蓝宝石（α-Al₂O₃）是一种典型的硬脆材料,具有硬度高、熔点高、透光性好、化学性能稳定等的优良物理化学性能。蓝宝石晶片广泛应用于LED芯片、衬底材料等各种光电器件,超精密磨削以效率高、高可控性的优点越来越多的应用于蓝宝石晶片平坦化加工过程。蓝宝石晶片作为衬底其减薄工艺在LED芯片制造工程中是关键制程之一,为避免在减薄损伤,要求尽量降低加工表面粗糙度和表层残余应力,减小晶片翘曲变形,本文对磨削过程中相关工艺参数的影响进行了研究。为研究磨削过程中砂轮磨损、磨削工艺参数等对蓝宝石晶片加工表面的影响,采用转台式磨削加工方式,以蓝宝石表面粗糙度Ra、表面形貌、翘曲度作为评价指标对磨削过程进行研究。首先,研制了树脂结合剂金刚石砂轮,通过热压成型工艺研制200#树脂结合剂金刚石砂轮,对蓝宝石进行磨削并对砂轮形貌及特定区域的金刚石颗粒进行在线观测,发现树脂金刚石砂轮在磨削蓝宝石时主要磨损形式为:磨耗磨损、磨粒破碎、磨粒脱落、黏附磨损,磨耗磨损,各种磨损形式在砂轮初期磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段都存在,但初期磨损阶段磨粒破碎较为明显,后期磨损阶段磨粒脱落、黏附磨损占比较大达到45%;砂轮稳定的损耗速率为:0.0273mm³/s,磨耗比为:17.37,蓝宝石最低粗糙度可以达到Ra0.260μm。分析了砂轮的磨损机理及对蓝宝石表面质量的影响,提出磨削蓝宝石晶片树脂结合剂砂轮性能改进方向。其次,对陶瓷结合剂砂轮磨削蓝宝石晶片加工过程进行了实验研究,发现陶瓷结合剂金刚石磨损形式为:磨耗磨损、磨粒脱落、气孔填堵,磨损过程分为快速磨损阶段、稳定磨损阶段,砂轮具有较好的自锐性;随着工件去除量的增大,砂轮磨损量、蓝宝石去除率速率从较高到趋向于稳定,蓝宝石磨削表面粗糙度Ra呈现先增大后减小至稳定的趋势,蓝宝石晶片最低粗糙度可以达到Ra0.378μm,高于树脂结合剂砂轮磨削表面。再次,对蓝宝石晶片磨削工艺进行了研究,通过单因素实验研究了不同砂轮粒度、砂轮结合剂种类、主轴进给速度、工件转速、砂轮转速对蓝宝石磨削效果的影响,得到各工艺参数对蓝宝石表面形貌、表面粗糙度、变形的影响规律;通过正交实验进行了加工过程的优化,获得了蓝宝石磨削的优化工艺为:进给速度:0.1μm/s,砂轮转速:1200r/min,工件转速:300r/min,光磨时间:30s,在优化工艺参数下陶瓷结合剂砂轮磨削蓝宝石晶片,可以获得表面粗糙度为Ra0.290μm。最后,对蓝宝石晶片减薄磨削的变形过程进行研究,以翘曲度作为评价指标,通过单因素实验研究了各加工参数对单面减薄磨削后蓝宝石翘曲度的影响,优化后的工艺减薄蓝宝石100μm后,蓝宝石的翘曲度为0.183mm。从磨削残余应力角度分析了蓝宝石晶片减薄磨削的变形机理及其控制。