專利名稱：脆性材料用加工液以及硬質材料用加工液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及脆性材料用加工液以及硬質材料用加工液，進一步詳細地說，涉及用利用了游離磨粒的鋼絲鋸或者固定磨粒鋼絲鋸切斷脆性材料以及硬質材料時適宜使用的脆性材料用以及硬質材料用含水加工液。
背景技術：
半導體產品的制造中，以高精度加工作為脆性材料的硅錠是很重要的，從其加工精度以及生產率的觀點考慮，其槽的形成(溝入和切斷中一般利用鋼絲鋸進行加工。另一方面，在陶瓷、石英、藍寶石等的難削材料-硬質材料的槽的形成和切斷中， 利用如使用了鉆石磨?；蛄⒎骄У?cBN)磨粒等的超硬磨粒的鋼絲鋸進行加工。鋼絲鋸加工方法有向被加工物和金屬絲的滑動部供給游離磨粒的同時進行槽的形成和切斷、內表面研磨加工等的方式、采用磨粒直接固定在金屬絲的表面的固定磨粒鋼絲鋸的方式。在前者的游離磨粒方式的鋼絲鋸加工中，使用加工液中分散有游離磨粒的料漿， 脆性材料或者硬質材料被由鋼琴線構成的鋼絲鋸切斷。因此，除了潤滑性能或冷卻性能之外，對該加工液還要求游離磨粒的分散性能或加工后的清洗的容易性等。尤其，近年半導體產品等傾向于大型化、高集成度化，與此相伴，要求加工液性能進一步提高。另一方面，后者的使用固定磨粒鋼絲鋸的方式中，作為鋼絲鋸使用通過電沉積在鋼琴線等的芯線上固定有磨粒的電沉積鋼絲鋸、或者以高分子材料作為膠粘劑粘合劑固定了磨粒的樹脂結合劑鋼絲鋸等。這樣的使用固定磨粒鋼絲鋸的方式，尤其為了防止固定磨粒的剝離，要求摩擦系數低的物質作為加工液。又，兩個方式的鋼絲鋸加工中，都要求切屑的清洗·分散性優(yōu)良、切粉不易堵塞噴嘴或加工間隙等、能夠進行穩(wěn)定的加工處理的加工液。作為迄今為止在這些用途中使用的加工液，主要一直使用加工油(作為基礎油使用礦物油或合成油的油系的加工液)。然而，加工油存在環(huán)境問題或安全性問題，因此近年期望水系的加工液、尤其期望水含有率高的加工液。關于含有水的加工液，例如專利文獻1公開了含有1 20重量％的水分的非水溶性分散介質組合物，專利文獻2公開了含有特定的胺化合物的水溶性金屬加工油劑組合物。這些雖然是含有水的加工液，但作為主成分使用礦物油等的基礎油，并不是能完全解決上述的環(huán)境問題或安全性的問題的加工液。又，專利文獻3公開了含有膨潤土的水分散液以及特定的添加劑的切削液，專利文獻4公開了使硅酸膠體粒子分散在含有親水性多元醇系化合物、親油性多元醇系化合物和水的分散介質中而成的水性組合物。這些雖然沒有含有礦物油等的基礎油，但水含量并不高。尤其在專利文獻4的實施例中，水多時可見到性能降低。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利特開平11-100590號公報
專利文獻2 日本專利特開2002-285186號公報專利文獻3 日本專利特開平8-60176號公報專利文獻4 日本專利特開平11-3(^681號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題雖然目前已知如上所述的含有水的加工液，但使用以往的加工液提高水含量時， 游離磨粒方式中，磨粒變容易沉降，變得難以均一地向加工間隙供給磨粒。又，雖然期待通過提高加工液的粘度使磨粒變得難以沉降，但此時粘度過大的話難以向加工間隙供給充分量的加工液。又，用以往的加工液提高水含有率時，摩擦系數變高，以使用固定磨粒鋼絲鋸的方式，固定磨粒容易剝離。因此，期望具有作為加工液的高性能的同時解決環(huán)境問題或安全性的問題。本發(fā)明鑒于上述情況而做的，游離磨粒方式的情況時，目的在于提供一種能夠充分地向加工間隙供給料漿、磨粒分散穩(wěn)定性優(yōu)異，同時切屑的清洗 分散性優(yōu)異的含水加工液；使用固定磨粒鋼絲鋸的方式的情況下，目的在于提供一種固定磨粒難以剝離、而且切屑的清洗·分散性優(yōu)異的含水加工液。解決課題的手段本發(fā)明人反復專心研究的結果，發(fā)現(xiàn)通過配合特定的添加劑而成的加工液就可以解決上述課題。本發(fā)明基于相關知識而完成。SP，本發(fā)明提供如下內容。1. 一種硬脆性材料用加工液，其中，混合下述成分(A) (C)而成，(A)水；(B)具有含氧基的、數均分子量為6，000 3，000，000的水溶性高分子化合物；(C)在1質量％水溶液中的濁點為10 70°C的非離子表面活性劑。2.如上述1記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分⑶中的含氧基是選自羧
基、羥基、氧乙烯基以及氧丙烯基的任意一個基團。3.如上述1或2記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分(B)是羧酸系高分子化合物以及/或者亞烷基二醇系高分子化合物。4.如上述3記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分(B)是羧酸系高分子化合物以及亞烷基二醇系高分子化合物的組合。5.如上述1 4中的任意一項記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分(C)是含有氧丙烯基、數均分子量為70 5，000的非離子表面活性劑。6.如上述1 5的任意一項記載的硬脆性材料用加工液，其中，以加工液總量為基準，所述成分(A)的混合量是50 99質量％，所述成分(B)的混合量是0.01 30質量％， 所述成分(C)的混合量是0. 1 20質量％。7.如上述1 6中的任意一項記載的硬脆性材料用加工液，其中，pH是2 10。8.如上述7記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述加工液含有酸成分和堿成分， 并且通過調整所述酸成分和堿成分的混合比來調整PH后得到的。發(fā)明的效果
根據本發(fā)明，在用鋼絲鋸進行加工的游離磨粒方式的情況時，可以提供一種能夠充分地向加工間隙供給料漿、磨粒分散穩(wěn)定性優(yōu)異的同時切屑的清洗(分散)優(yōu)異的含水加工液，使用固定磨粒鋼絲鋸的方式的情況時，能夠提供一種固定磨粒難以剝離、而且切屑的清洗(分散)優(yōu)異的含水加工液。
具體實施例方式本發(fā)明的硬質材料以及脆性材料(以下有時稱“硬脆性材料”)用加工液是混合 (A)水、(B)特定的水溶性高分子化合物、和(C)特定的非離子表面活性劑而成的加工液。作為本發(fā)明的硬脆性材料用加工液的成分㈧可以無特別限制地使用，理想的是使用蒸餾水，尤其理想的是去離子水。以加工液總量為基準，水的混合量通常為50 99質量％，理想的是60 95質量％。通過在50質量％以上，起火性下降，因此安全性提高，同時從環(huán)境方面來說比較理想。對于上限，沒有特別理由，出于與其他成分的混合量的關系， 通常為99質量％以下。本發(fā)明的硬脆性材料用加工液的成分(B)水溶性高分子化合物是含有含氧基的、 數均分子量為6，000 3，000, 000的水溶性高分子化合物。本發(fā)明中，通過混合成分(B)調整加工液的粘度，通過該粘度調整，游離磨粒方式中使料漿中的磨粒的分散穩(wěn)定性或切屑的清洗性提高，使用固定磨粒鋼絲鋸的方式中加工液容易附著到金屬絲，浸透到加工間隙， 切斷速度加快，而且可以抑制磨粒的剝離。數均分子量不足6，000時，難以得到這種粘度調整效果，超過3，000，000時，游離磨粒方式中粘度變得過大，難以充分地向加工間隙中供給料漿。從該觀點考慮，數均分子量理想的是10，000 1，500, 000。作為所述含氧基，舉出有例如羧基、羥基以及氧乙烯基以及氧丙烯基。在這里，該羧基或羥基也包括通過脫質子化或中和變成陰離子的基團。再者，水溶性高分子化合物是指能夠溶解于水的高分子化合物，通常指對水的溶解度(20°C )為0. Ig/水IOOg以上的高分子化合物。又，本說明書中料漿是指含有加工液以及磨粒的混合物。出于不僅是粘度調整效果，而且作為分散劑或切屑的清洗性提高劑也優(yōu)異的觀點，所述成分(B)尤以羧酸系高分子化合物或亞烷基二醇系高分子化合物理想。所述羧酸系高分子化合物是將具有聚合性基團的不飽和羧酸聚合而得到的高分子化合物。作為不飽和羧酸，舉例有例如丙烯酸、甲基丙烯酸酯、順丁烯二酸酐、順丁烯二酸、反丁烯二酸、丁烯酸以及衣康酸等。作為羧酸系高分子化合物的具體例，舉例有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚丁烯酸、聚衣康酸、聚順丁烯二酸、聚反丁烯二酸、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸-衣康酸共聚物、丙烯酸-順丁烯二酸共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-磺酸系單體共聚物、 丙烯酸-乙烯基吡咯烷酮共聚物等。又，羧酸系高分子化合物可以是這些聚合物的鹽，舉例有如聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨等。所述亞烷基二醇系高分子化合物是亞烷基二醇的聚合物，舉例有例如聚亞烷基二醇或其衍生物等。作為亞烷基二醇系高分子化合物的具體例子舉例有聚乙二醇、聚丙二醇、 氧化乙烯以及氧化丙烯的嵌段共聚物及這些聚合物的衍生物(例如酯衍生物、醚衍生物等)。其中，理想的是具有氧乙烯基的聚合物。
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在本發(fā)明，成分(B)的水溶性高分子化合物可以單獨使用一種，也可以組合兩種以上使用。尤其，在游離磨粒方式中，由于磨粒分散穩(wěn)定性或沉降磨粒流動性大大提高，因此理想的是組合羧酸系高分子化合物以及亞烷基二醇系高分子化合物使用。在本發(fā)明的硬脆性材料用加工液中，成分(B)的水溶性高分子化合物的混合量， 以加工液總量為基準，通常為0.01 30質量％，理想的是0. 1 20質量％。通過在0.01 質量％以上，可以得到充分的粘度調整效果，通過在30質量％以下，粘度不會變得過大，游離磨粒方式中可以向加工間隙充分地供給料漿，在使用固定磨粒鋼絲鋸的方式中可以向加工間隙充分地供給加工液。本發(fā)明的硬脆性材料用加工液的成分(C)非離子表面活性劑在1質量％的水溶液中的濁點為10 70°C，理想的是25 60°C。在本發(fā)明中，通過混合成分(C)，在游離磨粒方式中磨粒的分散穩(wěn)定性或切屑的清洗性提高，在使用固定磨粒鋼絲鋸的方式中，切屑的清洗性提高，同時加工液的摩擦系數變小，可以抑制固定磨粒的剝離。濁點不足10°C時，溶解性差，超過70°C時起泡性變高。所述成分(C)理想的有含有氧丙烯基的非離子表面活性劑(以下，有時略稱為含有PO的非離子表面活性劑)。作為含有PO的非離子表面活性劑，舉例有例如聚丙二醇、丙二醇或聚丙二醇的酯衍生物、丙二醇或聚丙二醇的醚衍生物以及氧化丙烯和氧化乙烯的嵌段共聚物(Ε0-Ρ0嵌段共聚物)，從分散性或低起泡性的觀點考慮，尤其理想的是EO-PO嵌段共聚物。含有PO的非離子表面活性劑理想的是數均分子量為70 5，000的化合物，更理想的是100 4，000的化合物。含有PO的非離子表面活性劑理想的是氧丙烯基占全部分子的40 90質量％，更理想的是占50 80質量％。在本發(fā)明中，成分(C)非離子表面活性劑可以單獨使用一種，也可以組合兩種以上使用。以加工液總量為基準，成分(C)非離子表面活性劑的混合量通常為0. 1 20質量％，理想的是0.5 10質量％。通過在0. 1 20質量％，游離磨粒方式時得到充分的磨粒分散效果或切屑的清洗·分散效果，使用固定磨粒鋼絲鋸的方式時得到加工液的摩擦系數變小、固定磨粒的剝離受到抑制，同時切屑的清洗·分散性提高等的效果。本發(fā)明的硬脆性材料用加工液中，可以在不違反本發(fā)明的目的的范圍混合防銹劑、消泡劑、抗氧化劑、金屬減活劑以及殺菌劑·防腐劑等的公知的添加劑。作為防銹劑舉例有烷基苯磺酸鹽、二壬基萘磺酸鹽、鏈烯基琥珀酸酯、多元醇酯等。作為消泡劑舉例有硅油、氟硅油以及氟烷基醚等。作為抗氧化劑舉例有苯酚系抗氧化劑或胺系抗氧化劑。作為金屬減活劑舉例有咪唑啉、嘧啶衍生物、噻二唑、苯并三唑以及噻二唑等。作為殺菌劑·防腐劑，除了對氧基苯甲酸酯類(苯甲酸酯類)之外，還有苯甲酸、水楊酸、山梨酸、脫氫醋酸、 對甲苯磺酸以及它們的鹽、苯氧乙醇等。這些添加劑的混合量可以根據目的適當選定，以加工液總量為基準，這些添加劑的合計通常是0. 01 5質量左右。 本發(fā)明的硬脆性材料用加工液理想的是PH為2 10，更理想的是pH為4 8。pH 在2以上，防銹性良好，通過在10以下，可以避免硅等的腐蝕。通過調整添加到硬脆性材料用加工液的酸成分和堿成分的混合比，可以調整PH。所述各種添加劑中包括相當于酸成分或堿成分的物質，作為酸成分舉例有例如聚丙烯酸、異壬烷酸，作為堿成分舉例有N-甲基二乙醇胺、環(huán)己基二乙醇胺。本發(fā)明的硬脆性材料用加工液的制造方法無特別限定。例如，舉例有如下方式， 制備處于水含量少的濃縮狀態(tài)的硬脆性材料用加工液，使用前加入水調整濃度。從搬運、 銷售等的容易度、使用時的濃度調節(jié)的容易度的觀點，這樣的方式比較理想。作為處于這樣的濃縮狀態(tài)的硬脆性材料用加工液，舉例有如這樣的加工液，相對于成分(B)I質量份， 含有0. 001 50質量份(理想的是0. 01 30質量份，更理想的是0. 1 15質量份)的成分(C)，以該加工液總量為基準，成分(B)和成分(C)的合計含量x(質量％ )為5 < χ < 100 (理想的是80 < χ < 99)的加工液。含有本發(fā)明的硬脆性材料用加工液的料漿的粘度通常在25 °C時為40 200mPa · s，更理想的是50 180mPa · s。通過使料漿的粘度在上述范圍，可以充分地向加工間隙供給均一性高的料漿，得到優(yōu)良的加工性。如上含有本發(fā)明的硬脆性材料用加工液的料漿是具有比較低的粘度的物質，此外，通常水含有率變高。一般，這樣的情況，在游離磨粒方式下，磨粒容易變得沉降，但本發(fā)明的硬脆性材料用加工液是與上述成分(B)和成分(C)并用的物質，由此得到優(yōu)異的磨粒分散穩(wěn)定性。本發(fā)明的硬脆性材料用加工液適宜在用鋼絲鋸或多個鋼絲鋸等對脆性材料或者硬質材料進行鋼絲鋸加工時候使用。作為脆性材料舉例有硅、水晶以及碳等，作為硬質材料舉例有陶瓷、石英、藍寶石等。鋼絲鋸加工的游離磨粒方式中，混合本發(fā)明的硬脆性材料用加工液以及游離磨粒，配制脆性材料加工液組合物(料漿)。作為游離磨粒可以無特別限制地使用，例如舉例有SiC (碳化硅)磨粒、氧化鋁磨粒、CBN磨粒、鉆石磨粒等。游離磨粒的混合量可以根據目的適當決定，通常以質量比計，硬脆性材料用加工液游離磨粒為95 5 10 90，理想的是 90 10 30 70。實施例接著，通過實施例更詳細地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不被這些實施例所限定。實施例1 4以及比較例1 6配制了第1表所示組成的加工液。再者，表中的值表示質量份。
權利要求
1.一種硬脆性材料用加工液，其中，混合下述成分(A) (C)而成，(A)水；(B)具有含氧基的、數均分子量為6，000 3，000，000的水溶性高分子化合物；(C)在1質量％水溶液中的濁點為10 70°C的非離子表面活性劑。
2.如權利要求1記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分(B)中的含氧基是選自羧基、羥基、氧乙烯基以及氧丙烯基的任意一個基團。
3.如權利要求1或2記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分⑶是羧酸系高分子化合物以及/或者亞烷基二醇系高分子化合物。
4.如權利要求3記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分⑶是羧酸系高分子化合物以及亞烷基二醇系高分子化合物的組合。
5.如權利要求1 4中的任意一項記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述成分(C)是含有氧丙烯基、數均分子量為70 5，000的非離子表面活性劑。
6.如權利要求1 5中的任意一項記載的硬脆性材料用加工液，其中，以加工液總量為基準，所述成分(A)的混合量是50 99質量％，所述成分(B)的混合量是0. 01 30質量％，所述成分(C)的混合量是0. 1 20質量％。
7.如權利要求1 6中的任意一項記載的硬脆性材料用加工液，其中，pH是2 10。
8.如權利要求7記載的硬脆性材料用加工液，其中，所述加工液含有酸成分和堿成分， 并且是通過調整所述酸成分和堿成分的混合比來調整PH后得到的。
全文摘要
本發(fā)明提供脆性材料以及硬質材料用含水加工液，是混合(A)水、(B)具有含氧基的、數均分子量為6,000～3,000,000的水溶性高分子化合物及(C)在1質量％水溶液中的濁點為10～70℃的非離子表面活性劑而成的脆性材料以及硬質材料用加工液，在游離磨粒方式中能夠向加工間隙充分地供給料漿，磨粒分散穩(wěn)定性優(yōu)異，同時，切屑的清洗·分散性優(yōu)良，另一方面，使用固定磨粒鋼絲鋸的方式中，不僅固定磨粒難以剝離，而且切屑的清洗·分散性優(yōu)異。
文檔編號C10N30/04GK102369268SQ20108001587
公開日2012年3月7日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者北村友彥 申請人:出光興產株式會社