[发明专利]水性切削液组合物

说明书

一种基于水的切削液，其包含水和浊点为30℃至80℃的水溶性聚烷二醇(PAG)。所述切削液基于水，即，其包含至少50重量％(wt％)水。所述切削液极适用于用于切削硅锭的金刚石线锯。所述切削液展现以下项中的一或多者：低氢气产生、无晶片清洁问题、良好润滑性、良好冷却效率、良好切屑悬浮和分散、低泡、对金属离子一股不敏感并且为不可燃的。

技术领域

本发明涉及切削液。在一个方面，本发明涉及水性切削液，而在另一方面，本发明涉及适用于金刚石线锯之水性切削液。

背景技术

金刚石线切割为一种用于光伏(PV)硅晶片制造的技术。不同于松散研磨线锯技术，金刚石线用树脂层或通过电镀将研磨颗粒固定在芯线上，并通过经固定研磨颗粒执行切削动作。切割过程包括抵靠着工件(例如硅锭)移动金刚石线锯，同时切削液或冷却液从储存槽喷洒到线网上。线网或线上所形成的液膜与移动的线一起行进到工件的接触正面而提供冷却和润滑。随后，切削液与切削过程中所产生的工件粉末或粒子一起落回储存槽。冷却切削液混合物并循环返回以继续使用直到切削液变得耗尽或粉末含量达到特定量为止。将切削液或切削液与粉末的混合物的温度维持在室温或略低于室温，例如25℃。在线与硅锭的接触面，由于锭与线之间的摩擦，温度通常在50℃至80℃范围内。除冷却和润滑的主要功能以外，切削液还应提供悬浮和运载(即分散)工件粉末(切屑)的能力，并且其应产生极少(如果有)泡沫。

金刚石线晶片切割需要基于水的切削液，因为其提供良好冷却效率和较少环境影响，并且其提供降低成本之潜力。然而，存在技术挑战，其阻止基于水的切削液在实际上可被接受。主要挑战包括晶片表面清洁困难和氢气产生，其通常与新产生的硅表面与水的反应有关。此外，基于水的切削液的润滑性劣于基于聚烷二醇(PAG)的切削液。

金刚石线切削技术的从业者、尤其使用此技术切削硅锭者关注如下基于水的切削液，其展现良好润滑性和分散能力，但使氢气产生和晶片清洁问题减到最少。

发明内容

在一个实施例中，本发明为一种包含水和水溶性聚烷二醇(PAG)的基于水的切削液，其中水溶性聚烷二醇的浊点为30℃至80℃，更通常浊点为40℃至70℃并且甚至更通常浊点为40℃至60℃。

在一个实施例中，本发明为一种切削液，其包含：

(A)浊点为30℃至80℃的水溶性PAG，

(B)水和以下各项中的至少一者：

(C)湿润剂；

(D)分散剂；

(E)消泡剂；

(F)腐蚀抑制剂；

(G)螯合剂；和

(H)杀生物剂。

在本发明的某些实施例中，切削液包含任选组分中的两者、三者、四者、五者或所有六者。切削液基于水，即，其包含至少50、通常至少60、更通常至少80并且甚至更通常至少90重量％(wt％)水。通常，切削液包含低于98、更通常低于97wt％水。水来源可大幅变化，并且通常水不含颗粒或其他污染物。通常，水经去矿物质及/或去离子。

本发明的切削液展现低粘度、良好冷却效率、良好切屑悬浮和分散、切屑粒子(尤其硅粒子)的良好湿润、金刚石线锯的良好清洁、良好晶片表面清洁、低泡、对金属离子一般不敏感并且为不可燃的。同时，本发明的切削液在高温下极其稳定并具有相对长寿命，例如通常切削液可在其需要被更换之前用于切削多个工件。另外，硅切屑上的任何残余切削液可容易地去除，从而可进行切屑的便利再循环。

在一个实施例中，本发明为一种用与基于水的切削液结合使用的线锯切削硬脆材料的方法，所述方法包含使所述材料与线锯和切削液在切削条件下接触的步骤，所述切削液包含：

(A)浊点为30℃至80℃的水溶性PAG，