CN104668231A - 一种线切割用托板的脱胶方法及托板脱胶溶液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种托板脱胶溶液，所述托板脱胶溶液包括有机酸和乙醇胺类物质，其中，有机酸的质量浓度为3％-20％，乙醇胺类物质的质量为有机酸的10％-20％，乙醇胺类物质为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。本发明还提供了一种线切割用托板的脱胶方法，将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的反应容器中进行脱胶，脱胶的温度为80-100℃，脱胶时间为15-30min，所述脱胶还可配以超声波作用和或鼓泡作用而进行，最后得到脱胶后的托板。本发明所述托板脱胶溶液的配比简单，成本低，脱胶效率高；所述托板脱胶方法简单，脱胶温度低、时间短，提高了托板的利用率。

Description

一种线切割用托板的脱胶方法及托板脱胶溶液
技术领域
本发明属于硅片生产技术领域，具体涉及一种线切割用托板的脱胶方法及托板脱胶溶液。
背景技术
在太阳能硅片加工过程中，托板(又名金属托盘，工件板等)的脱胶工作是其中必不可少的一道工序。首先将硅块1与多线切割机的金属托板3之间粘接一层粘胶板2(通常为磨砂玻璃，还可为石墨、树脂等)，其中硅块1与粘胶板2通过粘硅棒胶水进行粘接，粘胶板2与托板3直接通过粘玻璃胶水进行粘接(见附图1)；之后对硅块切割而成的硅片进行脱胶处理。但现有技术中针对硅片的脱胶工艺，无法使托板与玻璃也实现脱落，因此硅片脱胶完成后，硅片与粘胶板2实现脱离，但托板3仍与粘胶板2粘接，需采用其他脱胶工艺将粘胶板2脱落以回收利用托板，即需要采用针对托板的脱胶方法使托板可以循环使用。
目前在大多数的硅片生产企业中，主要是采用高温烘烤箱对托板进行脱胶，其温度达到300-400℃。使用该方法脱胶存在下述问题：(1)高温烘烤会产生大量有毒气体，污染环境，对操作人员的身体健康产生危害；(2)烘烤温度高，耗能大，脱胶时间长，生产效率较低；(3)胶层不易除干净，托板在高温下用水冷却易导致金属变形而无法继续使用。关于托板的水煮法脱胶也有报道，但单纯的水煮脱胶耗时长，不利于节省能源，且不能有效去除托板与粘胶板之间的胶层，对托板的再利用率不高。因此，开发出一种环保、简单、高效的托板脱胶工艺显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了用于硅片加工过程中线切割用托板的脱胶方法及托板脱胶溶液，所述托板脱胶溶液的配比简单，对托板的脱胶效率高；该脱胶方法操作简单，耗时短，可提高对托板的再利用率。
第一方面，本发明提供了一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)取一反应容器，向其中注入一定量的水，并加入有机酸及乙醇胺类物质，得到托板脱胶溶液，其中，有机酸的质量浓度为3％-20％，乙醇胺类物质的质量为有机酸的10％-30％，乙醇胺类物质为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的反应容器中进行脱胶，脱胶的温度为80-100℃，脱胶时间为15-30min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从所述反应容器中取出，去除托板上的粘胶板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
优选地，步骤(1)-(3)中，所述反应容器为脱胶槽。
优选地，步骤(1)中，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
如本发明所述的，所述待脱胶托板为通过胶水粘接的托板-粘胶板粘接体，所述粘胶板的材质通常为磨砂玻璃，还可为石墨、树脂等。
如本发明所述的，所述待脱胶托板，经过了常规硅片脱胶工艺的处理。
优选地，步骤(2)中，所述脱胶还配以超声波作用和鼓泡作用中的一种或多种进行脱胶。
更优选地，所述超声波的频率为20-40KHz。
进一步优选地，所述超声波是由安装在反应容器底部或侧壁的超声发生器提供。
更优选地，所述鼓泡作用是由安装在反应容器的底部的鼓泡装置提供。
进一步优选地，所述鼓泡作用是由间隔设置在所述鼓泡装置上的起泡孔提供。
优选地，所述鼓泡装置包括与进气管相连的起泡管，在起泡管上间隔设置有起泡孔。所述进气管与起泡管的一端或两端相连接。
进一步优选地，所述起泡管的直径为2-6mm。
进一步优选地，所述起泡孔的孔径为0.2-0.5mm。起泡孔可以为圆孔、方孔等。
所述进气管远离起泡管的另一端装有气控阀并与气源相连，气源中的气体可以是空气、氮气等，气体的流量可以通过控制气控阀来控制，鼓泡的频率通过调节气体的压力来控制。
进一步优选地，所述气体的压力为0.1-0.25Mpa。
如本发明所述的，步骤(2)中，所述脱胶可以直接在脱胶溶液中进行脱胶；还可以配以超声波或鼓泡作用；或者是同时配以超声波和鼓泡作用进行脱胶。
优选地，步骤(2)中，所述脱胶温度是通过电加热控制。
本发明第一方面提供的托板脱胶方法中，一方面，所用托板脱胶溶液中的有机酸可提高脱胶溶液对胶层的软化作用，缩短脱胶时间；同时托板脱胶溶液中的乙醇胺类物质，与有机酸复配生成醇胺盐，可在金属托板表面作用生成络合物膜，阻止氧、水等分子与金属表面接触，防止金属托板在较高温度(80-100℃)的脱胶溶液中被腐蚀，可延长托板的使用寿命。
另一方面，还可配以超声波作用，在超声波的作用下，80-100℃的热水可快速渗透到胶层内部，缩短脱胶时间；还可配以鼓泡作用，气泡的流动可使反应容器上层和底部的温度保持一致，使托板黏胶部分的溶液温度和容器底部加热区域的温度保持一致，气泡的上浮、冲击作用，可使托板表面的胶层很容易在外力的带动下脱落，进一步缩短脱胶时间。
第二方面，本发明提供了一种脱胶溶液，所述托板脱胶溶液包括有机酸和乙醇胺类物质，其中，有机酸的质量浓度为3％-20％，乙醇胺类物质的质量为有机酸的10％-20％，乙醇胺类物质为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
优选地，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)所述托板脱胶溶液的配比简单，成本低，可有效提高对托板胶层的软化作用，防止托板在较高温度的脱胶溶液中被腐蚀、变形；
(2)所述托板的脱胶方法简单，脱胶温度较低，在100℃以下，托板变形的概率大大降低，延长了其使用寿命；
(3)所述托板脱胶溶液的脱胶方法简单易操作，加热时间短，可降低能耗，所用托板脱胶溶液的脱胶效率高，还可与超声波和或鼓泡配合使用，可进一步缩短脱胶时间，同时也降低了设备的保养成本和配件的使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术中硅块胶接结构示意图，1为待切割硅块，2为粘胶板，3为托板；
图2为本发明中线切割用托板的脱胶方法的流程示意图；
图3为现有技术中线切割后待切割硅片的图片；
图4为硅片脱落后仍带有玻璃黏胶板及胶层的托板的照片；
图5为本发明中脱胶后的托板的照片；
图6为本发明实施例6中所用脱胶槽的结构示意图，1为槽体，21为进气管，22为起泡管，23为起泡孔，24为气孔阀，3为加热器，4为超声波振板，5为不锈钢板；
图7为本发明实施例7中所用脱胶槽的结构示意图，1为槽体，21为进气管，22为起泡管，23为起泡孔，24为气孔阀，3为加热器，4为不锈钢板。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图2，图2是本发明中线切割用托板的脱胶方法的流程示意图，包括以下步骤：
(1)取一反应容器，向其中注入一定量的水，并加入有机酸及乙醇胺类物质，得到托板脱胶溶液，其中，有机酸的质量浓度为3％-20％，乙醇胺类物质的质量为有机酸的10％-30％，乙醇胺类物质为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的反应容器中进行脱胶，脱胶的温度为80-100℃，脱胶时间为15-30min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从所述反应容器中取出，去除托板上的粘胶板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
本发明实施方式中，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
本发明实施方式中，所述反应容器为可容纳待脱胶托板的容器，所述反应容器可通过电加热的方式对托板脱胶溶液进行加热。
本发明优选实施例中，所述反应容器为脱胶槽。
本发明实施方式中，所述待脱胶托板为通过胶水粘接的托板-粘胶板粘接体(如附图1中的23连接体)，所述粘胶板的材质通常为磨砂玻璃，还可为石墨、树脂等。
本发明实施例中，所述粘胶板为磨砂玻璃。
本发明实施方式中，所述待脱胶托板经过了常规硅片脱胶工艺的处理。
在硅片切割前，所述待脱胶托板与待切割硅块构成了硅块-粘胶板-托板连接体(如附图1所示)，硅块1与托板3之间粘接一层粘胶板2，其中硅块1与粘胶板2通过粘硅棒胶水(胶水12)进行粘接，粘胶板2与托板3直接通过粘玻璃胶水(胶水23)进行粘接；之后硅块被切割为多个硅片，所述多个硅片是通过与粘胶板之间的被切割为条状的环氧胶连接的(如图3)。常规硅片的脱胶工艺，通常是在水槽中浸泡，水槽温度通常为50-70℃，浸泡时间为5-10min。由于硅片与粘胶板的粘接面积的减小，所以通过简单的水浸泡，便可将所有硅片从粘胶板2上分离。但硅块与粘胶板2粘接的胶水(胶水12)、粘胶板与托板之间粘接的胶水(胶水23)，由于胶水12与胶水23性能的不同，同时粘胶板和托板之间的粘接面积较大，硅片脱胶工艺中所用的脱胶温度及脱胶时间不足以分离粘胶板2和托板3，当硅片脱落后，粘胶板2仍然与托板3连接(如图4所示)，即本发明所述的待脱胶托板。
本发明实施方式中，步骤(2)所述脱胶还配以超声波作用和或鼓泡作用中的一种或多种进行脱胶。
本发明优选实施中，所述超声波的频率为20-40KHz。
本发明实施方式中，所述超声波是由安装在反应容器底部或侧壁的超声发生器提供。
本发明实施方式中，所述鼓泡作用是由安装在反应容器的底部的鼓泡装置提供。
本发明优选实施中，所述鼓泡作用是由间隔设置在所述鼓泡装置上的起泡孔提供。
本发明实施方式中，所述鼓泡装置包括与进气管相连的起泡管，在起泡管上间隔设置有起泡孔。
本发明优选实施例中，所述起泡管的一端或两端与进气管相连接。
本发明优选实施例中，所述起泡管的直径为2-6mm。
本发明优选实施中，所述起泡孔的孔径为0.2-0.5mm。起泡孔可以为圆孔、方孔等。所述起泡孔设置在所述起泡管的圆弧面上。
本发明实施方式中，所述进气管远离起泡管的一端装有气控阀并与气源相连。
所述气源可以是空气、氮气等，气源的流量可以通过控制气控阀来控制，本发明实施例中，起泡的频率通过调节气源的压力来控制。
本发明优选实施例中，气源的压力为0.1-0.25Mpa。
本发明还提供了一种托板脱胶溶液，所述托板脱胶溶液包括有机酸和乙醇胺类物质，其中，有机酸的质量浓度为3％-20％，乙醇胺类物质的质量为有机酸的10％-20％，乙醇胺类物质为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
本发明优选实施例中，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。实施例1
一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入柠檬酸及二乙醇胺，得到托板脱胶溶液，其中，柠檬酸的质量浓度为8％，二乙醇胺的质量为柠檬酸的15％；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，进行脱胶，脱胶的温度为90℃，脱胶时间为20min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从脱胶槽中取出，去除托板上的玻璃粘胶板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
所述待脱胶托板在采用本发明实施例所述的托板脱胶方法后，待脱胶处理的托板(图4)实现了如图5所示的分离，得到脱胶后的托板。
实施例2
一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入柠檬酸及三乙醇胺，得到托板脱胶溶液，其中，柠檬酸的质量浓度为3％，三乙醇胺的质量为柠檬酸的10％；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，进行脱胶，脱胶的温度为100℃，脱胶时间为15min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从脱胶槽中取出，去除托板上的玻璃粘胶板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
实施例3
一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入乳酸及单乙醇胺，得到托板脱胶溶液，其中，乳酸的质量浓度为20％，单乙醇胺的质量为柠檬酸的20％；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，进行脱胶，脱胶的温度为80℃，脱胶时间为30min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从脱胶槽中取出，去除托板上的玻璃粘胶板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
实施例4
一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入柠檬酸及二乙醇胺，得到托板脱胶溶液，其中，柠檬酸的质量浓度为10％，二乙醇胺的质量为柠檬酸的15％；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，在脱胶槽的底部安装超声发生器，并配以频率为40KHz的超声波进行脱胶，控制脱胶的温度为95℃，脱胶时间为15min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从脱胶槽中取出，去除托板上的玻璃粘胶板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
实施例5
一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入乳酸及单乙醇胺，得到托板脱胶溶液，其中，乳酸的质量浓度为20％，单乙醇胺的质量为柠檬酸的20％；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，在脱胶槽的侧壁安装超声发生器，并配以频率为20KHz的超声波进行脱胶，脱胶的温度为80℃，脱胶时间为20min，脱除托板上的胶水；
(3)将步骤(2)处理后的托板从脱胶槽中取出，去除托板上的玻璃粘胶板及胶条，用水清洗，得到脱胶后的托板。
实施例6
一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入乳酸及单乙醇胺，得到托板脱胶溶液，其中，乳酸的质量浓度为20％，单乙醇胺的质量为柠檬酸的20％；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，并在脱胶槽的槽底安装超声发生器和鼓泡装置，并配以频率为30KHz的超声波，将超声、鼓泡相结合进行脱胶，脱胶的温度为80℃，脱胶时间为18min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从脱胶槽中取出，去除托板上的玻璃板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
图6为本发明实施例6中所用脱胶槽，1为脱胶槽的槽体，鼓泡装置2位于脱胶槽的底部，槽体设一不锈钢板5对其进行支撑，不锈钢板5的下面设置有超声波振板4(即超声发生器)和加热器。所述鼓泡装置2(图中未画出)包括进气管21、起泡管22、起泡孔23和气控阀24，起泡管22的直径为4mm，所述起泡气管22上(上圆弧面上)间隔设置有起泡孔23，起泡孔23为方孔，起泡孔23的孔径控制在0.2mm；进气管21位于脱胶槽内壁，起泡管22的一端与进气管21的一端相连接，进气管21的另一端装有气控阀24并与气源相连，进气管中的气体为空气，气体的流量可以通过控制阀门直接控制，起泡的频率通过调节气体的压力来控制，气压为0.2Mpa。
实施例7
一种线切割用托板的脱胶方法，包括以下步骤：
(1)向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入柠檬酸及三乙醇胺，得到托板脱胶溶液，其中，柠檬酸的质量浓度为3％，三乙醇胺的质量为柠檬酸的10％；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，并在脱胶槽的槽底安装鼓泡装置，边鼓泡边进行脱胶，脱胶的温度为90℃，脱胶时间为20min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从脱胶槽中取出，去除托板上的玻璃板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
图7为本发明实施例7中所用脱胶槽，所述鼓泡装置的结构基本与实施例6所用的脱胶槽相似，只是所述起泡管23的两端均与进气管21相连接，且底部未设置超声发生器。起泡的频率通过调节气控阀24来控制气体的压力，气压为0.25Mpa。
对比实施例1
为了突出实施例1的效果，向脱胶槽中注入50L的水，将待脱胶托板放入脱胶槽中，控制水温为90℃，浸泡40min，托板上面还残留少量未脱净的胶层。
对比实施例2
为了突出实施例2的效果，向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入柠檬酸，得到托板脱胶溶液，其中，柠檬酸的质量浓度为3％；
将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，进行脱胶，脱胶的温度为100℃，脱胶时间为30min，才脱除托板上的胶水。
实施例2与对比实施例2相比，实施例2由于采用柠檬酸、三乙醇胺和水的脱胶溶液，大大降低了托板的脱胶时间。
对比实施例3
为了突出实施例3的效果，向脱胶槽中注入50L的水，并往脱胶槽中加入乳酸，得到托板脱胶溶液，其中，乳酸的质量浓度为20％；
将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的脱胶槽中，进行脱胶，脱胶的温度为80℃，浸泡30min，托板上面还残留少量未脱净的胶层。
实施例3与对比实施例3相比，实施例3由于采用乳酸、单乙醇胺和水的脱胶溶液，在同样的脱胶时间下，实施例3的托板脱胶效率高，脱胶效果好。
对比实施例4
为了突出实施例4的效果，向脱胶槽中注入50L的水，将待脱胶托板放入脱胶槽中，在脱胶槽的底部安装超声发生器，并配以频率为40KHz的超声波进行脱胶，进行脱胶，脱胶的温度为95℃，脱胶时间为28min，才实现托板脱胶。
实施例4与对比实施例4相比，由于采用柠檬酸、二乙醇胺和水的脱胶溶液，并结合超声波作用，大大降低了托板的脱胶时间。
对比实施例5
为了突出实施例7的效果，向脱胶槽中注入50L的水，将待脱胶托板放入脱胶槽中，并在脱胶槽的槽底安装与实施例7相同的鼓泡装置，边鼓泡边进行脱胶，脱胶的温度为90℃，浸泡35min，才脱除托板上的胶水。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种线切割用托板的脱胶方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取一反应容器，向其中注入一定量的水，并加入有机酸及乙醇胺类物质，得到托板脱胶溶液，其中，有机酸的质量浓度为3％-20％，乙醇胺类物质的质量为有机酸的10％-30％，乙醇胺类物质为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种；
(2)将待脱胶托板放入装有上述托板脱胶溶液的反应容器中进行脱胶，脱胶的温度为80-100℃，脱胶时间为15-30min；
(3)将步骤(2)处理后的托板从反应容器中取出，去除托板上的粘胶板及胶条，清洗，得到脱胶后的托板。
2.如权利要求1所述的托板的脱胶方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
3.如权利要求1所述的托板的脱胶方法，其特征在于，步骤(1)-(3)中，所述反应容器为脱胶槽。
4.如权利要求1所述的托板的脱胶方法，其特征在于，步骤(2)中，所述脱胶还配以超声波作用和鼓泡作用中的一种或多种进行脱胶。
5.如权利要求4所述的托板的脱胶方法，其特征在于，所述超声波的频率为20-40KHz。
6.如权利要求4所述的托板的脱胶方法，所述超声波作用是由安装在反应容器底部或侧壁的超声发生器提供。
7.如权利要求4所述的托板的脱胶方法，所述鼓泡作用是由安装在反应容器的底部的鼓泡装置提供。
8.如权利要求4或7所述的托板的脱胶方法，所述鼓泡作用是由间隔设置在所述鼓泡装置上的起泡孔提供。
9.一种托板脱胶溶液，其特征在于，所述托板脱胶溶液包括有机酸和乙醇胺类物质，其中，有机酸的质量浓度为3％-20％，乙醇胺类物质的质量为有机酸的10％-20％，乙醇胺类物质为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
10.如权利要求9所述的托板脱胶溶液，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
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