金刚石线锯切割设备现状与发展综述(zsw20111128).doc

莇莄羅莃羁莄芃蒆螅芁膅螀肆肃节金刚石线锯切割设备现状与设计初探袀膆蚄薃螃蒄芁羀薇蚂芅薂螈蒇芆周世威郑超羀羈螇螃莁蒄莆肀肅蝿蒄膀薀膃Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse膀蒅蒆羂膂薃蒈芀袆芀蚄羁羈腿肇国家特种矿物材料工程技术研究中心桂林541004莀芇芅肂蚀蚃膅蒀蒄蚁螄葿蚀蒇蒄摘要:随着光伏产业、半导体等高精端产业的发展,硬脆性材料,如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等材料的切割加工显得犹为重要。近年来,世界各国研究开发其切割设备,新工艺,新设备不断涌现。而金刚石线锯切割设备成为研究和发展的主流趋势,本文介绍国外硅片切割设备研究的最新进展以及国内发展状况,并介绍笔者参与研制的金刚石环形线锯机的功能、特点和设计心得体会及金刚石单线和环线切割机应用前景展望。葿袅肄节蒂螃肃Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse蕿芆肂羄芁膈袁虿蚇肇蒂肀袃膈蝿肈腿膃肃衿薆聿关键词:线切割设备金刚石线多线切割金刚石线开方机金刚石单线机环线机衿膄袆袅袁羃蒄罿薅蕿莃薀莇薃羃一、前言聿羆薄肅荿肃羇聿莇羀蒃莂聿蚆螀目前,硬脆性材料,如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等,具有优良、稳定的物理和化学性能(如耐磨损性、抗腐蚀性、电绝缘性等),在电子、光学及其它领域得到广泛应用,特别是单晶硅、多晶硅、陶瓷材料被广泛用于太阳能光伏产业、半导体、真空电镀等高精端产业中。伴随半导体、光伏材料技术的发展,需求量不断增加,切割加工量大幅增长,由于硬脆材料硬度高、脆性大,因此加工难度较大。锯切是硬脆材料机械加工的第一道工序,锯切加工成本约占加工总成本的50%以上,因此,切割工艺、工具及设备受到越来越广泛的关注,并得到迅速发展。(1)从目前国内外加工的现状来看,硬脆性材料切割方法多种多样,主要有:金刚石圆盘锯切割(如外圆锯片切割和内圆锯片切割)、金刚石带锯切割、电火花线切割(只能用于带金属晶体)、游离磨料线锯切割和金刚石线锯切割等等。在国际上,游离磨料线锯切割在单晶硅、多晶硅的切割中占主流地位,但是这种技术存在明显的不足:线锯走丝速度低,通常≤10m/S,切割效率低,锯丝使用寿命短。切割大尺寸坯料时磨料难以进入到长而深的切缝,磨浆的处理和回收成本较高。因此,近来出现金刚石线锯代替游离磨料线锯的发展趋势。目前,国内硅片多线切割设备仍然是国外品牌厂家统治的天下,其核心技术长期为他们所垄断,严重制约我国光伏产业和半导体IC产业的发展。国家将对新能源及其装备制造业给予有力的政策支持,并提出要强化科技创新,提升产业核心竞争力,加强产业关键核心技术和前沿技术研究,强化企业技术创新能力建设,以推进重大科研成果产业化和产业集聚发展。以求在十二五期间,攻下难关,逐步取代进口切割设备,才能迎合国家对新材料、新能源等战略性高新产业的发展势头,才能使自己的行业取得突破性的高速发展,使企业做精做大做强。(2)膈蒄蚇芅膁肃袅芈蚇莁蒅螂蒇肁蒈二、国外硅片切割设备的最新发展膀肈莆膇螅膂羀芀葿螂蚅薄腿螆莅今年上海第五届国际太阳能产业及光伏工程展览会上,国际各大公司展出其最新产品。莀袀膅莇莃节肂蒀肇衿螄肁蚇螃肁1、日本东京制钢公司在今年上海第五届国际太阳能产业及光伏工程展览会上展出最新研制的T-8253B型金刚石多线切割机,见图1。该机线速度1000m/min,生产能力比游离丝切割机提高2倍以上,实现TTV<10μm,成品率98%的高精度加工,,实行低成本生产,。蒀蒇羄薆膄莂蝿薀袈芀羄袃荿袆芀蚀艿羇蚆蚂蒂蒃蝿蚀蚁膄蚅袇芀羅衿螇螆袆蒄薂蒈罿膈肂薈芃薈羆莆聿蕿蒅肆羂蚂袄聿羀蒃螇肅羆羂蒄腿膆薇膅螃蚂薁艿薇虿羇薂螈羆虿蚃羈莆莅薅螂芄蚂荿肀肇