专利名称：一种硅棒切割用环氧树脂胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硅棒切割用环氧树脂胶及其制备方法，这种环氧树脂胶能够广泛应用于单晶或是多晶硅棒的切割。
背景技术：
光伏发电是利用半导体材料光生伏打效应原理直接将太阳辐射能转换为电能的技术；资料显示，太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面O. 1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5. 6X1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍；晶体硅片是制作光伏太阳能电池的主要材料，每生产IMW的太阳能电池组件需要17吨左右的原料，Clean Edge预计，全球太阳能发电市场的规模将从2005年的110亿美元猛进增到2015年的510亿美元，以芯片著名的“硅谷”将被“太阳谷”所取代，显然太阳能产 业的迅猛发展需要更多的硅原料及切割设备来支撑。除太阳能电池外，硅片的巨大需求同样表现在集成电路等半导体产业上；硅占整个半导体材料的95%以上，单晶硅片是半导体器件生产的关键性基材，是当之无愧的电子产业的基础支撑材料，2005年我国集成电路产业消耗的电子级多晶硅约1000吨，太阳能电池多晶硅约1400吨；2006年，我国集成电路产业消耗的电子级多晶硅约1200吨，太阳能电池多晶硅约3640吨，预计到2015年，电子级多晶硅年需求量将达到约5000吨，光伏级多晶硅年需求量将达到约6200吨。随着全球各国能源结构的调整，绿色能源的推广和近年来半导体产业的超常规发展，硅片市场的供需已极度不平衡，硅原料的供不应求，切割加工能力的落后和严重不足构成了产业链的瓶颈，严重阻碍了我国太阳能和半导体产业的发展，因此，未来的3至5年间，将是中国晶硅产业快速发展的黄金时期。随着全球各国绿色能源的推广和近年来半导体产业的超常规发展，硅片市场的供需已极度不平衡，切割加工能力的落后和产能的严重不足已构成了产业链的瓶颈；硅片切割是电子工业主要原材料一一娃片(晶圆)生产的上游关键技术，切割的质量与规模直接影响到整个产业链的后续生产，在目前现有技术中，硅棒的切割是将硅棒用胶固定在玻璃基板上；然后，采用线切割机进行切割，在切割完成后，将玻璃和切割完成后的晶片放入温水浸泡，使其从玻璃中脱落分离。但是目前采用的硅棒切割用胶依然存在众多的问题，如掉片，崩边，抗结晶性能差，对硅棒的选择性差等，不能很好满足硅棒切割的需要；为此，研究者们也在不停的进行尝试和改进，以期获得性能更好的产品，如专利CN 102120925A专门介绍了一种适用于单晶硅棒切割用环氧树脂胶的制备方法，但是到目前为止，还没有一种普适型的硅棒切割环氧树脂胶见诸报道，这主要是由于现有的硅棒切割技术既要求在切割过程中对硅棒有很好的粘接，又要求在脱胶工艺中能很快的脱胶，对单晶硅棒而言，往往粘结强度很难保证，导致掉棒现象发生；而对于多晶硅棒来讲，往往是脱胶更难进行，温度要求较高，脱胶溶液也需要酸性。本发明通过在现有硅棒切割胶中添加一种特殊的添加剂，使得切割胶在粘接性需求和脱胶工艺需求上达到平衡，既能满足单晶硅棒粘结强度的需求，又能满足多晶硅棒脱胶条件的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种普适型的应用于硅棒切割用环氧树脂胶组合物及其制备方法，以克服现有技术中的缺陷。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现
一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其原料组份和配比如下
按重量份数，A组份环氧树脂100份，增韧剂2(Γ30份，填料6(Γ70份，偶联剂0.5 1份，脱胶添加剂2 4份，触变剂2 3份；
B组份硫醇120 160份，填料40 50份，促进剂10 15份，触变剂2 3份。所述脱胶添加剂为能与水在5(Γ60度反应并释放出大量气体的粉末状无机物，具体为碳酸氢铵、碳酸氢钠、连二亚硫酸钠和磷酸氢钙中的一种或是一种以上混合物。 所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂，双酚A型环氧树脂可选的包括环氧当量为190的ΕΡ0Ν828 (ΗΕΧΙ0Ν公司)，Ε51 (无锡树脂厂)，DER331 (DOW公司)，NPEL-128 (南亚树脂)中的一种或一种以上混合物；双酚F型环氧树脂可选的包括环氧当量为170的YDF170 (国都化学)，EP0N862 (ΗΕΧΙ0Ν公司)，DER354 (DOW公司)中的一种或一种以上混合物。所述增韧剂为核壳结构增韧剂，包括KANEKA公司生产的MX125，MX153，MX130，MX257，常州合润生产的HK828，HK928，HK528中的一种或一种以上混合物。所述填料为碳酸钙，硅酸钙，氧化铝，二氧化硅和滑石粉中的一种或是一种以上混合物。所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂，硼酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或一种以上混合物。所述触变剂为气相二氧化硅，具体为RD907 (瓦克化学)，TS720 (Carbot公司)和M5 (Evonik公司)中的一种或一种以上混合物。所述硫醇包括双功能聚硫醇Capcure 3800 (科宁公司)，GPM 800 (仑立奇化工)，三功能聚硫醇TMPMP (SIGMA-ALDRICH),四功能聚硫醇PEl (SHOWA DENKO公司)中的一种或一种以上混合物。所述促进剂为2，4，6三(二甲氨基)苯酚(DMP-30)或N-N 二甲基氨基苯酚(DMPA)。所述硅棒切割用环氧树脂胶的制备方法，包括以下步骤
DA组分的制备按照上述A组分的原料配比，将环氧树脂，核壳结构增韧剂，填料，触变剂和偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至25°C，再向混合物中加入碾磨好的脱胶添加剂，继续在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2) B组分的制备按照上述B组分的原料配比，将硫醇，填料，固化促进剂，触变剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为体积比为I :1或质量比为I :1. 8。所述的硅棒切割用环氧树脂胶，通过核壳结构增韧剂的加入，大大增强了胶在硅棒上的粘结强度，脱胶添加剂在60° C热水中会与水反应生成气体，气体的产生会破坏粘结结构，保证脱胶过程能短时、干净地进行，并且不对硅片产生任何损伤；这一粘结过程和脱胶过程在单晶与多晶结构的硅棒上的表现是相同的，因此这种硅棒切割用环氧树脂胶具有很强的普适性，为硅片切割产业的发展具有重要的作用。
具体实施例方式实施例I
DA组分的制备将IOOg环氧树脂EP0N828，25g核壳结构增韧剂MX125，70g滑石粉，3g气相二氧化硅TS-720和O. 8g KH560硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g碳酸氢 铵脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2)B组分的制备将155g双功能聚硫醇Capcure 3800，50g滑石粉，12g固化促进剂DMP-30，3g触变剂M5投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为体积比为I :1，用于单晶硅棒的切割。实施例2
DA组分的制备将IOOg环氧树脂E51，25g核壳结构增韧剂MX153，70g碳酸钙，3g气相二氧化硅M5和O. Sg钛酸丁酯硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g碳酸氢钠脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2) B组分的制备将155g双功能聚硫醇GPM 800，50g滑石粉，12g固化促进剂DMPA, 3g触变剂RD907投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为质量比为I :1.8，用于多晶硅棒的切割。实施例3
DA组分的制备将IOOg环氧树脂EP0N862，25g核壳结构增韧剂MX257，70g滑石粉，3g气相二氧化硅RD907和O. 8g KH560硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g碳酸氢钠脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2 ) B组分的制备将155g双功能聚硫醇TMPMP，50g碳酸钙，12g固化促进剂DMP-30，3g触变剂M5投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为体积比为I :1，用于单晶硅棒的切割。实施例4
DA组分的制备将IOOg环氧树脂DER331，25g核壳结构增韧剂MX130，70g滑石粉，3g气相二氧化硅TS-720和O. 8g KH560硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g碳酸氢铵脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2)B组分的制备将155g双功能聚硫醇PE1，50g滑石粉，12g固化促进剂DMP-30，3g触变剂TS-720投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为质量比为I :1.8，用于多晶硅棒的切割。实施例5
DA组分的制备将IOOg环氧树脂NPEL-128，25g核壳结构增韧剂HK828，70g氧化铝，3g气相二氧化硅M5和O. 8g KH560硼酸酯偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g磷酸氢钙脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2) B组分的制备将155g双功能聚硫醇TMPMP，50g 二氧化硅，12g固化促进剂DMPA, 3g触变剂M5投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为质量比为I :1.8，用于单晶硅棒的切割。
实施例6
I) A组分的制备将IOOg环氧树脂YD170，25g核壳结构增韧剂MX125，70g滑石粉，3g气相二氧化硅TS-720和O. 8g KH560硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g碳酸氢铵脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2)B组分的制备将155g双功能聚硫醇Capcure 3800，50g滑石粉，12g固化促进剂DMP-30，3g触变剂M5投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。
使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为质量比为I :1.8，用于多晶硅棒的切割。实施例7
DA组分的制备将IOOg环氧树脂DER354，25g核壳结构增韧剂HK928，70g滑石粉，3g气相二氧化硅TS-720和O. 8g KH560硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g碳酸氢铵脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2)B组分的制备将155g双功能聚硫醇Capcure 3800，50g滑石粉，12g固化促进剂DMP-30，3g触变剂M5投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为体积比为I :1，用于单晶硅棒的切割。实施例8
DA组分的制备将IOOg环氧树脂EP0N828，25g核壳结构增韧剂HK528，70g滑石粉，3g气相二氧化硅TS-720和O. 8g KH560硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g连二亚硫酸钠脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。 2) B组分的制备将155g双功能聚硫醇TMPMP，50g滑石粉，12g固化促进剂DMP-30，3g触变剂RD907投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为体积比为I :1，用于多晶硅棒的切割。实施例9
DA组分的制备将IOOg环氧树脂EP0N828，25g核壳结构增韧剂MX153，70g滑石粉，3g气相二氧化硅TS-720和O. 8g铝酸酯硅烷偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温，再向混合物中加入碾磨好的3g碳酸氢铵脱胶添加剂，室温下在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。2)B组分的制备将155g双功能聚硫醇Capcure 3800，50g滑石粉，12g固化促进 剂DMP-30，3g触变剂M5投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料。最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存。使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为体积比为I :1，用于多晶硅棒的切割。实施例性能测试结果如下表
编号玻璃基材剪切玻辑化转变M15C脱胶5OT脱胶pH=4，60T脱胶 强度(雄！)/温度 Jg时间时间时间 __ASTM D3163 (°C)/DSC____
1#2234fiminIStnin 4min
2#25357min16min5min
3#2S407mia14min3min
4#2352Smin22minfimin
5#24396trm12mba3mki
i#2236Mmin3min
7#23366mm14min3min
M25417min15min4min
9#24346min12min3min
权利要求
1.一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于原料组份和配比如下 按重量份数，A组份环氧树脂100份，增韧剂2(Γ30份，填料6(Γ70份，偶联剂0.5 1份，脱胶添加剂2 4份，触变剂2 3份； B组份硫醇120 160份，填料40 50份，促进剂10 15份，触变剂2 3份。
2.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述脱胶添加剂为能与水在5(Γ60度反应并释放出大量气体的粉末状无机物，具体为为碳酸氢铵、碳酸氢钠、连二亚硫酸钠和磷酸氢钙中的一种或是一种以上混合物。
3.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为190，双酚F型环氧树脂的环氧当量为170。
4.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述增韧剂为核壳结构增韧剂。
5.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述填料为碳酸钙、硅酸钙、氧化铝，二氧化硅和滑石粉中的一种或是一种以上混合物。
6.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂，硼酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或一种以上混合物。
7.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述触变剂为气相二氧化硅。
8.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述硫醇包括双功能聚硫醇、三功能聚硫醇TMPMP和四功能聚硫醇PEl中的一种或一种以上混合物。
9.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶，其特征在于所述促进剂为2，4，6三(二甲氨基)苯酚或N-N 二甲基氨基苯酚。
10.如权利要求I所述的一种用于硅棒切割用环氧树脂胶的制备方法，包括以下步骤 1)A组分的制备按照上述A组分的原料配比，将环氧树脂，核壳结构增韧剂，填料，触变剂和偶联剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至25°C，再向混合物中加入碾磨好的脱胶添加剂，继续在500转/分的搅拌速率下混合10分钟出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存； 2)B组分的制备按照上述B组分的原料配比，将硫醇，填料，固化促进剂，触变剂投入机械混合釜中，加温至50°C，在500转/分的搅拌速率下混合30分钟，然后冷却至室温出料；最后将混合物置于转速比为1:3:9的三辊机中进行捏合，进料辊间距控制在60微米，出料辊间距控制在20微米，将室温下捏合好的混合物装入胶管中密封保存； 使用的时候需要将AB组分进行混合均匀，混合比例为体积比为I :1或质量比为I :I. 8。
全文摘要
本发明涉及一种硅棒切割用环氧树脂胶及其制备方法，这种环氧树脂胶能够广泛应用于单晶或是多晶硅棒的切割。所述的硅棒切割用环氧树脂胶，通过核壳结构增韧剂的加入，大大增强了胶在硅棒上的粘结强度，脱胶添加剂在60oC热水中会与水反应生成气体，气体的产生会破坏粘结结构，保证脱胶过程能短时、干净地进行，并且不对硅片产生任何损伤；这一粘结过程和脱胶过程在单晶与多晶结构的硅棒上的表现是相同的，因此这种硅棒切割用环氧树脂胶具有很强的普适性，为硅片切割产业的发展具有重要的作用。
文档编号C09J11/08GK102850980SQ20121025842
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者陶宇, 王标兵, 王留阳 申请人:常州大学