多气孔玻璃结合磨削

——日本TOKYO DIAMOND 东京金刚石 VEGA「贝加」多气孔玻璃结合剂砂轮技术解析

碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料硬度高、脆性大，其晶圆平面研磨对砂轮的磨粒粒度、结合剂体系与气孔结构提出了极高要求。相比树脂结合剂与金属结合剂砂轮，玻璃结合剂（Vitrified bond）砂轮凭借优异的耐热性、自锐性与气孔率可控性，在硬脆材料精密磨削中优势突出。日本 TOKYO DIAMOND（东京金刚石）推出的 VEGA「贝加」多气孔玻璃结合剂砂轮，以超微粒金刚石磨粒与大口径、微小气孔组合组织相结合，专用于化合物半导体晶圆的中间加工与最终加工，实现高品位研磨面与稳定加工品质。本文将从结合剂体系、多气孔组织、磨削性能与应用场景等维度进行技术解析。

一、产品概述与结合剂体系

株式会社东京钻石工具制作所（TOKYO DIAMOND）是日本知名的金刚石与 CBN 超硬工具专业制造商，产品广泛应用于半导体元件、半导体制造设备与光学元件等精密加工领域。VEGA「贝加」是其面向化合物半导体晶圆平面研磨开发的多气孔玻璃结合剂砂轮，通过超微粒金刚石磨粒与玻璃结合剂的组合，在 SiC、GaN 晶圆的中间加工与最终加工中实现更高的表面质量。

玻璃结合剂是以玻璃质无机材料为基体的结合体系，利用其硬脆特性，在高负荷磨削下具有出色的锋利度与自锐性；同时磨粒浓度与气孔率控制灵活，可通过组织设计获得稳定的磨削性能。如图1所示，VEGA 砂轮呈圆环状，磨料层均匀附着于金属基体，结合剂组织中可见均匀分布的气孔。表1列出了 VEGA 砂轮的核心参数。

二、多气孔组织结构与技术特点

VEGA 砂轮的组织核心在于大口径气孔与微小气孔的组合结构：大口径气孔在磨削中承担排屑与散热功能，及时排出磨屑并带走磨削热，避免砂轮堵塞与工件烧伤；微小气孔则维持结合剂的结合力与磨削液输送，保证磨粒稳定出刃。这一组织设计使砂轮在高速精磨条件下保持稳定切削状态，获得高品质研磨面。

在磨粒与结合剂的配合上，VEGA 采用超微粒金刚石磨粒，配合能够实现超微细破碎的玻璃结合剂，使砂轮以最小单位实现自发刃（自生发刃），磨削锋利度得以持续保持，无需频繁修整。如图2所示，在官方对比测试中，VEGA 砂轮相比传统结合剂砂轮，晶圆加工数量提升 40% 以上，砂轮寿命显著改善。

表2对比了金刚石砂轮主要结合剂体系的特点。

三、磨削性能与工艺数据

根据官方公布的对比测试数据，VEGA 砂轮在化合物半导体晶圆平面研磨中展现出稳定的高性能：测试采用 ＃2000 玻璃结合剂砂轮，在高刚性磨床上加工 6 英寸 SiC 晶圆（C 面），砂轮回转数 1500 rpm，晶圆回转数 301 rpm，砂轮送进速度 0.5 μm/sec，单次工件去除量 190 μm。在上述条件下，VEGA 砂轮不仅获得稳定高品位的加工面，还实现了晶圆加工数量的显著提升，有效降低单位加工成本。

需要指出的是，SiC 等化合物半导体晶圆硬度高且易产生加工损伤，精磨阶段的砂轮既要保证足够磨削效率，又要避免磨削热与机械应力造成晶圆表面微裂纹、位错等缺陷。VEGA 砂轮的大口径气孔有效增强了磨削液进入磨削区的能力，配合超微粒磨粒的温和切削作用，可在保持高去除率的同时降低加工损伤，为后续抛光工序提供平整、低损伤的中间表面。

四、典型应用场景

VEGA「贝加」多气孔玻璃结合剂砂轮主要应用于化合物半导体晶圆的平面研磨：在 SiC、GaN 晶圆的中间加工与最终加工阶段，以超微粒磨粒与多气孔组织实现高表面质量，满足功率器件、射频器件等高端半导体器件对晶圆表面平整度与粗糙度的严格要求。

在功率半导体与射频器件领域，SiC、GaN 衬底晶圆的加工质量直接影响器件良率与可靠性，晶圆减薄与表面精磨已成为产业链的关键环节。VEGA 砂轮可根据晶圆尺寸、材质与磨削工艺进行磨粒粒度与组织规格的定制，配合不同刚性的平面磨床与减薄设备使用，覆盖从 4 英寸到 6 英寸及以上晶圆的精磨需求，为化合物半导体量产提供稳定的磨具支持。

五、结语

VEGA「贝加」多气孔玻璃结合剂砂轮将超微粒金刚石磨粒、玻璃结合剂与大小气孔组合组织融为一体，以自发刃机制保持持久锋利度，在 SiC、GaN 等化合物半导体晶圆的精磨加工中实现高品位表面与稳定品质，同时以 40% 以上的寿命提升显著降低加工成本。作为东京金刚石面向新一代半导体材料加工的拳头产品，VEGA 砂轮为硬脆材料精密磨削提供了可靠的高性能磨具方案。