单晶碳化硅、蓝宝石、石英玻璃等高性能芯片的精密切削加工由于材料脆塑性去除转变需要微米乃至纳米单位的机械进给,导致加工效率较低,且有去除材料和切削液的废弃等环保问题。因此,提出了微磨削尖端诱导裂纹扩展的硬脆性芯片材料切断方法。在研究中,采用在位精密修整的金刚石砂轮微尖端在硬脆性芯片基板上微磨削加工高精度和光滑的直线微槽,然后,在芯片正反面加载使其微槽尖端应力集中,进而诱导脆性材料产生裂纹并且精密扩展,实现芯片材料的零去除的干式切断。论文主要研究各种芯片材料的微压痕尖端裂纹扩展机理,直线微槽尖端的磨削性能,动静态加载的脆裂切断机制和硬脆性芯片的快速精密切断性能。(1)通过金刚石压头的微压痕实验,建立微压痕尖端微裂纹扩展长度和微压痕对角长度与压痕力的关系模型,结果发现:阻碍微尖端诱导的微裂纹扩展的强弱顺序是:石英玻璃,单晶碳化硅,蓝宝石和单晶硅。在芯片表面微槽尖端磨削中,加工质量与芯片材料阻碍微裂纹扩展能力是一致的,而且,单晶碳化硅的微尖端磨削力比蓝宝石、单晶硅和石英玻璃的分别减小38.9%,10.8%和46.8%。(2)在微压痕阵列尖端诱导微裂纹的芯片切断中,芯片材料阻碍微裂纹扩展的强弱可以用于预测其可切断性。其中,单晶碳化硅可切断性最好,其切断力、切断时间和切断形状误差分别比蓝宝石小约80%、约43%和约84%,比单晶硅小约99%、约82%和约81%。而且,其微压痕力能够用于控制切断的力,效率和精度。切断面粗糙度达到22?35 nm,微压痕和切断时间约25 s以内,可实现高效率的光滑切断加工。(3)石英玻璃的微槽尖端精密诱导切断与其机械滚轮压断相比可以得到边角无破损的光滑切断面。当临界加载速度小到20?60 mm/min及以下,动态切断转化为作用机制不同的静态切断。切断力与尖端半径相关的静态切断理论模型得到了实验验证。而且,静态切断的力和时间分别是动态切断的约2倍和约9倍,但是,其切断面形状误差和粗糙度却分别被减小约36%和约12%,分别达到16.3μm/mm和19.7 nm。(4)在单晶碳化硅和蓝宝石的切断中,当加载速度达到动静态切断转变的临界加载速度40?60 mm/min时,切断面质量最好。而且,切断力和时间逐渐减小到稳定值。静态切断的形状误差比动态切断的分别减小52.9%和33.5%。在静态切断中,单晶碳化硅的切断时间比蓝宝石的要长,达到0.2?0.3 s,但其切断形状误差小于蓝宝石的约10倍,其切断面粗糙度可达到43?47 nm。此外,沿着单晶碳化硅的晶向<1~-21~-0>加工直线微槽可以减小切断力和切断时间。