CN113528097A - 一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液及其制备方法，该一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液包括：自组装功能型分散剂35%~60%、润湿剂8%~15%、硅粉活性抑制剂3%~6%，余量为去离子水。实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明具有极佳硅粉分散能力、优秀的润湿性能、出色的极压润滑性能、极强的冷却液带热性能、优异的泡沫控制性能、良好的抑制硅粉析反应的性能，可以满足大尺寸硅片切割的工艺性能要求。
Description
技术领域
本发明属于冷却液制备技术领域，具体涉及一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液及其制备方法。
背景技术
目前的太阳能级硅片切割运用到的主要辅材就是钢线和切割液。钢线起到的作用就是主切割，切割液所起的作用就是对钢线的保护、冷却、润滑和分散作用。一款好的切割液对钢线的保护、切割良率的提升已经硅片表面质量起到了决定性的作用。
随着细线化的不断推进，现有的切割液所起到的分散、润滑和保护性正在不断减弱。究其原因，主要是因为细线化之后，单刀的出片数在上升，硅粉的含量在不断增加，硅粉的排泄能力在减弱。而且金刚石线细线化会造成切割产生的硅粉颗粒粒径变小，促使切割产生硅粉比表面积大幅增加，反应活性大幅增加，硅粉反应会形成硅酸和硅酸的低聚物，该类物质呈胶体状，会沾附在钢线表面造成无异常断线，沾附在硅片上增加清洗难度容易产生制绒白斑等问题，因此，金刚石线细线化切割必须考虑硅粉的反应活性抑制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液及其制造方法，该冷却液该冷却液具有极佳的硅粉分散能力、优秀的润湿性能、出色的极压润滑性能、极强的冷却液带热性能、优异的泡沫控制性能、良好的抑制硅粉析氢反应形成硅酸盐的性能，尤其是可以满足硅片切割金刚石线细线化的工艺性能要求。
一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，包括以下按质量分数计的组分：自组装功能型分散剂35％～60％、润湿剂8％～15％、硅粉活性抑制剂3％-6％，余量为去离子水。
作为改进的是，所述自组装功能型分散剂为二元醇作为聚合物起始单元，使用环氧丁烷封端的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚合物；
所述自组装功能型分散剂的结构式如下所示：
其中，X＝CnH2n+1(n＝8～14)，4≤a+d≤20，8≤b+c≤40。
作为改进的是，所述润湿剂为萜烯醇聚氧乙烯醚，结构式如下所示：
其中，f＝2～6。
作为改进的是，所述硅粉活性抑制剂为高活性吸附位点型烷基糖苷，结构式如下所示：
其中，R2＝CnH2n+1(n＝4～8)。
上述金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液的制备方法，包括以下步骤：
包括以下步骤：1)将去离子水加入反应釜中；2)开启搅拌，在室温环境中，依次加入自组装功能型分散剂、润滑剂、硅粉活性抑制剂，搅拌使其溶解完全；3)搅拌结束后，停止搅拌，陈化1-3小时，得金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液。
作为改进的是，步骤2)的搅拌时间为2-5小时。
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液及其制备方法，具有如下优势：
1、本发明冷却液组分简单，易于制备，且自组装分散剂在切割产生的硅粉表面形成吸附层，提供空间位阻作用，提升对切割产生硅粉的分散效果以及避免其二次团聚；
2、润湿剂为天然醇类物质和环氧乙烷的聚合物，具有高效的润湿性能及动态表面张力，并且可以利用优秀的润湿性能，对自组装分散剂的泡面消除和抑制；
3、对钢线具有极佳的保护性能，在切割过程中可以形成润滑膜层，降低切割阻力，减少切割过程中产生的线弓，降低金刚线断线率；
4、与现有技术相比，本发明公开了一种大尺寸太阳能级硅片金刚线切割用冷却液及其制备方法，使用其生产的太阳能级182mm尺寸硅片能稳定在92％以上。太阳能级210mm尺寸硅片能稳定在90％以上；
5、金刚石线细线化的良率得到提升，更能适应薄片的切割。
附图说明
图1为自组装型分散剂的示意图；
图2为自组装型分散剂在硅粉表面的自组装分散效果图
具体实施方式
以下实施例中未公开的技术手段和检测方法均为常规，不需要特别介绍。所用市售冷却液均为182系列，品牌为宜田。
实施例1
一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，包括以下按质量分数计的组分：
自组装功能型分散剂45％
自组装功能型分散剂的结构式如下所示：
其中，X＝C8H17，a+d＝16，a＝b＝8，b+c＝32，c＝d＝16。
润湿剂10％
润湿剂为萜烯醇聚氧乙烯醚的结构式为：
其中，f＝5
硅粉活性抑制剂3.5％，其为高活性吸附位点型烷基糖苷，结构如下所示：
其中，R2＝C6H13
去离子水余量
制备方法：
1)将去离子水加入反应釜中；2)开启搅拌，在室温环境中，依次加入自组装功能型分散剂、润滑剂、硅粉活性抑制剂，搅拌3小时，使其溶解完全；3)搅拌结束后，停止搅拌，陈化1小时，得金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液。
实施例2
一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，包括以下按质量分数计的组分：
自组功能装型分散剂40％
自组装功能型分散剂的结构式如下所示：
其中，X＝C10H21，a+d＝14，a＝b＝7，b+c＝30，b＝c＝15。
润湿剂12％
润湿剂为萜烯醇聚氧乙烯醚的结构式为：
其中，f＝6
硅粉活性抑制剂4％
高活性吸附位点型烷基糖苷的结构如下所示：
其中，R2＝C5H11
去离子水余量
制备方法：
1)将去离子水加入反应釜中；2)开启搅拌，在室温环境中，依次加入自组装功能型分散剂、润滑剂、硅粉活性抑制剂，搅拌2.5小时，使其溶解完全；3)搅拌结束后，停止搅拌，陈化1小时，得金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液。
实施例3
一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，包括以下按质量分数计的组分：
自组功能装型分散剂55％
自组装功能型分散剂的结构式如下所示：
其中，X＝C8H17，a+d＝10，a＝d＝5，b+c＝30，b＝c＝15。
润湿剂10％
润湿剂为萜烯醇聚氧乙烯醚的结构式为：
其中，f＝3
硅粉活性抑制剂5％
高活性吸附位点型烷基糖苷的结构如下所示：
其中，R2＝C6H13
去离子水余量
制备方法：
1)将去离子水加入反应釜中；2)开启搅拌，在室温环境中，依次加入自组装功能型分散剂、润滑剂、硅粉活性抑制剂，搅拌4小时，使其溶解完全；3)搅拌结束后，停止搅拌，陈化3小时，得金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液。
实施例4
一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，包括以下按质量分数计的组分：
自组功能装型分散剂35％
所述自组装功能型分散剂的结构式如下所示：
其中，X＝C12H25，a+d＝8，a＝d＝4，b+c＝16，b＝c＝8。
润湿剂11％
润湿剂为萜烯醇聚氧乙烯醚的结构式为：
其中，f＝5
硅粉活性抑制剂4.5％
高活性吸附位点型烷基糖苷的结构如下所示：
其中，R2＝C8H17
制备方法：
1)将去离子水加入反应釜中；2)开启搅拌，在室温环境中，依次加入自组装功能型分散剂、润滑剂、硅粉活性抑制剂，搅拌3小时，使其溶解完全；3)搅拌结束后，停止搅拌，陈化2小时，得金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液。
表1金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液切割效果良率数据对比
| 对比 | 入库片数 | 切片A | 一次A | 色差A | 色差B | 硅落 | 亮边 | 掉渣 | 线痕 | TTV | 脏污 | 断线放弃 |
| 实施例1 | 1235463 | 93.69％ | 93.01％ | 0.00％ | 0.00％ | 0.79％ | 0.64％ | 0.72％ | 0.44％ | 0.20％ | 0.42％ | 0.00％ |
| 实施例2 | 1432785 | 94.93％ | 94.60％ | 0.08％ | 0.55％ | 0.64％ | 0.02％ | 0.05％ | 0.22％ | 0.34％ | 0.90％ | 0.56％ |
| 实施例3 | 1359821 | 96.54％ | 95.41％ | 1.08％ | 0.00％ | 0.80％ | 0.79％ | 0.03％ | 0.26％ | 0.54％ | 0.35％ | 0.00％ |
| 实施例4 | 1328781 | 94.97％ | 94.55％ | 0.00％ | 0.00％ | 0.27％ | 0.49％ | 0.23％ | 0.04％ | 0.00％ | 0.90％ | 0.56％ |
| 市售冷却液1# | 1354281 | 90.79％ | 90.23％ | 0.48％ | 0.00％ | 0.30％ | 1.49％ | 0.99％ | 2.11％ | 0.09％ | 0.93％ | 0.91％ |
| 市售冷却液2# | 1543167 | 92.69％ | 92.61％ | 0.08％ | 0.55％ | 0.64％ | 1.08％ | 0.05％ | 0.22％ | 0.34％ | 0.90％ | 0.56％ |
以上试验均为相同切割设备，单耗添加用量均为1.5L，使用金刚石线母线线径为43μm，切割硅片规格尺寸为182mm×182mm，相同切割工艺条件下进行对比试验。从数据结果分析，本发明实施例配方产品使用效果优势明显，一次A品率和切片A品率明显优于市售冷却液。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，其特征在于，包括以下按质量分数计的组分：自组装功能型分散剂35％～60％、润湿剂8％～15％、硅粉活性抑制剂3％-6％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，其特征在于，所述自组装功能型分散剂为二元醇作为聚合物起始单元，使用环氧丁烷封端的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚合物；
所述自组装功能型分散剂的结构式如下所示：
其中，X＝CnH2n+1(n＝8～14)，4≤a+d≤20，8≤b+c≤40。
3.根据权利要求1所述的一种金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液，其特征在于，所述润湿剂为萜烯醇聚氧乙烯醚，结构式如下所示：
其中，f＝2～6。
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸太阳能级硅片金刚线切割用冷却液，其特征在于，硅粉活性抑制剂为高活性吸附位点型烷基糖苷，结构式如下所示：
其中，R2＝CnH2n+1(n＝4～8)。
5.基于权利要求1所述的金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将去离子水加入反应釜中；2)开启搅拌，在室温环境中，依次加入自组装功能型分散剂、润滑剂、硅粉活性抑制剂，搅拌使其溶解完全；3)搅拌结束后，停止搅拌，陈化1-3小时，得金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液。
6.根据权利可要求5所述的权利要求1所述的金刚线细线化切割太阳能级硅片用冷却液的制备方法，其特征在于，步骤2)的搅拌时间为2-5小时。
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