CN108559609B - 一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液 - Google Patents

一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，其特征在于：按质量百分比计，由以下组分组成：润湿剂10～80％、聚乙二醇1～10％、分散剂0.5～5％、螯合剂0.1～2％、防锈剂0.1～2％、杀菌剂0.1～2％、pH值稳定剂0.1～2％、消泡剂2～10％，余量为水。本发明的用于太阳能硅片加工的金刚线切割液能有效的使切割加工顺利进行，对金刚线、硅片润湿效果优异，有效的保护金刚线，适应硅片加工金刚线细化的技术改进，大幅降低单晶、多晶切割过程断线的几率，降低了金刚线使用量，同时提升了切割硅片的切割优良率。

Description

一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液
技术领域
本发明涉及硅片金刚线切割液技术领域，特别是涉及一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液。
背景技术
目前，硅片切割工艺主要采用多线切割技术，多线切割包括砂浆切割技术和金刚线切割技术。砂浆切割是通过钢丝线带动砂浆中的碳化硅微粉对硅进行切断的一种加工方法。金刚线切割是将碳化硅微粉直接电镀在钢线或者树脂线上，通过金刚线往复运动对硅切断的一种新技术，硅片厚度可以降至140-100μm。金刚线切割的主要技术优势包括硅耗降低、切割效率提升、单片成本降低以及更加环保。同时随着金刚线的技术发展，金刚线的细化也取得快速发展，直径从150μm到120μm、90μm、70μm、60μm逐步减小，有效的提高了硅片的产出率，降低硅材料的浪费，但同时也提高了对金刚线切割液性能要求。
目前现有的金刚线切割液主要有以下几类：聚乙二醇体系的切割液，主要以聚乙二醇为主，加入一定比例的防锈剂，乳化剂和消泡剂，这种冷却液冷却效果较好，对于硅粉等杂质有一定的悬浮和螯合作用，但是切割良率较低，硅片技术指标偏低，成本较高，对环境污染性高。丙二醇体系的切割液，主要以丙二醇为主体，通过添加其他醚类和分类添加剂配置而成的冷却液，这种切割液对硅片表面的性能有一定的改善，但是切割过程易出现断线卷线，成本高，冷却效果一般，对于硅粉等杂质的分散作用不是很理想，切割废液COD偏高。水基体系切割液，主要是以水为主，通过加入分散剂、螯合剂、表面活性剂、消泡剂、粘度调节剂混合而成，成本低且环境友好，但是无法分散硅粉等杂质。
以上这三类切割液，虽然在硅片切割加工中有一定效果，但随着金刚线的切割工艺的技术进步：金刚线往复运行速度的提高、金刚线细化，缺点也越来越明显，尤其是在加工多晶硅过程容易出现断线卷线，单片消耗金刚线高，硅片的一些技术指标(线痕、翘曲度、厚度不均、脏片等)不理想，另外以聚乙二醇、丙二醇为主体材料的切割液，后期废水处理成本高。因此，为解决上述问题，须提供一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，以解决上述现有技术存在的问题，使切割液在高速往复运行的金刚线上铺展润湿快，能有效发挥保护、冷却、润滑的作用。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，其特征在于：按质量百分比计，由以下组分组成：润湿剂10～80％、聚乙二醇1～10％、分散剂0.5～5％、螯合剂0.1～2％、防锈剂0.1～2％、杀菌剂0.1～2％、pH值稳定剂0.1～2％、消泡剂2～10％，余量为水。
优选的，所述润湿剂为支链脂肪醇聚氧乙烯醚、支链脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或者两种的混合。
优选的，所述聚乙二醇的分子量为200～8000。
优选的，所述分散剂为聚羧酸铵盐、聚丙烯酸铵盐中的一种。
优选的，所述螯合剂为乙二胺四乙酸。
优选的，所述防锈剂为油酸三乙醇胺、磺化油中的一种。
优选的，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。
优选的，所述pH值稳定剂为胺万达
优选的，所述消泡剂为聚硅氧烷、聚醚或四甲基-二醇-癸炔中的一种。
优选的，所述水为去离子水，电阻≤1.0MΩ。
本发明公开了以下技术效果：
1.本发明的用于太阳能硅片加工的金刚线切割液能快速的润湿金刚线及硅片，有效发挥润滑、冷却、保护作用，防止金刚线切割能力的快速降低、切割过程中断线异常现象的出现；并解决了切割过程中产生的硅粉、碳化硅及其它杂质颗粒分散效果不理想的问题，使金刚线切割液能在高速往复运行的金刚线上快速铺展润湿分散硅粉、碳化硅等其它杂质，保证了硅片的切割质量；不仅适用于单晶硅切割，也适用于多晶硅的切割。
2.本发明的用于太阳能硅片加工的金刚线切割液能有效的使切割加工顺利进行，对金刚线、硅片润湿效果优异，有效的保护金刚线，适应硅片加工金刚线细化的技术改进，大幅降低单晶、多晶切割过程断线的几率，降低了金刚线使用量；同时提升了切割硅片的切割优良率，对硅片切割过程中产生的硅粉及其他杂质具有良好的润湿分散，降低了硅片的厚度不均、翘曲度、脏片、线痕以及薄厚不均等不良性指标。
3.本发明的用于太阳能硅片加工的金刚线切割液主体材料可生物降解，水生生物非常低，是一种对环境友好的切割液。
4.本发明通过加入的润湿剂能有效的在高速运转的金刚线上铺展润湿，避免了在切割硅片过程中产生的瞬时高温，影响金刚线的强度以及金刚线切割能力的快速降低；通过加入的分散剂能有效的润湿分散在切割硅片过程中会产生大量的硅粉等其它杂质，防止结块，降低了金刚线在切割运行当中出现并线、断线等异常现象，有效的保证了硅片的质量；通过加入的螯合剂消除了在切割过程中产生的金属粒子，降低硅片制绒过程产生的异常现象；通过加入的防锈剂防止了不锈钢材质的循环管路腐蚀产生，同时还具有一定的润滑和冷却性能；通过加入的杀菌剂有效的防止了切割液中细菌微生物滋生；通过加入的消泡剂有效的抑制了气泡的产生，降低了切割硅片质量不良情况的产生。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中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做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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例1-3中聚乙二醇选用聚乙二醇400和聚乙二醇3000；胺万达选用比利时特胺胺万达ADVANTEX；去离子水电阻≤1.0MΩ。
实施例1
(1)用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，按质量百分比计，其原料配比如下：支链脂肪醇聚氧乙烯醚40.0％、支链脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚5.0％、聚乙二醇4001.0％、聚乙二醇30006.0％、聚羧酸铵盐0.5％、乙二胺四乙酸0.1％、油酸三乙醇胺0.1％、异噻唑啉酮0.5％、四甲基-二醇-癸炔4.0％、胺万达0.1％、去离子水42.7％。
(2)准确称量步骤(1)中的原料，先将聚乙二醇3000溶解为浓度为50％的溶液，然后在搅拌釜中加入去离子水，启动搅拌，依次间隔20min向去离子水中随机加入称量好的原料，待原料均投入到搅拌釜中后，继续搅拌1h，经50μm层叠式滤芯过滤，即得到用于太阳能硅片加工的金刚线切割液。
实施例2
(1)用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，按质量百分比计，其原料配比如下：支链脂肪醇聚氧乙烯醚15.0％、支链脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚10.0％、聚乙二醇4005.0％、聚乙二醇30001.0％、聚羧酸铵盐1.0％、乙二胺四乙酸0.1％、油酸三乙醇胺0.1％、异噻唑啉酮0.5％、四甲基-二醇-癸炔4.0％、胺万达0.1％、去离子水63.2％。
(2)准确称量步骤(1)中的原料，先将聚乙二醇3000溶解为浓度为50％的溶液，然后在搅拌釜中加入去离子水，启动搅拌，依次间隔20min向去离子水中随机加入称量好的原料，待原料均投入到搅拌釜中后，继续搅拌1h，经50μm层叠式滤芯过滤，即得到用于太阳能硅片加工的金刚线切割液。
实施例3
(1)用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，按质量百分比计，其原料配比如下：支链脂肪醇聚氧乙烯醚10.0％、支链脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚25.0％、聚乙二醇4008.0％、聚乙二醇30001.0％、聚羧酸铵盐2.0％、乙二胺四乙酸0.1％、油酸三乙醇胺0.1％、异噻唑啉酮0.5％、四甲基-二醇-癸炔6.0％、胺万达0.1％、去离子水47.2％。
(2)准确称量步骤(1)中的原料，先将聚乙二醇3000溶解为浓度为50％的溶液，然后在搅拌釜中加入去离子水，启动搅拌，依次间隔20min向去离子水中随机加入称量好的原料，待原料均投入到搅拌釜中后，继续搅拌1h，经50μm层叠式滤芯过滤，即得到用于太阳能硅片加工的金刚线切割液。
实施例4
将实施例1-3制备好的用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，按1:200～400(v/v)与纯水混合，用于金刚线硅片切割，切割完成后，硅片没出现厚度不均、白斑、色差、线痕、翘曲度等不良情况，冷却效果好，对金刚线润湿性能突出，有效保护金刚线切割能力，切割完毕后金刚线上碳化硅剩余颗粒平均高度3.0μm以上，切割前碳化硅颗粒高度平均值为5.5μm。对切割过程中产生大量的硅粉及其它微粉颗粒润湿悬浮分散效果好，切割后硅片干净，有利于下道脱胶清洗工序的进行。不仅适用单晶硅片加工，同时也适用于对多晶硅片加工。金刚液的使用量小，所采用的主体材料，可生物降解，对环境友好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，其特征在于：按质量百分比计，由以下组分组成：润湿剂10～80％、聚乙二醇1～10％、分散剂0.5～5％、螯合剂0.1～2％、防锈剂0.1～2％、杀菌剂0.1～2％、pH值稳定剂0.1～2％、消泡剂2～10％，余量为水；
所述分散剂为聚羧酸铵盐、聚丙烯酸铵盐中的一种；
所述pH值稳定剂为胺万达；
所述润湿剂为支链脂肪醇聚氧乙烯醚、支链脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或者两种的混合；
所述螯合剂为乙二胺四乙酸；
所述防锈剂为油酸三乙醇胺、磺化油中的一种；
所述杀菌剂为异噻唑啉酮；
所述消泡剂为聚硅氧烷、聚醚或四甲基-二醇-癸炔中的一种。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为200～8000。
3.根据权利要求1所述的用于太阳能硅片加工的金刚线切割液，其特征在于：所述水为去离子水，电阻≤1.0MΩ。
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