[发明专利]一种高效切割硅片用金刚线的制造方法

说明书

本发明涉及金刚线技术领域，且公开了一种高效切割硅片用金刚线的制造方法，该制造方法涉及金刚石微粉表面改性、预镀、上砂、二次镀、清洗、烘干以及收线等步骤实现该高效切割硅片用金刚线的制造方法，预镀提供化学镀以及电镀两种方法，母线与金刚石微粉经过表面预处理得到微纳米级的凹坑，能够增强镍离子在母线上的附着面积，进而提高镍层与金刚石颗粒表面的附着力，最终提高金刚石颗粒与母线的结合力，其中通过对电镀液的添加剂配比、电流分布、pH大小、粘度、液体流速的调节，对母线运行速度的控制以及上砂过程中采用更加稳定的添加剂添加方式，能够保证金刚石颗粒在母线上均匀分散，附着力稳定，没有团聚现象。

技术领域

本发明涉及金刚线技术领域，具体为一种高效切割硅片用金刚线的制造方法。

背景技术

切割加工是目前硬脆材料加工方法中最常用的一种，常见切割方式有激光切割、机械切割，机械切割分为刚性切割与柔性切割。随着太阳能光伏产业的逐渐扩大，硅晶体的加工越来越受到重视。硅晶体的切割加工主要是采用机械切割中的柔性切割来完成。柔性切割是采用一种高碳钢丝结合磨粒对硅晶体进行切割，柔性切割按照磨粒存在形式分为游离磨粒切割和固结磨粒切割，游离磨粒切割是用细丝母线带动直径为8-20um的SiC浆液，实现对晶体硅的磨削切割，又称砂线切割；固结磨粒切割是先给细丝母线周围电镀上微小颗粒的金刚石，然后用电镀好的细丝切割晶体棒，又称金刚线切割。游离磨粒切割是基于细丝母线的高速运动将磨粒带到切割区域，并通过磨粒的滚动-压痕作用实现材料的去除，由于进入切割区域的磨粒数目受到磨削液粘度及其行为的影响，因此对切割效率产生一定的影响。随着技术的改进，市场需求越来越大，由于效率低，油性切割液对环境造成很大的污染，砂线切割已经逐渐被淘汰。金刚线切割由于具有效率高，成本低，环保压力小而迅速受到市场青睐。目前采用现有的金刚线切割，每切割一个工件，所需要的时间为3-4h，无论是从企业自身盈利方向，还是从市场需求来看，效率不能满足要求。引起现有金刚线切割效率低的原因主要有：金刚石微粉直径分布不均匀、母线抗拉强度稳定性差、金刚石出刃高度分布不均、金刚石微粉分布密度低、团聚现象明显等。为了保证金刚石微粉在母线上的分布密度高且不发生团聚是比较困难的，为了降低团聚则可能要降低颗粒密度；为了提高金刚石颗粒密度，可能带来团聚现象严重。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效切割硅片用金刚线的制造方法，具备制备的金刚线上金刚石颗粒密度高，金刚石附着力大等优点，解决了现有技术中制备的金刚线上金刚石颗粒密度低，金刚石附着力小的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效切割硅片用金刚线的制造方法，包括以下步骤：

(1)金刚石微粉表面改性：取粒径范围在1-50μm的单晶金刚石微粉，再用质量分数为10％的失水山梨醇单硬脂酸酯对其进行表面改性处理。

(2)表面预处理：对金刚石微粉采用质量浓度30％NaOH与质量浓度30％HNO3溶液分别浸泡10min，对金刚石微粉表面进行腐蚀处理形成微纳米级凹坑，再将金刚石微粉经过清洗，最后将金刚石微粉150℃烘干。

(3)预镀：采用化学镀或者电镀方法进行预镀。

(4)上砂：在砂槽进行上砂，镀液成分：镀液250L，氨基磺酸镍0.5L/L(每升氨基磺酸镍原液含有镍离子140g)，硼酸25g/L，氯化镍9g/L，金刚石微粉粒径均值10um，金刚石微粉3.8g/L，添加剂按质量比重为20添加，镀液粘度1.1mPa·S，镀液循环流量150L/min，pH4.6。

(5)二次镀：将上完砂的母线通过二次加厚槽进行电镀加厚，二次镀槽中镀液成分：二次镀液为260L，其中氨基磺酸镍0.6L/L(每升氨基磺酸镍原液含有镍离子150g)，硼酸28g/L，氯化镍11.5g/L，光亮剂3g，二次镀液粘度1.3mPa·S，二次镀液循环流量150L/min，pH3.8。