该标准符合《新材料产业发展指南》先进基础材料-先进钢铁材料的要求;符合《国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)》中重点领域--材料--新型功能材料、先进结构材料等标准研制;符合《(中国制造2025)重点领域技术路线图》中关于提高先进基础材料国际竞争力的要求;符合《十三五国家战略性新兴产业发展规划》中关于关键战略材料发展规划要求。
硅晶片切割时太阳能光伏电池制造产业及芯片产业的关键部分,该工艺主要用于将单晶硅圆棒利用切割线切割成硅圆片。目前硅晶圆棒切割主要有两种方式,一种是利用切割线运动,并配合泥沙切割液锯切单晶硅圆棒,切割线规格尺寸为110~200μm,通过含碳量 0.85%~ 0.90%的高碳热轧盘条冷拉而成。该产品对盘条的夹杂物和通条性以及金相组织有较高要求。通常定尺为数百公里,不允许有焊点,短于定尺尺寸长度的切割钢丝只能报废处理,并且在切割过程中,切割钢丝不允许发生断丝,否则可能造成整块原料的报废;另一种是通过金钢石切割线运动,锯切单晶硅圆棒,金刚石切割线主要由规格尺寸为50~60μm的冷拉钢丝及外镀金刚石颗粒组成,其规格尺寸通常为60~70μm。金刚石切割线基材通过含碳量 0.90%~ 1.00%的高碳热轧盘条冷拉而成,该产品对盘条的夹杂物和通条性以及金相组织的要求高于切割钢丝用盘条,定尺为300公里以上,且在切割过程中不断丝。
金刚石切割线规格尺寸较切割线细,单晶硅浪费较少,强度较切割线更强,切割过程中发生断丝概率较切割线小,且避免切割液污染产品,所以在单晶硅圆棒切割行业中,金刚石切割线已经逐渐替代切割线。近年来,金刚线技术发展非常快,不断向更细线径和更高强度方向发展,目前已发展到60μm,预计不久将来将达到50μm,甚至45μm。要生产足够细规格的金刚线,为保证切割效率并降低成本,就必须提升强度,同时还要不损失塑性,这对盘条和钢丝生产都有一定的难度。
金刚石母线用高碳钢盘条生产难度远大于切割线用盘条,其在成分、夹杂物、纯净度、组织等要求更为严格,生产难度极大。目前,国外生产企业主要有神户制钢、新日铁等企业;国内没有厂家可以生产出金刚线用盘条,沙钢等国内钢铁企业于2018年成功试制出3吨5.5mm SGC92Cr盘条,经用户试用,可满足连续生产260km不断线的要求,扭转次数和破断力均满足要求。国外企业依靠技术优势垄断市场,导致我国光伏及芯片产业基础材料受制于人,产业发展安全堪忧。目前碳含量在92及以上级别的金刚线盘条年需求量在1000吨左右,单价在10万元左右。
金刚石切割线直径比切割钢丝更细,对母材的成分、夹杂物、纯净度、组织等要求更为严格。目前,国内尚无相应的行业、国家标准,因此迫切需要制定相应标准的填补空白。本标准的制定,有利于推动该产品的国产化及推广,提高我国关键战略材料的保障能力,提高先进基础材料的国际竞争能力。