一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶抛光磨粒的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶磨粒的方法，包括如下步骤：S01：在搅拌状态下，将去离子水加入球形氧化硅种子中，形成氧化硅种子溶液；S02：配置质量分数为0.75‑5.25％的聚乙二醇水溶液；S03：在搅拌状态下，将所述聚乙二醇水溶液逐滴加入所述氧化硅种子溶液，形成混合溶液；S04：将所述混合溶液加热至沸腾，回流一个小时，所述混合溶液体积通过回流冷凝器保持不变，同时控制所述混合溶液的pH为9‑10；S05：在搅拌状态下，向所述混合溶液中逐滴加入活性硅酸溶液，使得所述球形氧化硅种子致密，冷却至室温，得到不规则纳米硅溶胶。本发明专利技术可以克服目前球形硅溶胶磨粒化学机械抛光速率较差的问题，提高产品的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶抛光磨粒的方法
本专利技术涉及化学机械抛光领域，具体涉及一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶抛光磨粒的方法。
技术介绍
在5G时代的大背景下，手机更新换代快，使得新一代手机的使用数量增加。5G时代要求信号传输速度更快，这对机身材质提出了更高的要求。与金属背板相比，陶瓷背板拥有其他材料无可比拟的优越性能，尤其是对信号无干扰。在众多陶瓷材料中，氧化锆陶瓷具有高强度、高硬度、无信号屏蔽、外观效果好等特点，因此受到手机生产商的青睐，成为手机盖板的潜在热点材料。随着新一代手机产品应用范围的不断扩展，对氧化锆陶瓷的表面加工质量和加工效率提出了更高的要求，并且一个超光滑平坦表面，不仅是美化产品、获得良好手感的需要，更是保证产品质量、延长工件使用寿命的重要影响因素。因此，我们采用化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing,CMP)表面加工技术来实现氧化锆陶瓷的平面超平坦化和高效去除。CMP可以提供全局平坦化，并被普遍采用对工件表面进行超精密抛光。磨粒是CMP过程中重要影响因素之一，直接影响了工件的表面质量和材料去除率。在众多磨粒中，硅溶胶凭借其稳定性高、分散性好、易后清洗等优点广泛应用于CMP中。但是，传统球形硅溶胶磨粒由于其质软、硬度较低等导致工件的材料去除率较低，生产效率不高。因此，我们通过聚合物模板法制备了不规则纳米硅溶胶磨粒来提高工件的材料去除率且获得良好的表面质量，进而提高生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶抛光磨粒的方法，克服目前球形硅溶胶磨粒化学机械抛光性能较差的问题，提高产品的生产效率。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶磨粒的方法，包括如下步骤：S01：在搅拌状态下，将去离子水加入球形氧化硅种子中，形成氧化硅种子溶液；S02：配置质量分数为0.75-5.25％的聚乙二醇水溶液；S03：在搅拌状态下，将所述聚乙二醇水溶液逐滴加入所述氧化硅种子溶液，形成混合溶液；S04：将所述混合溶液加热至沸腾，回流一个小时，所述混合溶液体积通过回流冷凝器保持不变，同时控制所述混合溶液的pH为9-10，S05：在搅拌状态下，向所述混合溶液中逐滴加入活性硅酸溶液，使得所述球形氧化硅种子致密，冷却至室温，得到不规则纳米硅溶胶。进一步地，所述步骤S01中球形氧化硅种子为40wt.％浓度的溶液，且所述球形氧化硅种子的粒径为30-40nm。进一步地，所述步骤S04中采用质量分数为3％的氢氧化钠溶液控制所述混合溶液的pH为9-10。进一步地，所述步骤S05中活性硅酸溶液的质量分数为2.2％。进一步地，所述步骤S02中聚乙二醇分子量为1500。进一步地，所述不规则纳米硅溶胶中聚乙二醇与氧化硅的质量之比为0.01-0.07:1。进一步地，还包括如下步骤：S06：向所述不规则纳米硅溶胶中添加0.15wt.％的活性剂，得到不规则纳米硅溶胶抛光磨粒。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的不规则纳米硅溶胶磨粒，具有串珠状、桃心状、花瓣状等形状，与球形硅溶胶磨粒的滚动运动相比，本专利技术的不规则纳米硅溶胶磨粒更加倾向于滑动运动，且不规则纳米硅溶胶磨粒与工件会有一个更大的接触面积，这使得其具有良好的化学机械抛光性能，从而达到提高生产效率的目的。附图说明附图1为本专利技术制备不规则纳米硅溶胶的流程图；附图2为实施例3中不规则纳米硅溶胶的SEM示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。如附图1所示，本专利技术提供的一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶的方法，包括如下步骤：S01：在搅拌状态下，将去离子水加入浓度为40wt.％，粒径为30-40nm的球形氧化硅种子中，形成氧化硅种子溶液；S02：配置质量分数为0.75-5.25％的聚乙二醇水溶液；本专利技术中采用的聚合物模板是分子量为1500的聚乙二醇(PEG)，其特征在于具有如下组成：在不规则纳米硅溶胶抛光磨粒中，聚乙二醇与氧化硅的质量之比为PEG:SiO2＝0.01-0.07：1。S03：在搅拌状态下，将质量分数为0.75-5.25％的聚乙二醇水溶液逐滴加入氧化硅种子溶液，形成混合溶液；S04：将混合溶液加热至沸腾，回流一个小时，混合溶液体积通过回流冷凝器保持不变，同时采用质量分数为3％的氢氧化钠溶液控制混合溶液的pH为9-10；S05：在搅拌状态下，向混合溶液中逐滴加入活性硅酸溶液，使得球形氧化硅种子致密，冷却至室温，得到不规则纳米硅溶胶。S06：向不规则纳米硅溶胶中添加0.15wt.％的活性剂，得到不规则纳米硅溶胶抛光磨粒。上述方法中所形成的抛光液质量百分比为：不规则纳米硅溶胶磨粒10.1-10.7wt.％，活性剂0.15wt.％，去离子水余量；以上各组成的质量百分比含量之和为100wt.％。以下通过具体实施例对本专利技术进行进一步解释说明：实施例1本实施例提供的一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶的方法，包括如下步骤：S01：将浓度40wt.％的30-40nm球形氧化硅种子，取300g加入到四口瓶内，在搅拌下，加入去离子水200g，形成氧化硅种子溶液；S02：取1.5g的聚乙二醇加入200g去离子水中，配成质量分数为0.75％的聚乙二醇水溶液，在搅拌下状态逐滴加入氧化硅种子溶液中，形成混合溶液；S03：通过质量分数为3％的氢氧化钠溶液控制混合溶液的pH＝9-10，加热至沸腾，回流一个小时，混合溶液体积通过回流冷凝器保持不变；S04：然后，逐滴滴加2000g质量分数为2.2％的活性硅酸溶液，使不规则硅溶胶致密；搅拌、冷却到室温，即可得到不规则纳米硅溶胶。向上述不规则纳米硅溶胶磨粒体系中加入质量百分比为0.15％的活性剂，搅拌均匀，即得不规则纳米硅溶胶磨粒的抛光液。本实施例中PEG质量分数为1％的不规则纳米硅溶胶磨粒抛光液的质量百分比含量如下：不规则纳米硅溶胶磨粒10.1wt.％活性剂0.15wt.％去离子水89.75wt.％实施例2本实施例提供的一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶的方法，包括如下步骤：S01：将浓度40wt.％的30-40nm球形氧化硅种子，取300g加入到四口瓶内，在搅拌下，加入去离子水200g，形成氧化硅种子溶液；S02：取4.5g的聚乙二醇加入200g去离子水中，配成质量分数为2.25％的聚乙二醇水溶液，在搅拌下状态逐滴加入氧化硅种子溶液中，形成混合溶液；S03：通过质量分数为3％的氢氧化钠溶液控制混合溶液的pH＝9-10，加热至沸腾，回流一个小时，混合溶液体积通过回流冷凝器保持不变；S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶磨粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS01：在搅拌状态下，将去离子水加入球形氧化硅种子中，形成氧化硅种子溶液；/nS02：配置质量分数为0.75-5.25％的聚乙二醇水溶液；/nS03：在搅拌状态下，将所述聚乙二醇水溶液逐滴加入所述氧化硅种子溶液，形成混合溶液；/nS04：将所述混合溶液加热至沸腾，回流一个小时，所述混合溶液体积通过回流冷凝器保持不变，同时控制所述混合溶液的pH为9-10；/nS05：在搅拌状态下，向所述混合溶液中逐滴加入活性硅酸溶液，使得所述球形氧化硅种子致密，冷却至室温，得到不规则纳米硅溶胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶磨粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：在搅拌状态下，将去离子水加入球形氧化硅种子中，形成氧化硅种子溶液；
S02：配置质量分数为0.75-5.25％的聚乙二醇水溶液；
S03：在搅拌状态下，将所述聚乙二醇水溶液逐滴加入所述氧化硅种子溶液，形成混合溶液；
S04：将所述混合溶液加热至沸腾，回流一个小时，所述混合溶液体积通过回流冷凝器保持不变，同时控制所述混合溶液的pH为9-10；
S05：在搅拌状态下，向所述混合溶液中逐滴加入活性硅酸溶液，使得所述球形氧化硅种子致密，冷却至室温，得到不规则纳米硅溶胶。


2.根据权利要求1所述的一种聚合物模板法制备不规则纳米硅溶胶磨粒的方法，其特征在于，所述步骤S01中球形氧化硅种子为40wt.％浓度的溶液，且所述球形氧化硅种子的粒径为30-40nm。


3.根据权利要求1所述的一种聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷红，董越，
申请(专利权)人：昆山捷纳电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32