多线切割机的现状及发展趋势

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EPE多线切割机的现状及发展趋势

本刊特约稿王琮

摘机

中图分类号：TN305

文献标识码：A

文章编号：1004-4507(2008)11-0010-02

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

MultiWireSawCurrentSituationandTrend

WANGCong

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20世纪80年代中期世界上第一台当大的难度，

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

收稿日期：2008-10-26

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工业控制计算料，例如交流伺服电机及驱动系统、机、运动控制卡及总线系统、主轴油雾润滑冷却及恒定张力快速走线系统等。由于以间隙密封单元、

上系统的择优选用，使现代多线切割机适用于大直径IC硅片，光伏电池衬底超薄片，砷化鎵、磷化铟、碳化硅、鈮酸锂、鉭酸锂、光学玻璃等多种硬脆材料的切片加工。

1多线切割机的主要制造商家极其特点

世界范围内制造多线切割机的主要商家是瑞

士和日系公司，主要有：

公司

瑞士HCT日本NTC

代表机型

E400SD/500SDE400E-12

BS800/801

MWM444B/454B/442DM

MEYERBURGERDS264/265

10（总第１66期）8EPE高鸟安永

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·趋势与展望·

MWS-44SN/-610SDTW320

切割单元。DS271型可使装载能力提高20％。

日本NTC的机型较多，在世界市场占有率较高，其MWM442DM性价比高，国内厂家购买较多，该机两根主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停止、加速、减速指令，控制各电机运转。线速最动、

大1000m/min，可往复行走。机器内部设有断线保护装置一旦断线整机立刻紧急制动，各运动部件停止运动，避免切割线乱绕造成清理困难。操作简捷使用方便。

日本高鸟设备特点是主轴固定在旋转盘上，

多线切割机的主要技术指标有：

加工工件最大尺寸；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10年磨一剑，20机酝酿期，公司主攻多线切割机，

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晶片切其中前割市场。上述两种机型均为四轴多线切，者为双台面切割机。E500ED-8及E400E-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。

日本的ＮＴＣ公司的ＭＷＭ４４２ＤＭ照片

自动绕线方便，并设有摆动切割，将工件和切割

HCT公司的E400SD照片

线的面接触瞬间变成点接触，有利于较硬材料切割。

日本安永是最早制造多线切割机的公司之一，经过几年的沉寂推出的TW320，使用线径0.12mm，往复切割每份5回(公司专利)，可同时切割两根长度320mm，直径200mm(8英寸)棒料。

多线切割机的控制方式不外乎工业控制计算机加运动控制卡或大型PLC，整机控制以张力为核心控制放线电机、收线电机及主轴电机、切割线张力控制电机、放线收线导向移动电机、启动和停止运转，工作台驱动电机调节。从张力传感器取样、测试、计算、比较后输出指令控制各路电机运转。设定

·(下转第15页)·

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，驱动力但轴和电机转动惯量较大，空载时两轴同步较大。

装料长度800mm性较难掌握，换线轮绕线较繁琐。可在长度方向装载125mm×125mm×400mm晶锭两根，切出180μm薄片。DS265切割最大直径φ300mm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

Nov．２００8（总第１66期）11

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·趋势与展望·

虽然这场全球金融危机来势凶猛，但是各国政府都采取积极应对措施，大量投入资金，如美国近期其中2500亿美元直接买银投入7000亿美元救市，

行股份；中国出台扩大内需十大措施，至2010年需投资4万亿元，各国银行相继连续降息等等。危机对某些厂商可能是一种机会或转机，2008年11月飞

上接（第１１页）

思卡尔CEORichBeyer说：“我向来相信危机就是。总之，前途光明，道路还看不清，正在摸索。转机”

正如2008年11月中社科院国际金融研究中心秘书长张明所说：“这场危机对实体经济的影响还将需要更长时间才能恢复，起码需要3～5年的恢复期，实体经济受冲击阶段现在才刚刚开始”。

切割模式，检测切割条件，测定、调节各电机运转情温度。况及砂浆流量、

下面以NTC442DM为例列举上诉各项指标：加工工件最大尺寸：φ150mm卸载方式：工件下降方式

钢丝行走方式：往返行走/单一方向行走主轴数：2

切割线张力操纵方式：扭矩电机最大钢丝速度：1000m/min线轮直径：φ200～φ190mm钢丝储线容量：230～300km

机械外形尺寸：2000mm×1950mm×1650mm整机质量：6t

(4)主轴绕线轮一般采用树脂材料，其耐磨性、散热性较差，商家给出单件最长寿命800h线槽磨损深度超过1mm，必须送专业厂家磨平重新开槽，工艺复杂费用高，近来用陶瓷材料制作的绕线轮表现出较高的散热性和抗磨损特性，有望最终取代树脂绕线轮。

(5)镀金刚砂的切割线使用，可使用水冷却，减少了庞大的热交换系统，又可减少磨料的使用，可谓一举多得。

(6)切削液对多线切割机是非常重要的一环，尤其对大直径、超薄片的切割。首先切削液本身具有不污染环境和被加工材料，对后道工序不构成影响，低黏度、高带沙量、低杂质含量、易于清洗。切削液有专一化的倾向。

(7)砂浆回收装置系统的应用可使昂贵的金刚石粉、碳化硅粉和碳化硼粉得到充分利用，从而降低生产成本，减少废弃物保护环境。

多线切割机经过多年的发展已经成熟，但任何事物都不会一劳永逸，今后的发展方向应该是大型、快速、高精度、高效益。

(1)大型是指体积适度加大，质量适度加大。以便一次加工更多材料，增加质量以提高机器稳定度，使晶片加工过程稳定性更好。

(2)切割线行走速度的提高，有利于加快切割速度提高工作效率。带入砂浆速度的加快可以使砂浆配比改变，使其流动性、滲透性、研磨性更好，从而减少碳化硅、碳化硼、金刚石粉的消耗量，降低生产成本，同时砂浆稀释流动加快使冷却效果更好，使砂浆对热交换器的依赖程度减低。

(3)机器精度提高使切割线无效磨擦减少，切割线径减小会使加工材料损耗减少，切割晶片的弯曲度、翘曲度、平行度、总厚度公差变好，加工晶片表面损伤层浅,粗糙度小，出片率高。

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多线切割机的应用极大地提高了晶片加工效率及加工质量，降低了加工成本。虽然多线切割机技术本身已经比较成熟，但使用的可靠性还有待进一步提高，同时工艺条件、参数设置各个机型都不尽相同需要在实践中不断摸索总结，找到适合于本机最佳工艺条件和参数，使用好现有的机器发挥多线切割机最大效益仍然是设备制造厂家和使用单位通力合作需要共同解决的问题。

(8)人们一直在试验其它硬脆材料的更高效更简捷更高精度的切割方法如高压水刀，激光水刀。激光水刀划片机的成功应用似乎已经为激光水刀切割机开创了一条新的途径。

2多线切割机的发展趋势

3结束语