关键词：非球形二氧化硅;;氧化锆陶瓷背板;;化学机械抛光;;材料去除率;;表面粗糙度
摘 要：目的 为了提高氧化锆陶瓷手机背板的化学机械抛光（CMP）性能，合成新型非球形二氧化硅磨粒，并分析非球形二氧化硅磨粒在CMP过程中的作用机理。方法 利用Zr~(4+)阳离子对球形二氧化硅纳米颗粒间作用力进行调控，制备Zr~(4+)与SiO_2的质量比分别为0、0.025、0.050、0.075、0.100的抛光磨粒；利用纳米粒度电位仪和电子扫描显微镜（SEM）分析抛光液胶体稳定性和磨粒形貌；采用表面粗糙度（Sa）和材料去除率（MRR）来分析磨粒的化学机械抛光性能；利用改装后的摩擦因数仪和X射线光电子能谱仪（XPS）揭示非球形二氧化硅对氧化锆陶瓷的作用机理。结果 在锆元素相对含量（以质量分数计）为0.075%时，得到了分散性良好的非球形二氧化硅磨粒抛光液，相较于球形二氧化硅磨粒抛光液，MRR提升了40.5%，并得到了Sa为1.74 nm的光滑表面；XPS分析结果表明，在抛光过程中二氧化硅磨粒可与氧化锆发生固相化学反应，生成更易去除的ZrSiO_4。摩擦因数测量结果表明，非球形二氧化硅磨粒与陶瓷片的摩擦因数从球形磨粒时的0.276提高到0.341。结论 非球形的二氧化硅磨粒在抛光过程中具有更高的摩擦因数和化学机械协同作用，能高效地去除表面粗糙峰，并获得粗糙度为纳米级的平整表面，实现对氧化锆陶瓷手机背板的高效、高精度抛光。
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