藍寶石襯底片切片設備淺析

秦光臨

摘 要：淺要介紹國內主流藍寶石切片設備狀況。

關鍵詞：藍寶石；襯底片；切片；設備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.005

目前國內藍寶石襯底片多線切片設備以日本高鳥（Takatori）、瑞士梅耶博格（Meyer Burger）、無錫上機為代表的三大廠家占據了國內95%以上的市場份額。上述三個廠家的設備各有優、缺點，結合這幾年單位多線切片設備的實際運行情況，對上述三個品牌設備的優、缺點進行簡單的分析：

1 日本高鳥（Takatori）

高鳥藍寶石多線切片機是國際上起步最早、市場占有率最高的機臺，其主流型號有以下兩種：低速機型：MWS-612DD，高速機型MWS-612DN（DR）。伴隨著大尺寸藍寶石襯底片的普及，高速機型已經成為目前廠家主推的機型。由于高鳥機臺較高的市場占有率，其低速機型在相當長一段時間內還將繼續占據半壁江山，高鳥機型的主要優、劣勢如下：

（1）直徑178mm的槽輪，保證了整個線網的張力均勻性，其在4英寸襯底片切割后的Warp值也很好的印證了這一點，相對于梅耶博格機臺直徑254mm的槽輪，高鳥機臺小直徑槽輪的優勢非常明顯，國內多線切片的設備開發廠家也認識到了這點，新開發的設備均傾向于采用小直徑槽輪。

（2）獨特的線網搖擺技術，使整個切割過程的搖擺過渡更順滑。由于切割過程的冷卻液是通過噴嘴均勻噴灑在線網上，伴隨線網的搖擺，冷卻液可以更好的接觸藍寶石襯底片的切割表面，冷卻更充分，同時，減少了鋼線自身的損耗。

在同等切割條件下，高鳥機臺可以將鋼線利用至3次線（以切4英寸襯底片為例），而梅耶博格、上機機臺只能利用至2次線。線網搖擺的優勢還體現在切片后襯底片線切痕返工率上，高鳥機臺的線切痕返工率要比其它機臺低1.5～2.4個百分點。

（3）電壓+拉線式斷線報警，該斷線報警系統反應靈敏，采用鋼線上加12V支流電壓以及拉線式報警。在雙重報警系統的保護下，可以將切割過程中斷線造成的損失降至最低。對比梅耶博格的機臺，高鳥機臺從未出現過斷線后線網抽空以及大面積拉傷槽輪的情況。

（4）高鳥機臺雖然優點很明顯，但是其也有比較突出的缺點，主要表現在槽輪的前支撐機構上，其槽輪前支撐結構無溫度監控系統，軸承在運行過程中的溫度無法監控，不易判斷軸承的進行情況；其它，每次更換槽輪時需要將前支撐結構拆卸下來，對于作業人員技術水平要求較高，如果更換槽輪后前支撐結構安裝不到位，會出現損壞前支撐軸承的情況，而且該現象發生的頻率比較高，機臺維護成本較高。

2 瑞士梅耶博格（Meyer Burger）

梅耶博格藍寶石多線切片機最早的型號是將用于切割硅片的設備加裝搖擺工件平臺后實現藍寶石襯底片的切割，其主流型號有以下兩種：低速機型：MB265，高速機型MB288。

梅耶博格MB265（藍寶石）原廠生產并進口到國內的數量不超過10臺，國內MB265機型主要是由原來用于多晶硅行業的舊機臺加裝搖擺工件平臺實現藍寶石襯底片切片。由于MB265機型梅耶博格原廠已經停產多年，很多的配件市場上已經無法采購，在未來的幾年內，MB265機型將陸續退出市場。梅耶博格機型的主要優、劣勢如下：

（1）機臺改造成本低，多晶硅行業閑置的MB265機臺改造成本在80萬人民幣左右，這個價格不及高鳥機臺的1/3，有著明顯的成本優勢。由于該型號機臺梅耶博格原廠已經停產多年，廠家也不再提供技術支持，需要設備人員的技術能力相對較高。梅耶博格生產的MB265（多晶硅）機型在國內數量在80臺左右，除小部分報廢外，目前還有大約60臺經過改造后用于藍寶石襯底片切片。

（2）改造后的MB265機臺對設備維保人員要求較高，其固定、活動軸承箱在實際使用過程中損耗較大，維修、保養間歇在3個月左右。（注：由于MB265機型最初是用來切割硅片的，其切割原理與藍寶石材料切割原理存在很大差異，導致設備維修、保養異常頻繁）目前需要經常更換的部件主要是：球形面、碗形面以及驅動塊等。

（3）梅耶博格MB265機型采用的是工件搖擺，在實際切割過程中，負載都作用在搖擺的弧形導軌機構上，導致弧形導軌機構磨損嚴重，更換頻繁。這個現象在4英寸襯底片切割的過程中更加明顯。

3 無錫上機

無錫上機是國內近幾年才起步的多線切片設備廠家，其技術人員主要來自梅耶博格國內負責技術支持的工程師。上機的設備很多地方都是借鑒了梅耶博格設備設計思路。其開發起步不如高鳥、梅耶博格，但是起點相對較高，無錫上機只開發了高速機型。無錫上機機型的主要優、劣勢如下：

（1）借鑒了高鳥機臺小直徑槽輪的優勢，其槽輪直徑控制在180mm；同時，其槽輪結構采用與梅耶博格MB265類似的結構，避免了每次更換槽輪拆卸前支撐的問題。槽輪拆卸、安裝過程比較簡便，同時引入了液壓拆卸工具，保證固定槽輪的絲桿上的拉力，很好的控制了槽輪的軸向竄動。

（2）整機采用線網搖擺模式，保證了切割過程的平滑過渡。（以切4英寸襯底片為例）在同等切割條件下，其切片后襯底片線切痕返工率與高鳥機臺持平。

（3）無錫上機機臺的主要缺點在于其配套的軸承箱組件質量不穩定，個別軸承箱組件的運行壽命偏低。大部分的軸承箱維修保養周期在4000小時左右。這點必然會造成后期的運行成本升高。