论金刚线切割硅片技术的前景

金刚石丝锯精密切割及其制备技术康仁科教授精密与特种加工教育部重点实验室大连理工大学机械工程学院精密切割加工是制备半导体和光电晶体基片的主要加工工艺之一，在微电子、光电子器件的制造过程中占有很高的地位。

而随着微电子和光电子技术飞速发展，对半导体和光电晶体的切割加工提出更高要求。

高效率、低成本、高精度、窄切缝、小翘曲变形、低表面损伤、低碎片率、无环境污染等是目前半导体和光电晶体的切割加工的新趋势。

现在，硬脆晶体材料切割方法有金刚石圆锯切割、带锯切割、线锯切割。

金刚石圆锯有分为金刚石外圆据和金刚石内圆锯两种；带锯分为钢带据、金刚石带锯、钢片锯三种；线锯分为钢丝锯、金刚石串珠锯、金刚石丝锯三种。

金刚石外圆锯切割技术金刚石外圆锯切割技术是应用较早的切割方法，外园周上电镀金刚石的圆锯片直径在200mm左右，最大可达400mm。

多用于宝石、石英、铁氧体、陶瓷等材料的切断、切槽等。

优点是：结构简单、操作容易、刀片价格便宜；缺点是：刀片较厚、锯口宽、材料损耗较大、切割面的平行度较差、只能切割小直径或较薄工件。

金刚石外圆锯典型的应用就是在IC制造中将硅片切割成分离的芯片。

金刚石内圆锯（ID）切割技术金刚石内圆锯（ID）切割技术示意图金刚石内圆锯切割技术的优点是：1.刚性好，可做的很薄，达到0.1mm；2.切片精度高，直径200mm晶片的厚度差仅为0.01mm；3.设备低廉，所用切割机价格仅为其它工具多使用切割机价格的1/3——14；4.每片都可以进行径向调整和切片厚度的调整；5.小批量多规格加工时，具有灵活的可调性。

缺点是：1.切片表面损伤层较大；2.刀口宽，材料损失大；3.生产率低，每次只切割一片；4.只能切割直线，无法切割曲面；5.只能切割直径小于200mm的晶片。

带锯切割金刚石带锯是以电镀金刚石磨料或镶焊金刚石烧结块为主题的环形锯条，带锯出现于20世纪50年代，我国八十年代才开始研制该类设备。

优点是：锯切速度快，刀具材料消耗少，噪音小。

2024年金刚石市场前景分析概述本文对金刚石市场的前景进行深入分析，包括市场规模、发展趋势、竞争态势等方面的内容，旨在帮助读者了解金刚石市场的潜力和机遇。

市场规模金刚石作为一种高硬度、高热导率、高耐磨性的材料，在工业领域有广泛的应用。

根据市场研究机构的数据显示，金刚石市场从2017年到2021年的年均增长率约为6%，市场规模逐渐扩大。

金刚石市场主要分为人造金刚石和天然金刚石两大板块。

目前，人造金刚石市场占据主导地位，占据金刚石市场总体份额的70%以上。

随着技术的进步和工艺的不断改进，人造金刚石的品质不断提高，对于一些特定领域的需求将进一步增长。

发展趋势技术创新驱动市场增长随着科技的发展，金刚石的制备技术也在不断创新，为金刚石市场的增长提供了有力支持。

目前，纳米金刚石、单晶金刚石、多晶金刚石等新型金刚石材料得到广泛应用，为金刚石市场带来了新的增长点。

应用领域不断拓展金刚石在工业、电子、建筑、医疗等领域有广泛的应用。

随着各行各业对高性能材料的需求不断增加，金刚石市场的应用领域也在不断拓展。

尤其是在电子行业和汽车行业，金刚石材料的应用增长迅猛，将为金刚石市场带来新的发展机遇。

区域市场发展不平衡金刚石市场的发展在全球范围内存在一定的不平衡性。

目前，北美地区和欧洲地区是金刚石市场的主要消费地区，占据了全球市场份额的较大比例。

而亚太地区和中东地区的金刚石市场发展相对滞后。

随着亚太地区经济的不断发展和工业结构的调整，金刚石市场在这些地区的潜力逐渐释放。

竞争态势金刚石市场竞争激烈，主要厂商包括De Beers、Element Six、Saint Gobain等知名金刚石生产商。

这些公司通过技术创新、品牌建设和市场定位等手段来提高市场份额。

此外，一些新兴厂商也在不断涌现，加剧了市场的竞争。

结论综上所述，金刚石市场在技术创新、应用拓展和市场需求推动下呈现出良好的发展态势。

尽管市场竞争激烈，但金刚石市场仍然存在巨大的潜力和机遇。

2024年聚晶金刚石复合片市场分析现状1. 引言聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高耐磨性和高导热性能的新材料。

该材料由金刚石微粉和金属粉末复合制备而成。

在工业领域，聚晶金刚石复合片广泛用于切割、磨削和打磨等工艺中。

本文将对聚晶金刚石复合片市场进行分析，了解其现状和未来发展趋势。

2. 市场规模及增长趋势聚晶金刚石复合片市场自20世纪90年代起快速发展。

目前，全球聚晶金刚石复合片市场规模已达到数十亿美元。

预计在未来几年内，市场规模将继续增长。

主要驱动因素包括工业发展需求的增加、技术进步和市场竞争的推动。

3. 市场应用领域聚晶金刚石复合片在多个领域有广泛应用。

主要应用领域包括：3.1 机械制造在机械制造领域，聚晶金刚石复合片用于加工和制造高硬度材料的零件。

例如，在汽车制造中，聚晶金刚石复合片可用于切削和磨削引擎零件。

3.2 石油工业聚晶金刚石复合片在石油工业中有广泛应用。

它可用于钻井和修井工艺，提高工作效率和耐磨性。

3.3 电子制造在电子制造领域，聚晶金刚石复合片可用于制造半导体器件和磁头等关键部件。

其高导热性能能有效地散发热量，提高电子产品的性能。

4. 市场竞争格局目前，全球聚晶金刚石复合片市场竞争激烈。

主要的市场参与者包括聚晶金刚石复合片制造商、金刚石微粉提供商和金属粉末供应商。

这些公司通过技术创新、产品质量和价格竞争等方面来争夺市场份额。

5. 发展趋势未来，聚晶金刚石复合片市场将呈现以下发展趋势：5.1 技术创新随着科技的进步，新的制备技术将不断涌现，以提高聚晶金刚石复合片的性能和质量。

5.2 市场需求多样化随着各行业对材料性能要求的不断提高，市场对聚晶金刚石复合片的需求将逐渐多样化。

不同领域的需求将推动市场的进一步发展。

5.3 区域市场的增长在发展中国家和新兴经济体，对聚晶金刚石复合片的需求不断增长。

这些地区的市场潜力巨大，将成为未来市场增长的主要驱动力。

6. 结论聚晶金刚石复合片市场具有广阔的发展前景。

金刚线市场主要企业概况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，销售收入逐年呈现爆发式增长。

其中，旭金刚石2015财务年度（2014年4月1日至2015年3月31日）实现电镀金刚线销售折合人民币5.32亿元，中村超硬2015财务年度（同上）电镀金刚线实现销售收入折合人民币1.56亿元。

国内一些从事金刚石工具相关业务的企业通过自主研发、引进技术等，也推出了国产金刚线产品，并通过持续的技术进步和产能扩张，已具有较强的市场竞争力，占据国内市场一定份额，代表性公司包括岱勒新材和南京三超新材料。

其中岱勒新材销售收入连续5年以80%的速度增长。

另外，国内相关上市公司通过产业链延伸至金刚线领域，包括易成新能、豫金刚石、天龙光电、恒星科技等。

其中，易成新能于2012年开始投资树脂金刚线项目，近期公告拟融资6.46亿元用于建设年产600万km电镀金刚线项目。

豫金刚石主营业务为生产和销售金刚石，其先后累计投资5亿元，建设产能约50万km/年电镀金刚线项目。

天龙光电50万km/年树脂金刚线项目已终止实施。

恒星科技主要从事金属制品领域的生产经营活动，拟融资9.53亿元用于投资年产900万km超细金刚线项目。

一、国外主要企业概况1.旭金刚石株式会社创立于１９３７年。

我社是将世界上最硬的素材——金刚石和CBN（氮化硼）加工成工具的专业制造厂。

我们的产品（主要用于打孔、磨销、抛光、切割等作业）在汽车、电子、半导体、输送机器、机械、轴承、刀具、模具、玻璃、陶瓷、土木工程、矿业、石材、建设等很多领域里被广泛利用。

我们能够生产砂轮、修整器、刀片、拉丝模、带锯锯条、线锯锯线、钻等大部分金刚石和CBN（氮化硼）产品的综合性的专业工具。

电镀金刚线的四化技术路线21世纪初，电镀金刚线以其优异的切割效率被应用于晶硅切割。

到目前为止，单晶硅棒砂线切割已完全被金刚线切割替代；多晶硅方面，正在向金刚线切割过渡，与单晶硅还存在一定的差异。

金刚线切割相比砂线，其耐磨性好，切削时间长，还能有效避免砂线切割带来的环境污染问题。

电镀金钢线的制备过程具体包括除油、除锈、预镀、上砂、加厚和后续处理等。

本文指出了电镀金刚线的技术要素，给出了金刚线的系列检测方法，列出了美畅新材对金刚线产品性能的基本要求，然后详细介绍了电镀金刚线的四化技术路线，并深入分析了四化技术路线的优点及存在的技术难点，最后指出了未来金刚线产品发展趋势。

1.电镀金刚线的技术要素电镀金刚线是通过金属电镀方法将金刚石磨料固结在钢丝基体上，制成用于硬脆材料切割的线切割工具。

表征电镀金刚线的性能主要有破断力、出刃率、出刃高度、自由圈径、翘头高度等技术要素 2.电镀金刚线的检测方法目前国内外生产电镀金刚线产品的企业主要有美畅新材、岱勒新材、浙江东尼、瑞翌新材、开封恒锐新、恒星科技、青岛高测、江苏亿荣、贝卡尔特、盛利维尔、旭金刚、中村超硬、Read、DMT等。

现电镀金刚线产品还未有相关国家标准可进行参考，各个生产厂家都拥有自成一套的产品检测方法，但检测方法之间存在差异，由此造成金刚线产品标准混乱、性能参差不齐，不利于电镀金刚线行业今后长期发展。

综合现有生产技术，结合不同厂家的检测方法，下面给出可供生产厂家参考的检测方法。

国内外上规模、产能较大的美畅新材、旭金刚、岱勒新材等公司的金刚线产品性能比较稳定，以美畅新材为例，其对产品性能的基本要求。

（1）外观。

金刚线外观目测检验。

（2）线径。

取段样线任选3～5处，使用千分尺（分辨率为0.001mm）进行测量，记录所有测量值。

（3）破断力。

将500mm样线固定在拉力测试仪上，保证样线拉直且不受力，然后以0.001m/s~0.008m/s速率进行拉伸，直至样线断裂，重复测量3次以上取最小值。

行业楷模丨隆基股份崛起背后：一条金刚线的得与失李振国一边翻看着手机，一边说：“你看，这是杨元庆、沈国军、李宁、盛希泰，他们都是我们班的同学”。

李振国所说的是清华大学经管学院的企业家学者项目，2017年是第五期，一共有48名来自于各行各业的优秀企业家学员。

从2017年10月份开始，李振国原本就安排得满满当当的行程多出了一块，每个月都得来北京跟这些企业家同学一起上课。

伴随着公司规模壮大，他不得不将自己的身份多元化。

这让他仿佛回到了30年前的大学时代。

不同的是，如今他的身份是隆基的创始人兼总裁。

17年前，李振国一手创办了这家公司，却未曾想当年的“小作坊”能够发展成为当今全球光伏行业的领军企业。

事实上，隆基崛起背后，与一项被称为“金刚线切割”的技术分不开。

五年前，在李振国和隆基董事长钟宝申的力主下，隆基开始从成熟的砂浆切割技术转向昂贵且不成熟的金刚线切割技术。

当年，金刚线切割技术仅掌握在少数日本厂商手中，并且起初并未应用于光伏行业。

彼时，国内金刚线的整个产业链，从金刚线到切割液、切割机均处于空白状态。

由于产业链极其不完整，这导致金刚线切割的成本极高。

按照钟宝申的测算，采用金刚线技术切割的硅片每片亏损0.6~0.7元。

从2012年底到2013年年中，隆基的金刚线切割量产曾持续亏损了数千万元。

所幸这种亏损并没有持续太久。

“真正亏损大概6个月，我们也没想到成本降低的速度这么快。

”钟宝申说。

为了推广这项技术，钟宝申曾作出过一项决策，允许切片厂按照每年亏损不超过4000万元的标准来推广这项技术。

从2014年开始，在金刚线切割技术日趋成熟，下游设备、辅材供应商均被培育起来后，隆基的扩张步伐也明显加快。

2014年3月15日，隆基启动了一个计划，即用18个月时间，到2015年9月15日，把所有切片机全部升级为金刚线切割机。

之后，隆基通过收购浙江乐叶，开始向下游布局。

当年，隆基便实现了净利润2.94亿元，同比增长314.48%。

金刚线细线切割单晶硅片崩边分析黄河水电西宁太阳能电力有限公司青海西宁 810000硅片生产由金刚线切割取代传统的砂浆切割，为了不断降低生产成本，金刚线从80μm不断降低至行业研发的48μm，细线化切割已成为金刚线切片主流技术，同时细线化切割带来众多切割质量异常，其中最常见的异常为崩边，本文主要从金刚线切割单晶硅片所需原辅材料、生产工艺、过程控制、设备等方面进行分析，总结。

一、金刚线细线切割单晶硅片崩边产生点国标中崩边的定义为，“崩边为晶体表面或边缘非有意造成脱落材料的区域，某些崩边是在晶片加工、测量或检验时，因传送或放置样品等操作引起的。

崩边的尺寸由样品外形的的正投影图上测量的最大径向深度和圆周弦长确定”。

实际产生崩边因素很多，不仅是机械碰撞、人为磕碰，更多的是原辅材料异常和工艺失控导致。

1.原辅材料金刚线切割所需原辅材料主要有，单晶硅棒、胶水、树脂板/塑料板、切割液、脱胶剂和清洗剂，其中能直接导致单晶硅片崩边的辅材有胶水和切割液，胶水能够导致单晶硅棒粘接面不规则崩边，切割液能够导致粘接面均匀崩边或亮边。

2.工艺管控点2.载片盒防撞垫损坏。

二、金刚线细线切割单晶硅片崩边原因分析及改善方向单晶硅片切割过程中，原辅材料异常、工艺点失控及设备碰撞等产生各种性状崩边，对于以上因素导致的崩边总体可划分为两类，粘胶面崩边和切割崩边。

1.粘胶面崩边1)长条状线状崩边，这种崩边最为常见，大部分集中在粘胶面中间部位，也是比较难以避免和解决的崩边类型，如图1、图2所示：2)胶面掉渣，由于胶层脱落造成胶面许多亮点，且亮点处容易掉渣，收到轻微的摩擦力即有硅落产生，此时很容易形成缺口或者裂纹，成为不合格硅片，因此在对硅片分选、包装时要尤其注意；如图3、图4所示：3)胶面倒角处崩边，崩边位置在倒角中间位置或胶面与倒角的接触位置，若受到挤压力作用容易造成倒角处形成缺口。

针对以上崩边类型，我们通过对粘胶面崩边主要原因进行层层分析，最终确定改善方向，具体分析如表1所示：再确定粘胶面崩边改善方向后，通过以下改善措施来降低粘胶面崩边。

金刚线在硅晶体切割领域的应用研究赵雷;李欢;胡孝伟【摘要】金刚石切割线近年来迅猛发展,通过与传统砂浆切割工艺对比分析优缺点,详细介绍了新材料金刚石切割线的分类、特性、结构原理、切割工作原理以及发展前景.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2019(048)003【总页数】4页(P33-36)【关键词】金刚线;超精细;损伤层;碎片率【作者】赵雷;李欢;胡孝伟【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176【正文语种】中文【中图分类】TN305.1近几年来，随着超硬材料的推广应用，硬脆材料切割加工技术发展较快，新工艺、新设备、新方法不断涌现。

超硬材料主要指金刚石和立方氮化硼（CBN），它们以单晶、多晶及薄膜等形式出现，是当今世界高科技领域中最有活力、最有前景的材料之一。

金刚石是世界上已知最硬的物质，而且具有高导热性[3]、高绝缘性、高化学稳定性等多种优良性能，可用于铝、铜等有色金属及其合金的高效精密加工，特别适用于加工硬脆非金属材料。

过去绿色碳化硅与轻质油按一定比例均匀混合形成的砂浆切割[4]不仅效率低，而且污染严重，已难以满足市场需要，金刚线应运而生，而且飞速发展，现在的芯线外径最小达到了50 μm。

金刚石切割线是将金刚石微小颗粒采用粘结和电镀[5]的方式固定在直拉钢线上，并将其缠绕在轴辊上，通过主轴带动金刚线高速往返运动进行磨削切割，而传统砂浆切割方式是通过线网带动砂浆中悬浮的游离态碳化硅磨削加工的方式。

而金刚线具有微型的金刚石锯齿，增加了钢线的切割能力，提高切割效率和切割质量。

金刚线对于太阳能硅材料切割行业而言，是革命性的进步。

1 金刚线切削加工生产工艺金刚线具有的优点：（1）可实现高速切割，切割速度可以提高到原来的2～3倍（传统砂浆切割线速度1 km/min，金刚线切割线速度可达到 2 km/min，甚至更高），耗时自然减少。

试分析金刚石多线切割设备运用在 SiC晶片加工中的研究摘要：针对金刚石多线切割设备的运行原理进行简单的介绍，并且使用直径为250微米的金刚石线进行现场切割工艺的实验。

收集实验的数据和实验的结果，分析不同的工艺参数，对晶体整体厚度偏差（TTV）产生的影响。

通过改变相关的工艺参数，整体提高碳化硅晶片加工的效果。

关键词：金刚石线；线切割；碳化硅碳化硅本身就具有热损耗低，抗辐射能力强以及高功率密度的特点，它与氮化镓的晶格适配率相对较小，所以在多种类型的半导体材料当中，碳化硅的应用范围相对较广，而且也属于最有前途的一种半导体衬底材料。

对碳化硅晶片进行切割，可运用多种不同类型的切割方案，最早的多线切割设备是由钢线和砂浆组成。

在进行切割的过程当中，工作人员需要将砂浆喷在钢线和加工的晶体之间。

这种切割的方式可以在一定程度上减少切割的时间，并且能够对硬度更高的蓝宝石或者其他类型的碳化硅材料进行切割，新的多线切割设备得到了不断的优化以及发展，这使得金刚石切割的效率得到明显的提升。

一、设备的控制过程及原理1.控制过程使用金刚石多线切割机进行碳化硅晶体的切割工作，在加工生产过程中，因为收放线轮和位于两者之间传动轮与切割线之间存在摩擦力，这样就形成了切割线的张力。

设备在运行期间，现场工作人员需要将线速控制在每分钟300米到580米之间。

金刚石线的张力则需要控制在15N到50N之间。

在进行现场切割工作一天，工作人员需要对收放线轮的力矩电机控制线的张力程度进行深入的了解，并且当线速控制为零时，反方向的速度也要控制为零，此时收放线轮的两个力矩电机就需要对金刚实现的张紧力产生维持作用，那么切割状态下的摇摆式共轭轴进给切割待切割晶体时，进给的速度可以在60~0.33mm/min之间。

共轭轴通过一个步进电机控制其绕中心固定轴来产生摇摆运动，摇摆速度可以设定为:不摇摆、低速(0.014 rad/s)、中速( 0.052 rad/s)、高速(0.105 rad/s)。