半导体加工用陶瓷结合剂金刚石磨具研究现状与趋势

朱喆1，易晨浩2，刘志环1，刘艳群1，韩文1，于盛睿1，李如雄1，徐磊1，陈俊阳3（1.景德镇陶瓷大学 机械电子工程学院；2.江西冠亿研磨股份有限公司；3.江西众利超硬材料工具有限公司）

摘要：陶瓷结合剂金刚石磨具凭借其低温烧结特性(≤800 ℃)、可控多孔结构(孔隙率15%～75%)及优异的热化学稳定性，在半导体单晶材料(硅片、SiC、蓝宝石)的超精密加工中具有不可替代的优势。本文聚焦材料设计、结构创新、界面机理、应用验证及前沿拓展五大核心方向，综述了关键研究进展：(1) 通过调控Li2O/SiO2 比例、碱金属氧化物配比及添加剂(如ZnF2、Al2O3、ZrSiO4)，优化结合剂低温烧结行为与力学性能(抗弯强度最高达169 MPa)；(2) 利用增材制造、凝胶注模及造孔剂技术，实现磨粒有序排布与多孔/蜂窝结构精准调控(孔隙率>75%)，显著提升散热性、容屑能力及自锐性；(3) 借助表面改性(SiO2 覆膜、化学镀层)与元素扩散键合(V–C 键、Si–N 键)，增强金刚石—结合剂界面结合力，工具寿命提升22%～45%；(4) 应用验证表明，优化磨具可降低硅片亚表面损伤(

关键词：陶瓷结合剂金刚石磨具；半导体加工；研究现状；发展趋势