专利名称：线切割回收液的化学处理方法
技术领域：
本发明属于硅晶圆的线切割领域，具体涉及将从硅晶圆线切割的砂浆中回收的回收液进行化学处理。
背景技术：
硅片是制造太阳能电池的基础，在硅片切割过程中，将金属线缠绕在导线轮上，砂浆被金属线带入到切割区域，驱动导线轮对硅棒(锭)做相对运动，把硅棒(锭)切割成一定厚度的硅片。在该过程中，被带入砂浆的量及性能决定了硅片的切割质量。通常砂浆主要由液体切割液(如聚乙二醇)和固态的碳化硅微粉组成，其中高硬度的碳化硅微粉为主要的切割介质，聚乙二醇(PEG)作为碳化硅的载体，将碳化硅微粉均匀分散在硅块的切割表面，减少了切割过程中机械应力的聚积，且由于聚乙二醇较高的热容，可带走切割过程中产生的大量摩擦热量，起到冷却的效果；同时聚乙二醇优良的流动性，可及时带走切割过程中广生的副广物，如娃粉和金属杂质，避免在娃片表面由于大颗粒杂质的聚集造成娃片表面不平整，影响娃片的良品率。砂浆在线切割工艺中所占的成本比重较大，在切割过程中，需要不断地补充新砂浆，排出废砂浆，废砂浆的主要成分为聚乙二醇、碳化硅微粉、硅粉以及少量的金属屑杂质。对于这些使用过的废砂浆，硅片加工企业一般对其进行回收再利用进行降低成本，减少对环境的污染。但目前回收得到的聚乙二醇，其中仍含有少量的硅粉和金属屑杂质，而硅粉和金属屑杂质的存在使得再次使用时线切割工艺变得不稳定，硅片表面质量下降，因此，回收得到的聚乙二醇一般需与新的聚乙二醇按适当比例混合后，才能重新进行使用，如CN101623898A所公开的；即使直接使用，但对回收液中的水分含量有要求，而回收液的含水量受多种因素影响，难于控制并推广于生产。
发明内容
鉴于现有硅片线切割回收液的上述问题，本发明提供一种线切割回收液的化学处理方法，经本发明方法处理后，线切割回收液无需再与新的切割液混合，完全可直接应用，且能获得与新切割液相当的性能，从而提高回收液的利用率并降低生产成本。本发明的目的是提供一种线切割回收液的化学处理方法，所述方法包括在线切割回收液中加入羧酸类聚合物和醇胺类物质的步骤。本发明术语“线切割回收液”指的是使用离心分离技术对线切割过程中所产生废砂浆进行回收，回收得到的液体部分为线切割回收液，其成分绝大部分为聚乙二醇、丙二 醇或异丙醇回收液，仍含有极其微量的硅粉和金属屑杂质。该回收的液体部分可使用本领域中通用的技术进行再处理，例如，加氢氟酸与硅粉结合，加盐酸，硝酸等无机酸与金属反应生成水溶性盐等方法，以进一步提高回收液的纯度。根据本发明一个优选的实施方式，所述方法还可以包括进一步加入醇醚类和/或苯乙烯类多聚物的步骤。
本发明所使用的术语“多聚物”是指由许多相同的，简单的结构单元通过共价键重复连接而成的化合物，是合成聚合物的原料。根据本发明一个优选的实施方式，所述线切割回收液可以选自聚乙二醇、丙二醇或异丙醇回收液。其中聚乙二醇的分子量一般小于300。羧酸类聚合物用于调节线切割回收液的粘度和PH值。根据本发明一个优选的实施方式，所述的羧酸类聚合物为丙烯酸类共聚物，可选自马来酸丙烯酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物和丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物中的任意一种，该丙烯酸类共聚物的分子量应 小于5000，羧酸类聚合物的添加量可以为线切割回收液总重量的0. I 2%，优选0. I 1%。为增强碳化硅粉末在线切割回收液中的分散度，可添加分散剂例如醇胺类分散齐U，醇胺类物质可与线切割回收液例如聚乙二醇发生酯化反应，生成较大分子，产生空间位阻效应，增强碳化硅粉末物质在线切割回收液中的分散性。根据本发明一个优选的实施方式，所述的醇胺类物质可以选自乙醇胺、三乙醇胺或油酸三乙醇胺中的任意一种。醇胺类物质的添加量可以为线切割回收液总重量的0. I 2%，优选0. I 1%。本发明添加剂还可以含有表面活性剂醇醚类表面活性剂，该类表面活性剂可在晶圆切割过程中，增强碳化硅粉末与硅粉在切割液中的分散性，防止颗粒团聚。根据本发明一个优选的实施方式，所述的醇醚类可以选自为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。醇醚类的添加量可以为线切割回收液总重量的0 2%，优选0. I 1%。根据本发明一个优选的实施方式，为了进一步优化切割液的分散性和悬浮稳定性，还可加入苯乙烯类多聚物，所述的苯乙烯类多聚物的分子量可以为2000-4000，苯乙烯类多聚物的添加量可以为线切割回收液总重量的0 2%，优选范围为0. 1-1%。根据本发明一个优选的实施方式，所述羧酸类聚合物、醇胺类物质、和/或醇醚类和/或苯乙烯类多聚物的总添加量可以为线切割回收液总重量的0. 5-8%，优选1-5%。各种添加剂应按照固定顺序加入，以免发生不可逆的微粒凝聚，影响其分散性和稳定性。根据本发明一个优选的实施方式，在搅拌下将所述试剂加入到线切割回收液中，加入羧酸类聚合物、醇胺类物质、和/或醇醚类和/或苯乙烯类多聚物的时间间隔为0. 5-3小时，优选1-3小时。添加剂加入线切割回收液的具体步骤为在室温条件下，首先缓慢加入羧酸类聚合物，在加入过程中需要搅拌器械不停搅拌，加入后仍需搅拌0. 5-3个小时后，再加入醇胺类分散剂，然后继续搅拌0. 5-3个小时。以上加入了羧酸类聚合物和醇胺类添加剂的线切割回收液，还可选择继续加入醇醚类表面活性剂、苯乙烯类多聚物中的一种或两种，加入的方式如上述要求，缓慢加入，不停搅拌，每种试剂的加入时间间隔为0. 5-3个小时。经上述试剂处理过的线切割回收液经切割使用回收后，还可以通过以上技术方案重新进行处理，进行再次循环使用。本发明线切割回收液的化学处理方法能够得到具有切割所需的优异的分散性，导热性和流动性的切割液，该切割液和碳化硅微粉(该碳化硅微粉可为全新的碳化硅微粉、回收的碳化硅微粉或两者的混合物)通过本领域已知方法混合后，可直接应用于硅片切割工艺，并获得与新切割液相当甚至更加优异的性能，从而提高回收液的利用率并降低生产成本。
具体实施例方式实施例I取聚乙二醇线切割回收液600千克(辽宁科隆精细化工股份有限公司，产品名称KLsi-II，批号20110321F41)，然后缓慢加入马来酸丙烯酸共聚物12千克，不停搅拌I小时，再缓慢加入乙醇胺0. 6千克，继续搅拌I小时后，得到经处理的线切割回收液。上述线切割回收液与碳化硅微粉(商品名称碳化硅微粉，扬中佳明太阳能新材 料有限公司，批号SD110420-33)混合，混合均匀后，即可直接应用于线切割生产中。实施例2取聚乙二醇线切割回收液600千克(辽宁科隆精细化工股份有限公司，产品名称KLsi-II，批号20110321F41)，然后缓慢加入丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物0.6千克，不停搅拌3小时，再缓慢加入乙醇胺12千克，继续搅拌3小时后，得到经处理的线切割回收液。上述线切割回收液与碳化硅微粉混合，混合均匀后，即可直接应用于线切割生产中。实施例3取聚乙二醇线切割回收液600千克(辽宁科隆精细化工股份有限公司，产品名称KLsi-II，批号20110321F41)，然后缓慢加入丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物6千克，不停搅拌2小时，再缓慢加入三乙醇胺6千克，搅拌2小时后，再缓慢加入壬基酚聚氧乙烯醚0. 6千克，继续搅拌2小时后，得到经处理的线切割回收液。上述线切割回收液与碳化硅微粉混合，混合均匀后，即可直接应用于线切割生产中。实施例4取聚乙二醇线切割回收液600千克(辽宁科隆精细化工股份有限公司，产品名称KLsi-II，批号20110321F41)，然后缓慢加入马来酸丙烯酸共聚物0. 6千克，不停搅拌2小时，再缓慢加入油酸三乙醇胺6千克，搅拌2小时后，再缓慢加入脂肪醇聚氧乙烯醚6千克，搅拌2小时后，再缓慢加入苯乙烯类多聚物0. 6千克，继续搅拌2小时后，得到经处理的线切割回收液。上述线切割回收液与混合均匀后，即可直接应用于线切割生产中。实施例5取聚乙二醇线切割回收液600千克(辽宁科隆精细化工股份有限公司，产品名称KLsi-II，批号20110321F41)，然后缓慢加入丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物6千克,不停搅拌2小时，再缓慢加入油酸三乙醇胺0. 6千克，搅拌2小时后，再缓慢加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)O. 6千克，搅拌2小时后，再缓慢加入苯乙烯类多聚物6千克，继续搅拌2小时后，得到经处理的线切割回收液。上述线切割回收液与混合均匀后，即可直接应用于线切割生产中。实施例6取丙二醇线切割回收液(辽宁科隆精细化工有限公司)600千克，然后缓慢加入马来酸丙烯酸共聚物3千克，不停搅拌2小时，再缓慢加入油酸三乙醇胺3千克，搅拌2小时后，再缓慢加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES) 3千克，搅拌2小时后，再缓慢加入苯乙烯类多聚物3千克，继续搅拌2小时后，得到经处理的线切割回收液。上述线切割回收液与混合均匀后，即可直接应用于线切割生产中。实施例7取异丙醇线切割回收液(辽宁科隆精细化工有限公司)600千克，然后缓慢加入马来酸丙烯酸共聚物3千克，不停搅拌3小时，再缓慢加入油酸三乙醇胺3千克，搅拌2小时后，再缓慢加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES) 3千克，搅拌2小时后，再缓慢加入苯乙烯类多聚物3千克，继续搅拌2小时后，得到经处理的线切割回收液。上述线切割回收液与混合均匀后，即可直接应用于线切割生产中。实验例I :下表为经过本发明实施例1-7处理的100%回收聚乙二醇，和未经处理的100%回收聚乙二醇以及100 %全新的聚乙二醇，与相同类型的碳化硅微粉按同一比例混合后，在相同线切割技术参数条件下的效果比较。其中切割刀数表征的是每一批金属线在断线前的切割次数，平均硅片厚度偏差TTV表征的是切割后硅片表面的平整度，切割合格率表征的是切割得到的硅片满足合格的比率，这些参数均与砂浆的质量分散性，流动性和冷却性，相关。采用本发明的技术方案所处理的线切割回收液，切割得到的效果明显优于未经处理的回收液，与全新切割液的结果几乎相同。
权利要求
1.一种线切割回收液的化学处理方法，所述方法包括在线切割回收液中加入羧酸类聚合物和醇胺类物质的步骤。
2.如权利要求I所述的化学处理方法，其特征在于所述羧酸类聚合物和醇胺类物质的添加量为线切割回收液总重量的O. 1-2%，优选O. 1-1%。
3.如权利要求I所述的化学处理方法，其特征在于所述方法还包括加入醇醚类和/或苯乙烯类多聚物的步骤。
4.如权利要求3所述的化学处理方法，其特征在于所述醇醚类和/或苯乙烯类多聚物的添加量为线切割回收液总重量的0-2%，优选O. 1-1 %。
5.如权利要求I至4任一所述的化学处理方法，其特征在于所述线切割回收液选自聚乙二醇、丙二醇或异丙醇回收液。
6.如权利要求I至5任一所述的化学处理方法，其特征在于所述的羧酸类聚合物为丙烯酸类共聚物，选自马来酸丙烯酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物和丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物中的任意一种。
7.如权利要求6所述的化学处理方法，其特征在于所述丙烯酸类共聚物的分子量小于 5000。
8.如权利要求I至7任一所述的化学处理方法，其特征在于所述的醇胺类物质选自乙醇胺、三乙醇胺或油酸三乙醇胺中的任意一种。
9.如权利要求3所述的化学处理方法，其特征在于所述的醇醚类选自壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
10.如权利要求3所述的化学处理方法，其特征在于所述的苯乙烯类多聚物的分子量为 2000 4000。
11.如权利要求I至10任一所述的化学处理方法，其特征在于所述羧酸类聚合物、醇胺类物质、和/或醇醚类和/或苯乙烯类多聚物的总添加量为线切割回收液总重量的O.5-8%，优选 1-5%。
12.如权利要求I至11任一所述的化学处理方法，其特征在于在搅拌下将羧酸类聚合物、醇胺类物质、任选的醇醚类和/或苯乙烯类多聚物加入到线切割回收液中，加入各种试剂的时间间隔为O. 5-3小时，优选1-3小时。
13.如权利要求I至12任一所述的化学处理方法，其特征在于羧酸类聚合物在醇胺类物质之前加入。
全文摘要
本发明公开一种线切割回收液的化学处理方法，所述方法包括在线切割回收液中加入羧酸类聚合物和醇胺类物质的步骤。经添加剂处理后，线切割回收液完全可直接应用于硅片切割，且能获得与新切割液相当的性能，从而提高回收液的利用率并降低生产成本。
文档编号B28D7/00GK102773933SQ201110123660
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者周声浪, 胡亚兰, 薛抗美, 黄春来 申请人:江苏协鑫硅材料科技发展有限公司