨料單個顆粒的質量，以便減小各顆粒之間的排斥力，則能夠解決堅硬濾餅化的問題。這是因為主要通過分散中存在的多價離子的作用使磨料顆粒間產(chǎn)生產(chǎn)生靜電結合的結果，生成孔隙多的柔軟凝聚塊，隨著時間的推移可以形成比較柔軟的沉淀物(軟餅)的緣故。若是軟餅，則容易被再分散。
但是，在這樣的切削液中磨料很難保持一次粒子狀態(tài)，而且分散中凝聚塊的沉降速度也快，所以磨料在切削液中的濃度分布不均，切削性能容易變得不穩(wěn)定。
正是因為此原因，才不得不使用分散性高的分散液，難于再用的切削液回收后一般進行焚燒處理。在焚燒處理時，有機溶劑燃燒后放出大量二氧化碳，從防止地球變暖的觀點來看是不利的。
另一方面，如上述(b)那種添加增稠劑的方法，假定切削液的粘度不變雖然能夠具有一定效果，但是實際上切削液的粘度因各種原因而改變。
首先，當切削液中混入切屑時其粘度一般會增加。而由于粘度的增加使均勻的磨料不能恒定的以一定比例供給到被加工件切割面上，所以一般而言當切屑的混入量達到切削液量的3～4重量％時，就必須更換切削液。因而使切削液的廢棄量增加，從而使其焚燒時產(chǎn)生的二氧化碳數(shù)量增加。
此外，即使在切削液中混入水分也能使非水基切削液的粘度增大。然而，要防止混入水分，過去受到很大限制，例如，需要對鋼絲鋸裝置內安裝有晶片和坯料的基座進行洗滌操作。也就是說，在使用非水基切削液的系統(tǒng)中，由于必須使用有機溶劑，所以所謂切削液罐，必須在單獨設計的洗滌罐中充滿洗滌液的情況下進行洗滌。這樣裝置的占地面積增大，而且有機溶劑的用量也增加，因而成為操作環(huán)境和地球環(huán)境逐漸惡化的因素。
反之，分散劑的分子結構一旦因分子剪切而破壞，就會使非水基切削液的粘度降低，導致切削性能不穩(wěn)定。
如上所述，要抑制非水基切削液對操作環(huán)境和地球環(huán)境的影響，并為維持切削性能而使磨料具有必要的高分散性，同時為防止硬餅化而獲得所需切削液的再利用性和設備的耐久性，要同時達到這些目的是極為困難的。
本發(fā)明為了解決這些問題，目的在于提出一種作為切削液基礎的新穎的水基組合物，使用此組合物的水基切削液，其制造方法以及使用此水基切削液的切削方法。
本發(fā)明的水基切削液是通過在上述水基組合物中添加磨料，使所說的磨料與硅酸膠體一起穩(wěn)定分散的物質。使用這種水基切削液，磨料的分散性當然得以提高，例如即使隨著時間的推移而沉降，由于磨料顆粒之間以充填了硅酸膠體的形式進行堆積，所以沉降物不會硬餅化，能容易地將其再分散。
為了制造這樣的本發(fā)明的水基組合物，使親水性多元醇類化合物和硅酸鹽混合生成硅酸，制成第一種液體，通過將這種第一種液體與以親油性多元醇類化合物為主要成分的第二種液體混合，使游離硅酸以膠體顆粒形式穩(wěn)定化。
而且制造水基切削液時，再向上述得到的水基組合物中添加磨料。
上述的水基切削液應當在被加工件與切削手段動態(tài)接觸的條件下切削被加工件時使用。
附圖2是說明磨料在本發(fā)明的水基切削液中沉降狀態(tài)的模型圖。
附圖3是根據(jù)B型粘度計的測定值表示水基組合物中水分含量對水基切削液粘度的影響的曲線圖。
附圖4是根據(jù)VT04型粘度計的測定值表示水基組合物中水分含量對水基切削液粘度的影響的曲線圖。
附圖5是根據(jù)B型粘度計的測定值表示硅粉的混入量對水基切削液粘度的影響的曲線圖。
附圖6是根據(jù)VT04型粘度計的測定值表示硅粉的混入量對水基切削液粘度的影響的曲線圖。
本發(fā)明的水基組合物，其最大的特點在于處于分散劑中的硅酸膠體粒子，在親水性多元醇類化合物和親油性多元醇類化合物二物質最佳平衡條件下而被穩(wěn)定化。
本說明書中所說的親水性多元醇類化合物，是指親水性多元醇及其衍生物。
而所謂親油性多元醇類化合物，是指親油性多元醇及其衍生物，或者親水性多元醇的聚合物。
親水性多元醇類化合物，具有催化硅酸鹽生成硅酸的作用。作為一個實例，下式(i)表示在乙二醇的作用下，由偏硅酸鉀生成偏硅酸的過程。 副產(chǎn)生成的乙二醇的鉀鹽，通過與周圍的水進行離子交換而再生成乙二醇。此過程用下式(ii)表示。
其中，式(i)和(ii)反應生成物共存的組合物，開始時呈凝膠狀，但是在該組合物中水分極少的情況下，經(jīng)過放置逐漸變成膠凍狀。然而，當上述混合物中水分含量多的情況下，不會變成膠凍狀。因此，可以認為上述的膠凍化是由于偏硅酸脫水縮合生成二硅酸，或生成二硅酸以上具有更高聚合度的聚合物。二硅酸的生成過程用下式(iii)表示。 組合物一旦這樣膠凍化后，例如在混入磨料用作切削液的情況下，不能向切削面圓滑地供給磨料，使切削性能降低。因此，必須使組合物中含有一定程度水分。但是若水分過多，則硅酸膠體粒子會因完全離子化而凝聚和沉降，因而不能使磨料分散。
為此在本發(fā)明的水基組合物中，具有防止上述膠凍化作用的是親油性多元醇類化合物。利用向分散中添加親油性多元醇類化合物的方法，使上述偏硅酸在水中的溶解度降低，硅酸膠體粒子不被離子化而穩(wěn)定。
此時，雖然可以想到一部分親油性多元醇類化合物，與親水性多元醇類化合物同樣具有催化偏硅酸鉀生成偏硅酸的作用，但是在親油性強的環(huán)境中由偏硅酸鉀主要生成偏硅酸的，是與周圍水的離子交換作用。此過程用下式(iv)表示。 但是，此時的環(huán)境若親油性過強，則偏硅酸與其鉀鹽反應生成氧化硅微粒，此過程用下式(v)表示。 也就是說，特意生成的硅酸不能以其原來的形態(tài)維持，而變成氧化硅(SiO2)后沉降。因此，本發(fā)明中特別重要的問題是，應當適當平衡親水性多元醇類化合物和親油性多元醇類化合物之間的含量。相對于親水性多元醇類化合物的含量而言，最好通常將親油性多元醇類化合物的含量選擇在大約2.5～20.0倍范圍內。
本發(fā)明中使用的親水性多元醇類化合物，可以舉出乙二醇或甘油及其酯類和醚類衍生物。這些化合物是一些主鏈具有2～6個碳原子的化合物，既可以使用其中的單一化合物，也可以組合使用多個化合物。
另一方面，本發(fā)明中使用的親油性多元醇類化合物，可以舉出丙二醇或其酯類和醚類衍生物。這些化合物是一些主鏈具有2～6個碳原子的化合物，既可以使用其中的單一化合物，也可以組合使用這些化合物。
上述化合物都是無臭化合物，而且對人體幾乎無害。
而且，因為分子量較小生物分解性優(yōu)良，所以即使使用通常污水處理設備中的活性污泥也能充分分解。因此，不必擔心需要焚燒處理或伴隨此處理而產(chǎn)生二氧化碳的問題。
此外，上述的親油性多元醇類化合物，也可以是聚乙二醇之類的聚合物。但是，使用聚合物的情況下，必須是室溫下呈液態(tài)的，例如可以使用聚合度為200～400的聚乙二醇。但是難于用活性污泥和活性炭對排水進行處理。
在本發(fā)明的水基組合物中，分散劑中的水分含量處于5重量％以上和低于50重量％是特別合適的。換句話說，親水性多元醇類化合物和親油性多元醇類化合物在分散劑中的合量，處于50～95重量％范圍內。在水分含量低于5重量％的情況下，將會產(chǎn)生組合物膠凍化，或者不能賦予足夠的阻燃性和冷卻性能的問題。反之，若水含量高于50重量％，則硅酸膠體粒子全部離子化和凝聚，例如向該組合物中添加水后用作水基切削液的情況下，磨料顆粒的分散性將顯著降低。也就是說，水分含量應當這樣選擇，其量雖然不足以使硅酸膠體粒子完全離子化，但是卻能充分防止硅酸膠凝。
更優(yōu)選的水分含量范圍是10重量％以上和低于40重量％。
本發(fā)明水基組合物中的硅酸鹽含量，大約處于0.1重量％以上和10.0重量％以下通常是適用的。若低于0.1重量％，則不能生成足夠數(shù)量的硅酸膠體粒子，而超過10.0重量％的情況下，因游離硅酸之間的聚合作用而容易使水基組合物膠凍化。
此外，應當向本發(fā)明的水基組合物中添加羧酸或其衍生物作為pH調節(jié)劑。上述羧酸，應當使用具有螯合作用而且生物分解性優(yōu)良的物質，其實例可以舉出例如乳酸、檸檬酸、葡萄糖酸和蘋果酸。作為羧酸的衍生物典型地可以使用其堿金屬鹽。優(yōu)選的pH調整范圍是5.0～12.0。低于5.0的情況下，得不到硅酸膠體的穩(wěn)定分散性，而高于12.0的情況下因硅酸膠體溶解而不能維持膠體狀態(tài)。無論哪種情況，都有損于以水基切削液作為基礎時磨料的分散性，而且都難于防止沉降物的硬餅化。
不僅如此，根據(jù)需要也可以在本發(fā)明的水基組合物中添加油脂、脂肪酸或酯類作為潤滑劑。此時潤滑劑的添加量通常大抵不高于30.0重量％。
另外，為了提高潤滑劑的潤滑效果，也可以添加大約不高于15重量％的表面活性劑。
這樣制造本發(fā)明的水基組合物時，首先將水、親水性多元醇或其衍生物中至少一種物質與硅酸鹽加以混合制成第一種液體。在第一種液體中，如上述式(i)所示，在親水性多元醇類化合物的催化作用下，由硅酸鹽生成硅酸。
接著，將此第一種液體，與以親油性多元醇類化合物或其衍生物中至少一種物質為主成分的第二種液體混合。
若向上述水基組合物中添加磨料，則能夠制成磨料與硅酸膠體共同被穩(wěn)定分散的水基切削液。
相對于水基組合物的重量比例而言，可以添加等倍～1.5倍左右的磨料。磨料應當根據(jù)用途選自剛玉砂、金剛砂、石英砂、黑色碳化硅、綠色碳化硅等公知的磨料。對于切割半導體坯料而言，特別優(yōu)選綠色碳化硅。
本發(fā)明的水基切削液，可以廣泛采用利用在水基切削液存在下，使被加工件與切削手段動態(tài)接觸的方式，切削所說被加工件的切削方法。
特別是采用鋼絲鋸和帶鋸等切削手段，在切削半導體坯料時使用本發(fā)明的水基切削液的情況下，能夠容易地進行高精度切割。但是，對于切削手段并沒有特別限制，例如可以采用將上述的鋼絲鋸和帶鋸多重組合形成的多鋼絲鋸和多帶鋸等希望使用游離磨料而構成的任何切削手段。
以下說明本發(fā)明的具體實施例。實施例1本例將說明本發(fā)明水基組合物的制備實例。
首先準備以下第一種液體和第二種液體。<第一種液體>
精制水75.0重量％乙二醇 8.5重量％硅酸鉀16.5重量％<第二種液體>
丙二醇100重量％在上述第一種液體中生成游離的硅酸。
進而25℃下，向第二種液體中添加第一種液體，使之濃度分別為75.0重量％和24.0重量％。在此過程中，由于存在作為親油性多元醇類化合物的丙二醇，含量相對降低，所以在第一種液體中生成的游離硅酸形成膠體粒子，處于穩(wěn)定的分散狀態(tài)下。
此后，添加作為pH調節(jié)劑用羧酸使用的1.0重量％的檸檬酸，將pH調節(jié)到6.5后得到了水基組合物。
所得到的水基組合物是無臭的物質。
上述水基組合物中最終的水分含量為18.0重量％，具有阻燃性(123℃下沸騰)。其他主要性質是粘度17.5mPa·s(使用東京計器(株)制，B型粘度計)，比重1.049，表面張力35.9mN/m，1％水溶液的COD(化學上耗氧量)6700mg/升，摩擦系數(shù)0.110。
這種水基組合物，可以直接作為例如內周刀具裝置和外周刀具裝置中切削用的冷卻劑使用。實施例2本例中，在上述水基組合物中添加磨料后制備了水基切削液，并研究了其基本性質。
首先改變實施例1中第一液體和第二液體的混合比例，制備了水分含量處于13～48重量％范圍內的8種水基組合物。
接著，對這些水基組合物各與等重量的粒徑不同的三種綠色碳化硅磨料混合，即與GC#600(平均粒徑20.0±1.5μm)、GC#800(平均粒徑14.0±1.0μm)和GC#1000(平均粒徑11.5±1.0μm)(均為JIS名稱)混合，制成了水基切削液。
這些水基切削液都是無臭和阻燃性的物質。
上述水基切削液中磨料的沉降速度，水分含量越少的越慢，反之水分含量越高的越快，但是沉降、堆積后的磨料都未硬餅化。
在本例中，如果將室溫下靜置8小時后切削液中磨料沉淀層表面的高度，相當于切削液液面高度90％以上的定義為不沉降型，而將靜置24小時后切削液中磨料沉淀層表面的高度，相當于切削液液面高度60％以下的定義為沉降型，則本發(fā)明的水基切削液最好是具有這些不沉降型和沉降型中間特性的物質。
為了獲得這種中間特性，已經(jīng)查明可以使水基切削液中水分含量處于30重量％以下。這種水基切削液靜置8小時后，其中磨料沉降層表面相當于液面高度的比例為80～90％，而靜置24小時后的該比例為65～75％。
盡管作為分散劑的水基組合物是低粘度物質，但是本發(fā)明的水基切削液與已有的沉降型相比，能夠長時間維持磨料的分散狀態(tài)，磨料在分散劑中顯示陰離子性質，而硅酸膠體粒子也因其粒子周圍被陰離子電荷云(雙電層)所包圍而浮游在分散劑之中。
附圖1表示這種分散體系的分散狀態(tài)。在此體系中，在包圍磨料G的陰離子電荷之間，浮游在分散劑M中的硅酸膠體粒子P之間以及在磨料G和硅酸膠體粒子P之間，都存在于分散劑M中解離的陰離子，因各相同電荷產(chǎn)生的排斥力(ξ電位)作用而促進磨料G的分散。
這種電荷的排斥力在沉淀物中也能維持。也就是說，如圖2所示，相鄰的硅酸膠體粒子P之間因表面電荷密度大而顯示較大排斥力，通常保持一定距離。而且，這種電荷的排斥力因流動和振動等物理刺激作用而使再現(xiàn)性和持續(xù)力變得顯著，由沉淀物中的硅酸離子P形成一種空間點陣結構。磨料G被收入這種點陣中以點形式存在。
但是，本發(fā)明的水基切削液與已有的不沉降型相比由于不會產(chǎn)生迅速沉淀，所以實際上可以利用自然沉降法經(jīng)過固液分離后再次使用磨料。因此，固液分離用裝置也有結構簡單的優(yōu)點。
然而，將上述水基切削液靜置后得到的沉淀物中，如圖2所示，各個磨料顆粒G之間因存在硅酸膠體粒子S的點陣而接觸不緊密，無硬餅化之虞。實際上，即使將上述水基切削液于室溫下放置7日后，沉淀物也能容易分散。
順便指出，已有的切削液中磨料的分散性越好硬餅化現(xiàn)象越顯著，而且因為很難用自然沉降法回收磨料而不得不進行離心分離，因而導致使沉淀物聚集得越來越堅固這種惡性循環(huán)。
此外，分別使用兩種粘度計(東京計器(株)制B型粘度計和リオン(株)制VT04型粘度計)測定了所得到各水基切削液的粘度。分別使處于被測液中的B型粘度計的圓盤形轉子和VT04型粘度計的圓筒形轉子旋轉，通過測定加在這些轉子上的應力求出被測定液的粘度。二者的可能測定范圍和精度因轉子的旋轉半徑、轉子的形狀和旋轉數(shù)的不同而有若干差異。
使用B型粘度計和VT04型粘度計的測定結果分別示于附圖3和附圖4中。
此二圖的橫軸表示水基組合物中水分含量(重量％)及其相對于“標準品”的增減量(重量％)兩種量。這里所說的“標準品”是指實施例1制備的水基組合物(水分含量為18.0重量％)。
縱軸表示粘度(mPa·s)。
實線、點劃線和虛線分別表示含有GC#600、GC#800和GC#1000的切削液的測定結果。
這些


，本發(fā)明水基切削液粘度的總體變化趨勢，雖然都是隨著水分含量的增加而降低，但是能夠在很寬的水分含量范圍內保持實用粘度值。特別是使用上述那種平均粒徑處于20～10μm左右磨料的情況下，即使水分含量在35重量％范圍內變化，也能維持最高時數(shù)值1/3～1/4左右的粘度。
使用GC#1000那種粒徑較小磨料時能夠得到上述的粘度穩(wěn)定性，對于例如半導體坯料的切割來說在實用上是極為有利的。使用粒徑小磨料的情況下，與使用大粒徑磨料相比，雖然切割速度減慢，但是卻能夠減小被加工物的切削余量，所以半導體坯料那樣價格昂貴的材料的切割以小磨料為宜。因此，含有小磨料的水基切削液粘度穩(wěn)定性的提高，能夠提高加工質量、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。而且更換切削液的頻度也能減小。
此外，本發(fā)明的水基切削液水分含量變化不易引起粘度的變化，所以從能夠對切削裝置進行水洗的意義上看也是有利的。
過去使用例如非水基切削液借助于鋼絲鋸切割半導體坯料時，為了避免因非水基切削液中混入水分而導致粘度的急劇上升，必須在鋼絲鋸裝置外對安裝晶片和坯料的基座進行水洗操作。
但是，如果使用本發(fā)明的水基切削液，則由于即使在切削液中混入一些水分也能大體上使粘度保持恒定，所以能夠在鋼絲鋸裝置內進行洗滌操作，因而能夠大幅度提高操作效率，減小設備的占地面積。實施例3本例中，研究了本發(fā)明水基切削液中混入的硅粉作切屑模型時粘度發(fā)生的變化。
使用的水基切削液是使分別含有粒徑不同的三種磨料GC#600、GC#800和GC#1000的水基組合物“標準品”，混入了0～30重量％比例硅粉的切削液。這種硅粉是將通常的硅晶片粉碎并使用200目不銹鋼篩過篩后得到的粒度在75μm以下的粉末。
使用B型粘度計和VT04型粘度計的測定結果分別示于附圖5和附圖6中。
這些圖中的橫軸和縱軸，分別表示硅粉混入量(重量％)和粘度(mPa·s)。
實線、點劃線和虛線分別表示含有GC#600、GC#800和GC#1000的切削液測定結果。
已有的非水基切削液，一旦混入3～4重量％的被加工物切屑，其粘度一般大幅度提高，其數(shù)值將會提高150～200％左右。但是據(jù)查明本發(fā)明的水基切削液，當混入的水量不超過10～15重量％時，其粘度的上升可以抑制到70～130％，在實用上不會有問題。
其中，對于因混入切屑而增粘的水基切削液來說，通過向其中添加精制水能夠再次降低其粘度。實施例4本例中，使用鋼絲鋸和本發(fā)明水基切削液對硅錠進行了實際切割，并且研究了切割質量。
首先制備了下述的水基切削液A。<水基切削液A>
分散劑實施例1制備的水基組合物磨料GC#600，與分散劑等重比重1.5～1.6粘度70±10mPa·S進而使用按上述切削液切割直徑8英寸、長300毫米的硅錠，制成晶片。此時的加工條件如下。<加工條件A>
鋼絲鋼琴鋼絲，直徑180μm鋼絲平均線速度500m/分鐘平均切割速度500μm/分鐘切削液供給量60～100升/分鐘晶片厚度860μm切削余量240μm間距1100μm切割片數(shù)272片/錠得到的晶片，就凹凸度、晶片中心厚度偏差和錐度進行了評定。
所說的“凹凸度”是指一種利用在晶片未吸附固定的狀態(tài)下，以最小二乘法計算出的基準平面正側和負側雙向產(chǎn)生的最大變位量絕對值之和定義的量(μm)。
所說的的“錐度”是指利用取向平面部分6毫米內側的1點，距晶片邊沿6毫米的內側與上述1點各成90度中心角的3點，以及晶片中心點的5點處，晶片厚度最大值與最小值之間的差值定義的量(μm)。結果示于表1之中。
表1

實施例5
本例中，除了使用具有更小粒徑的磨料制成的水基切削液代替實施例4的水基切削液A之外，與實施例4同樣對硅錠進行了切割。
水基切削液B的組成如下。<水基切削液B>
分散劑實施例1制備的水基組合物磨料GC#800，與分散劑等重比重1.5～1.6粘度80±10mPa·s加工條件B如下。<加工條件B>
鋼絲鋼琴鋼絲，直徑160μm鋼絲平均線速度500m/分鐘平均切割速度400μm/分鐘切削液供給量60～100升/分鐘晶片厚度860μm切削余量202μm間距1062μm切割片數(shù)282片/錠得到晶片的切割質量匯集在表1之中。對照例1除了使用下述的非水基切削液A代替水基切削液A之外，按照實施例4的加工條件A切割硅錠。<非水基切削液A>
分散劑礦物油98重量％，分散劑和表面活性劑2重量％磨料GC#600，與分散劑等重比重1.5～1.6粘度150±50mPa·s得到晶片的切割質量匯集在前面表1之中。對照例2除了使用下述的非水基切削液B代替水基切削液B之外，按照與實施例5同樣的加工條件B切割了硅錠。<非水基切削液B>
分散劑與非水基切削液B相同磨料GC#800，與分散劑等重比重1.5～1.6粘度200±50mPa·s得到晶片的切割質量匯集在前面表1之中。
上述實施例4和5以及對照例1和2的結果表明，就凹凸度、厚度偏差和錐度而言，與對照例相比實施例中均能得到穩(wěn)定的性能。這是因為與對照例1和2中的非水基切削液相比，實施例4和5中的切削液因混入硅的切屑而粘度增加小的緣故。
而且，在實施例4和5中，洗滌水用配管被設置在鋼絲鋸裝置本體內，切割后能夠在裝置內對安裝有晶片和硅錠的基座進行水洗。這是因為本發(fā)明的水基切削液因水分的混入而降低粘度的程度小的緣故。
因此，實施例4和5中能夠將切削液的更換頻度降低到原來的1/4～1/5。
與此相比，在對照例1和2中切割后的晶片必須使用有機溶劑或堿溶液在裝置外進行洗滌。而且操作環(huán)境中也存在油臭味。
以上雖然根據(jù)五個實施例對本發(fā)明做了說明，但是本發(fā)明并不限于這些實施例上，而水基組合物的組成成分和二成分的含量比例、水基切削液的組成成分及其含量比例、被加工件種類、加工條件等細節(jié)，可以適當變更、選擇和組合。
產(chǎn)業(yè)上應用的可能性上述情況說明，本發(fā)明的水基組合物具有較低的粘度和很高的分散性，基于全新的思想將其作為分散硅酸膠體離子的分散劑使用。這種水基組合物是水基的，所以不顯示可燃性，而且其中所含的多元醇類化合物是一些分子量較低、生物分解性優(yōu)良的無臭物質，所以不惡化操作環(huán)境，而且即使廢棄也不會對地球環(huán)境帶來沖擊。
在將磨料分散在此水基組合物中制成的本發(fā)明的水基切削液，因為本來就是低粘度的，所以因水分和切屑混入而引起的粘度變化緩和，作為切削液使用壽命長。此外，能夠用自然沉降法回收磨料，而且磨料顆粒即使經(jīng)時形成沉淀層，由于硅酸膠體離子的存在能夠防止沉淀層硬餅化，所以從節(jié)省資源和降低運行費用的觀點來看是極為有利的。
本發(fā)明的水基組合物的制造方法，是將水、親水性多元醇類化合物和硅酸鹽混合后生成硅酸制成第一液體，將其與以親油性多元醇類化合物為主體的第二液體混合，使所說的硅酸形成膠體而穩(wěn)定化，無需使用任何特殊和大規(guī)模裝置就能容易制造。
本發(fā)明的切削液僅僅采用將磨料混入所說的水基組合物中就能容易地將其制造出來。
此外，使用這種水基切削液的本發(fā)明切削方法，不但能夠降低所說的水基切削液的更換頻度，而且還能在保證加工質量穩(wěn)定的前提下進行切削，能夠改善切削加工的經(jīng)濟性、可靠性和環(huán)境的安全性。
權利要求
1.一種水基切削液，其特征在于使硅酸膠體粒子與磨料一起分散在含親水性多元醇類化合物、親油性多元醇類化合物和水的分散劑中。
2.一種水基組合物的制造方法，其特征在于具有以下工序即將水、親水性多元醇類化合物和硅酸鹽混合，使之生成硅酸以制備第一液體的工序，將所說的第一液體與以親油性多元醇類化合物為主成分的第二液體混合，使所說的的硅酸以膠體粒子形式穩(wěn)定化的工序。
3.一種水基切削液的制造方法，其特征在于具有以下工序即將水親水性多元醇類化合物和硅酸鹽混合，使之生成硅酸以制備第一液體的工序，將所說的第一液體與以親油性多元醇類化合物為主成分的第二液體混合，使所說的的硅酸以膠體粒子形式穩(wěn)定化得到水基組合物的工序，以及使磨料在所說的水基組合物中混合分散的工序。
4.一種切削方法，其中包括在水基切削液存在下，使被加工件和切削手段動態(tài)接觸下對被加工件進行切削，其特征在于所說的水基切削液使用將硅酸膠體粒子與磨料一起分散在含親水性多元醇類化合物、親油性多元醇類化合物和水的分散劑中得到的水基切削液。
5.按照權利要求4所述的切削方法，其特征在于對作為被加工件的半導體錠進行切削。
全文摘要
提供一種能夠抑制對操作環(huán)境和地球環(huán)境的沖擊，同時具有磨料高分散性并能夠防止沉淀物硬餅化的水基切削液。將磨料顆粒G分散在將硅酸膠體粒子P穩(wěn)定分散在含有乙二醇等親水性多元醇類化合物、丙二醇等親油性多元醇類化合物和水的分散劑M中形成的水基組合物中。分散劑M是無臭和阻燃性的。磨料顆粒G之間即使經(jīng)時沉降也不會緊密接觸，所以沉淀物不硬餅化，能夠將其再分散和再利用。由于此水基切削液本來的粘度低，所以水分混入引起粘度的減小作用以及切屑混入引起粘度增加現(xiàn)象緩和，使用壽命長。能對被加工件進行水洗。由于分散劑M是具有生物分解性的低分子量有機化合物，所以能夠用活性污泥進行廢液處理。
文檔編號B28D5/04GK1441040SQ0215702
公開日2003年9月10日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權日1998年4月21日
發(fā)明者鏑木新吾, 蘆田昭雄, 木內悅男 申請人:信越半導體株式會社, 大智化學產(chǎn)業(yè)株式會社