硅片线切割设备现状与发展综述

硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。

硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。

在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。

硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。

是目前采用最广泛的硅片切割技术。

多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。

太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。

在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。

一、切割液（PEG）的粘度由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。

1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。

由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。

例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。

只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。

2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。

金刚石线切割技术及行业状况趋势浅析
随着多晶硅原材料瓶颈解决及国内多晶硅企业规模效应的显现，光伏发电最核心原材料多晶硅价格出现了较大幅度下降，多晶硅生产成本控制成为各企业关注的重点。

从90年代开始，大尺寸硅晶片的加工是采用线切割加工技术生产的，其应用最广泛的线切割技术就是碳化硅砂浆线切割。

随着技术的进步，金刚石切割线技术也逐步应用到硅晶片切割生产中。

金刚石线切割技术有着提高切割出片率、降低硅片损耗、降低污水排放等优势，可以大幅降低硅片生产商的成本，目前金刚石切割线技术正在硅片生产行业中逐步取代老式的碳化硅砂浆线切割技术。

 一、金刚石线切割技术简介
 金刚石切割线技术目前主要分为两大类型，分别为树脂金刚石线和电镀金刚石线两种。

电镀金刚石线和树脂金刚石线的主要差别为金刚石颗粒的固定方式和镀层的差异，树脂金刚石线采用树脂作为包裹材料，电镀金刚石线采用金属镀层（一般为镍和镍钴合金）作为结合剂，两者在生产成本、耐用性等方面各有优劣势。

 金刚石切割线示意图
 金刚石切割线技术作为新的切割技术，有着提高切割出片率、降低硅片损耗、降低污水排放等优势，可以大幅降低硅片生产商的成本，目前金刚石切割线技术正在硅片生产行业中逐步取代老式的砂浆切割技术。

 两种线切割技术对比示意图
 二、金刚石线切割设备发展状况
 目前，国内硅片多线切割设备仍然是国外品牌占据统治地位。

经过十几。

线切割机床国内外数控技术的发展20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明和应用技术、计算机技术和控制技术在机械设备是应用制造业的发展在本世纪最重要的技术进步。

自1952年以来,美国是一个1数控铣床已经经历了50年。

数控设备包括:车削、铣削、加工中心、镗床、磨床、冲压、电加工和各种平面,形成了巨大的数控加工设备,生产的家庭每年全世界200000到单位,价值数以的美元。

世界制造业在20世纪的十几年中经历了几次,一度几乎成为夕阳产业,所以美国人首次提出现代制造业的振兴。

90年代数控机床制造业全球各地重大重组。

像美国、德国等几大制造商已发生了重大的变化,从90年早期开始已明显回升,在世界制造业形成一个新的技术更新波。

如德国机床工业自2000年以来已经接受了三个月后的订货合同,生产任务饱满。

数控机床制造业在80年代中国高速发展阶段,有许多从传统的产品实现机床数控改造的植物产品。

但总的来说,技术水平不高,质量不好,所以在90年由国家的经济面临着计划经济向市场经济的调整,经过多年的转移最困难的抑郁,然后生产能力50%,库存超过四个月。

从1995年以后”“国家扩大内需、加强市场启动机器的审批限制进口的数控设备、投资重点支持重点数控系统、设备、技术研究、数控设备生产踢了一场很棒的促进作用,尤其是在1999年,国家向国防工业和民用工业部门关键基金投资很多的专业数控设备制造市场繁荣。

2000年8月上海数控机床展览及2001年4月中国北京国际展览的机床,也可以看到多种产品发达。

但也反映出下列问题:(1)低技术水平的产品竞争激烈,一个促销活动,要求对方(2)线切割机床高的技术水平,产品的功能主要由进口;(3)集高质量的数控系统功能组件,主要依靠进口配件;(4)应用技术水平较低、网络技术不能完全推广使用;(5)发展能力较差,相对于一个更高的技术水平的产品,主要通过引进图纸、合资企业生产或进口零部件装配。

在今天的世界工业国家是数控机床加工反映了国家的经济实力、国防实力。

万方数据匦ｑｕｉ烹ｐｍｅｎ子ｔｆｏｒ工Ｅｌｅｃｔｒ业ｏｎｉｃ苣Ｐｒｏｄｕ用ｃｔｓＭ设ａｎｕｆ备ａｃｔｕｒｉｎｇ一．趋势与展望．·趄劈与晨星·高鸟ＭＷＳ＿４４ＳＮ／－６１０ＳＤ安永ＴＷ３２０多线切割机的主要技术指标有：加工工件最人尺寸；卸载方式；钢丝行走方式主轴数；切割线控张力制；最大钢丝速度；线轮直径；钢丝储线容量。

瑞士ＨＣＴ公司成立于１９８４年，正是多线切割机酝酿期，公司主攻多线切割机，１０年磨一剑，２０世纪９０年代中期推出Ｅ４００ＳＤ、Ｅ５００ＳＤ、ＤＮＣ９００／Ｇ多种大型多线切割机迅速占领品片切割市场。

上述两种机型均为阴轴多线切，其中前者为双台面切割机。

Ｅ５００ＥＤ一８及Ｅ４００Ｅ一１２为３００ｍｍ设备。

公司推出的多线切方机可同时切方晶锭５２５根，适用于太阳能光伏电池准方片的晶锭刨方加工。

ＨＣＴ公司的Ｅ４００ＳＤ照片瑞士的ＭＥＹＥＲＢＵＲＧＥＲ是著名的大直径内圆切片机供应商，而在多线切割机的开发上有点滞后，但后来高效多产也使其在多线切割机市场占据重要地位。

其ＤＳ２６４／２６５种机型在中国市场占有率较高，机器本身体积庞大，较重，稳定性好，切片精度较高。

ＤＳ２６４为双轴双电机驱动，驱动力较人。

但轴和电机转动惯量较大，空载时两轴同步性较难掌握，换线轮绕线较繁琐。

装料长度８００ｍｍ可在长度方向装载１２５ｍｉｌｌ×１２５ｍｍ×４００ｍｍ晶锭两根，切出１８０斗ｍ薄片。

ＤＳ２６５切割最大直径巾３００ｒａｉｎ装载长度３００ｍｍ，可选择双工件台同时切割两根晶锭和镀金刚石粉的钢丝线及晶锭摆动切割单元。

ＤＳ２７１型可使装载能力提高２０％。

日本ＮＴＣ的机犁较多，在世界市场占有率较高，其ＭＷＭ４４２ＤＭ性价比高，固内厂家购买较多，该机两根土轴线轮使用一台电机驱动，主动轮和被动轮之间通过切割钢丝线连接，最小２０Ｎ的张力缠绕数百圈，被动轮不会丢转且制造成本降低，主动轮、收线轮、放线轮均为交流电机带变频器，控制系统根据张力采样分别对各电机发出启动、停止、加速、减速指令，控制各电机运转。

电子工业专用设备Equipment for Electronic Products ManufacturingEPE（总第１66期）8多线切割机的现状及发展趋势本刊特约稿王琮摘要：对多线切割机的现状、代表机型及发展趋势作了简要介绍。

关键词：多线切割机；光伏电池层底；摆动切割；陶瓷绕线轮；镀金刚砂切割线；激光水刀切割机中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1004-4507(2008)11-0010-02Multi Wire Saw Current Situation and TrendWANG Cong收稿日期：2008-10-26多线切割机作为全新概念的新型切割设备，从20世纪60年代提出多线切割的理念到今天趋于完善已经历了四十多个春秋。

限于当时技术水平和控制理念要使多线切割付诸于世的确会有相当大的难度，20世纪80年代中期世界上第一台可以实用的多线切割机问世。

其主要以机械结构为主，拉线张力控制采用磁粉离合器，张力调节使用弓型机械摇臂，收放线使用带减速器的交流电机，还配有庞大的齿轮减速箱和链条齿轮传输机构，工作台驱动依靠砝码配重，电控主要是继电器和时间继电器。

无论机构如何，但它毕竟是可以实用的雏型多线切割机。

此后1986－1987年是实验型的第一代，1988－1990年是第二代，以后大约2～3年更新一代，今天市场销售的已经是第九代第十代多线切割机。

多线机切割晶片的弯曲度(BOW)小，翘曲度(Warp)小，平行度(Tarp)好，总厚度公差(TTV)小，片间切割损耗少，加工晶片表面损伤层浅，粗糙度小，切片加工出片率高，生产效率高，投资回报率高。

因此，应用多线切割机是发展规模化生产和提高生产效率的必然选择，使用多线切割机加工各类晶片是必然趋势，特别适用于太阳能光伏电池超薄基片的批量加工。

进入21世纪技术进步和科技发展，现代多线切割机科技含量已与21世纪80年代不能同日而语，今天的多线切割机已经集成了现代制造技术、工艺技术，现代控制技术、现代传感技术和新型材料，例如交流伺服电机及驱动系统、工业控制计算机、运动控制卡及总线系统、主轴油雾润滑冷却及间隙密封单元、恒定张力快速走线系统等。

1. 多线切割技术概述太阳能硅片目前常规的切割方法主要有：内圆切割和多线切割。

内圆切割：利用内圆刃口边切割硅锭。

但由于刀片高速旋转会产生轴向振动。

刀片与硅片的摩擦力增加，切割时会产生较大的残留切痕和微裂纹，切割结束时易出现硅片崩边甚至飞边的现象。

多线切割技术是目前世界上比较先进的加工技术，它的原理是通过金属丝的高速往复运动把磨料带入加工区域对工件进行研磨，将棒料或锭件一次同时切割为数百片甚至数千片薄片的一种新型切割加工方法。

多线切割技术与传统加工技术相比有效率高、产能高、精度高等优点，目前被广泛应用于单（多）晶硅、石英、水晶、陶瓷、人造宝石、磁性材料、化合物、氧化物等硬脆材料的切割加工。

晶体硅原料和切割成本在电池总成本中占据了最大的部分。

光伏电池生产商可以通过在切片过程中节约硅原料来降低成本。

降低截口损失可以达到这个效果。

截口损失主要和切割线直径有关，是切割过程本身所产生的原料损失。

切割线直径已经从原来的180-160μm 降低到了目前普遍使用的140-100μm 。

降低切割线直径可以在同样的硅块长度下切割出更多的硅片，提升机台产量。

让硅片变得更薄同样可以减少硅原料消耗。

光伏硅片的厚度从原来的330μm降低到现在普遍的180-220μm 范围内。

这个趋势还将继续，硅片厚度将变成100μm.减少硅片厚度带来的效益是惊人的，从330μm 到130μm，光伏电池制造商最多可以降低总体硅原料消耗量多达60%。

多线切割内圆切割切割原理磨料研碎金刚石沉积刀片表面结构切痕剥落酸碎损伤层厚度∕um 25～35 35～40切割效率30～50（单片）20～40硅片最小厚度∕um 250 350适合硅片尺寸200 300刀损度轻微严重2. 多线切割原理将开方处理后的单晶棒料通过玻璃板固定在不锈钢工件上,然后放置到切割机的相应区域。

导轮经过开槽工艺处理在轮体上刻有与所使用切割线直径相适合的精密线槽,钢线通过来回顺序缠绕在个导轮的线槽上而形成上下两个平行线网。

2023年金刚线切割硅片表面ttv原因和措施2023年金刚线切割硅片表面ttv原因和措施引言2023年，金刚线切割技术在硅片制造中被广泛应用。

然而，由于某种原因，硅片表面的总体变异（TTV）问题成为生产过程中的一个关键挑战。

本文将探讨2023年金刚线切割硅片表面TTV的原因，并提出有效的措施来解决该问题。

原因硅片表面TTV的增加主要有以下几个原因：1. 材料变异硅片作为一种晶体材料，在生产过程中存在微小的结构变化。

这些变化可能导致硅片具有不同的表面高度，进而导致TTV的增加。

2. 钻头磨损金刚线切割过程中使用的钻头会随着时间的推移而磨损。

磨损的钻头可能会引起切割不平均，导致TTV的不一致性增加。

3. 切割参数切割参数的选择对硅片表面TTV有着重要的影响。

不正确的切割参数可能导致切割不均匀或过于剧烈，进而导致TTV的增加。

针对硅片表面TTV的增加，可以采取以下措施来解决问题：1. 控制材料变异制造过程中可以通过严格控制硅片的晶体结构和生长条件来减少材料变异。

通过优化生产工艺，确保硅片具有更加一致的表面高度。

2. 定期更换钻头定期更换切割钻头可以保持切割过程的稳定性。

及时更换磨损的钻头可以减少切割不均匀性，从而降低硅片表面TTV的增加。

3. 优化切割参数通过对切割参数进行优化，可以减少切割的不均匀性和过于剧烈的切割。

合理选择切割速度、压力和切割深度等参数，以达到最佳的切割效果并降低TTV的增加。

结论在2023年，金刚线切割硅片表面TTV的增加成为一个主要的挑战。

通过控制材料变异，定期更换钻头和优化切割参数等措施，可以有效解决这一问题。

这些措施将有助于提高硅片制造的质量和稳定性，推动硅片应用的发展。

没问题，请继续阅读下面的文章。

2023年，金刚线切割技术在硅片制造中被广泛应用。

然而，由于某种原因，硅片表面的总体变异（TTV）问题成为生产过程中的一个关键挑战。

本文将探讨2023年金刚线切割硅片表面TTV的原因，并提出有效的措施来解决该问题。

2021年中国光伏硅片行业发展现状分析一、概述硅片是光伏、半导体行业广泛使用的基底材料，而光伏硅片是指用于光伏领域的硅片。

和半导体硅片相比，光伏硅片的对于硅料纯度要求较低，仅需达到6个9及以上（≥99.9999%），而半导体硅片需达9个9及以上（≥99.9999999%）。

根据原材料的不同，光伏硅片可分为多晶硅片和单晶硅片两种。

二、产业链分析1、产业链光伏硅片行业产业链上游为原材料环节，主要包括硅矿石、工业硅、多晶硅等；中游为光伏硅片的生产供应环节，主要产品有多晶硅片和单晶硅片两种；下游应用于光伏发电领域。

2、上游端分析多晶硅是光伏硅片的直接原材料，随着我国硅料国产化进程的加速，我国已经逐渐摆脱原材料受控的局面。

近年来我国多晶硅产能及产量不断增长，2020年受疫情影响，使得产能略有下滑，随着疫情被有效控制，产能开始恢复增长。

据资料显示，2021年我国多晶硅产能达52万吨/年，同比增长23.8%；产量达50.5万吨，同比增长28.8%。

3、下游端分析光伏是光伏硅片唯一的下游应用领域，近年来，在政策的驱动以及发电成本快速下降的推动下，我国光伏产业规模迅速增长，成为全球第一大光伏应用市场。

据资料显示，2021年我国光伏新增装机量达54.9GW，同比增长13.9%。

三、全球现状1、产业规模随着近年来全球光伏产业的快速发展，市场对光伏硅片的需求量也随之不断增加，推动了光伏硅片产业规模的迅速扩张。

据资料显示，2021年全球光伏硅片产能达415.1GW，同比增长67.8%；产量达232.9GW，同比增长38.9%。

2、区域分布从产能地区分布情况来看，我国是全球最大的光伏硅片生产国，随着近年来我国光伏硅片企业的产业布局进程不断加快，我国光伏硅片在全球市场占比也随之不断提升。

据资料显示，2021年全球光伏硅片产能中，我国占比达98.1%，占据绝对领先的地位。

四、中国现状1、产量随着近年来我国光伏产业的快速发展，光伏发电新增装机量不断增长，拉动了包括光伏硅片在内的原材料需求的增长，推动了我国光伏硅片行业的快速发展。

Xinyu College毕业设计（论文）题目硅片（多晶硅）切割工艺及流程所属系太阳能科学与工程系专业光伏材料加工与应用技术硅片（多晶硅）切割工艺及流程摘要随着能源短缺和环境污染等问题的日益加剧，利用可再生、无污染的能源已成为现代社会的一个趋势，太阳能的开发与利用越来越被人们所重视。

未来太阳的大规模应用主要是用来发电，目前实用太阳能发电方式主要为“光—电转换”。

其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。

太阳能电池是由太阳能电池硅片组件组成的一个系统。

硅片的质量直接影响了太阳电池的光电转换效率。

本文介绍了光伏产业的发展现状及趋势，对多线切割、硅片切割机的工作原理及结构进行了大概的介绍，详细阐述了硅片切割工艺及流程，并对切片切割操作中遇到的问题及解决方案作了详尽的论述。

关键词：多线切割；wafer(polycrystalline) cutting technology andflowAbstractAs the shortage of energy and the pollution of environment, it is a trend use renewable and non-pollution energy nowadays, thedevelopment and use of solar energy is becoming more valued by people .A scale use of the sunshine is main use to generate electricity。

Nowadays the main way to use solar to generate electricity is translate light to electricity . Its basic principle is use photovoltaic effect to solar radiation energy to electric immediate. Its foundation appliance is solar cell. Solar cell is a system make of silicon wafers. The quality of silicon wafer influences the photoelectric conversion efficiency of solar immediate.This passage introduced the current situation and trend ofPhotovoltaic Industry. We have a general introduce of multiwire cutting , the operating principle and the structure of silicon wafer slitter. Also it included the expound silicon wafer cutting and technological process in detail. At last, we have a detail expound of the problems and solve project while cutting silicon wafers and solve project..Keywords: multiwire cutting;目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章光伏产业的发展现状及趋势 (2)1.1国际光伏产业的现状 (1)1.2国内光伏产业的现状 ................................................... 错误！未定义书签。

废砂浆在线回收系统一、系统简介⏹目前，硅片线切割工艺的现状：为了保证切割质量，切割工艺中使用的砂浆基本都是极少的重复使用。

切割使用后的废弃砂浆直接作为工业废弃物堆积处理，或者委托专业处理厂对使用过的砂浆进行处理。

无论以上哪种处理方式，都会造成极大浪费，产生较大成本。

因此，实现砂浆的回收再利用是硅片生产企业降低生产成本的最有效的途径。

⏹GY-H3002型砂浆在线回收系统用于分离和回收硅片切割工艺中所产生的废砂浆。

同时亦适用于半导体芯片、水晶、钻石等行业的废液回收利用。

⏹硅片的切割废液中，PEG、SiC的回收率可达80%以上。

⏹GY-H3002型砂浆在线回收系统与线切割机可实现1:4或1:5配置。

二、工作原理系统运行框图三、系统特点⏹性能优越的德国分离机，英国软管泵，瑞典搬运装置，西门子电控系统为整套系统运转提供强有力保障，使整套设备性能稳定可靠、故障率低。

⏹系统智能化程度高，人机对话界面简单、友好、操作方便，实现全自动化运行。

⏹极大程度的降低生产成本。

⏹节能环保，占地空间小。

⏹回收率稳定，SiC、PEG的回收率高达80%以上。

⏹人性化设计：❑根据客户提供的砂浆特性，为客户提供最适宜的设备。

❑根据客户期望的处理量，为客户提供相应的机型。

❑可以与切片机砂浆罐建立通信，实现联动功能，以至达到全厂砂浆循环全自动化。

❑可根据客户实际需求，制定和设计最佳解决方案。

四、系统性能指标1、回收效果：砂粒回收率：80～85%PEG回收率：80～85%切屑去除率：35～45%2、处理能力：3600L/天，可连续运行3、设备耗电：小于25KW4、压缩空气：1.5m3/min*0.6MPa5、外形尺寸：8700×1900×2500（L×W×H）单位：mm五、成本分析（？）例：按每桶（1000L）（ρ=1.64kg/l）计算:PEG：0.84吨SiC：0.8吨按照市场价格：PEG：11000元/吨SiC:23000元/吨一桶新砂浆成本为：11000*0.84+23000*0.8=9240+18400=27640元如果使用在线回收设备，回收率按80%计算，只需添加20%的新砂浆，计：27640*20%=5528元即可得到一桶回收砂浆。