金刚石线锯简介

金刚石线锯晶片切割简介

传统砂浆切割设备在2010年的快速发展，由于砂浆中使用的主要原料聚乙二醇（PEG）其COD值较高，对于水体环境影响较大，环保政策逐步严苛。

国外金刚线的推广程度较快，从2010年开始，瑞士MB的DW288、日本NTC 的PV500D、东洋的T-8252B、安永的TW-320C、高鸟的MWS-4450DD等均推出了不同型号的金刚石线多线切割机。例如日本有超过90% 金刚线切片如东洋、美国的MEMC、Sunpower ；

金刚线加工主要是静压使晶硅破碎，往复走线过程在晶硅表面形成刮擦状的非晶硅；形成脆性+塑性的独特的加工方式。

国内2012年随着环保政策的要求及金刚石线成本的降低，以及切割技术的进步，硅片厚度已经逐步从超过200um的水平逐步下降至180、160um的水平，硅片实验室切割水平硅片厚度已经可以达到140um，甚至更低的水平。

P型单晶普通电池和P型多晶PERC电池成本相当，单晶电池竞争力回升，多晶市场主导地位受到挑战。多晶硅光伏产品行业目前也在加速推进金刚线切割多晶硅及制绒技术的研究与应用。伴随电池技术进步，硅片薄片化是未来必然的发展趋势，通过薄片化可以降低硅片硅耗，提高硅片产量，进而降低硅片切割的硅成本。金刚线切片技术在单晶加工领域获得了巨大的推广。在成本和环保的双重压力下，国内多家单晶硅片生产公司如西安隆基、内蒙古中环、锦州阳光、卡姆丹克、申和热磁、晶龙等行金刚线切片。多晶金刚线方面上海卡姆丹克、浙江昱辉、保利协鑫、晶科等公司进行传统砂浆切割设备的改造，有改造成功案例。

金刚线简介：

目前日本厂商凭借先发优势，并依靠在金刚石工具制造行业积累的技术优势，在高端市场占据较大份额，代表企业包括旭金刚石（AsahiDiamond）、中村超硬（nakamura）等。日本的旭金刚石（AsahiDiamond）2007年6月就推出了成熟产品；美国Diamond Wire Technology (Meyer Burger AG)主要和梅耶博格公司合作。

国内主要为长沙岱勒、浙江瑞翌、杨凌美畅等厂家。

金刚石粉：其分级中SCMD-WD（金刚石线专用粉），采用高工艺、高强度MBD系列优质金刚石、经过特殊加工程序产生；产品形状较为规则，粒度分布较为集中，有效磨削颗粒集中，微粉颗粒强度高，杂质含量极低，具有良好的分散性、耐磨性。适用于有机、无极脆性材料的切割、磨削、抛光。

树脂结合剂金刚石线锯是一种采用树脂结合剂将金刚石磨粒固结于线锯基体表面而形成的固结磨料线锯，其制作工艺简单，生产成本低，生产效率高。在锯丝制造过程中,可以通过选择合适的添加剂种类和粒径、配比以及树脂结合剂的固化工艺来提高结合剂的强度和韧性。

树脂结合剂金刚石线锯的制造工艺分为四个主要过程：

（1）调和树脂液

（2）金刚砂固定工序（金刚石磨料与树脂配料）

①基体表面预处理、涂抹树脂液；②配料涂覆、树脂液半硬化处理；

③检测④卷线

（3）烘烤固化。

电镀金刚石线：以超硬材料作为分散微粒，与金属形成的复合镀层，称为超硬材料复合镀层。超硬材料复合镀层结构，比一般复合镀层更复杂一些，包括底镀层、上砂镀层、加厚镀层和光亮镀层四个组成部分。优化部分例如美畅通过柔性高耐腐蚀的电镀技术降低了切割前后的拉紧、扭转等的强度，不容易发生断线。

瓦特镀液具有组成简单、镀液稳定、易于操作和维护、耐蚀性较好等优点，并在溶液中加入一些添加剂可得到光亮或者半亮的镀层，是应用最为广泛的一种镀镍液。试验中的电镀参数如添加剂成分

、电流密度、温度、搅拌等都会对金

刚石切割线的制造产生影响。

金刚线质量提升：除了基材质量的稳定，金刚石的选型、破碎力、线密度、附着力对于晶片加工起着至关重要的作用。

金刚线对切割质量的影响：电镀线厚度的影响及金刚石颗粒密度的影响；见下图（由英利公司提供）

例如美畅提出将金刚线指标控制在：金刚石颗粒数±10％、颗粒均一性±20％、颗粒的突出量；±10％，实现ＴＴＶ控制在9μm以内的切割性能；

金刚石线的线径变化趋势（中村超硬提供），从2012年的120μm线径降低至2017年的60μm；而且随着金刚石专用切片机的改进，加工周期缩短一半。

由于金刚石选型的不同及基线的性质差异，现将等效厂家提供的金刚线信息列举如下，

品质较好的金刚线，其等效外径相对较小；破断拉力与韧性平衡，切割硅片表面线痕及TTV较好。

下一代金刚线研发方向：类似于螺旋线，其线密度金刚石的周期密度更好；

冷却液&消泡剂

金刚线晶片加工存在以下问题：

1、润滑和润湿性不佳，导致线痕加深、碎片、裂片率高；

2、泡沫高，切割中易溢出，需额外添加消泡剂；

3、使用消泡剂不当，导致切割后的硅片难清洗，易产生色差；

4、不易生物降解，使用后的COD值过高；

生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中的溶解氧的量，称生化需氧量，通常记为BOD，常用单位为毫克/升。水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量，以每升水样消耗氧的毫克数表示，通常记为COD。

多线切割加工的微粉（例如硅粉），其中值粒径在2μm左右，微粒越小其比表面积越大；由于其悬挂键较多，表面活性较强；能够在常温下与水发生反应。Si + 3 H2O === H2SiO3 + 2 H2生产氢气产生气泡。随着切割的进行微粉含量的逐步增加，气泡的产生速率会升高。

冷却液：金刚线切割冷却液的主要成分是表面活性剂、分散剂、消泡剂和水等成分。性能优良的切割液具有良好的悬浮性、分散性和易清洗性。表面活性剂通常都能够有较好的亲水性，在硅片清洗过程中比较容易清洗掉。这些助剂在水中不断搅拌和循环会产生大量的泡沫，导致冷却液流量下降，冷却性能受到影响，泡沫严重甚至会出现泡沫溢出等问题，严重影响使用。例如高特、辽邦、向鼎等。

另一种冷却液采用新型的消泡剂，可以与主体成分很好的配伍，不需要补加，能够有效的定量控制其用量，可有效防止过量使用，操做起来也非常方便，配合适当的清洗工艺，其残留物可以控制到很低水平，日本和国内少数厂家采用此种