国内外切割设备的发展趋势分析

多线切割机经过三十多年的完善，技术日渐成熟，目前的产品已是第七代。

1.国外切割设备状况 切割机床属于大型精密数控设备。国际上比较知名的公司有瑞士Meyer Burger公司、HCT公司，日本Takatori公司、NTC公司、安永、高鸟公司、不二越机械工业株式会社等。瑞士Meyer Burger公司生产的切割机床有DS261、DS264、DS265、DS271、Brick Master几个系列产品。各系列具有不同的特色：DS261在切割界有着重要地位，主要应用领域为300mm（12in），一流的硅片表面质量和低的TTV，完整的工作导向；DS264使用了超细的切割线，大大提高了切割效率和产量；DS271是DS系列顶峰产品，它的装载长度达到了1020mm，可以同时处理4根长度为250mm的单晶，大大提高了产量。Brick Master由于具备了可拔出的切割系统，省去了大量的换线清洁时间，效率可以达到普通设备的3倍，产能提高10%。图7-3示出Brick Master切割机床。

日本NTC公司切割设备有完整的温度控制系统和机械结构优化的热分析系统，可以尽量减少热变形。

2.国内切割设备状况 大约2001年，瑞士HCT多线切割机进入中国。这是最早进入国内的多线切割机，当时每台机器近千万元。2003年世界光伏产业突然井喷式发展，中国光伏产业迅速崛起，Meyer Burger、安永、高鸟、NTC等多线切割机也进入中国市场。多线切割机制造技术难度大，其核心技术长期被瑞士、日本等国家的极少数公司所垄断，因而国内使用的多线切割机全部依赖进口，严重制约了我国半导体照明、光伏、集成电路制造等产业的发展。我国每年进口多线切割机约200台以上，而且随着全球光伏产业的不断发展，随着我国光伏产业振兴计划的不断提升，切片机市场需求将会大幅提高。因此，开发具有自主知识产权的多线切割机及装备，已成为突破国外技术封锁和国内产业瓶颈的关键举措。

图7-3BrickMaster切割机床

中国电子科技集团第四十五研究所开发的“太阳能级单晶硅材料多线切割机”技术特点如下：

1）具有手动、自动功能。

2）界面直接显示线速、张力、被切材料的切割位置，以及进给速度、砂浆流量。(www.xing528.com)

3）换热器控制砂浆温度。

4）主轴电动机变频控制。

5）采用张力传感器和伺服电动机闭环控制。

3.发展趋势

1）提高加工精度、加工能力和效率。

2）采用新型切割液和改良切割用钢丝。

3）采用电火花切割机，可极大提高表面质量，最高切割效率达到600mm²/min，切割厚度小于120μm。由于电火花线切割过程中不存在宏观切削力，且具有大厚度、超薄切割的优势。刘志东等用高阻放电材料的加工模型，对电阻率为2.1Ω·cm的P型硅棒进行电火花切割试验，切割效率大于100mm²/min，加工过程不受硅晶体晶向的影响。传统的电火花切割是单线切割，单片切割效率大大超过多线切割，但总效率还不能和多线切割相比。