本发明专利技术公开了一种提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂及其制备和使用方法，由以重量百分比计的50～96.5％聚乙二醇，1～10％渗透剂，1～20％醚醇类表面活性剂，0.5～10％抗极压螯合剂和1～10％助洗剂组成；其制备过程包括称量和混合配制；其使用过程如下：I、第一次线切割及砂浆回收；II、添加剂添加：将添加剂以1∶100±10重量比加入到回收的第一次线切割后的砂浆中并搅拌均匀；III、第二次线切割；IV、第三次线切割及砂浆回收。本发明专利技术设计合理、添加剂制备及使用过程简单、操控方便且使用效果、实用价值高，能解决现有硅片切割液存在的污染较严重、废片率较高、生产成本高、利用率低等缺陷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硅晶线切割
，尤其是涉及一种提高硅晶线切割砂浆利用率的 添加剂及其制备和使用方法。
技术介绍
硅片是半导体、太阳能以及液晶显示等行业的基础材料，分为单晶硅片和多晶硅 片，其原料为单体单晶硅或多晶硅，经过铸锭炉拉成硅锭，再切成硅棒，之后使用线切割机 加工成各种规格的硅片。聚乙二醇型硅晶线切割液是以聚乙二醇为主成分复配以抗氧化剂、螯合剂和表面 活性剂等组分混合而成的产品，是目前市场上主导硅晶切割液。该类产品具有无毒、无刺激 性，且有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性等特点。在切割使用性能方 而，该产品以其高悬浮力、高润滑性及高分散特性将碳化硅等切割磨料均勻地附着在切割 钢丝线上，并通过钢线快速的运动来带动磨料从而实现对多晶硅(单晶硅)的切割成片加 工。硅晶线切割液是光伏产业中必不可少的重要辅助生产材料。经过切削后的砂浆含有切削硅棒时产生的硅粉、破碎的微小碳化硅颗粒以及钢丝 经过磨削后产生的微量铁粉及部分氧化铁，同时水分和金属离子含量也明显增加。大量增 加的固体颗粒以及水分降低了砂浆的粘度，影响其悬浮稳定性以及钢线的挂膜带浆能力， 使砂浆切削性能降低。微小颗粒的团聚极易造成硅片表面的划痕，同时，在新增表面能的作 用下，硅表面吸附各种杂质，并且极易形成化学吸附，产生各种不均勻的表面斑痕而难以清 洗。特别是以铁微粉及部分氧化铁以及液体中以铁离子为主的金属离子在切削过程中，由 于抗氧化剂、螯合剂和表面活性剂等消耗殆尽，会附着在晶片表面并渗入晶片内部，造成金 属污染，这些都严重影响了硅片的质量，对生产造成极大损失。目前，硅片切割企业为保证硅片质量，在生产过程中不得不使用新砂浆或者用回 收废砂浆补充新鲜切割液来降低生产成本。生产实际表明，用新鲜砂浆首次切割硅棒所产 生的废片(划痕、花斑等)小于1%，一次切割完毕并借助在线分离后用此砂浆进行第二次 切割硅棒所产生的废片约占总量的3%，第三次切割硅锭所产生的废片约占总量的7%，已 没有应用价值。所以，一般在生产上用在线回收砂浆可提高切割砂浆的利用率以降低生产 成本。但是，由于在砂浆使用过程中原有的抗氧化剂、螯合剂和表面活性剂等重要成分的消 耗使得砂浆的性能已严重退化，如带砂能力减弱、金属离子含量增加以及氧化产生色素等。 这些因素严重影响了硅片的切割与清洗，产生大量的废片，提高了生产成本。所以，在生产 中砂浆只能利用两次而不能用于第三次切割。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种投入成本 低、添加方便且使用效果好、实用价值高的提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂，其特征在于由按重量百分比计的50% 96. 5%聚乙二醇， 10%渗透 剂， 20%醚醇类表面活性剂，0. 5% 10%抗极压螯合剂和 10%助洗剂均勻混 合而成，所述聚乙二醇的分子量为200D 600D，所述渗透剂为具有5 10个碳原子的脂 肪醇聚氧乙烯醚，所述抗极压螯合剂为具有10个以上聚氧乙烯链段的有机磷酸酯或有机 硫酸酯，所述助洗剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP_k25和聚乙烯吡咯烷酮PVP-k 30中的一种或两 种。上述提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂，其特征是所述抗极压螯合剂为脂肪 醇硫酸酯单乙醇胺盐ASEA或醇醚磷酸单酯乙醇胺盐。上述提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂，其特征是所述醚醇类活性剂为脂肪 醇聚氧乙烯醚硫酸盐AES。上述提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂，其特征是所述醚醇类活性剂为 AE0-7非离子表面活性剂和AE0-12非离子表面活性剂中的一种或两种。同时，本专利技术还公开了一种制备方法步骤简单且实现方便的提高硅晶线切割砂浆 利用率的添加剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、各组分称量按照重量百分比为50% 96. 5% 10%: 20% 0.5% 10% 10%的比例，对聚乙二醇、渗透剂、醚醇类表面活性剂、抗极压 螯合剂和助洗剂分别进行称量；步骤二、混合配制在35°C 120°C温度条件下，将步骤一中所称量的聚乙二醇、 渗透剂、醚醇类表面活性剂、抗极压螯合剂和助洗剂混合且充分搅拌5分钟 10分钟后，制 得添加剂。上述提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂的制备方法，其特征是步骤二中所述 的在35°C 120°C温度条件下，将步骤一中所称量的聚乙二醇、渗透剂、醚醇类表面活性 剂、抗极压螯合剂和助洗剂均勻混合时，先通过加热设备将聚乙二醇加热至35V 120°C 后，再将渗透剂、醚醇类表面活性剂、抗极压螯合剂和助洗剂加入聚乙二醇中进行混合。另外，本专利技术还提供了一种添加步骤简单、添加量控制方便且使用效果好的提高 硅晶线切割砂浆利用率的添加剂的使用方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤I、第一次线切割及砂浆回收采用预先配制好的线切割液对单晶硅或多晶 硅进行第一次线切割，且线切割过程中对线切割砂浆进行回收，此时所回收的线切割砂浆 为第一次线切割后的砂浆；所述线切割液为常规使用的以聚乙二醇为主成分的单晶硅切割 液或多晶硅切割液；步骤II、添加剂添加将混合配制好的添加剂在连续搅拌状态下以1 100士 10 的重量比加入到步骤I中回收的第一次线切割后的砂浆中，并充分搅拌均勻，制得加有添 加剂的线切割砂浆；步骤III、第二次线切割采用步骤II中所述加有添加剂的线切割砂浆对单晶硅 或多晶硅进行第二次线切割；步骤IV、第三次线切割采用步骤III中第二次线切割后的砂浆对单晶硅或多晶 硅进行第三次线切割；步骤I中所述的第一次线切割、步骤III中所述的第二次线切割和步骤IV中所述 的第三次线切割过程，均采用多线切割机且按常规线切割工艺进行切割。上述提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂的使用方法，其特征是步骤II中进行 充分搅拌时，搅拌时间为60分钟 120分钟。上述提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂的使用方法，其特征是步骤II中将混 合配制好的添加剂在连续搅拌状态下加入到步骤I中回收的第一次线切割后的砂浆中时， 所述添加剂与第一次线切割后砂浆的重量比为1 100。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1、有效地提高了硅晶线切割砂浆的利用率，能显著降低生产成本。实际使用时，在 第一次切割回收的砂浆中加入本专利技术所述的添加剂，再进行第二次和第三次线切割，且第 三次切割之前不必再加添加剂，因而只需添加一次添加剂即可。2、所制得的添加剂具有很好的渗透、润滑和螯合作用，明显降低了切片的表面损 伤、机械应力及热应力，增加了硅片成品率。3、有效地解决了硅晶线切割砂浆使用后期切屑和切粒粉末再沉积的问题，避免了 硅片表面的化学键合-吸附作用，便于硅片的清洗和后续加工。4、选用高效螯合剂，有效控制了金属离子对硅片的污染，有利于提高产品质量。5、添加剂制备及使用过程简便，制备时只需将各组分按照设计配比均与混合即 可，且使用时将上述添加剂在不断搅拌下加入到在线回收的第一次线切割后的砂浆中且搅 拌混勻后，即可进行第二次切割，第三次切割时不必再加入添加剂。6、实用价值高，通过在第一次使用后的线切割砂浆中添加少量的添加剂，即可明 显改善砂浆的综合性能，有效地提高半导体硅晶线切割砂浆的利用率，可使砂浆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高硅晶线切割砂浆利用率的添加剂，其特征在于：由按重量百分比计的５０％～９６．５％聚乙二醇，１％～１０％渗透剂，１％～２０％醚醇类表面活性剂，０．５％～１０％抗极压螯合剂和１％～１０％助洗剂均匀混合而成，所述聚乙二醇的分子量为２００Ｄ～６００Ｄ，所述渗透剂为具有５～１０个碳原子的脂肪醇聚氧乙烯醚，所述抗极压螯合剂为具有１０个以上聚氧乙烯链段的有机磷酸酯或有机硫酸酯，所述助洗剂为聚乙烯吡咯烷酮ＰＶＰ－ｋ２５和聚乙烯吡咯烷酮ＰＶＰ－ｋ３０中的一种或两种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国农，贺鹏，杨易，陈波，
申请(专利权)人：西安华晶电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：87
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