金剛石線切割設備

金剛石線切割設備成為研究和發(fā)展的主流趨勢，本文介紹國外硅片切割設備研究的新進展以及國內(nèi)發(fā)展狀況，并介紹筆者參與研制的金剛石環(huán)形線鋸機的功能、特點和設計心得體會及金剛石單線和環(huán)線切割機應用前景展望。

目前，硬脆性材料，如單晶硅、多晶硅、寶石、玻璃、陶瓷等，具有優(yōu)良、穩(wěn)定的物理和化學性能(如抗腐蝕性、電絕緣性,耐磨損性等)，在電子、光學及其它領域得到廣泛應用、，特別是單晶硅、多晶硅、陶瓷材料被廣泛用于太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、半導體、真空電鍍等高精端產(chǎn)業(yè)中。大理石在人們的日常生活中廣泛使用，其特點非常明晰不變形巖石經(jīng)長期天然時效，組織結構均勻，線脹系數(shù)小，內(nèi)應力完全消失，不變形。伴隨半導體、光伏材料技術的發(fā)展，需求量不斷增加，切割加工量大幅增長，由于硬脆材料硬度高、脆性大，因此加工難度較大。

金剛石線切割

金剛線切割技術的突破是硅片加工成本下降的重要途徑。金剛石線切割速度是普通鋼線的2 倍，因此單位產(chǎn)量的折舊、人工和能源成本將降低一半。金剛線的價格已大幅下降，應用前景大大增強。強磁鐵不僅性能優(yōu)異，而且原料豐富，價格還比較低，還是利用磁性材料價格形成的釹鐵硼磁鐵。硅片是晶體硅光伏電池技術中昂貴的部分， 所以降低這部分的制造成本對于提高太陽能對傳統(tǒng)能源的競爭力至關重要。因此在硅片切割工藝中我們需要面對多項挑戰(zhàn)，主要聚焦于光伏產(chǎn)業(yè)金剛線切割的生產(chǎn)效率，也就是單位時間內(nèi)生產(chǎn)的硅片數(shù)量。

線切割工藝

目前，金剛線切割工藝的輔料主要為金剛線及切割液：

金剛線  金剛石鋸線是一種固態(tài)研磨工具，金剛石顆粒用電鍍或者環(huán)氧基方式粘接在基線上。金剛石鋸線分為電鍍金剛石鋸線和樹脂結合劑鋸線。

樹脂結合劑金剛石鋸線是一種采用樹脂作為結合劑,將金剛石磨粒固結于鋸絲基體表面而形成的固結磨料鋸線。樹脂結合劑鋸線制造方法與樹脂結合劑砂輪的制造類似,直接將含有金剛石磨料的樹脂混合物涂敷在金屬絲表面,經(jīng)過干燥后再固化。電鍍金剛石長切割線是指采用電鍍的方法將金剛石磨料固結到金屬基體上形成的切割線，常用基體截面形狀為圓形，一般為0。相比電鍍金剛石鋸線,樹脂涂層的剪切模量較低,鋸絲的扭切強度基本不變,更重要的是樹脂結合劑金剛石鋸絲制作工藝簡單,生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)。、

線切割設備

IC器件的基礎性材料是半導體硅單晶材料，因此，世界各國對硅單晶材料的消耗量反映了一個國家的IC制造業(yè)的規(guī)模和工藝水平，同時各國硅材料生產(chǎn)及硅圓片生產(chǎn)水平也代表了一個國家IC工業(yè)的材料基礎的實力。

線切割設備廣泛應用于太陽能電池用單晶硅、多晶硅切割；功能陶瓷、人工晶體的切割。其加工速度快，切面質(zhì)量好，被市場認可。