[发明专利]一种用于硅片的水基型线切割液

说明书

技术领域

本发明涉及一种水基切割液的组成。适用于太阳能硅片线切割加工工艺。

背景技术

随着全球资源的逐步短缺和环境的逐渐恶化，太阳能作为高效、清洁的能源越来越受到人们重视，中国作为全球太阳能电池的生产大国，光伏产业的快速发展，使硅片的生产环节变得非常重要。生产成本低、高性能、轻薄高效的硅片是目前光伏产业市场的发展趋势和要求，而硅片生产过程中切割液的作用尤为重要。随着切割技术的发展，对切割液的要求也越来越高。切割液在切割硅片生产中应具有适宜的粘度，优良的冷却效果，良好的散热性能。同时还应具有良好的润滑作用和优异的悬浮分散性能，有效携带刃料，并减少摩擦力，更好地满足现代切割工艺的要求。获得易清洗和表面洁净的硅片也是对切割液所要求的性能。

切割液主要分为油性切割液和水性切割液两大类，其中水性切割液又分为水溶性切割液和水基切割液。早期的切割液以油性为主，其主要特点是以矿物油为主要成分的非水体系，把碳化硅等刃料分散悬浮其中所形成。由于矿物油、有机溶剂易燃，晶片清洗复杂等，在储存、安全、环保方面受到极大限制，废液的处理也是一个潜在的问题，目前已基本被水性切割液取代。目前国内外普遍使用的切割液是水溶性切割液，其主要特点是以水溶性的聚醚类有机物做主要成分，但是这些切割液中不含水分，通过结构和配方的调整达到所需的粘度，产品性能稳定，切割效率和成品率较高。但由于成本原因，水基切割液越来越受到人们的青睐。水基切割液的主要特点是含水量大于20%的可溶性聚烷氧类或聚烷醇类水溶液，通过添加合适的添加剂形成。

发明专利（申请号200410072301.1）“半导体材料的线切割液”揭示了用聚乙二醇为主要成分组成的切割液，特点是提供一种与硅发生化学作用的碱性线切割液，水含量在0-55%。但是该水基切割液由于刃料的分散性较差，未能普及应用。发明专利（申请号200910304258.X）“晶圆切割液”由纯水、甘油及硅酸盐配制而成，特点是主要成分由软水改为纯净水，减少了切割液中硬离子的成分，从而减少了软硬离子的结合几率，切割液中颗粒的形成几率也大大减少，但是由于硅酸盐的使用，对硅片的后续清洗带来麻烦。

发明专利（申请号201010500968.2）“一种具有抗氧化性能的切割液及其制备方法和应用”提供一种具有抗氧化性能的切割液，含水量在0-20%。发明专利（申请号201010500957.4）“一种硬脆性材料水基切割液及其制备方法和应用”提供了一种硬脆性材料水基切割液，含水量在4-20%。发明专利（申请号201010500973.3）“一种硬脆性材料水基切割液”提供一种硬脆性材料的水基切割液，含水量在5-20%。虽然上述专利的切割液在各自的领域发挥作用，但是稳定性还有待进一步的提高，同时含水量仍然较低，所带来的生产成本较高。

本发明通过锐意的研究，找到了适合于硅片线切割的水基切割液，由于该切割液粘度适中，刃料的悬浮分散性优良，具有高带砂量，切割后晶片无线痕；晶片易清洗，切割损耗小，成品率高；无污染，成本低，稳定性好等特点。

发明内容

本发明的目的是研究粘度适中、刃料悬浮分散性优良、具有高带砂量、切割后晶片无线痕、对环境友好和成本低的硅片线切割水基切割液。

实现上述目的的技术方案是：一种用于硅片的水基型切割液，由下列质量份数配比的原料组成：

聚乙烯醇，                       2-10份，

苯并三氮唑，                      0.05份，

去离子水，                        89.95-98份；

其中所述的聚乙烯醇的分子量可在10000-100000之间选取，也可以是几种不同分子量聚乙烯醇的混合，优选的聚乙烯醇最佳的分子量应在30000-80000之间。通常现行的非水基聚乙二醇类的切割液的粘度为35-50 mPa·S（25℃），为了达到相同的带沙量，需要聚乙烯醇的水溶液有近似的粘度。所选聚乙烯醇的分子量过小，则所添加的去离子水减少，于降低切割液的成本不利，若选取聚乙烯醇的分子量过大，则添加的去离子水过多，带来刃料分散性下降。

聚乙烯醇所占的比例，以聚乙烯醇水溶液的粘度为基准，通常的粘度应为35-50 mPa·S（25℃），小于此粘度范围，将导致与刃料混合后，在切割时带出刃料量不够，导致切割速度下降，若是聚乙烯醇水溶液大于上述粘度范围，将导致与刃料混合后，在切割时带出刃料量过多，对硅片容易产生划痕。