CN106675696A - 硅片切割用砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硅片切割用砂浆。其包括切割液以及悬浮在所述切割液中的磨料，切割液包括有机盐类分散剂。上述硅片切割用砂浆中，有机盐类分散剂可以吸附在磨料颗粒的表面，改变磨料颗粒表面的性质，从而改变磨料颗粒与切割液、颗粒与颗粒之间的相互作用，使磨料颗粒之间有较强的排斥力，从而使磨料颗粒均匀分散在切割液中，以抑制浆料絮凝，使得颗粒不容易沉积。

Description

硅片切割用砂浆
技术领域
本发明涉及硅片加工领域，特别是涉及一种硅片切割用砂浆。
背景技术
多线切割是利用并排的钢丝在运动过程中将切割用砂浆带入硅块切割缝隙中，通过砂浆中磨料的滚磨作用将硅块加工成硅片的过程。在光伏行业，砂浆线切割已发展成重要的硅片加工技术，此加工技术稳定可行，已实现产业的全覆盖。
砂浆作为切割辅料，是以磨料(通常为碳化硅)和切割液混合配制而成，然而，传统的砂浆在硅片切割过程中存在严重的沉积问题，即硅片切割过程中因砂浆品质异常导致切屑不能及时移出锯缝，从而造成阻塞。目前砂浆沉积造成了两大问题：一、切割辅料砂浆的颗粒沉积导致硅片成品质量下降，影响成品性能，增加加工成本；二、沉积的碎屑会残留于加工出的硅片表面，大大增加了污片率和碎片率，会增加后道清洗工序成本。因此，砂浆沉积问题严重制约着硅片质量和生产成本。
发明内容
基于此，有必要针对传统的硅片切割用砂浆存在颗粒沉积的问题，提供一种颗粒不容易沉积的硅片切割用砂浆。
一种硅片切割用砂浆，包括切割液以及悬浮在所述切割液中的磨料，所述切割液包括有机盐类分散剂。
上述硅片切割用砂浆中，有机盐类分散剂可以吸附在磨料颗粒的表面，改变磨料颗粒表面的性质，从而改变磨料颗粒与切割液、颗粒与颗粒之间的相互作用，使磨料颗粒之间有较强的排斥力，从而使磨料颗粒均匀分散在切割液中，以抑制浆料絮凝，使得颗粒不容易沉积。
在其中一个实施例中，所述有机盐类分散剂为有机酸盐。
在其中一个实施例中，所述有机酸盐选自草酸盐、苹果酸盐和柠檬酸盐中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述有机盐类分散剂占所述硅片切割用砂浆的质量分数为0.08‰～0.1‰。
在其中一个实施例中，所述切割液还包括有机酸类分散助剂。
在其中一个实施例中，所述切割液还包括无机盐类分散剂。
在其中一个实施例中，所述有机盐类分散剂、所述有机酸类分散助剂和所述无机盐类分散剂的质量比为15:1:1～30:1:1。
在其中一个实施例中，所述无机盐类分散剂选自硫酸镁和氯化铵中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述有机盐类分散剂、所述有机酸类分散助剂和所述无机盐类分散剂的和与所述硅片切割用砂浆的体积比为3～4:7000。
在其中一个实施例中，所述碳化硅、所述切割液与所述硅片切割用砂浆的质量比为1:1:2～1:1.1:2.1。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明提供一种硅片切割用砂浆，包括切割液以及悬浮在切割液中的磨料，切割液包括有机盐类分散剂。
太阳能硅片的线切割的机理是利用磨料的坚硬特性和锋利菱角将硅棒逐步截断。磨料优选为碳化硅。碳化硅俗名金刚砂或者耐火砂，纯品为无色晶体。工业品因含杂质而呈暗黑色。密度3.06～3.20g/cm3。硬度仅次于金刚石，莫氏硬度约9。一般为无色细颗粒，结构与金刚石相似。具有高硬度、高化学惰性、高热稳定性和半导体性。
切割液是以聚乙二醇(PEG)为主体，添加多种助剂复配而成。本发明的切割液中包括有机盐类分散剂，可以吸附在碳化硅颗粒的表面，改变碳化硅颗粒表面的性质，从而改变碳化硅颗粒与切割液、颗粒与颗粒之间的相互作用，使碳化硅颗粒之间有较强的排斥力，从而使碳化硅颗粒均匀分散在切割液中，以抑制浆料絮凝，使得颗粒不容易沉积。
在一个较优的实施例中，有机盐类分散剂为有机酸盐。更优选的，有机酸盐选自草酸盐、苹果酸盐和柠檬酸盐中的至少一种。这几种有机酸盐类分散剂具有优良的抗絮凝性能，加入切割砂浆中，能够更好的提升砂浆中碳化硅颗粒的缓凝性和稳定性，而使得加工出的硅片品质得到保证。同时，有机酸盐类分散剂不会对后续清洗环节造成影响，便于洗净不会残留于硅片表面。此类分散剂价格低廉，几乎不使硅片加工成本增加。
在一个较优的实施例中，有机盐类分散剂占硅片切割用砂浆的质量分数为0.08‰～0.1‰。更优的，当有机盐类分散剂为有机酸盐时，且有机酸盐占硅片切割用砂浆的质量分数为0.08‰～0.1‰时，分散性能显著提升，能够使砂浆沉积概率降低80％～90％，从而使加工过程中的碎片率降低达0.5％，污片率降低达0.25％。
在一个较优的实施例中，切割液还包括有机酸类分散助剂。有机酸类分散助剂可以选自草酸、苹果酸和柠檬酸中的至少一种。有机酸类分散助剂起到辅助分散的作用。
本发明的硅片切割用砂浆中，切割液还可以包括无机盐类分散剂。在一个较优的实施例中，无机盐类分散剂选自硫酸锰和氯化铵中的至少一种。硫酸锰或者氯化铵类的无机盐类分散剂与草酸盐、苹果酸盐或者柠檬酸盐类的有机酸盐配合使用，起到协同作用，能够使得切割砂浆中的碳化硅颗粒具有更好的抗絮凝性能，进一步提升切割砂浆的悬浮稳定性。
在一个较优的实施例中，有机盐类分散剂与无机盐类分散剂的摩尔比为100:1～100:2。经过试验证明，当有机盐类分散剂与无机盐类分散剂的配比处于上述范围内时，切割砂浆中的碳化硅颗粒具有最佳的抗絮凝性能，能够大幅提升切割砂浆的悬浮稳定性。
在一个较优的实施例中，有机盐类分散剂、有机酸类分散助剂和无机盐类分散剂的质量比为15:1:1～30:1:1。有机盐类分散剂、有机酸类分散助剂和无机盐类分散剂配合使用，起到协同作用，能够使得切割砂浆中的碳化硅颗粒具有更好的抗絮凝性能，进一步提升切割砂浆的悬浮稳定性。
在一个较优的实施例中，有机盐类分散剂、有机酸类分散助剂和无机盐类分散剂的和与硅片切割用砂浆的体积比为3～4:7000。经过试验证明，当有机盐类分散剂、有机酸类分散助剂和无机盐类分散剂的和与硅片切割用砂浆的体积比为3～4:7000时，分散性能显著提升，能够使砂浆沉积概率降低80％～90％，使加工过程中的碎片率降低达0.5％，污片率降低达0.25％。
此外，在一个较优的实施例中，碳化硅、切割液与硅片切割用砂浆的质量比为1:1:2～1:1.1:2.1。
上述硅片切割用砂浆中，有机盐类分散剂可以吸附在磨料颗粒的表面，改变磨料颗粒表面的性质，从而改变磨料颗粒与切割液、颗粒与颗粒之间的相互作用，使磨料颗粒之间有较强的排斥力，从而使磨料颗粒均匀分散在切割液中，以抑制浆料絮凝，使得颗粒不容易沉积。
下面结合具体实施例对本发明的硅片切割用砂浆进行进一步的说明。
其中，砂浆沉积概率和碎片率是有现场实施监控，统计数据人员得出；污片率是由分选机测得。
实施例1
将175kg碳化硅微粉与175kg切割液混合均匀，其中，切割液包括50g三种不同的有机酸盐类分散剂，得到三组硅片切割用砂浆。
之后由统计人员统计出砂浆沉积概率和碎片率，由分选机测得污片率，结果如表1所示。
表1实施例1的硅片切割用砂浆的组分及测试结果
从表1可以看出，当有机酸盐类分散剂选自柠檬酸盐时，本实施例的砂浆沉积概率最小，碎片率最低，且污片率最低。
实施例2
将175kg碳化硅微粉、三组不同质量的切割液混合均匀，其中，切割液包括50g柠檬酸盐，得到三组硅片切割用砂浆。
之后由统计人员统计出砂浆沉积概率和碎片率，由分选机测得污片率，结果如表2所示。
表2实施例2的硅片切割用砂浆的组分及测试结果
从表2可以看出，当碳化硅颗粒和切割液的质量比为1:1.05时，本实施例的砂浆沉积概率最小，碎片率最低，且污片率最低。
实施例3
将175kg碳化硅微粉与175kg切割液混合均匀，其中，切割液包括三种不同的分散剂，得到三组硅片切割用砂浆。
之后由统计人员统计出砂浆沉积概率和碎片率，由分选机测得污片率，结 果如表3所示。
表3实施例3的硅片切割用砂浆的组分及测试结果
从表3可以看出，当分散剂由32g柠檬酸盐、2g柠檬酸和2g硫酸镁组成时，本实施例的砂浆沉积概率最小，碎片率最低，且污片率最低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种硅片切割用砂浆，其特征在于，包括切割液以及悬浮在所述切割液中的磨料，所述切割液包括有机盐类分散剂。
2.根据权利要求1所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述有机盐类分散剂为有机酸盐。
3.根据权利要求2所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述有机酸盐选自草酸盐、苹果酸盐和柠檬酸盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述有机盐类分散剂占所述硅片切割用砂浆的质量分数为0.08‰～0.1‰。
5.根据权利要求1所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述切割液还包括有机酸类分散助剂。
6.根据权利要求5所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述切割液还包括无机盐类分散剂。
7.根据权利要求6所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述有机盐类分散剂、所述有机酸类分散助剂和所述无机盐类分散剂的质量比为15:1:1～30:1:1。
8.根据权利要求6所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述无机盐类分散剂选自硫酸镁和氯化铵中的至少一种。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述有机盐类分散剂、所述有机酸类分散助剂和所述无机盐类分散剂的和与所述硅片切割用砂浆的体积比为3～4:7000。
10.根据权利要求1所述的硅片切割用砂浆，其特征在于，所述碳化硅、所述切割液与所述硅片切割用砂浆的质量比为1:1:2～1:1.1:2.1。
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