纳米胶体粒子、制备方法及包含其的清洗剂和清洗方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米胶体粒子、制备方法、用途，及包含该纳米胶体粒子的清洗剂及其制备方法和清洗方法等，所述纳米胶体粒子包括纳米二氧化硅、胶体稳定剂和二氧化硅吸附剂，所述清洗剂包括所述纳米胶体粒子、pH调节剂、表面活性剂、润湿剂和超纯水。所述纳米胶体粒子具有优异的稳定性和清洗效果，特别适用于硬脆材料表面如硅片、蓝宝石衬底片、光学级玻璃、砷化镓衬底片、精密陶瓷等的清洗，具有广阔的应用前景和替代潜力。应用前景和替代潜力。应用前景和替代潜力。

【技术实现步骤摘要】
纳米胶体粒子、制备方法及包含其的清洗剂和清洗方法


[0001]本专利技术涉及一种无机化合物与有机化合物形成的超分子体系及其制备方法与应用，更特别地涉及一种由纳米二氧化硅和亲水性高分子化合物形成的纳米胶体粒子及其制备方法，还涉及该纳米胶体粒子用于多种硬脆材料的表面清洗用途，进而涉及包含该纳米胶体粒子的清洗剂和使用该清洗剂的清洗方法，属于新型清洗剂领域和硬脆材料表面处理


技术介绍

[0002]硬脆材料如蓝宝石是一种具有良好导热性和透光性的晶体材料，其具有优异的介电特性，且耐磨性高，在高温下仍具有良好的稳定性，可以作为GaN基材料和多种电子元器件的衬底材料，可用于LED芯片的制程中。此外，硬脆材料如硅片是芯片的基础材料，蓝宝石晶体也常用作军工精确制导武器中的制导窗口及激光器件，在精密仪器领域中用作精密光学器件、镜片、表盘等，而砷化镓衬底片则可用于高频通信、无线网络和光电子领域中，光学级玻璃可用于光通信、精密制导武器等领域，精密陶瓷可用来制作电路基片、火箭前锥体、高压绝缘瓷等。总之，硬脆材料在多个高新
中具有非常广泛的应用。
[0003]而这些硬脆材料如蓝宝石衬底片、硅片、砷化镓衬底片等在精密加工中需进行切割、研磨、抛光等多种工艺处理，其中，在研磨过程中需用到悬浮剂、钻石液等多种精细化学品，在抛光过程中会用到多种不同类型的抛光液。故在经过减薄、表面抛光等工艺处理后的硬脆材料表面和细微凹槽处会残留有研磨掉的粉粒、来自研磨盘的金属杂质、残留的抛光液、无机和/或有机的污染物等，这些物质混杂在一起，产生了抛光后的污染物。此外，在加工过程中还会引入其它有机类的脏污，如手套印、指纹印等。
[0004]随着行业的发展，对LED芯片的发光性能和其它芯片如电路芯片等的性能要求也在不断提高，从而对各种衬底片的表面质量要求也日趋严格。现有技术中，对这些衬底片的清洗主要采用传统的SPM、SC1或SC2等清洗方法，涉及的主要化学品主要是由无机强酸(如浓硫酸、HF或HCl)或氨水与双氧水配制而成。以蓝宝石衬底片的清洗为例，例如有如下现有技术：
[0005]CN102632055A公开了一种蓝宝石衬底片的清洗方法，其中所使用的清洗液为氨水、双氧水与水的组成混合物；或者为盐酸、双氧水与水组成的混合物，或者为硫酸与磷酸的混合物。
[0006]CN103111434A公开了一种蓝宝石加工最终清洗工艺(即SPM工艺)，在所述清洗工艺中，其使用了磷酸、氢氟酸和氨水清洗，且其步骤非常繁琐(可见附图1)。
[0007]但在SPM清洗方法中，虽然由浓硫酸与双氧水混合组成的清洗剂，对固体材料表面的各种类型的有机污染物具有较强的氧化性和腐蚀性，因此也具有较好的清洗效果；同时配合超声波清洗技术，可以把材料表面的大部分颗粒、灰尘等无机附着物脱离下来，但清洗效果仍有待改善。此外，更为严重的是，该类清洗方法由于使用了强酸和氧化剂，对环境污染的非常严重，导致对SPM清洗工艺产生的废液处理成本已经远高于SPM清洗剂的本身应用
价值。另外，对操作者的人身安全也产生了相当的安全威胁，从而也导致了安全装备的费用增大，操作防护流程也更为复杂。
[0008]除上述清洗剂和清洗方法外，科研工作者还研发了其它多种类型的清洗液和/或清洗方法，例如：
[0009]CN103343060A公开了一种蓝宝石衬底晶片清洗液，所述清洗液包括氧化胺表面活性剂、含氟表面活性剂、有机磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、碱、络合剂、颗粒捕捉剂和纯水，其对蓝宝石衬底晶片具有优异的清洗洁净能力，能够彻底除去污染物，提高电子元件的洁净度；此外，所述清洗液具有制备简单、成本低廉、环境友好等诸多优点，具有广阔的研究价值和工业应用前景。
[0010]CN104772313A公开了一种镀膜后的蓝宝石晶片的清洗方法，其采用含流水线、喷淋装置和滚刷装置的平板清洗机对其清洗，清洗步骤包括，步骤A、洗剂滚刷喷淋洗，步骤B、高温纯水喷淋洗，步骤C、低温纯水喷淋洗，步骤D、风刀吹干。其解决了现有技术中蓝宝石镀膜后只能人工清洗且难以清洗的难题，且使用该方法提高了蓝宝石晶片产品的洁净度和生产效率，避免了因擦拭动作带来的时间浪费和有机溶剂带来的刺鼻气味。
[0011]CN106391548A公开了一种蓝宝石窗口片碱性清洗工艺，先通过切割、研磨、抛光将蓝宝石工件制成双面抛光蓝宝石薄片，然后在对双面抛光蓝宝石薄片进行最终清洗，步骤简单，制备方便，整个清洗过程包括利用两次弱碱性环保清洗剂与五次超纯水进行清洗，较原有的清洗工艺而言，利用碱性清洗工艺进行清洗，更加环保、晶片洁净度好、安全性高，同时成本较低，既安全又环保。
[0012]CN110591837A公开了一种蓝宝石晶片用的清洗剂，包括以下按重量份数计的组分：改性淀粉10
‑
18份、碳酸钾3
‑
5份、表面活性剂9
‑
12份、柠檬酸钠15
‑
20份、偏酒石酸10
‑
15份、醋酸甲酯25
‑
35份、聚乙二醇1
‑
3份、稳定剂0.3
‑
0.8份、硼砂30
‑
50份、磷酸二丁酯5
‑
10份、去离子水30
‑
40份；所述改性淀粉由淀粉、甲基羟丙基纤维素与纳米石墨烯按照摩尔比为25
‑
38:1:4
‑
8组成。该清洗剂组分简单，成本低廉，即能清洗加工过程中各种液体的残留，且能有效降低蓝宝石表面反光。
[0013]如上所述，现有技术中公开了多种蓝宝石清洗液及清洗方法，但这些清洗液和/或清洗方法仍存在一些缺陷，例如组份过于复杂，这给后续的废液处理等带来了极大的费用成本，以及清洗方法步骤繁琐，流程较长。
[0014]因此，目前现有技术中的蓝宝石清洗液和清洗方法均存在着种种缺陷，难以满足要求日益提高的清洗和制程需求。而且，随着LED产业和蓝宝石衬底晶片精密加工的技术发展，对清洗液提出了更加苛刻和多样性的要求，其主要发展要求和趋势如下：1、以更简单的工艺，实现晶片表面更高的洁净度清洗。2、提高清洗效率，缩短加工时间，提高生产效率。3、对环境友好，废液量少，实现绿色加工。
[0015]因此，研发新型的硬脆材料如蓝宝石衬底片清洗剂，正是目前该领域中的技术难点和热点。本专利技术的出发点在于提供一种全新的、能够满足上述技术要求和趋势的清洗剂，重点和技术创新点主要集中于一种新型的纳米胶体粒子，通过该纳米胶体粒子的使用，从而取得了诸多优异的技术效果，在领域取得了突破性进展，具有良好的工业化价值。

技术实现思路

[0016]为解决上述的现有蓝宝石晶片清洗技术存在的问题，顺应目前技术发展的要求和趋势，以及为了开发新型的环保清洗液、制备方法和清洗工艺，本专利技术的目的在于提供用于硬脆材料表面如蓝宝石晶片清洗的纳米胶体粒子及其制备方法和用途，以及包含该纳米胶体粒子的清洗组合物和清洗方法等诸多技术方案，该清洗组合物和清洗方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米胶体粒子，所述纳米胶体粒子包括纳米二氧化硅、胶体稳定剂和二氧化硅吸附剂。2.根据权利要求1所述的纳米胶体粒子，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒度为1
‑
100nm，优选为20
‑
60nm。3.根据权利要求1或2所述的纳米胶体离子，其特征在于：所述胶体稳定剂为下式(1)的低聚物：其中：R1各自独立地选自H、
‑
CH2CH2OH或
‑
CH(CH3)OH；n为聚合度，其选自10
‑
60的整数。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的纳米胶体粒子，其特征在于：所述二氧化硅吸附剂为聚丙烯酸、聚马来酸、丙烯酸
‑
马来酸共聚物、丙烯酸
‑
苯乙烯共聚物的任意一种或任意多种的混合物。5.权利要求1
‑
4任一项所述的纳米胶体粒子用于硬脆材料表面清洗的用途。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的纳米胶体粒子的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：A、按质量份计，分别称取5
‑
15份纳米二氧化硅、0.01
‑
1份胶体稳定剂、0.5
‑
4份二氧化硅吸附剂和70
‑
90份超纯水，并将所述超纯水分为两等份待用；B、将所述纳米二氧化硅在搅拌下加入第一份超纯水...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，吕晶，
申请(专利权)人：浙江奥首材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：