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      金剛石線(xiàn)

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      一、金剛線(xiàn)行業(yè)市場(chǎng)概況

          金剛線(xiàn)是近年投產(chǎn)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(zhù)在高強度鋼線(xiàn)基體上而形成。以生產(chǎn)工藝劃分,金剛線(xiàn)可以分為電鍍金剛線(xiàn)和樹(shù)脂金剛線(xiàn)。

          金剛線(xiàn)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(xiàn)行業(yè)的市場(chǎng)空間主要取決于兩個(gè)因素:一是金剛線(xiàn)對傳統砂漿切割的替代程度,二是光伏行業(yè)、藍寶石行業(yè)的發(fā)展狀況。

          (1)金剛線(xiàn)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(xiàn)為基體,莫氏硬度為 9.5 的碳化硅(SiC)作為切割刃料,鋼線(xiàn)在高速運動(dòng)過(guò)程中帶動(dòng)切割液和碳化硅混合的砂漿進(jìn)行摩擦, 利用碳化硅的研磨作用達到切割效果。金剛線(xiàn)切割技術(shù)是將莫氏硬度為 10 的金剛石顆粒以電鍍金屬沉積或者樹(shù)脂結合的方法固著(zhù)于鋼線(xiàn)基體上, 鋼線(xiàn)的高速運動(dòng)帶動(dòng)金剛石以同樣的速度運動(dòng),直接產(chǎn)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(zhù)高速運動(dòng)的切割線(xiàn)而“滾動(dòng)-嵌入”切割線(xiàn)和硅材料之間達到切割效果。金剛線(xiàn)切割是固定磨料切割,是將磨料(金剛石顆粒)直接固著(zhù)于切割線(xiàn),并隨著(zhù)高速運動(dòng)的切割線(xiàn)直接劃過(guò)硅材料以達到切割效果。兩種切割技術(shù)對比如下圖所示:

      圖片1 

          相較于傳統切割工藝,金剛線(xiàn)切割技術(shù)具有以下方面的優(yōu)勢:

          ①切割效率高。切割效率高主要來(lái)源于其技術(shù)特點(diǎn):第一,金剛線(xiàn)采用固定方式結合金剛石,相比砂漿線(xiàn)處于游離狀態(tài)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(cháng)。第三,金剛線(xiàn)固著(zhù)的金剛石的運行速度與切割線(xiàn)一致,而游離狀態(tài)的砂漿運行速度低于切割線(xiàn)。

          ②材料損耗少、出片率高。切割線(xiàn)線(xiàn)徑越大造成切割時(shí)刀縫越大從而導致材料損耗越多,而切割線(xiàn)的線(xiàn)徑是裸線(xiàn)徑與磨料/刃料直徑之和。金剛線(xiàn)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(xiàn)切割造成的損傷層小于砂漿線(xiàn)切割,有利于切割更薄的硅片。更細的線(xiàn)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(xiàn)切割的刀縫損耗約為 125μm,因此,金剛線(xiàn)切割能較大幅度提高出片率。

          ③環(huán)境污染較小。砂漿切割會(huì )產(chǎn)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(huán)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(shí)會(huì )快速反應并釋放出易燃氣體H2(氫氣)和熱量,如不進(jìn)行妥善利用、處置會(huì )造成嚴重污染。金剛線(xiàn)使用水基磨削液(主要是水),有利于改善作業(yè)環(huán)境,同時(shí)簡(jiǎn)化洗凈等后道加工程序。

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

          ⑤運營(yíng)成本下降。金剛線(xiàn)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(gè)生產(chǎn)流程更加簡(jiǎn)化,從而降低運營(yíng)成本。

          


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