[發明專利]一種水性金剛線硅片切割液

有效

• 申請號: 201810348958.8
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108559602B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 李永雙;李德江
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: C10M173/00
• 分類號: C10M173/00;C10M173/02;B28D5/04;C10N30/06
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明屬于光伏產業硅晶體切割技術領域，尤其涉及一種水性金剛線硅片切割液。水性金剛線硅片切割液的組分包括脂肪酸甲酯、聚乙二醇400單月桂酸酯、順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、二甲苯磺酸鈉、癸炔二醇聚氧乙烯醚和去離子水，本發明的水性金剛線硅片切割液在具有優異的潤滑、冷卻、硅粉沉降速度快，金剛線磨損小，制備方法工藝簡單、條件易控、成本低廉、對設備要求低，適于工業化生產。

技術領域

本發明屬于光伏產業硅晶體切割技術領域，尤其涉及一種水性金剛線硅片切割液。

背景技術

隨著全球能源需求的變化，清潔環保的能源成了熱門的研究課題。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。為人類創造了一種新的生活形態，使社會及人類進入一個節約能源減少污染的時代。光伏半導體硅片應運而生的成為了太陽能的支柱產業，對硅片的需求快速增長。切片是硅片加工的重要的一道工序，同時也是造成硅片應力、表層及亞表層損傷及崩邊的主要工序之一，硅片切割良率直接決定了光伏產業的產能。而切割液的性能是影響硅片切割效率及質量的關鍵因素之一。

目前的硅片切割工藝主要采用游離砂漿切割懸浮液和金剛線切割，而金剛石砂線切割是一種更為新型的切割工藝，我國目前還處于起步階段。該工藝主要是利用砂線外層鍍有的金剛石與硅片摩擦來進行切割，切割液不需要懸浮碳化硅顆粒，也不需要具備較高的粘度，不需要在溶液中混入碳化硅刃料，其切割速度是砂漿切割工藝中鋼線的2～3倍，出片率也比砂漿切割方式高，且其消耗的水電比砂漿切割技術減少了三分之二，切割后產生的硅粉可以全部回收使用，因此在單位產量的折舊、人工和能源成本將大大降低，可謂既節能又環保。

專利CN102321497A公開了一種太陽能硅片切割液，包括聚乙二醇，表面活性劑、潤滑劑、滲透劑和螯合劑，還包含具有硫氧雙鍵的有機化合物。該專利雖然性能較好，但屬于傳統的游離砂漿切割懸浮液，該系列懸浮液目前已處于淘汰技術。

專利105695076A和105713714A屬于同系列產品，較多的使用了國家禁止使用的烷基酚聚氧乙烯醚等表面活性劑。其實丁苯膠的使用雖然加速了硅粉的團聚，但是大顆粒的硅粉粘在金剛線上也降低了硅片切割的良率。

目前市售硅片切割液切割后的硅片表面TTV大，有線痕，由于硅片在切割過程中會發生脆性崩裂或劃痕，影響了硅片表面的粗糙度和翹曲度，使得所加工的硅片總厚度存在誤差。

金剛線使用壽命短，現在很多硅片切割液使用的添加劑質量差，不利于切割后清洗，從而縮短了金剛砂線的使用壽命。

硅片切割過程中切屑硅粉由于粒度太細與水反應會釋放出氫氣，長時間的生產積累會產生安全隱患。

對比傳統的砂漿懸浮液切割工藝與金剛石砂線切割工藝，后者砂線外層鍍有的金剛石與硅片摩擦產生的摩擦力遠比砂漿懸浮液高，切割時產生瞬間更強的高溫，冷卻效果下降、硅粉沉降性不好，這導致了切割后的硅片表面會存在不易清洗的固體硅細粉末，從而使產品光滑度下降、良率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：在傳統的砂漿懸浮切割液被淘汰的前提下，提供一種金剛石砂線切割硅片的切割液，解決切割速度慢，硅粉沉降性差，硅片良率低的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種水性金剛線硅片切割液，其組分包括脂肪酸甲酯、聚乙二醇400單月桂酸酯、順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、二甲苯磺酸鈉、癸炔二醇聚氧乙烯醚和去離子水。

具體而言，上述水性金剛線硅片切割液按重量份數計包括以下各組分：脂肪酸甲酯5-10份、聚乙二醇400單月桂酸酯8-15份、順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉5-10份、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯2-5份、二甲苯磺酸鈉0.1-1份、癸炔二醇聚氧乙烯醚1-5份和去離子水60-80份。