金剛石切割線(xiàn)，即通過(guò)金屬的電沉積作用把金剛石顆粒鍍覆在鋼線(xiàn)表面而制成的一種線(xiàn)性切割工具。通過(guò)金剛石線(xiàn)切割機(jī)，金剛石切割線(xiàn)可以與物件間形成相對(duì)的磨削運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)切割的目的。目前，泰州市晨虹數(shù)控設(shè)備制造有限公司已經(jīng)成功的把金剛石切割線(xiàn)應(yīng)用于晶體硅、藍(lán)寶石、玉石、石墨、碳化硅等多種硬脆材料的切割。
傳統(tǒng)的切割方式包括鋼片切割、帶鋸切割和內(nèi)外圓片鋸切割等，這些方式都存在切割損失大、表面精度差、表面損傷多等缺陷。為了提升對(duì)晶體硅、藍(lán)寶石等硬脆材料的切割效率，上世紀(jì)90年代開(kāi)始，出現(xiàn)了線(xiàn)鋸切割方式，即通過(guò)鋼線(xiàn)附帶磨料的方式進(jìn)行切割，線(xiàn)鋸切割從開(kāi)始的單線(xiàn)線(xiàn)鋸切割發(fā)展到現(xiàn)在的多線(xiàn)線(xiàn)鋸切割。
目前市場(chǎng)上脆性材料主流線(xiàn)切割方式可分為金剛石線(xiàn)切割和砂漿鋼線(xiàn)切割。砂漿鋼線(xiàn)切割即在鋼線(xiàn)來(lái)回摩擦切削材料的同時(shí)，在鋼線(xiàn)上附著液體磨料（砂漿）如碳化硅（SiC）等，通過(guò)鋼線(xiàn)、液體磨料和待切割材料三者間的相互摩擦作用進(jìn)行切割。金剛石線(xiàn)切割即采用特殊技術(shù)手段將堅(jiān)硬的金剛石牢牢地均勻固定在鋼線(xiàn)上，再用制作完成的金剛石線(xiàn)對(duì)材料進(jìn)行切割。
圖：砂漿鋼線(xiàn)切割和金剛石線(xiàn)切割
相較于傳統(tǒng)砂漿切割工藝，金剛線(xiàn)切割技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.切割效率高，速度提升五倍。金剛石線(xiàn)制備技術(shù)屬于固結(jié)磨料顆粒的技術(shù)。固結(jié)磨料線(xiàn)切割方式基于固結(jié)在鋼絲上的磨料顆粒與工件材料之間的二體磨損切割原理，磨料顆粒直接作用于工件上，屬于一種剛性切割加工方法，大大的提高了切割效率。單片硅片切割耗時(shí)傳統(tǒng)砂漿切割需約10小時(shí)，金剛線(xiàn)切割僅需2小時(shí)。切割效率高主要緣于其技術(shù)特點(diǎn)：，金剛線(xiàn)采用固定方式結(jié)合金剛石顆粒，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(qiáng)，從而切削和使用壽命更長(zhǎng)。第三，金剛線(xiàn)固著的金剛石的運(yùn)行速度與切割線(xiàn)一致，而游離狀態(tài)的砂漿運(yùn)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(dǎo)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(qiáng)，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(xì)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。目前，硅片厚度多為180-200μm，砂漿切割的刀縫損耗約為150μm，金剛線(xiàn)切割的刀縫損耗約為80μm。因此，金剛線(xiàn)切割能提高約15%的出片量。
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(yīng)并釋放出氫氣和熱量，如不進(jìn)行妥善利用、處置會(huì)造成嚴(yán)重污染。金剛線(xiàn)固結(jié)磨料線(xiàn)切割方式可以直接地采用低粘度水基磨削液（主要是水），有利于改善作業(yè)環(huán)境，切屑的回收處理較容易，同時(shí)簡(jiǎn)化洗凈等后道加工程序。增效、節(jié)能和環(huán)保效果十分明顯。
4.產(chǎn)品質(zhì)量提升。金剛線(xiàn)切割減少了加工損傷層，而且精度保持穩(wěn)定，產(chǎn)生TTV（總厚度變化，硅片表面特定測(cè)量點(diǎn)的大值和小值之差）小。
5、運(yùn)營(yíng)成本下降。金剛線(xiàn)切割的設(shè)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(yùn)營(yíng)成本。
參考中國(guó)報(bào)告網(wǎng)發(fā)布《2016-2022年中國(guó)金剛石鋸片市場(chǎng)產(chǎn)銷(xiāo)調(diào)研及十三五投資價(jià)值分析報(bào)告》
圖：金剛石線(xiàn)切割與砂漿鋼線(xiàn)切割主要指標(biāo)對(duì)比
圖：金剛石線(xiàn)切割的工藝優(yōu)勢(shì)
按照制作工藝，金剛石切割線(xiàn)又可分為電鍍金剛石線(xiàn)與樹(shù)脂金剛石線(xiàn)。樹(shù)脂金剛石線(xiàn)是先將液態(tài)樹(shù)脂和金剛石粉末均勻攪拌混合，再均勻附著于鋼線(xiàn)上，后經(jīng)過(guò)特殊技術(shù)烘烤制成。電鍍金剛石線(xiàn)就是以電鍍金屬為結(jié)合劑，通過(guò)金屬的電沉積作用把金剛石磨料固結(jié)在芯線(xiàn)基體上而成，其中金剛石磨料的尺寸一般為幾微米到幾十微米。樹(shù)脂線(xiàn)（把持力低）、電鍍線(xiàn)（把持力高）。
在目前的發(fā)展趨勢(shì)下，電鍍金剛石線(xiàn)具有單片耗線(xiàn)量低、線(xiàn)徑規(guī)格更小、切割效率更高的突出優(yōu)點(diǎn)，在硅晶體切割中顯著優(yōu)于樹(shù)脂金剛石切割線(xiàn)。同樣粗細(xì)的樹(shù)脂線(xiàn)破斷力與固結(jié)強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電鍍式金剛石線(xiàn)，其細(xì)線(xiàn)化發(fā)展?jié)摿h(yuǎn)低于電鍍金剛石線(xiàn)，電鍍金剛石線(xiàn)更符合未來(lái)金剛石切割線(xiàn)細(xì)線(xiàn)化發(fā)展的前景。此外，樹(shù)脂金剛石線(xiàn)切割硅片時(shí)容易產(chǎn)生樹(shù)脂脫皮和金剛石脫落，造成斷線(xiàn)和硅片劃傷，還可能影響后續(xù)制絨工藝。隨著電鍍金剛石線(xiàn)的制造成品的降低和規(guī)?；?yīng)的顯現(xiàn)，樹(shù)脂金剛石線(xiàn)的成本優(yōu)勢(shì)也將減弱或消失。因此電鍍金剛石切割線(xiàn)是金剛石切割線(xiàn)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。
圖：電鍍金剛石線(xiàn)與樹(shù)脂金剛石線(xiàn)對(duì)比
