專利名稱：一種用于硅片的水基型線切割液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水基切割液的組成。適用于太陽能硅片線切割加工工藝。
背景技術(shù)：
隨著全球資源的逐步短缺和環(huán)境的逐漸惡化，太陽能作為高效、清潔的能源越來越受到人們重視，中國作為全球太陽能電池的生產(chǎn)大國，光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使硅片的生產(chǎn)環(huán)節(jié)變得非常重要。生產(chǎn)成本低、高性能、輕薄高效的硅片是目前光伏產(chǎn)業(yè)市場的發(fā)展趨勢和要求，而硅片生產(chǎn)過程中切割液的作用尤為重要。隨著切割技術(shù)的發(fā)展，對切割液的要求也越來越高。切割液在切割硅片生產(chǎn)中應(yīng)具有適宜的粘度，優(yōu)良的冷卻效果，良好的散熱性能。同時還應(yīng)具有良好的潤滑作用和優(yōu)異的懸浮分散性能，有效攜帶刃料，并減少摩擦力，更好地滿足現(xiàn)代切割工藝的要求。獲得易清洗和表面潔凈的硅片也是對切割液所要求的性能。切割液主要分為油性切割液和水性切割液兩大類，其中水性切割液又分為水溶性切割液和水基切割液。早期的切割液以油性為主，其主要特點是以礦物油為主要成分的非水體系，把碳化硅等刃料分散懸浮其中所形成。由于礦物油、有機溶劑易燃，晶片清洗復(fù)雜等，在儲存、安全、環(huán)保方面受到極大限制，廢液的處理也是一個潛在的問題，目前已基本被水性切割液取代。目前國內(nèi)外普遍使用的切割液是水溶性切割液，其主要特點是以水溶性的聚醚類有機物做主要成分，但是這些切割液中不含水分，通過結(jié)構(gòu)和配方的調(diào)整達(dá)到所需的粘度，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，切割效率和成品率較高。但由于成本原因，水基切割液越來越受到人們的青睞。水基切割液的主要特點是含水量大于20%的可溶性聚烷氧類或聚烷醇類水溶液，通過添加合適的添加劑形成。發(fā)明專利(申請?zhí)?00410072301. 1) “半導(dǎo)體材料的線切割液”揭示了用聚乙二醇為主要成分組成的切割液，特點是提供一種與硅發(fā)生化學(xué)作用的堿性線切割液，水含量在0-55%。但是該水基切割液由于刃料的分散性較差，未能普及應(yīng)用。發(fā)明專利(申請?zhí)?200910304258. X) “晶圓切割液”由純水、甘油及硅酸鹽配制而成，特點是主要成分由軟水改為純凈水，減少了切割液中硬離子的成分，從而減少了軟硬離子的結(jié)合幾率，切割液中顆粒的形成幾率也大大減少，但是由于硅酸鹽的使用，對硅片的后續(xù)清洗帶來麻煩。發(fā)明專利(申請?zhí)?01010500968.2) “一種具有抗氧化性能的切割液及其制備方法和應(yīng)用”提供一種具有抗氧化性能的切割液，含水量在0-20%。發(fā)明專利(申請?zhí)?201010500957. 4) “一種硬脆性材料水基切割液及其制備方法和應(yīng)用”提供了一種硬脆性材料水基切割液，含水量在4-20%。發(fā)明專利(申請?zhí)?01010500973. 3) “一種硬脆性材料水基切割液”提供一種硬脆性材料的水基切割液，含水量在5-20%。雖然上述專利的切割液在各自的領(lǐng)域發(fā)揮作用，但是穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步的提高，同時含水量仍然較低，所帶來的生產(chǎn)成本較高。本發(fā)明通過銳意的研究，找到了適合于硅片線切割的水基切割液，由于該切割液粘度適中，刃料的懸浮分散性優(yōu)良，具有高帶砂量，切割后晶片無線痕；晶片易清洗，切割損耗小，成品率高；無污染，成本低，穩(wěn)定性好等特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究粘度適中、刃料懸浮分散性優(yōu)良、具有高帶砂量、切割后晶片無線痕、對環(huán)境友好和成本低的硅片線切割水基切割液。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種用于硅片的水基型切割液，由下列質(zhì)量份數(shù)配比的原料組成
聚乙烯醇，2-10份，
苯并三氮唑，0. 05份，
去離子水，89. 95-98份；
其中所述的聚乙烯醇的分子量可在10000-100000之間選取，也可以是幾種不同分子量聚乙烯醇的混合，優(yōu)選的聚乙烯醇最佳的分子量應(yīng)在30000-80000之間。通?，F(xiàn)行的非水基聚乙二醇類的切割液的粘度為35-50 mPa-S (25°C )，為了達(dá)到相同的帶沙量，需要聚乙烯醇的水溶液有近似的粘度。所選聚乙烯醇的分子量過小，則所添加的去離子水減少，于降低切割液的成本不利，若選取聚乙烯醇的分子量過大，則添加的去離子水過多，帶來刃料分散性下降。聚乙烯醇所占的比例，以聚乙烯醇水溶液的粘度為基準(zhǔn)，通常的粘度應(yīng)為35-50 mPa · S (25°C)，小于此粘度范圍，將導(dǎo)致與刃料混合后，在切割時帶出刃料量不夠，導(dǎo)致切割速度下降，若是聚乙烯醇水溶液大于上述粘度范圍，將導(dǎo)致與刃料混合后，在切割時帶出刃料量過多，對硅片容易產(chǎn)生劃痕。為了有效地保護切割線，可適當(dāng)在聚乙烯醇的水溶液中添加少量的防腐蝕劑如苯并三氮唑，苯并三氮唑的用量以小于0. 05%(w/w)為宜，濃度過大將帶來對硅片的玷污。上述一種用于硅片的水基型切割液與刃料(碳化硅、氧化鈰)的混合比以質(zhì)量計為1:0. 5 1。本發(fā)明的優(yōu)點是大大降低切割液成本的同時，由于使用的有機溶劑量很少，所以該水基型切割液對環(huán)境友好，另外，由于刃料的懸浮分散性優(yōu)良，所以使用該切割液后，晶片無線痕；晶片易清洗，切割損耗小，成品率高。
具體實施例方式下面通過具體實施例來介紹本發(fā)明的功效。實施例1配制1200Kg硅片的線切割水基型切割液。首先稱量16Kg的聚乙烯醇(分子量100000)，溶入溫度約為80°C 783. 6Kg的去離子水中，攪拌約3小時，待聚乙烯醇完全溶解后，加入0. 4Kg苯并三氮唑，制得硅片的線切割的分散液。稱量400Kg的碳化硅微粒，充分?jǐn)嚢璺稚?小時，即得硅片的線切割水基型切割液。按上述工藝制備的水基型切割液密度為1.630g/mL，粘度為42 mPa · S (25°C)。為了考察碳化硅微粒在分散液中的分散性能，將制得的切割液置于25mL的比色管中，通過觀察碳化硅沉降的高度來判斷其分散性能，其結(jié)果列于表1。實施例2
按實施例1的方法進(jìn)行配制，稱量80Kg的聚乙烯醇(分子量10000)，溶入溫度約為80°c 719. 6Kg的去離子水中，攪拌約3小時，待聚乙烯醇完全溶解后，加入0. 4Kg苯并三氮唑，制得硅片的線切割的分散液。稱量400Kg的碳化硅微粒，充分?jǐn)嚢璺稚?小時，即得硅片的線切割水基型切割液。按上述工藝制備的水基型切割液密度為1.615g/mL，粘度為39 mPa-S (25°C)。為了考察碳化硅微粒在分散液中的分散性能，將制得的切割液置于25mL 的比色管中，通過觀察碳化硅沉降的高度來判斷其分散性能，其結(jié)果列于表1。實施例3
按實施例1的方法進(jìn)行配制，稱量60Kg的聚乙烯醇(分子量10000)，5Kg的聚乙烯醇 (分子量100000)，溶入溫度約為80°C 734. 6Kg的去離子水中，攪拌約3小時，待聚乙烯醇完全溶解后，加入0. 4Kg苯并三氮唑，制得硅片的線切割的分散液。稱量400Kg的碳化硅微粒，充分?jǐn)嚢璺稚?小時，即得硅片的線切割水基型切割液。按上述工藝制備的水基型切割液密度為1.625g/mL，粘度為45 mPa · S (25°C)。為了考察碳化硅微粒在分散液中的分散性能，將制得的切割液置于25mL的比色管中，通過觀察碳化硅沉降的高度來判斷其分散性能，其結(jié)果列于表1。比較例
使用現(xiàn)行市場銷售的硅片線切割液，將其置于25mL的比色管中，通過觀察碳化硅沉降的高度來判斷其分散性能，其結(jié)果列于表1。從表1中的結(jié)果可知，碳化硅微粒在本發(fā)明的分散液中可進(jìn)行很好地分散，由此聚乙烯醇制得的水基型硅片線切割液穩(wěn)定性良好。表1水基型切割液中碳化硅下沉的高度(cm)
權(quán)利要求
1. 一種用于硅片的水基型切割液，其特征在于由下列質(zhì)量份數(shù)配比的原料組成
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于硅片的水基型切割液，其特征在于其中所述的聚乙烯醇的分子量為10000-100000，或者是幾種不同分子量聚乙烯醇的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于硅片的水基型切割液，其特征在于其中所述的苯并三氮唑的用量以質(zhì)量百分比計小于0. 05%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于硅片的水基型切割液，其特征在于其中所述的聚乙烯醇的分子量為30000-80000之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于硅片的水基型切割液的使用方法，其特征在于其與碳化硅或氧化鈰的比例以質(zhì)量計為1:0. 5 1。聚乙烯醇， 苯并三氮唑， 去離子水，2-10 份， 0. 05 份， 89. 95-98 份。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于硅片的水基型切割液，由下列質(zhì)量份數(shù)配比的原料組成聚乙烯醇，2-10份，苯并三氮唑，0.05份，去離子水，89.95-98份。該水基切割液的特點是成本低、對環(huán)境友好。由于聚乙烯醇水溶液良好粘度和分散性能，刃料在本切割液中分散性能好，特別是在沉降后更容易再分散。使用本發(fā)明的水基切割液，成品合格率高，切割后的硅片更容易清洗。
文檔編號C10M173/02GK102260582SQ20111017448
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者吳偉峰, 王文昌, 陳智棟, 韓國防 申請人:常州大學(xué)