21世紀(jì)初，電鍍金剛線以其優(yōu)異的切割效率被應(yīng)用于晶硅切割。到目前為止，單晶硅棒砂線切割已完全被金剛線切割替代；多晶硅方面，正在向金剛線切割過渡，與單晶硅還存在一定的差異。金剛線切割相比砂線，其耐磨性好，切削時間長，還能有效避免砂線切割帶來的環(huán)境污染問題。電鍍金鋼線的制備過程具體包括除油、除銹、預(yù)鍍、上砂、加厚和后續(xù)處理等。本文指出了電鍍金剛線的技術(shù)要素，給出了金剛線的系列檢測方法，列出了美暢新材對金剛線產(chǎn)品性能的基本要求，然后詳細(xì)介紹了電鍍金剛線的四化技術(shù)路線，并深入分析了四化技術(shù)路線的優(yōu)點及存在的技術(shù)難點，最后指出了未來金剛線產(chǎn)品發(fā)展趨勢。

　　   1.電鍍金剛線的技術(shù)要素

　　   電鍍金剛線是通過金屬電鍍方法將金剛石磨料固結(jié)在鋼絲基體上，制成用于硬脆材料切割的線切割工具。表征電鍍金剛線的性能主要有破斷力、出刃率、出刃高度、自由圈徑、翹頭高度等技術(shù)要素，詳見表1。

　　   2.電鍍金剛線的檢測方法

      目前國內(nèi)外生產(chǎn)電鍍金剛線產(chǎn)品的企業(yè)主要有美暢新材、岱勒新材、浙江東尼、瑞翌新材、開封恒銳新、恒星科技、青島高測、江蘇億榮、貝卡爾特、盛利維爾、旭金剛、中村超硬、Read、DMT等?，F(xiàn)電鍍金剛線產(chǎn)品還未有相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行參考，各個生產(chǎn)廠家都擁有自成一套的產(chǎn)品檢測方法，但檢測方法之間存在差異，由此造成金剛線產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)混亂、性能參差不齊，不利于電鍍金剛線行業(yè)今后長期發(fā)展。綜合現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，結(jié)合不同廠家的檢測方法，下面給出可供生產(chǎn)廠家參考的檢測方法。國內(nèi)外上規(guī)模、產(chǎn)能較大的美暢新材、旭金剛、岱勒新材等公司的金剛線產(chǎn)品性能比較穩(wěn)定，以美暢新材為例，其對產(chǎn)品性能的基本要求見表2。

　　   （1）外觀。金剛線外觀目測檢驗。

　　   （2）線徑。取段樣線任選3～5處，使用千分尺（分辨率為0.001mm）進(jìn)行測量，記錄所有測量值。

　　   （3）破斷力。將500mm樣線固定在拉力測試儀上，保證樣線拉直且不受力，然后以0.001m/s~0.008m/s速率進(jìn)行拉伸，直至樣線斷裂，重復(fù)測量3次以上取最小值。

　　   （4）出刃率、出刃高度取300mm樣線放置在金剛石形貌檢測儀的載線架上，稍用力使樣線處于自然張緊狀態(tài)，任選十處使用形貌儀自帶軟件測出金剛線的出刃率、出刃高度，記錄所得測量值。

　　   （5）自由圈徑。截取約500mm樣線，提起一端使另一端距離水平面100mm~200mm，讓其自由下落，在光滑水平面上自然成圈，然后使用分度值不大于1mm的直尺，測量線圈最小自然圈徑。

　　   （6）翹頭高度。翹頭高度試驗過程與自由圈徑類同，使用分度值不大于1mm的直尺，測量金剛線兩端距離水平面的距離，取最大值。

　　   （7）鍍層結(jié)合情況。取200mm樣線，將樣線保持較均勻的拉力進(jìn)行緊密纏繞大于5圈，芯棒直徑為1.00mm。保持10min后，取下金剛線，在顯微鏡下觀察金剛線纏繞部分有是否存在起皮、脫落等異常。

　　   3.電鍍金剛線的四化技術(shù)路線

　　   光伏行業(yè)通過降低硅片非硅成本，追求平價上網(wǎng)，有利于快速推廣清潔能源的應(yīng)用。持續(xù)降低硅片非硅成本需要相應(yīng)的金剛線技術(shù)匹配發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)金剛線今后將會沿著出片更多、切割更快、線耗更省、硅片更薄的方向發(fā)展，四化技術(shù)路線的實現(xiàn)將會大幅度降低非硅成本。電鍍金剛線的四化技術(shù)路線：細(xì)線化、快切化、省線化、低TTV化。

　　   （1）細(xì)線化。電鍍金鋼線線徑不斷細(xì)化，有利于切割硅縫的減小，減少硅料的損耗，提高硅片的出片率?，F(xiàn)市場主導(dǎo)是80、70線兩種電鍍金剛線，以目前的金剛線技術(shù)發(fā)展速度，65、60金剛石會在年內(nèi)推廣并大范圍應(yīng)用。

　　   （2）快切化。為大幅提升切片機產(chǎn)能，降低切片廠家設(shè)備投資，特別在多晶硅企業(yè)轉(zhuǎn)型金剛線切割需要采購新型設(shè)備這一時期，金剛線快切化也必然成為趨勢。以目前的單刀切割耗時為2～3小時，提升金剛線切割性能，預(yù)計到2018年會將單刀切割時間降低到1個小時。

　　   （3）省線化。省線化是指在切割加工過程中，減少電鍍金剛線的損耗，從而降低了切割耗材成本。現(xiàn)電鍍金剛線的損耗為1.2m/pcs~1.5m/pcs（m/pcs指每張硅片所損耗的金剛線長度），調(diào)整提升金剛線產(chǎn)品性能，最終實現(xiàn)目標(biāo)0.5m/pcs。

      （4）低TTV化。TTV（Total Thickness Variation）是指硅片厚度變化量，是衡量硅片品質(zhì)的一個很重要的指標(biāo)，通過改善電鍍金剛線性能特征是實現(xiàn)低TTV化的有效途徑之一。

　　電鍍金剛線的四化技術(shù)路線不僅降低硅片制備成本，還能提升硅片品質(zhì)。四化技術(shù)路線每一種都具有各自的特點，對硅片制備成本降低的方式也不同，但可降低硅片的生產(chǎn)成本。由于各自優(yōu)化路線不同，對金剛線生產(chǎn)技術(shù)提出了很多難題，詳見表3。細(xì)線化、快切化降低硅片生產(chǎn)成本最為突出，出片率、單機產(chǎn)能提升可直接為企業(yè)帶來效益。金剛線短期的發(fā)展方向會先以細(xì)線化、快切化為主，省線化、低TTV化會在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行優(yōu)化。若四化技術(shù)路線同時起作用，電鍍金剛線對切片制備成本的降低將會有更大的貢獻(xiàn)。目前金剛線產(chǎn)業(yè)還在不斷地快速擴(kuò)產(chǎn)，待金剛線產(chǎn)業(yè)進(jìn)入成熟后成本會出現(xiàn)一定的降低，這樣也會使會生產(chǎn)成本仍有一定的下降空間。

　　   4.結(jié)語

　　  （1）光伏行業(yè)追求平價上網(wǎng)，其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是降低硅片制造成本，金剛線四化技術(shù)路線是降低非硅成本的必然發(fā)展方向。

　　  （2）電鍍金剛石線的性能會根據(jù)客戶特殊需求進(jìn)行生產(chǎn)，通過調(diào)整金剛線直徑、出刃率、出刃高度等，來實現(xiàn)提供具有高品質(zhì)的量身定制金剛線。

      （3）電鍍金剛石線為非標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)化產(chǎn)品，金剛線廠家與切片機制造廠家需保持密切的技術(shù)交流，若對切割機臺進(jìn)行改造，則金剛線也需相應(yīng)調(diào)整技術(shù)參數(shù)，產(chǎn)品間高度配合使用，實現(xiàn)切割效率最大化。