蓝宝石衬底片切片设备浅析

秦光临

摘 要：浅要介绍国内主流蓝宝石切片设备状况。

关键词：蓝宝石；衬底片；切片；设备

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

目前国内蓝宝石衬底片多线切片设备以日本高鸟（Takatori）、瑞士梅耶博格（Meyer Burger）、无锡上机为代表的三大厂家占据了国内95%以上的市场份额。上述三个厂家的设备各有优、缺点，结合这几年单位多线切片设备的实际运行情况，对上述三个品牌设备的优、缺点进行简单的分析：

1 日本高鸟（Takatori）

高鸟蓝宝石多线切片机是国际上起步最早、市场占有率最高的机台，其主流型号有以下两种：低速机型：MWS-612DD，高速机型MWS-612DN（DR）。伴隨着大尺寸蓝宝石衬底片的普及，高速机型已经成为目前厂家主推的机型。由于高鸟机台较高的市场占有率，其低速机型在相当长一段时间内还将继续占据半壁江山，高鸟机型的主要优、劣势如下：

（1）直径178mm的槽轮，保证了整个线网的张力均匀性，其在4英寸衬底片切割后的Warp值也很好的印证了这一点，相对于梅耶博格机台直径254mm的槽轮，高鸟机台小直径槽轮的优势非常明显，国内多线切片的设备开发厂家也认识到了这点，新开发的设备均倾向于采用小直径槽轮。

（2）独特的线网摇摆技术，使整个切割过程的摇摆过渡更顺滑。由于切割过程的冷却液是通过喷嘴均匀喷洒在线网上，伴随线网的摇摆，冷却液可以更好的接触蓝宝石衬底片的切割表面，冷却更充分，同时，减少了钢线自身的损耗。

在同等切割条件下，高鸟机台可以将钢线利用至3次线（以切4英寸衬底片为例），而梅耶博格、上机机台只能利用至2次线。线网摇摆的优势还体现在切片后衬底片线切痕返工率上，高鸟机台的线切痕返工率要比其它机台低1.5～2.4个百分点。

（3）电压+拉线式断线报警，该断线报警系统反应灵敏，采用钢线上加12V支流电压以及拉线式报警。在双重报警系统的保护下，可以将切割过程中断线造成的损失降至最低。对比梅耶博格的机台，高鸟机台从未出现过断线后线网抽空以及大面积拉伤槽轮的情况。

（4）高鸟机台虽然优点很明显，但是其也有比较突出的缺点，主要表现在槽轮的前支撑机构上，其槽轮前支撑结构无温度监控系统，轴承在运行过程中的温度无法监控，不易判断轴承的进行情况；其它，每次更换槽轮时需要将前支撑结构拆卸下来，对于作业人员技术水平要求较高，如果更换槽轮后前支撑结构安装不到位，会出现损坏前支撑轴承的情况，而且该现象发生的频率比较高，机台维护成本较高。

2 瑞士梅耶博格（Meyer Burger）

梅耶博格蓝宝石多线切片机最早的型号是将用于切割硅片的设备加装摇摆工件平台后实现蓝宝石衬底片的切割，其主流型号有以下两种：低速机型：MB265，高速机型MB288。

梅耶博格MB265（蓝宝石）原厂生产并进口到国内的数量不超过10台，国内MB265机型主要是由原来用于多晶硅行业的旧机台加装摇摆工件平台实现蓝宝石衬底片切片。由于MB265机型梅耶博格原厂已经停产多年，很多的配件市场上已经无法采购，在未来的几年内，MB265机型将陆续退出市场。梅耶博格机型的主要优、劣势如下：

（1）机台改造成本低，多晶硅行业闲置的MB265机台改造成本在80万人民币左右，这个价格不及高鸟机台的1/3，有着明显的成本优势。由于该型号机台梅耶博格原厂已经停产多年，厂家也不再提供技术支持，需要设备人员的技术能力相对较高。梅耶博格生产的MB265（多晶硅）机型在国内数量在80台左右，除小部分报废外，目前还有大约60台经过改造后用于蓝宝石衬底片切片。

（2）改造后的MB265机台对设备维保人员要求较高，其固定、活动轴承箱在实际使用过程中损耗较大，维修、保养间歇在3个月左右。（注：由于MB265机型最初是用来切割硅片的，其切割原理与蓝宝石材料切割原理存在很大差异，导致设备维修、保养异常频繁）目前需要经常更换的部件主要是：球形面、碗形面以及驱动块等。

（3）梅耶博格MB265机型采用的是工件摇摆，在实际切割过程中，负载都作用在摇摆的弧形导轨机构上，导致弧形导轨机构磨损严重，更换频繁。这个现象在4英寸衬底片切割的过程中更加明显。

3 无锡上机

无锡上机是国内近几年才起步的多线切片设备厂家，其技术人员主要来自梅耶博格国内负责技术支持的工程师。上机的设备很多地方都是借鉴了梅耶博格设备设计思路。其开发起步不如高鸟、梅耶博格，但是起点相对较高，无锡上机只开发了高速机型。无锡上机机型的主要优、劣势如下：

（1）借鉴了高鸟机台小直径槽轮的优势，其槽轮直径控制在180mm；同时，其槽轮结构采用与梅耶博格MB265类似的结构，避免了每次更换槽轮拆卸前支撑的问题。槽轮拆卸、安装过程比较简便，同时引入了液压拆卸工具，保证固定槽轮的丝杆上的拉力，很好的控制了槽轮的轴向窜动。

（2）整机采用线网摇摆模式，保证了切割过程的平滑过渡。（以切4英寸衬底片为例）在同等切割条件下，其切片后衬底片线切痕返工率与高鸟机台持平。

（3）无锡上机机台的主要缺点在于其配套的轴承箱组件质量不稳定，个别轴承箱组件的运行寿命偏低。大部分的轴承箱维修保养周期在4000小时左右。这点必然会造成后期的运行成本升高。