混合型硅溶胶磨料在氧化锆陶瓷抛光液中的应用

陶瓷材料的发展和应用

随着5G网络的蓬勃发展，智能手机对信号传输速度提出了更高的要求。此外，无线充电在手机市场的加速发展，也使得金属外壳逐渐退出历史舞台，陶瓷等非金属材料引起了各大手机厂商的关注。

氧化锆陶瓷具有硬度高、耐腐蚀、介电常数高、无信号屏蔽、手感舒适、生物相容性优良等诸多优点，逐渐成为一种新型的手机机身材料。

然而，氧化锆陶瓷的高硬度和高脆性使其加工难度更大，这对氧化锆陶瓷盖的表面质量和材料去除率提出了巨大的挑战。好的表面不仅是美化产品的需要，也是延长工件使用寿命和开发新产品的重要因素。因此，在工件制造过程中，对陶瓷表面平整度提出了更高的要求。

陶瓷材料表面平坦化技术

传统的表面处理技术无法获得超光滑的表面。近年来，化学机械抛光CMP作为一种超精密加工技术，因其能够提供全局平坦化并实现高效去除而受到越来越多的关注。

在CMP抛光工艺中，磨料对工件的表面质量和去除率有着非常重要的影响。因此，选择合适的磨料非常重要。

目前，硅溶胶因其分散性好、稳定性好、易于储存而广泛用于CMP抛光工艺中。在硅溶胶磨料中加入MgO磨料形成混合磨料，混合磨料的抛光速度比单一的硅溶胶磨料快。在硅溶胶中掺杂Nd形成复合磨料，也能提高抛光速率。

由于二氧化硅磨料硬度低，其颗粒通常成球形，抛光速率很低。为了解决低去除率的问题，将硅溶胶的形状由球形变为不规则形状，也能提高抛光速率。非球形二氧化硅磨料，在二氧化硅晶片的CMP抛光中，其去除率比传统球形二氧化硅磨料快。

不规则的二氧化硅磨料有多种方式，有采用油包水乳液合成法制备的不规则二氧化硅磨料，也有采用离子诱导法制备非球形二氧化硅磨料。这些非球形二氧化硅磨料在蓝宝石抛光液和陶瓷抛光液中，去除率表现良好。

上图为混合硅溶胶磨料与传统磨料制备的抛光液在陶瓷表面抛光效果对比。

总之，混合型硅溶胶磨料相比传统球形硅溶胶磨料，其CMP抛光性能提升显著。