CN111303981A - 一种金刚线切割液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于硅晶体切割技术领域，具体涉及一种金刚线切割液及其制备方法。该金刚线切割液由极压剂、表面活性剂、消泡剂、润滑剂、耦合剂、去离子水组成。切割液中加入复配的表面活性剂，提高了切割液的润滑性以及渗透力，使得切割液可渗入线网与硅片、线网与碎屑之间，形成一层润滑膜，减小了切割损伤、应力和微裂，并能提高切割的冷却效果。切割液对硅粉的分散性较好，可使颗粒分散开来，防止颗粒聚粘，避免了划伤。切割液能够有效清洗掉切割过程产生的大量碎屑和硅粉，并防止形成粘附，降低切割精度，造成切割线磨损。

Description

一种金刚线切割液及其制备方法

技术领域

本发明属于硅晶体切割技术领域，尤其涉及一种金刚线切割液及其制备方法。

背景技术

太阳能由于其无污染、可再生、无地域性等优点，越来越受到人们的青睐，太阳能产业也得以发展。伴随太阳能光伏产业的成熟，硅片的使用也越来越多。

硅片是太阳能光伏发电设备中重要的组件，切片是硅片加工的第一道工序，同时也是造成硅片应力、表层及亚表层损伤及崩边的主要工序之一，而切割液的性能是影响硅片切割效率及质量的关键因素之一。

目前，金刚线切割技术替代了传统的游离多线切割方法，利用电镀或树脂粘结的方法将金刚石磨料附着在钢线的表面，将金刚线直接作用于硅棒或硅锭表面产生磨削，金刚线切割具有切割速度快，切割精度高，材料损耗低等特点，降低了硅片的加工成本，应用前景大大增强。但是金刚线太粗会导致硅片损失较大，硅片的损失与切割线的粗细有直接联系，越粗自然损失越多。因此，这就使得切割硅片的金刚线要求越来越细，而采用较细的金刚线切割硅片切割形成的粉末也越来越细，因此对切割液的要求也越来越高。

金刚线切割液应具有以下作用：(1)润滑、渗透作用，切割液可渗入线网与硅片、线网与碎屑之间，形成一层润滑膜，降低摩擦阻力，减小切割阻力，减小切割损伤、应力和微裂；(2)分散作用，切割液可使颗粒分散开来，防止颗粒聚粘，避免了划伤；(3)冷却作用，切割产生高热量，一部分被切割液带走，余下的热量大部分被晶体硅吸收，温度过高必然使硅晶片变形，因此要求切割液具备良好的冷却性能；(4)清洗作用，切割过程产生大量碎屑和硅粉，容易形成粘附，降低切割精度，造成切割线磨损，因此要求切割液可以包裹碎屑，使其溶液脱落清洗。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种金刚线切割液及其制备方法。

本发明提供的金刚线切割液由极压剂、表面活性剂、消泡剂、润滑剂、耦合剂、去离子组成。其中，金刚线切割液按照质量份数其组成为：极压剂1-7份，表面活性剂5-15份、消泡剂0.5-2份、润滑剂8-25份、耦合剂1-3份、去离子水50-100份。

其中，极压剂为三乙醇胺硼酸酯、乙醇胺硼酸酯。

表面活性剂为：异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯或异癸醇聚氧乙烯醚磷酸酯与烷基酚聚氧乙烯醚按照1:1的质量比组成。

消泡剂为聚醚类消泡剂，具体为GP型甘油聚醚或GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。

润滑剂为四聚蓖麻油酸酯或六聚蓖麻油酸酯。

耦合剂为二乙二醇单丁醚或二丙二醇甲醚。

本发明提供的金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌10～30分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

有益效果

本发明切割液中加入复配的表面活性剂，提高了切割液的润滑性以及渗透力，使得切割液可渗入线网与硅片、线网与碎屑之间，形成一层润滑膜，减小了切割损伤、应力和微裂，并能提高切割的冷却效果。

切割液对硅粉的分散性较好，可使颗粒分散开来，防止颗粒聚粘，避免了划伤。

切割液能够有效清洗掉切割过程产生的大量碎屑和硅粉，并防止形成粘附，降低切割精度，造成切割线磨损。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于此。

实施例1

金刚线切割液按照质量份数的组成为三乙醇胺硼酸酯5份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯5份、烷基酚聚氧乙烯醚5份、GP型甘油聚醚1份、四聚蓖麻油酸酯18份、二乙二醇单丁醚2份、去离子水80份。

本发明提供的金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌20分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为99.5％，硅片易清洗。

实施例2

金刚线切割液按照质量份数的组成为三乙醇胺硼酸酯1份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯2.5份、烷基酚聚氧乙烯醚2.5份、GP型甘油聚醚0.5份、六聚蓖麻油酸酯8份、二乙二醇单丁醚1份、去离子水60份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌12分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为99.1％，硅片易清洗。

实施例3

金刚线切割液按照质量份数的组成为乙醇胺硼酸酯7份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯7.5份、烷基酚聚氧乙烯醚7.5份、GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚2份、六聚蓖麻油酸酯25份、二乙二醇单丁醚3份、去离子水100份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌30分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为99.2％，硅片易清洗。

实施例4

金刚线切割液按照质量份数的组成为：乙醇胺硼酸酯2份、异癸醇聚氧乙烯醚磷酸酯3份、烷基酚聚氧乙烯醚3份、GP型甘油聚醚1.5份、六聚蓖麻油酸酯20份、二丙二醇甲醚2份、去离子水80份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌25分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为99.1％，硅片易清洗。

实施例5

金刚线切割液按照质量份数的组成为：乙醇胺硼酸酯2份、异癸醇聚氧乙烯醚磷酸酯3.5份、烷基酚聚氧乙烯醚3.5份、GP型甘油聚醚1份、六聚蓖麻油酸酯10份、二乙二醇单丁醚1.2份、去离子水60份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌12分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为99.2％，硅片易清洗。

实施例6

金刚线切割液按照质量份数的组成为：三乙醇胺硼酸酯4份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯4份、烷基酚聚氧乙烯醚4份、GP型甘油聚醚2份、六聚蓖麻油酸酯17份、二乙二醇单丁醚1份、去离子水75份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌10～30分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为99.3％，硅片易清洗。

对比实施例1

金刚线切割液按照质量份数的组成为：三乙醇胺硼酸酯5份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯10份、GP型甘油聚醚1份、四聚蓖麻油酸酯18份、、二乙二醇单丁醚2份、去离子水80份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌20分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为96.5％，硅片易清洗。

对比实施例2

金刚线切割液按照质量份数的组成为：三乙醇胺硼酸酯5份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、烷基酚聚氧乙烯醚5份、GP型甘油聚醚1份、四聚蓖麻油酸酯18份、二乙二醇单丁醚2份、去离子水80份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌20分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为96.8％，硅片易清洗。

对比实施例3

金刚线切割液的组成为三乙醇胺硼酸酯5份、烷基酚聚氧乙烯醚10份、GP型甘油聚醚1份、四聚蓖麻油酸酯18份、二乙二醇单丁醚2份、去离子水80份。

金刚线切割液的制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌20分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为95.9％，硅片易清洗。

对比实施例4

金刚线切割液的组成为三乙醇胺硼酸酯5份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯5份、烷基酚聚氧乙烯醚5份、GP型甘油聚醚1份、四聚蓖麻油酸酯18份、二乙二醇单丁醚2份、去离子80份。

金刚线切割液的制备方法为：

按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂、耦合剂和消泡剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌20分钟至完全溶解。

采用本实施例中的切割液用于采用50微米左右线径的金刚线切割制备硅片，耐磨性能好，冷却性能好，硅片的切割成品率为98.3％，硅片易清洗。

分别将上述各实施例、对比例中的切割液用去离子水稀释300倍后，对同样规格的硅棒采用50微米左右线径的金刚线进行金刚石砂线切割，切割后对硅片产品进行常规清洗(各实施例、对比例中，切割工艺、清洗工艺均一致)，相关实验结果如表1所示：

表1

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种金刚线切割液，其特征在于，所述金刚线切割液由极压剂、表面活性剂、消泡剂、润滑剂、耦合剂、去离子水组成。

2.如权利要求1所述的金刚线切割液，其特征在于，所述金刚线切割液按照质量份数其组成为：极压剂1-7份，表面活性剂5-15份、消泡剂0.5-2份、润滑剂8-25份、耦合剂1-3份、去离子水50-100份。

3.如权利要求1所述的金刚线切割液，其特征在于，所述极压剂为三乙醇胺硼酸酯、乙醇胺硼酸酯。

4.如权利要求1所述的金刚线切割液，其特征在于，所述表面活性剂为：异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯或异癸醇聚氧乙烯醚磷酸酯与烷基酚聚氧乙烯醚按照1:1的质量比组成。

5.如权利要求1所述的金刚线切割液，其特征在于，所述消泡剂为GP型甘油聚醚或GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。

6.如权利要求1所述的金刚线切割液，其特征在于，所述润滑剂为四聚蓖麻油酸酯或六聚蓖麻油酸酯。

7.如权利要求1所述的金刚线切割液，其特征在于，所述耦合剂为二乙二醇单丁醚或二丙二醇甲醚。

8.一种如权利要求1所述的金刚线切割液的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：

(1)、按重量份将极压剂、表面活性剂、润滑剂依次加入去离子水中，混合后均匀搅拌10～30分钟至完全溶解；

(2)、向步骤(1)的混合溶液中按重量份依次加入耦合剂和消泡剂，搅拌至均匀。