线锯切割专利技术综述
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摘要：线锯切割技术是半导体工业中比较重要的技术，本文介绍了线锯切割技术的起源、发展，并基于专利申请梳理了线锯切割技术的技术发展路线，对该技术领域的国内外专利申请进行了统计分析，为今后的专利审查及相关技术研发提供支撑。
关键词：线锯；专利分析；技术发展路线；
1 线锯切割技术专利分析
本文对线锯切割专利技术进行了定量分析，经统计发现在CNABS中线锯切割专利主要集中在日、中、美等国。从图1可看出日本的申请量遥遥领先，中国排在第二位，也说明中国线锯切割市场较大，许多外国企业在中国进行了专利布局。
针对线锯切割技术在VEN中统计发现1990-2007年间，线切割技术属于平缓发展阶段；其中在1995年至1999年间有一个小幅波动，先出现了一个显著增长阶段，随后又趋于正常，整体来说这个阶段线锯切割专利世界申请量保持平稳发展。而到了2007年后有了一个井喷式增长，尤其是2010年至2011年申请量增加幅度很大。
从表1中可以看出线锯切割技术领域，中国主要申请人为上海日进机床和英利能源有限公司，位列第三、四位，但其大部分专利为实用新型或外观设计，与其他几个公司相比，创新性还不够。也说明了国内线切割技术起步晚，发展相对较慢，与日欧技术相比，还有很长的路要赶。而从线锯切割专利申请地域分布情况可以看出日本专利申请占有相当大比例，且日本相关技术发展起步早，技术较成熟，专利申请量也比较大。当我们审查线锯切割相关的案子时，应注意已经申请的线锯切割专利地域分布情况，要注重对日文文献的检索，注意制定合适的检索策略。
表1 中国线锯切割专利主要申请人
2 线锯切割技术发展路线
2.1 游离磨料线锯
为了克服超薄金刚石内圆锯片的缺点，各国研制半导体与太阳能的大公司相继致力于线锯切技术的研究。上世纪80年代瑞士首先研制出用于光伏电池生产行业锯切硅晶片的锯床。其基本原理是利用线带动游离磨料，让在工件和线中间的磨粒对工件进行材料去除的动作。其优点是切缝损耗小，锯出的晶片厚度均匀、不扭曲，广泛用于半导体和光伏行业锯切较大直径的晶锭。
2.2 固结磨料线锯
面对游离磨料线锯生产率低、磨料不能充分利用，以及需要处理大量研磨液所面对的环保问题，行业迫切需要更先进的切割技术，上世纪末各国开始研制固结磨料线锯。固结磨料线锯是通过某种技术使表面牢固结合有一些高硬度、高耐磨性金刚石磨料的金属线。常用的线锯结构为：钎焊金刚石线锯、树脂粘结金刚石线锯；电镀金刚石线锯。
2.3 钎焊金刚石线锯
钎焊金刚石线锯是通过钎焊方法将金刚石磨粒固结在母线上。如专利申请CN200910212773公开了一种磨料呈螺旋形有序排布的线锯。该钎焊金刚石线锯由钢丝基体、钎焊结合剂、呈螺旋形排布金刚石磨料组成。其通过在钢丝基体表面涂附压敏胶；将细金属丝线或非金属丝线以一定的螺距均匀缠绕涂有压敏胶的钢丝；排布金刚石磨料；拆除金属丝线，排布一层粉状钎料；在真空中加热至钎料熔化，冷却后金刚石磨料通过钎焊结合剂牢固固定在钢丝表面，形成磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯。该线锯切割寿命长，切割效率高。
2.4 树脂粘结金刚石线锯
树脂粘结金刚石线锯是在钢琴线上涂敷含有树脂，金刚石磨料和溶制的混合物然后进行热固化处理而制成。如专利申请CN200820075919公开了一种超细金刚石切割线，包括金属线性基体，在金属线性基体外表面设有电解铜层，在电解铜层上通过树脂粘合剂镶嵌金刚石磨料颗粒；金刚石磨料颗粒外表面制有导电介质层。其可同时进行多片切割，出品率高。这种金刚石切割线锯提高了使用寿命，减少污染达到了环保要求。且切出的片材厚度差和翘曲度大大减小，给后期加工提供了方便，不仅可用于IC制造领域中硅晶体的高效精密切片加工，也可用于其他贵重晶体和硬脆材料的切割加工，具有十分广阔的应用前景。
2.5 电镀金刚石线锯
电镀金刚石线锯是通过电镀的方式将金刚石磨粒固定在金属母线上。如专利申请JP2009048354A公开了一种电镀金刚石线锯，该金刚石线锯由镀层分散保持有金刚石磨粒并覆盖在金属制芯线的整个外表面，镀层为含有钨的镍合金，具有充分的硬度，锐利度好，且不易断线。其优点是对金刚石磨料包持力比树脂粘结金刚石线锯大得多，可实施较快的锯切速度，极少发生金刚石脱落，降低了成本。从实践效果来看，电镀金刚石线锯适合于锯切太阳能电池所用硅晶片，可达到较高效率，而且切缝损耗小，切割面平滑，可减少研磨等后续加工量。
3 结语
经过专利定量分析发现我国线锯切割技术与世界先进水平尚有一定差距，线切割中的关键技术几乎都掌握在以日本为主的经济技术发达国家，经过对专利的定性分析发现线锯切割技术经历了游离磨料线锯切割到固结磨料线锯切割的发展，而固结磨料线锯无疑是以后的发展方向，且线锯外径向着超细方向发展，国内企业需要加大研发力度以缩小与国外的技术差距。