金剛石線(xiàn)

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：

    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小（總厚度變化,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。