金刚线切割硅片的冷却液及降低发热量的切割工艺制造技术

本发明专利技术涉及金刚线切割硅片的冷却液及降低发热量的切割工艺，属于机械精密加工冷却液技术，该冷却液由以下质量分数的组分通过搅拌混合制备而成：润滑剂5‑50％、散热剂1‑5％、消泡剂0.05‑10％、流平剂0.05‑5％、增稠剂3‑8％、分散剂2‑35％、表面活性防腐蚀剂0.5‑5％、防沉剂0.5‑5％，水5‑90％，此外，采用了硅碇排布为多个直排进行切割降低发热量加快切割时间。该专利具备良好的散热性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐性能、流动性能的切割液，另一方面改良切割工艺降低切割产生热量提高切割精度。

The cooling liquid of silicon wafer cutting and the cutting process to reduce the calorific value of the silicon wafer

The invention relates to a cooling liquid diamond wire cutting silicon and reduce the cutting process of heat, which belongs to the cooling liquid technology of precision machining, the coolant mass fraction consists of the following components by mixing prepared: 50%, 5 lubricant cooling agent, defoaming agent 1 5% 0.05 10%, leveling 0.05 agent 5%, thickening agent, dispersing agent 3 8% 2 35% surfactant, corrosion inhibitor, anti settling agent 0.5 5% 0.5 5% 5 90%, water, in addition, the anchor arrangement for multiple silicon cutting straight row reduce heat accelerated cutting time. The patent has good heat dissipation, lubricity, antirust performance, degreasing and cleaning function, anticorrosive property and flow performance cutting fluid. On the other hand, it improves cutting technology, reduces heat generated by cutting and improves cutting accuracy.

【技术实现步骤摘要】
金刚线切割硅片的冷却液及降低发热量的切割工艺
本专利技术属于机械精密加工冷却液
，主要涉及金刚线切割硅片的冷却液及降低发热量的切割工艺。
技术介绍
金刚石线切割机是应用于切割硅片最主要的设备，金刚石线切割机采用金刚石线单向循环或往复循环运动的方式，使金刚石线与被切割物件间形成相对的磨削运动，从而实现切割的目的。当加工的材料不导电而需要采用线切割的加工方式时，电火花线切割机将失去效果，为此金刚线切割机便开始显现其加工优势，其可对导电和不导电材料(只要硬度比金刚石线小)进行切割加工。因此，金刚石线切割机广泛用于切割各种金属和非金属复合材料，如陶瓷、玻璃、岩石、宝石、玉石、陨石、单晶硅、碳化硅、多晶硅、耐火砖、环氧板、铁氧体、PCB以及建筑材料、牙科材料、生物及仿生复合材料等，特别适用于切割高硬度、高价值、易破碎的各种脆性晶体。地壳中含量达25.8％的硅元素，为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。由于硅元素是地壳中储量最丰富的元素之一，对太阳能电池这样注定要进入大规模市场(massmarket)的产品而言，储量的优势也是硅成为光伏主要材料的原因之一，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。金钢石线切割硅片过程中会产生大量的热量，如果不及时冷却会影响切割的精度，甚至影响切割设备，因此，需要在切割硅片过程中喷射冷却液用来冷却和润滑刀具和加工件，冷却液由多种超强功能助剂经科学复合配合而成，同时需要具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。中国专利2011104527369提供了一种用于金刚石线切割技术的冷却液，该冷却液主要由润滑剂、乳化剂、防锈剂、分散剂、防腐剂和去离子水组成，其中各组分的质量百分比为：润滑剂5～50％，乳化剂0.05～10％，防锈剂0.1～5％，分散剂0～10％，防腐剂0～5％，余量为去离子水。该冷却液具有优良的润滑性、分散性和易清洗性，适用于晶硅、蓝宝石等硬脆性材料的切割，在满足金刚线高速切割的同时，可实现良好的切片表面光洁度，显著地提高了产品合格率，但该切割液的流动性难以满足实际使用的要求，而且金刚石线切割会产生大量热量，上述切割液在散热性能上也不足。中国专利2009801369862提供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。中国专利201310487352.X提供了一种金刚砂线切割液及其制备方法，该金刚砂线切割液包括如下重量百分比的配方组份：分散剂：1％～50％，润滑剂：2％～40％，极压剂：0～20％，润湿剂：1～20％，消泡剂：0～10％，增稠剂：0～5％，pH稳定剂：0～5％，去离子水：10～90％。该金刚砂线切割液制备方法只需按配方将各组份混合并搅拌至各组分完全溶解即可得到切割液，然而，该切割液防腐蚀性不能很好的满足实际切割的要求且切割液散热性能低。然而在实际金刚线切割硅片过程中会产生大量的热量，热量过大会影响切割产品的质量，所以切割冷却液除了具备优良的分散性能、润滑性能、防腐蚀性以外，还应有优异的自散热性能，这些是目前现有技术中存在的不足。此外，切割时间越长，功率越大产生的热量越高。因此，一方面需要改善切割液的散热效果，另一方面需要改良切割工艺尽量降低切割功率、减小切割时间都是有效提高金刚线切割硅片精度的措施。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供金刚线切割硅片的冷却液及降低发热量的切割工艺，一方面提供具备良好的散热性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐性能、流动性能的切割液，另一方面改良切割工艺降低切割产生热量提高切割精度。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中由以下质量分数的组分通过搅拌混合制备而成：润滑剂5-50％、散热剂1-5％、消泡剂0.05-10％、流平剂0.05-5％、增稠剂3-8％、分散剂2-35％、表面活性防腐蚀剂0.5-5％、防沉剂0.5-5％，水5-90％。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中，所述润滑剂为机械油、蓖麻油、牛脂、硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯中的一种或多种混合物。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中，所述散热剂是导热硅胶粉末，所述导热硅胶粉末由60％硅橡胶、15％氢氧化铝粉末、10％甲基三甲氧基硅烷、15％硅微粉混合物造粒制作成微米级别的粉末。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中，所述的消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷，所述的流平剂为硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、端基改性有机硅、丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中，所述的增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蜡树脂,卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡、氨基醇络合型钛酸酯、松香、帖烯树脂、氯化聚乙烯中的至少一种。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中，所述的分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种混合物。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中，所述表面活性防腐蚀剂为链烯基丁二酸、亚油酸的二聚物、环烷酸、石油磺酸盐、二壬基蔡磺酸盐、二烷基苯磺酸盐、山梨糖醇单油酸醋、季戊四醇单油酸酷、酸醋胺盐、十八烷胺的氧化石蜡盐、脂肪胺一环氧乙烷、琉基苯并唾哇、苯并三哇、烷基咪哇琳中的一种或多种混合物。本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液中，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚烯烃蜡粉末、酰胺改性的氢化蓖麻油、聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液和聚酰胺蜡中的一种或多种混合物。金刚线切割硅片降低发热量的切割工艺，其特征在于，包含以下步骤：(1)按照合适比例配制冷却液吗，调节粘度15-40之间；(2)采用配制好的冷却液装满金刚线切割设备的冷却液箱中；(3)将待切割硅碇排布为多个直排(硅碇在一直线上)并置于切割台上；(4)调节金刚线的转速为10-30m/s；(5)打开冷却液箱的喷嘴，冷却液循坏均匀喷入切割位置；(6)金刚线对硅碇进行切割，直排后端的硅碇向前端逐渐移动。本专利技术提供的金刚线切割硅片降低发热量的切割工艺中，其特征在于，所述硅碇为多个直排置于切割台且上端固定，所述切割过程是金刚线对同一直线上硅碇进行单根切割。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提供的金刚线切割硅片的冷却液，具有良好的散热性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐性能、流动性能，提供了广泛的可实现本专利性能的组分原料。2、本专利技术提供的金刚线切割硅片降低发热量的切割工艺，采用了切割硅碇排布为多个直排形式替代传统多个平行排布方式进行切割，节省了切割时间，降低了切割功率减小发热量。具体实施方式下面将结合本专利技术技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】
金刚线切割硅片的冷却液由以下质量分数的组分通过搅拌混合制备而成：润滑剂5‑50％、散热剂1‑5％、消泡剂0.05‑10％、流平剂0.05‑5％、增稠剂3‑8％、分散剂2‑35％、表面活性防腐蚀剂0.5‑5％、防沉剂0.5‑5％，水5‑90％。

【技术特征摘要】
1.金刚线切割硅片的冷却液由以下质量分数的组分通过搅拌混合制备而成：润滑剂5-50％、散热剂1-5％、消泡剂0.05-10％、流平剂0.05-5％、增稠剂3-8％、分散剂2-35％、表面活性防腐蚀剂0.5-5％、防沉剂0.5-5％，水5-90％。2.根据权利要求1所述的金刚线切割硅片的冷却液，其特征是，所述润滑剂为机械油、蓖麻油、牛脂、硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯中的一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的金刚线切割硅片的冷却液，其特征是，所述散热剂是导热硅胶粉末，所述导热硅胶粉末由60％硅橡胶、15％氢氧化铝粉末、10％甲基三甲氧基硅烷、15％硅微粉混合物造粒制作成微米级别的粉末。4.根据权利要求1所述的金刚线切割硅片的冷却液，其特征是：所述的消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷，所述的流平剂为硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、端基改性有机硅、丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的金刚线切割硅片的冷却液，其特征是：所述的增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蜡树脂,卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡、氨基醇络合型钛酸酯、松香、帖...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪昌伟，陆昌忠，
申请(专利权)人：浙江华友电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33