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[摘 要]阐述了作为电子工业专用设备，国产数控多线切片机的产业化对加快我国智能化装备的发展，大量替代进口设备将起重要作用。
[关键词]多线切片机 技术现状 产业化
中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0273-01
Industrialization research of Nc multi-line slicer
LIANG Ren He ZHOU Shi Zeng
BEIJING JINGYI CENTURY ELECTRONICS CO.，LTD
[Abstract]As electronic industrial specialized equipment is expounded， domestic nc industrialization of multi-line slicer to speed up the development of intelligent equipment in China， a large number of replacement of imported equipment will play an important role
[Key words]Nc multi-line slicer； Technology status quo； Industrialization
数控多线切片机的工作原理是通过金属丝带动磨料的高速运动，能将硅锭或硅棒料一次切割成数百片至数千片的机床。也能切割化合物半导体、蓝宝石、石英晶体、压电陶瓷、磁性材料等脆性材料。机床为双主辊结构，结构简单，加工成品率高。控制系统采用工控机和可编程序控制器，进行全自动数字控制。执行机构采用交流伺服电机驱动，以实现高速切割和钢线张力的精确控制。切割室采用方形结构，全封闭防护，外观整齐，便于操作者靠近和操作。
1、国际多线切割设备技术现状及发展趋势[1][2]
多线切割设备为国际3大厂统治，分别为瑞士的HCT、Meyer Burger（梅耶博格）和日本的NTC。瑞士的HCT、梅耶博格最早在上世纪80年代就推出了线切割机，主要为半导体行业所用。
1.1 HCT简介
HCT针对市场需要，在2005年推出了世界上最大的太阳能硅片线切割机B5。HCT在2000年进入中国市场。HCT在太阳能行业应用的主流机型是B5，双工作台4个导轮满载可以一次切割硅棒长达到2米，非常适合大规模生产。
1.2 梅耶博格简介？
成立于1953年，早期主要生产研发外圆和内圆切割机。在1980年启动线切割技术的研究，1991年正式推出了第一台线切割机DS260。2000年推出了针对太阳能光伏市场需求的双工作台4导轮的DS262机型，该机型理论上切割负载可以达到2米，但实际上根据国内客户的使用情况反馈，DS262并不是一个非常成功的机型，一般切割负载在1.2米左右比较合适，切割硅片的合格率相比较低。
根据市场的变化，梅耶博格在2004年推出了小型机DS265，该机型只有一个工作台可以同时切割2个300毫米长的硅棒，和NTC MWM442D机型非常的类似，该设备在国内使用的客户较少，客户反映设备稳定性不够，维护费用过高。
梅耶博格在2005年推出了最为成功的单工作台的新机型DS264，该机型可以切割一根棒长达820毫米的硅棒，针对多晶硅片市场比例迅速的提高情况下，非常好的满足了市场新的需求。
1.3 NTC简介
NTC最为畅销的机型是MWM442D，由于其投资小、维护费用低、适合使
用细直径切割钢丝，深受国内很多新进入切片领域小公司的欢迎。于2008年推出了新的设备类型单工作台面的PV600 和PV800，这些设备借鉴了梅耶博格DS264的设计理念，切割最大负载棒长分别达到630毫米（3根210毫米，单根棒最大负载600毫米）和840毫米（4根210毫米，单根棒最大负载800毫米）。这些设备非常好的适应的多晶硅片的生产。
2.我国多线切割设备技术现状及发展趋势
国内很多厂家在多线切割机的开发上投入了很大的人力、物力，但是实际进展却并不如人意，在市场上很少看到大规模适用的设备。国内目前在开发多线切割机样机技术上，面临着成品率低、断线率高、控制精度差、不能量产等难题，加上试验材料价格高昂，客户尝试新机器的成本非常高，每次的损失可能动则几万元到几十万元，这也限制了设备制造企业获得更多的生产性试验数据来改进设备。即便是能够生产合格的样机，由于资金问题也很难形成批量化生产能力，以致造成型数控多线切片机产品市场一直被日本等外国公司垄断。
如果要改变目前这种不利状况，除了需要国内设备制造企业继续艰苦努力外，还需要相关政府职能部门对国内设备制造企业给与支持。
3.数控多线切片机的结构与设计特点
3.1 系统结构[3]
立柱采用铸件结构，安装在底座上，用于支撑后主轴、主电机和升降台部件。框架采用型钢结构，用于连接所有部件，底座采用铸件结构，用于支撑立柱和主轴。升降台采用铸件结构，用于工件夹紧和进给。主轴用于钢线切割运动。收放线部件用于切割线的放线、收线、和钢线张力控制。气动系统用于升降台重量平衡和旋转零件气密封。冷却系统提供砂浆和主轴冷却水循环，监控冷却水温度、压力和流量。砂浆系统包括原液、循环、冷却、回收部分，用于冷却硅片和钢丝。液压系统用于工件夹紧和松开。电气控制柜在机床的后部，主要功能为机床的电气控制。操作台用于操作机床的各项功能及软件系统编程操作。断线检测装置用于及时发现断线情况。防护罩采用不锈钢结构，用于防止砂浆飞溅和防止钢线伤人。切割工艺用工具辅具用于固定零件。叉车部件用于装卸工件。基本附件主要包括维护保养设备必备的工具。 3.2 设计特点
控制系统采用工业控制计算机控制器。采用大功率交流伺服电动机及驱动器驱动主轴。采用中等功率交流伺服电动机及驱动器驱动线轴。用小功率交流伺服电动机及驱动器驱动线轴导辊和进刀装置。用交流伺服电机驱动松紧调节滚。操纵变频器驱动供应砂浆泵电动机，操纵变频器驱动搅拌砂浆电动机，操纵变频器驱动砂浆回收泵电动机操纵变频器，垂向运动导轨采用滚柱直线导轨。进给运动采用涡轮减速器。机电互锁开关采用水平方向连接。
以上技术的运用保证了机床的功能强大，切削效率高，可靠性高，系统响应速度快，安全性提高。通过修改软件程序机床可适应各种不同工况要求，提高了机床的适用范围。机床采用模块化设计方法，使得各部件结构分明，功能明确，改进容易，诊断和维修快捷，更换零部件方便。
4. 结论与展望
由于国内电子及相关产业的迅速发展，行业对数控多线切片机的需求也会迅速增加。只要解决了产业化问题，再加上国产数控多线切片机具备巨大的成本优势，使得用其加工出来的产品具备更低的价格，这样反过来又会使用户对于国产切片机的需求量进一步提高，并最终能够使国产数控多线切片机占据较大的国内市场空间。
参考文献
[1] 童志义. 国外半导体制造设备市场. 电子工业专用设备，2005.12
[2]王帅、马利军、张国库. 半导体材料切割设备概况. 科技天地，2010
[3] R. Rupp，？？A. Wiedenhofer，？？D. Stephani，Epitaxial growth of SiC in a single and a multi wafer vertical CVD system： a comparison. Materials Science & Engineering B， 1999， Vol.61 ， pp.125-129
北京市科委新材料中心重大专项，项目编号：Z111104066611020
作者简介：梁仁和（1974.9--），男，北京京仪世纪电子股份有限公司，天津大学在读工程博士，北京市科委项目评审专家库成员，教授级高工。研究方向：新能源与新材料。周世增（1961.11--），男，北京京仪世纪电子股份有限公司，北京五一劳动奖章获得者，北京市职工创新工作室带头人，高级工程师。研究方向：新能源与新材料。
[关键词]多线切片机 技术现状 产业化
中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0273-01
Industrialization research of Nc multi-line slicer
LIANG Ren He ZHOU Shi Zeng
BEIJING JINGYI CENTURY ELECTRONICS CO.，LTD
[Abstract]As electronic industrial specialized equipment is expounded， domestic nc industrialization of multi-line slicer to speed up the development of intelligent equipment in China， a large number of replacement of imported equipment will play an important role
[Key words]Nc multi-line slicer； Technology status quo； Industrialization
数控多线切片机的工作原理是通过金属丝带动磨料的高速运动，能将硅锭或硅棒料一次切割成数百片至数千片的机床。也能切割化合物半导体、蓝宝石、石英晶体、压电陶瓷、磁性材料等脆性材料。机床为双主辊结构，结构简单，加工成品率高。控制系统采用工控机和可编程序控制器，进行全自动数字控制。执行机构采用交流伺服电机驱动，以实现高速切割和钢线张力的精确控制。切割室采用方形结构，全封闭防护，外观整齐，便于操作者靠近和操作。
1、国际多线切割设备技术现状及发展趋势[1][2]
多线切割设备为国际3大厂统治，分别为瑞士的HCT、Meyer Burger（梅耶博格）和日本的NTC。瑞士的HCT、梅耶博格最早在上世纪80年代就推出了线切割机，主要为半导体行业所用。
1.1 HCT简介
HCT针对市场需要，在2005年推出了世界上最大的太阳能硅片线切割机B5。HCT在2000年进入中国市场。HCT在太阳能行业应用的主流机型是B5，双工作台4个导轮满载可以一次切割硅棒长达到2米，非常适合大规模生产。
1.2 梅耶博格简介？
成立于1953年，早期主要生产研发外圆和内圆切割机。在1980年启动线切割技术的研究，1991年正式推出了第一台线切割机DS260。2000年推出了针对太阳能光伏市场需求的双工作台4导轮的DS262机型，该机型理论上切割负载可以达到2米，但实际上根据国内客户的使用情况反馈，DS262并不是一个非常成功的机型，一般切割负载在1.2米左右比较合适，切割硅片的合格率相比较低。
根据市场的变化，梅耶博格在2004年推出了小型机DS265，该机型只有一个工作台可以同时切割2个300毫米长的硅棒，和NTC MWM442D机型非常的类似，该设备在国内使用的客户较少，客户反映设备稳定性不够，维护费用过高。
梅耶博格在2005年推出了最为成功的单工作台的新机型DS264，该机型可以切割一根棒长达820毫米的硅棒，针对多晶硅片市场比例迅速的提高情况下，非常好的满足了市场新的需求。
1.3 NTC简介
NTC最为畅销的机型是MWM442D，由于其投资小、维护费用低、适合使
用细直径切割钢丝，深受国内很多新进入切片领域小公司的欢迎。于2008年推出了新的设备类型单工作台面的PV600 和PV800，这些设备借鉴了梅耶博格DS264的设计理念，切割最大负载棒长分别达到630毫米（3根210毫米，单根棒最大负载600毫米）和840毫米（4根210毫米，单根棒最大负载800毫米）。这些设备非常好的适应的多晶硅片的生产。
2.我国多线切割设备技术现状及发展趋势
国内很多厂家在多线切割机的开发上投入了很大的人力、物力，但是实际进展却并不如人意，在市场上很少看到大规模适用的设备。国内目前在开发多线切割机样机技术上，面临着成品率低、断线率高、控制精度差、不能量产等难题，加上试验材料价格高昂，客户尝试新机器的成本非常高，每次的损失可能动则几万元到几十万元，这也限制了设备制造企业获得更多的生产性试验数据来改进设备。即便是能够生产合格的样机，由于资金问题也很难形成批量化生产能力，以致造成型数控多线切片机产品市场一直被日本等外国公司垄断。
如果要改变目前这种不利状况，除了需要国内设备制造企业继续艰苦努力外，还需要相关政府职能部门对国内设备制造企业给与支持。
3.数控多线切片机的结构与设计特点
3.1 系统结构[3]
立柱采用铸件结构，安装在底座上，用于支撑后主轴、主电机和升降台部件。框架采用型钢结构，用于连接所有部件，底座采用铸件结构，用于支撑立柱和主轴。升降台采用铸件结构，用于工件夹紧和进给。主轴用于钢线切割运动。收放线部件用于切割线的放线、收线、和钢线张力控制。气动系统用于升降台重量平衡和旋转零件气密封。冷却系统提供砂浆和主轴冷却水循环，监控冷却水温度、压力和流量。砂浆系统包括原液、循环、冷却、回收部分，用于冷却硅片和钢丝。液压系统用于工件夹紧和松开。电气控制柜在机床的后部，主要功能为机床的电气控制。操作台用于操作机床的各项功能及软件系统编程操作。断线检测装置用于及时发现断线情况。防护罩采用不锈钢结构，用于防止砂浆飞溅和防止钢线伤人。切割工艺用工具辅具用于固定零件。叉车部件用于装卸工件。基本附件主要包括维护保养设备必备的工具。 3.2 设计特点
控制系统采用工业控制计算机控制器。采用大功率交流伺服电动机及驱动器驱动主轴。采用中等功率交流伺服电动机及驱动器驱动线轴。用小功率交流伺服电动机及驱动器驱动线轴导辊和进刀装置。用交流伺服电机驱动松紧调节滚。操纵变频器驱动供应砂浆泵电动机，操纵变频器驱动搅拌砂浆电动机，操纵变频器驱动砂浆回收泵电动机操纵变频器，垂向运动导轨采用滚柱直线导轨。进给运动采用涡轮减速器。机电互锁开关采用水平方向连接。
以上技术的运用保证了机床的功能强大，切削效率高，可靠性高，系统响应速度快，安全性提高。通过修改软件程序机床可适应各种不同工况要求，提高了机床的适用范围。机床采用模块化设计方法，使得各部件结构分明，功能明确，改进容易，诊断和维修快捷，更换零部件方便。
4. 结论与展望
由于国内电子及相关产业的迅速发展，行业对数控多线切片机的需求也会迅速增加。只要解决了产业化问题，再加上国产数控多线切片机具备巨大的成本优势，使得用其加工出来的产品具备更低的价格，这样反过来又会使用户对于国产切片机的需求量进一步提高，并最终能够使国产数控多线切片机占据较大的国内市场空间。
参考文献
[1] 童志义. 国外半导体制造设备市场. 电子工业专用设备，2005.12
[2]王帅、马利军、张国库. 半导体材料切割设备概况. 科技天地，2010
[3] R. Rupp，？？A. Wiedenhofer，？？D. Stephani，Epitaxial growth of SiC in a single and a multi wafer vertical CVD system： a comparison. Materials Science & Engineering B， 1999， Vol.61 ， pp.125-129
北京市科委新材料中心重大专项，项目编号：Z111104066611020
作者简介：梁仁和（1974.9--），男，北京京仪世纪电子股份有限公司，天津大学在读工程博士，北京市科委项目评审专家库成员，教授级高工。研究方向：新能源与新材料。周世增（1961.11--），男，北京京仪世纪电子股份有限公司，北京五一劳动奖章获得者，北京市职工创新工作室带头人，高级工程师。研究方向：新能源与新材料。