硅片是半導體和光伏領域的主要生產材料。蘇州專業多線切割機床是目前世界上比較先進的硅片加工技術，它不同于傳統的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同于先進的激光切割和內圓切割，它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割刃料對硅棒進行摩擦，從而達到切割效果。在整個過程中，鋼線通過十幾個導線輪的引導，在主線輥上形成一張線網，而待加工工件通過工作臺的下降實現工件的進給。專業多線切割機床價格與其他技術相比有：效率高，產能高，精度高等優點。是目前采用Z廣泛的硅片切割技術。多線切割技術是硅加工行業、太陽能光伏行業內的標志性革新，它替代了原有的內圓切割設備，所切晶片與內圓切片工藝相比具有彎曲度（BOW）、翹曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，總厚度公差（TTA）離散性小，刃口切割損耗小，表面損傷層淺，晶片表面粗糙度小等等諸多優點。

蘇州專業多線切割機床是光電信息產業中制備產品基片的重要設備,切片的質量直接影響后續進程的質量和成品率。多線切割是通過極細(70μm)切割線的高速往復運動將工件一次同時切割為數百或上千薄片的一種新型切割技術,相較于傳統的內圓和外圓切割,具有加工精度高、效率高和材料損耗少的優勢,已成為切片加工的主流設備。張力控制技術是多線切割得以進行的關鍵技術,張力的波動程度和變化頻率直接影響了切片質量。目前國內雖然有不少對多線切割機的研究,但是其中對于張力控制的研究較少,張力控制技術主要掌握在少數發達國家手中,所以從理論和實際兩方面考慮,對張力控制系統進行研究和應用很有必要。本文針對多線切割機的張力控制系統靜態超調大、穩態誤差大、加速度時張力波動大的問題,設計張力閉環控制系統,建立其數學模型,通過分析專業多線切割機床走線過程中的各張力干擾因素,提出一種基于模糊PID控制算法的張力閉環控制策略,并進行了 MATLAB仿真分析和上機試驗,實現了高精度的張力控制。

由于專業多線切割機床有其特殊的工作方式以及加工效率高的優點，而被機床企業在近年來競相研發。多線切割機床在眾多的領域都有著廣泛的應用，但是由于現在的切割機床運用價格昂貴的伺服電機進行控制，對于中小型企業來說代價非常大，不能廣泛的被應用，難以滿足社會的需要。本課題在充分了解現有多線切割設備的前提下。對于在切割過程中的加工精度不太高的材料，并且需提高加工效率、環境污染小等要求，提出了采用金剛石線鋸、全液壓控制技術設計多線切割機床，采用全液壓技術代替已有的伺服電機，降低了蘇州多線切割機床的價格，希望能夠在切割領域被廣泛使用。

進一步提高效率、降低成本是硅材料今后發展的趨勢,也是產業化的要求。目前在半導體硅材料的加工領域引入了專業多線切割機床,它高效的生產能力,諸多的優勢,決定了它的發展空間,但如何有效控制硅片應力,這是一個需要迫切解決的問題。從線切割機與內圓切割機相比較出發,著重研究線切割機在生產過程中的應力控制。針對線切割機的工作原理,在切片過程中硅片因機械作用造成的刀痕、損傷、破損會導致產生包括機械應力和熱應力在內的應力,進而產生滑移位錯,當機械應力和熱應力在高溫處理過程中的作用超過晶體滑移臨界應力時,會產生硅片的破碎。對于翹曲度、彎曲度、總厚度誤差、中心厚度誤差等方面的質量控制,可以通過調整線張力、進給速度、冷卻劑流量等一系列工藝措施來達到目的及要求,它大大降低了生產成本,提高了生產效率。實驗證明,蘇州多線切割機床切出的硅片的厚度和質量都很好的滿足了下一道工序的要求。

隨著太陽能電池和大規模集成電路的迅速發展,尤其是集成電路的制作過程中大直徑和超大直徑的單晶硅片的廣泛應用,傳統的硅片加工方法由于加工效率低、表面完整性差、加工半徑小以及成本高等缺點已經不能滿足如今的需求。蘇州專業多線切割機床以其加工效率高、切片薄、加工直徑大等優點很快脫穎而出,成為了硅片切割市場的主流。由于我國該技術發展滯后,多線切割機床大多依賴于進口,不適應該產業的發展。對于多線切割機床的研制以及該技術的研究,雖然還處于起步階段,但已經受到廣泛重視。下面對基于大尺寸硅片的多線切割原理,分析多線切割技術的材料去除機理;對專業多線切割機床的整體剛度進行研究;對游離磨料線鋸加工切片的表面粗糙度進行建模和預測,并分析同一切片表面粗糙度的不均勻性。在游離磨料多線切割過程中,研磨液由有機溶液基底和磨粒配比而成,是工件材料去除的直接原因。

多線切割是目前先進的切片加工技術,其核心技術長期被瑞士,日本等國壟斷。傳統的蘇州專業多線切割機床一般采用砂漿切割工藝進行加工,但這種方法生產效率不高、能耗大,同時由于砂漿粘度高導致切屑分離困難,從而造成對環境的污染。為避免這些缺點,近年來出現了另外一種切割工藝----金剛線多線切割工藝。多軸同步控制是多線切割機設備需要攻克的關鍵問題。傳統的多線切割機控制系統一般通過模擬量或者脈沖的方式控制,這種方式接線復雜,靈活性差,容易受到電磁干擾。而基于現場總線的伺服系統能很好地提高設備的靈活性、快速性和精確性。EtherCAT是目前國際上領先的工業實時以太網技術,本文在研究EtherCAT技術的基礎上,設計了基于EtherCAT的金剛線多線切割機控制系統,主要開展了以下研究工作:針對本課題研究的專業多線切割機床,設計了基于EtherCAT的硬件系統方案,并對其硬件進行了配置。