[发明专利]一种硅片切割液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅片切割液及其制备方法。 

背景技术

在光伏太阳能硅片切割过程中，硅片切割液作为硅片切割过程中必须使用的一种辅料耗材产品，其用量随着光伏太阳能行业以及中国的硅片加工行业的壮大而扩展。 

通过将切割液与切割砂（通常为碳化硅）按一定比例互配混合得到切割用砂浆，并以切割钢线为载体带动砂浆将硅块切割成硅片。多线切割是利用并排的钢丝在运动过程中将切割用砂浆带入硅块切割缝隙中，通过砂浆中磨料的滚磨作用将硅块加工成硅片的过程。在切片机及人员操作稳定的情况下，硅片加工的质量和切割过程中的稳定性主要取决于砂浆的切割能力。而pH值是切割液的一项重要参数，pH值的大小直接影响到切割液的使用质量，对切割硅片的质量有着重大的影响。 

目前，切割液的主要成分为聚乙二醇（PEG），其中通常会含有一定比例的表面活性剂、润滑剂、渗透剂和鳌合剂等。目前多线切割用砂浆的主流悬浮液以PEG200（聚乙二醇）为主。其分子式为HOCH₂(CH₂OCH₂)_nCH₂OH。在PEG200中，n=3，一般是4个分子的聚合，由环氧乙烷聚合而成。 

PEG的主要性能有无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，并与许多有机组份有良好的相溶性。同时具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等。多线切割中主要应用到其润滑性和分散性。 

多线切割过程中的碳化硅在PEG中的分散性，决定着切割过程的稳定性及 硅片的表面质量。通过对PEG分子结构和键能的研究表明，强极性键使单个PEG为高度极化分子，在极性键中最容易失去-OH中的H，与因表面配位不足而产生的极性电荷碳化硅进行结合。碳化硅的等电点在pH=3.9附近，砂浆的pH值在不同的范围时，碳化硅表面的电荷类型和电荷密度不同，从而使得PEG对碳化硅的饱和吸附量出现差别。 

根据测量与分析，PEG的pH值会随温度变化而变化。在PEG分子结构中，最活泼的是羟基中的氢。随着温度的上升，内能增加，分子布朗运动变得剧烈，从而非常容易失去羟基中的氢，使pH降低。 

当砂浆中的SiC颗粒分布在PEG中时，其SiC颗粒的zeta电位取决于pH值，颗粒表面的不饱和键位既可以被正离子填充，也可以被负离子填充。一般在PEG中，SiC的等电点在pH=3.9附近。当pH<3.9时，颗粒表面正电荷的密度大于负电荷，zeta电位为正；当pH>3.9时，颗粒表面的负电荷密度大于正电荷，zeta电位为负。 

硅片切割用砂浆的pH值一般控制在5～8。在此范围内，SiC颗粒的zeta电位为负，SiC颗粒表面被负电荷填充，整个颗粒表现为负电荷。在负电荷的静电作用下，SiC颗粒之间形成静电排斥力。这种静电排斥力会阻止SiC颗粒之间的相互团聚，从而使SiC颗粒之间相互分散开来，防止砂浆在切割过程中发生团聚现象，避免影响到硅片切割质量。 

在实际生产过程中，发现切割液的pH值会随着储存时间的增加而缓慢降低。当pH降低到一定数值后，将对切片质量产生重大影响。在砂浆切割过程中，砂浆发生团聚，管路压力过高，会发生过滤袋堵塞，影响正常切割生产，严重时可能造成整刀砂浆报废，大大增加了生产成本。 

因此，为了能更好的控制切割液的pH值，稳定生产，研究发现在切割液 中加入一定比例的pH缓冲溶剂，能够在有效使用期内保持切割液的pH值稳定，改善切割液的pH值会缓慢降低的情况，从而杜绝或者大大改善了pH值波动对生产加工质量的影响。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片切割液及其制备方法。 

选用在切割液中加入某种有机碱类化学物质，在不影响切割液其他各项物化性能的前提下，添加入一定量该类物质，从而使切割液的pH值保持稳定。 

为达此目的，本发明采用以下技术方案： 

本发明提供了一种硅片切割液，所述硅片切割液主要由PEG、表面活性剂、润滑剂、渗透剂和鳌合剂组成，所述硅片切割液中含有甲酰胺溶液。 

甲酰胺的化学式为CH₃NO，常温下为一种无色油状液体，具有弱碱性，吸湿性。其闪点，燃点都较高，因此安全性能相对而言较高，相对密度为1.12，与PEG的密度相仿。其缺点是具有轻微的刺激性和致敏性，因此在实际使用中需要佩戴化学防护镜和橡胶手套。 

本发明在硅片切割液中加入甲酰胺溶液，可以增加硅片切割液的存放时间，有效降低因存放时间过长导致硅片切割液的pH值下降的影响。