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金剛石線切割設備

金剛石線切割設備成為研究和發展的主流趨勢，本文介紹國外硅片切割設備研究的新進展以及國內發展狀況，并介紹筆者參與研制的金剛石環形線鋸機的功能、特點和設計心得體會及金剛石單線和環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，具有優良、穩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業、半導體、真空電鍍等高精端產業中。硬脆材料切割加工主要工藝要求為：高效率、低成本、窄切縫(材料利用率高)、無損傷、無環境污染等。伴隨半導體、光伏材料技術的發展，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。

金剛線切割技術

金剛線切割技術也被稱為固結磨料切割技術。它是利用電鍍或樹脂粘結的方法將金剛石磨料附著在鋼線表面，將金剛線直接作用于硅棒或硅錠表面產生磨削，達到切割的效果。

金剛線切割具有切割速度快，切割精度高，材料損耗低等特點。切割線的技術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，因此單位產量的折舊、人工和能源成本將降低一半。

?電火花線切割

電火花線切割加工要求被加工材料必須導電，其工作原理是在絕緣油介質中，靠金屬切割盤與試樣之間產生的電弧起切割作用。基于金剛線本身性能與普通鋼線的差異，金剛線切割對切片機的設備提出了更高的要求。將工件接入脈沖電源正極，采用鉬絲或銅絲作為切割金屬絲，將金屬絲接高頻脈沖電源負極作為工具電極，利用火花放電對加工零件進行切割。脈沖電源提供加工能量，加工過程中應用專用的線切割工作液清除加工中產生的碎屑，切割過程中若工件材料過厚時，工作液較難進入和充滿放電間隙，會對加工精度和表面粗糙度造成影響。

而金剛石線切割不存在導電的問題，其加工精度和粗糙度都大幅提升

柔性切割

切割速度的選擇：

金剛石線鋸的切割屬于柔性切割，利用金剛石顆粒的硬度比被切割的材料堅硬，切割過程中不銹鋼線上鍍有的金剛石顆粒層與被切材料進行往復磨削，達到切割的目的。元素金剛石線鋸，在其出現的短短兩年內已經在光伏、石墨、輪胎生產等行業內被廣泛應用，并且有市場反饋越來越多的企業也在主動詢問環形金剛石線的情況并考慮使用。根據材料特性，一般硬度適中（莫氏硬度＜9）的脆性材料切割速度可適當快一些，如硅、石墨、壓電陶瓷、玻璃等。這是因為這些材料遠沒有金剛石堅硬，當金剛石線與其進行磨削時會很容易將材料磨削成顆粒進而切割。當切割金屬或混合型材料或者難于切割的陶瓷材料，切割速度要盡可能慢。