隨著半導體產業的快速發展，深圳專業線切割設備的市場需求不斷增大，得到了國家政府部門的高度重視，投入也越來越多。近幾年，許多科研機構和一些企業相繼立項研究了大直徑硅片切割加工關鍵技術及其相關的工藝與裝備，并取得了一些可喜的成果。部分國內公司都基本掌握了多線切割機的關鍵技術，相繼研制出了多種數控多線切割機產品，這對我國切片加工行業以及半導體行業的發展起到了巨大的推動作用。雖然國內研究均有突破，但在設備運行穩定性及切割精度方面都或多或少存在問題。專業線切割設備通過金屬絲的高速往復運動來實現工件的切割，其具有成型效率高、成品精度高等優點，但相關技術中的多線切割機的進給系統僅可以實現加工工件沿豎直方向的進給，由此僅可以加工出平面薄片狀零件，無法加工出瓦形結構零件。

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。深圳專業線切割設備以其加工效率高、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?；诖蟪叽绻杵亩嗑€切割原理,分析多線切割技術的材料去除機理;對專業線切割設備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,并分析同所有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。它對工件表面有兩個作用,分別是液體對工件材料表面產生的作用和SiC磨粒對工件材料表面產生的作用。

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。傳統的深圳專業線切割設備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線切割設備,設計了基于EtherCAT的硬件系統方案,并對其硬件進行了配置。

深圳專業線切割設備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,通過分析專業線切割設備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。

太陽能硅片多線切割機是太陽能光伏產業鏈硅片生產流程中的關鍵設備,硅片加工質量的好壞將直接影響到后續的加工效率和成品率。專業線切割設備以其高精度、高效率、低損耗的特點逐漸取代了傳統的外圓和內圓切割成為硅棒切割加工的主要方式。多線切割是通過一根鋼絲線的高速往復運動把磨料帶入硅棒加工區域進行研磨切割,將待切割硅棒一次性同時切割成數百或數千片薄片的新型方法。太陽能硅片多線切割機的張力控制是關系到加上能否順利進行和加工質量好壞的關鍵技術。鋼絲線在切割過程中不允許斷線,否則昂貴的硅棒將報廢；鋼絲線在切割過程中的抖動幅度和頻度直接決定了硅片加工的質量；線切割設備價格的工藝要求對于同一硅棒加工的不同階段所要求的鋼絲線張力也不相同。本文針對太陽能硅片多線切割機產品開發中的張力控制關鍵技術進行了深入全面的研究。