[发明专利]金刚石线专用切割液

说明书

技术领域

本发明涉及硅晶片切割液，尤其涉及专用于金刚石线切割的硅晶片切割液。

背景技术

硅晶片是半导体、太阳能、液晶显示灯行业的基础材料，分为单晶硅片和多晶硅片，其原材料为单体单晶硅或多晶硅锭，再加工成硅棒，使用线切割机加工成需求厚度规格的硅片。在传统游离磨料线切割方式加工硅片的过程中，切割液通过悬浮、润滑、分散、冷却等特性将碳化硅等切割磨料均匀的附着在高速运动的钢丝线上，并通过快速运动来带动磨料对硅棒进行切割。

随着太阳能产业的发展，出现了一种新的多线切割方式——金刚石线切割，使用固定在钢线上的金刚石颗粒进行切割的技术。此种金刚石线切割技术对太阳能硅片切割液产生了更高的要求：1、满足金刚石线高速切割要求，其切割速度是传统技术的2.5倍；2、更好的分散硅粉的能力；3、TTV和厚度的匀一性要求更高；4、低廉的价格。

针对国内外现有的传统切割液，因其都是与传统游离磨料切割工艺配套，其所具备的性能或是无法满足金刚石线切割要求，或是为金刚石线切割技术所不需要的性能，且制备成本较高。而从国外进口的满足金刚石线切割要求的切割液，购买成本高，阻碍了金刚石线切割技术运用的产业化步伐。

传统切割液在切割过程中主要存在以下问题：

（1）成本高，目前市场价格约为1.6万元/吨；

（2）经过切削后的砂浆中含有以下固体：切削硅棒时产生的硅粉，破碎的碳化硅颗粒、较大的碳化硅颗粒、钢丝经过磨削后产生的铁微粉及部分氧化铁都对环境产生很大污染，须进行回收处理后才能排放，而碳化硅的回收成本比较高；难以达到对环境零污染的要求；

（3）在切割过程中，约有40%的硅粉的浪费，这些切割过程中损失的硅粉分布在切削后的砂浆中，由于砂浆粘度比较高、单次切割使用量大，现有废液回收技术难以进行有效的分离，并且分离的成本也非常高；

（4）由于传统切削液在使用时加入了用来切割硅片的碳化硅，为使碳化硅分布均匀，便于切割和提高切割质量，传统切割液粘度应高、流动性较低，因而不利于高速切割，传统游离式砂浆切割速度慢，切割效率不高，

（5）由于线切割切削液适用性不强，使金刚石线切割硅晶片受到了限制，目前金刚石线切割大都仅仅应于硅晶棒开方加工。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型的能满足金刚石线切割技术要求，保证切割硅片性能，并能大大降低生产成本的金刚石线专用切割液。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述金刚石线专用切割液由19～59%wt的聚乙二醇、40.5～80.5%wt的纯水、0.05～0.2%wt的防锈剂、0.05～0.2%wt的乳化剂和0.3～0.5%wt的消泡剂组成。

本发明按比例将上述原料加入低速搅拌缸中均匀搅拌混合而成。

所述防锈剂为苯并三氮唑（C₆H₅N₃）、苯甲酸铵、三乙醇铵一种或两种以上；所述乳化剂为辛基酚聚氧乙烯(10)醚、壬基酚聚氧乙烯醚一种或两种；所述的消泡剂为聚甲基硅氧烷、聚乙基硅氧烷、聚丙基硅氧烷、聚丁基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷和/或聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上。

所述聚乙二醇的分子量为100-600，它可由一种分子量的聚乙二醇组成，也可由两种不同分子量的聚乙二醇混合组成；所述聚乙二醇作为非离子型聚合物的聚乙二醇，可以与水进行任意比例互溶，是硅片切割液的主体，在硅片加工过程中起了非常重要的作用。

所述纯水是指以符合生活饮用水卫生标准的水为原水，通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法，制得的密封于容器内，且不含任何添加物，无色透明，可直接饮用的水。

本发明中各组分的作用分别为：

聚乙二醇作为粘度适当的分散剂，可以吸附于固体颗粒表面而产生足够高的位垒和电垒，不仅阻碍颗粒互相接近、聚结，也能促使固体颗粒团开裂散开，可保证线切割液的悬浮性能。同时，该分散剂在固体颗粒团受机械力作用出现微裂缝时，能渗入到微细裂缝中去定向排列于固体颗粒表面而形成化学能的劈裂作用，分散剂继续沿裂缝向深处扩展而有利于切割效率的提高；纯水可溶解聚乙二醇，并降低切割液制备成本；防锈剂是起保护切割体系的作用；乳化剂分散不同液体间的界面张力，阻止分散的小液滴、微粒互相凝结；消泡剂可消除切割液制备、硅片加工过程中的泡沫，提高切割液的渗透能力。

本发明所述专用切割液主要性能指标：