[发明专利]一种用于金刚石线切割技术的冷却液

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却液，更具体地，本发明涉及用于硬脆性材料片、方及块的切割尤其是用于金刚石线切割的切割液，更具体为用于金刚石线切割的冷却液。

背景技术

目前，硬脆材料切片厂家普遍采用的游离磨料的多线切割技术，虽然能获得良好的切片质量，但由于切割过程是钢线带动砂浆完成切割作用，能量传输步骤多造成大量损耗，因此，切割效率较低。近几年兴起的金刚线切割技术是通过各种方法将金刚砂直接固定在锯丝表面，这样能量传输减少到两步，提高了切割效率，并且由于不使用游离磨料所用的砂浆，作业环境也能得到很大改善。因此，在极力追求降低切割厚度、增大切片尺寸及提高切割效率的硅片生产行业，金刚线切割技术将会逐步成为主流技术。

国外许多线切割机生产厂家都有新型的金刚线切割设备推出，在国内金刚线切割技术还只是用于硅锭开方、去头尾和硅芯的切割及其他硬脆性材料如蓝宝石、锗、碳化硅、砷化镓的切割(后道工序可以研磨和抛光解决表面的粗糙程度问题)。硅片切割一直没有推广，原因是金刚石线的切削力比较大，切割出来的硅片表面质量比较粗糙，不能实现令用户满意的表面质量。

如何改善切片表面质量，不但要从金刚石线锯质量和锯切工艺着手，切割过程中冷却液的润滑、冷却性能也起到不可忽视的作用。

CN102159691A公开了一种与金刚石线锯切割联用的含水切割液，该切割液由分散剂、润湿剂、消泡剂、缓蚀剂、螯合剂、生物灭杀剂和水组成，具有较好的冷却性和分散性。然而，该切割液的润滑性难以满足实际使用的要求。

研究表明，冷却液的良好润滑性可以减缓钢线与硅片之间的硬摩擦，降低摩擦热的产生，从而可以减少线痕，达到提高切片表面质量的效果。

发明内容

为了解决如上技术问题，本发明人经过深入研究发现，通过加入润滑剂，可以显著地改善现有冷却液的性能，特别是在金刚石线切割过程中，可以大幅提高产成品的合格率。

因此，一方面，本发明提供一种用于金刚石线切割的冷却液，该冷却液主要由润滑剂、乳化剂、防锈剂、分散剂、防腐剂和水组成，各组分的质量百分比为：

另一方面，所述的润滑剂为选自聚烷氧基化合物、有机酯、合成碳氢化合物中的一种或多种。

所述的聚烷氧基化合物为选自烷基醇聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚、烷基酸聚氧乙烯酯中的一种或多种。

所述的聚烷氧基化合物的数均分子量范围为200～4000。

所述的有机酯为选自油酸异辛酯、磺化油、山梨醇油酸酯、癸二酸二异辛酯、辛酸季戊四醇酯、三羟甲基丙烷油酸酯的一种。

所述的合成碳氢化合物为选自聚α烯烃、烷基芳香烃的一种或多种。

再一方面，所述的乳化剂为选自壬基酚聚氧乙烯醚(NP系列)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP系列)、苯乙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基三甲基铵盐、烷基苯磺酸盐、脂肪酸盐、脂肪醇硫酸盐中的一种或多种。

再一方面，所述的防锈剂为选自三乙醇胺、三乙醇胺硼酸酯、钼酸钠和石油磺酸钡中的一种或多种。

再一方面，所述的分散剂为选自丙烯酸-马来酸共聚物、三乙基己基磷酸、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、硅酸钠和硅酸钾中的一种或多种。

再一方面，所述的防腐剂为选自苯甲酸或其盐、山梨酸或其盐、对羟基苯甲酸酯、硼酸或其盐以及氯化苯甲烃铵中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要在于：

1.本发明的冷却液具有优秀的润滑、冷却性能，适用于金刚石线切割设备，可以显著地提高切片表面质量和成品率。

2.本发明的冷却液无毒无害，易于清洗，回收。

具体实施方式

本发明主要是用于金刚石线切割技术的冷却液，适用于晶硅、蓝宝石等硬脆性材料的切割。冷却液主要由润滑剂、乳化剂、分散剂、防锈剂防腐剂和水组成。

在本发明的冷却液中添加润滑剂，可以有效减缓钢线与硅片之间的硬摩擦，减少摩擦热的产生，进而可以减少线痕，达到提高切片表面质量的效果。

所述润滑剂为选自聚烷氧基化合物、有机酯、合成碳氢化合物中的一种或多种，其质量百分比范围为5～50％，优选范围为20～50％。当润滑剂的质量百分比大于50％时，冷却液的粘度过大，不易于切割；当润滑剂的质量百分比小于5％时，难以起到有效地润滑效果。

在本发明的冷却液中添加乳化剂可以使冷却液为外观均一液体，并且有利于切片后续清洗。