金剛石切割線，即通過(guò)金屬的電沉積作用把金剛石顆粒鍍覆在鋼線表面而制成的一種線性切割工具。通過(guò)金剛石線切割機(jī)，金剛石切割線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)了線鋸切割方式，即通過(guò)鋼線附帶磨料的方式進(jìn)行切割，線鋸切割從開(kāi)始的單線線鋸切割發(fā)展到現(xiàn)在的多線線鋸切割。
目前市場(chǎng)上脆性材料主流線切割方式可分為金剛石線切割和砂漿鋼線切割。砂漿鋼線切割即在鋼線來(lái)回摩擦切削材料的同時(shí)，在鋼線上附著液體磨料（砂漿）如碳化硅（SiC）等，通過(guò)鋼線、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上，再用制作完成的金剛石線對(duì)材料進(jìn)行切割。
圖：砂漿鋼線切割和金剛石線切割
相較于傳統(tǒng)砂漿切割工藝，金剛線切割技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.切割效率高，速度提升五倍。金剛石線制備技術(shù)屬于固結(jié)磨料顆粒的技術(shù)。固結(jié)磨料線切割方式基于固結(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)：，金剛線采用固定方式結(jié)合金剛石顆粒，相比砂漿線處于游離狀態(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，金剛線固著的金剛石的運(yùn)行速度與切割線一致，而游離狀態(tài)的砂漿運(yùn)行速度低于切割線。
2.材料損耗少、出片率高。切割線線徑越大造成切割時(shí)刀縫越大從而導(dǎo)致材料損耗越多，而切割線的線徑是裸線徑與磨料/刃料直徑之和。金剛線因切割能力強(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，金剛線切割造成的損傷層小于砂漿線切割，有利于切割更薄的硅片。更細(xì)的線徑、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，金剛線切割的刀縫損耗約為80μm。因此，金剛線切割能提高約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。金剛線固結(jié)磨料線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)銷調(diào)研及十三五投資價(jià)值分析報(bào)告》
圖：金剛石線切割與砂漿鋼線切割主要指標(biāo)對(duì)比
圖：金剛石線切割的工藝優(yōu)勢(shì)
按照制作工藝，金剛石切割線又可分為電鍍金剛石線與樹(shù)脂金剛石線。樹(shù)脂金剛石線是先將液態(tài)樹(shù)脂和金剛石粉末均勻攪拌混合，再均勻附著于鋼線上，后經(jīng)過(guò)特殊技術(shù)烘烤制成。電鍍金剛石線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（把持力低）、電鍍線（把持力高）。
在目前的發(fā)展趨勢(shì)下，電鍍金剛石線具有單片耗線量低、線徑規(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。同樣粗細(xì)的樹(shù)脂線破斷力與固結(jié)強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電鍍式金剛石線，其細(xì)線化發(fā)展?jié)摿h(yuǎn)低于電鍍金剛石線，電鍍金剛石線更符合未來(lái)金剛石切割線細(xì)線化發(fā)展的前景。此外，樹(shù)脂金剛石線切割硅片時(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。隨著電鍍金剛石線的制造成品的降低和規(guī)?；?yīng)的顯現(xiàn)，樹(shù)脂金剛石線的成本優(yōu)勢(shì)也將減弱或消失。因此電鍍金剛石切割線是金剛石切割線領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。
圖：電鍍金剛石線與樹(shù)脂金剛石線對(duì)比
