[00857253]超/高硬脆材料精密多线切片装备研发及产业化应用

超/高硬脆材料的加工工艺被欧美和日本等发达国家长期垄断，国内相关技术水平与西方发达国家存在巨大差距，严重制约了中国光伏发电、半导体、芯片制造等产业的整体发展，是急需攻克的“卡脖子”工程。砂浆线切割技术在超/高硬脆材料的加工中具有切片效率差、质量低的缺陷。金刚线切片技术在单/多晶硅等切片中效率高，是国际硬脆材料切片技术发展趋势。为突破超/高硬脆材料精密多线切片技术瓶颈，无锡上机数控有限公司联合南京工程学院、盐城工学院经多年研发，开发了兼容超/高硬脆材料的切片装备，该装备突破了国外技术产品封锁，对中国半导体、光伏发电、芯片制造等产业发展有关键作用。 一、项目主要技术创新： 1.提出了上摇摆变幅振多线切片新方法，首创研发了兼容单/多晶硅、蓝宝石、碳化硅等超/高硬脆材料的精密多线切片装备，首次实现了8～12英寸晶圆的多线切片加工；阐明了变幅振、变切速对硬脆材料表面损伤的影响规律，获得了不同硬脆材料制片的最佳线径和工艺参数，加工效率较现有技术提升70％，刀缝损耗量较国外技术下降25％，切片质量优于国外同类设备。 2.研发了一种张力传感器内置于引线导轮的一体式结构，创新开发了磁流变张力精密控制系统、断线预测系统、主轴全转速精密测量系统和绕线辊位置监测系统，实现了张力和速度的解耦控制、机床关键参数的实时监测，保证了3个子系统(四轴)的同步运转精度≤30脉冲，收放线速度差减小30％，断线率较国外先进设备下降2％。 3.创新设计了节能型辅助套筒结构，将无法兰线匝与可拆分式机械主轴相配合，实现了新线放线和旧线收线的双层布置，使得金刚线的使用寿命延长20％，降低耗线量达30％，线匝更换仅为5分钟；首创“双循环”冷却技术，有效减少粉屑沉淀，节省30分钟/刀的换水时间，节约水和切削液20万元/台。二、主要技术指标： 1.在达到国外设备的制片质量基础上，用于光伏硅片等高硬脆材料加工时线径最小可达45μm、装载长度最大达900mm、断线故障减少30％、效率提高50％、张力不大于8N、进给切割线速达到25m/s； 2.用于晶圆硅片等超高硬脆材料加工时线径最小可到130μm、装载长度最大为600mm、效率提高70％、张力不大于30N、进给切割线速达到30m/s。 三、主要经济指标：项目成果已应用于协鑫、阿特斯、比亚迪等国内知名企业，近三年销售780余台，为企业新增销售额逾17亿元，获得用户一致好评。