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金剛石線

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一、金剛線行業市場概況

    金剛線是近年投產的新型切割工具, 它是由金剛石顆粒以一定的分布密度均勻地固著在高強度鋼線基體上而形成。以生產工藝劃分,金剛線可以分為電鍍金剛線和樹脂金剛線。

    金剛線主要用于光伏硅材料、藍寶石等硬脆材料切割,而該等材料的主要傳統切割方式為砂漿切割。因此,金剛線行業的市場空間主要取決于兩個因素:一是金剛線對傳統砂漿切割的替代程度,二是光伏行業、藍寶石行業的發展狀況。

    (1)金剛線切割對砂漿切割的替代情況

    硅的莫氏硬度為 6.5,藍寶石莫氏硬度為 9,因此,對硅、藍寶石等材料的物理加工工具的硬度有較高要求。硅材料、藍寶石的傳統切割工藝主要為砂漿切割,該工藝是以鋼線為基體,莫氏硬度為 9.5 的碳化硅(SiC)作為切割刃料,鋼線在高速運動過程中帶動切割液和碳化硅混合的砂漿進行摩擦, 利用碳化硅的研磨作用達到切割效果。金剛線切割技術是將莫氏硬度為 10 的金剛石顆粒以電鍍金屬沉積或者樹脂結合的方法固著于鋼線基體上, 鋼線的高速運動帶動金剛石以同樣的速度運動,直接產生切割能力。

    砂漿切割是游離磨料切割,其磨料(切割液和碳化硅混合形成的砂漿)隨著高速運動的切割線而“滾動-嵌入”切割線和硅材料之間達到切割效果。金剛線切割是固定磨料切割,是將磨料(金剛石顆粒)直接固著于切割線,并隨著高速運動的切割線直接劃過硅材料以達到切割效果。兩種切割技術對比如下圖所示:

圖片1 

    相較于傳統切割工藝,金剛線切割技術具有以下方面的優勢:

    ①切割效率高。切割效率高主要來源于其技術特點:第一,金剛線采用固定方式結合金剛石,相比砂漿線處于游離狀態的磨料,不僅參與磨削切割的金剛石更多(漏損少),而且減少了磨料之間的相互磨損。第二,金剛石硬度高,耐磨損能力強,從而切削和使用壽命更長。第三,金剛線固著的金剛石的運行速度與切割線一致,而游離狀態的砂漿運行速度低于切割線。

    ②材料損耗少、出片率高。切割線線徑越大造成切割時刀縫越大從而導致材料損耗越多,而切割線的線徑是裸線徑與磨料/刃料直徑之和。金剛線因切割能力強,其鍍層比切割液與碳化硅混合形成的砂漿要小薄,從而造成的刀縫損耗較小。另外,金剛線切割造成的損傷層小于砂漿線切割,有利于切割更薄的硅片。更細的線徑、更薄的切片有利于降低材料損耗,提高硅片的出片率。2015年的硅片厚度多為 180μm,砂漿切割的刀縫損耗大約為 150μm,金剛線切割的刀縫損耗約為 125μm,因此,金剛線切割能較大幅度提高出片率。

    ③環境污染較小。砂漿切割會產生大量晶硅切割廢砂漿,廢砂漿含碳化硅、聚乙二醇、硅粉和金屬粉末成分,環境威脅較大,其中部分粒徑小于 0.15μm的硅粉與水或潮濕空氣接觸時會快速反應并釋放出易燃氣體H2(氫氣)和熱量,如不進行妥善利用、處置會造成嚴重污染。金剛線使用水基磨削液(主要是水),有利于改善作業環境,同時簡化洗凈等后道加工程序。

    ④產品質量提升。金剛線切割減少了加工損傷層(deteriorated layer),而且精度保持穩定,產生 TTV?。偤穸茸兓?硅片表面特定測量點的最大值和最小值之差)。 

    ⑤運營成本下降。金剛線切割的設備占用資本、空間占用、人力和電力占用均有下降,整個生產流程更加簡化,從而降低運營成本。

    


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