800G/1.6T 光模块良率提升:干冰清洗如何解决端面清洁与水渍残留

发布时间:2026-09-29 所属分类:【行业动态】阅读:2176

导读:针对AWG、PIC、COC、FA、PD光敏区等精密器件/芯片在清洗环节面临的端面破损、水渍残留与化学剂污染痛点,迪史洁(DSJet)的雪花清洗方案,可实现良率提升8%-12%、插损改善0.2-0.5dB。


近年来,随着人工智能(AI)与云服务的广泛普及,数据中心之间的互联链路传输容量持续增长,网络互连速率正快速从400G向800G演进,并全面向1.6T(Terabit Ethernet)迈进。当单通道速率攀升至112 Gbps乃至224 Gbps PAM4时,物理层对器件的性能要求变得极为敏感:哪怕极其微小的通道损耗、阻抗不匹配或污染残留,都可能导致接收端信号质量劣化、整只光模块的良率下降。

在此背景下,应用于高速光模块中的AWG(阵列波导光栅)、PIC(光子集成芯片)、COC(芯片载体)、FA(光纤阵列)、PD光敏区等关键精密器件,以及光纤连接器端面,其表面清洁度都将直接决定器件本身性能、乃至光模块成品的良率。一个微尘颗粒、一处水渍印记、一层助焊剂残留,都可能成为高速链路中“看不见的故障源”。清洗环节,也将成为决定着光器件、光模块的良率与可靠性的关键工序。

精密光器件三大清洗痛点:端面破损、水渍残留、化学剂污染

在高速光模块的产线上,常常遇到这样的问题:FAU(光纤阵列)与PIC耦合后,端面显微镜复检发现工件上存在微细颗粒和擦拭残留、亦或是出现裂痕等,导致插损测试不良率始终偏高。

实质上,精密器件清洗面临的挑战,主要来自传统清洗方式的固有局限:

一是端面破损风险。对于镀膜端面、超薄镜片与精密光敏区,机械擦拭容易造成划伤与镀膜损伤,一旦端面受损,器件性能即出现不可逆劣化。

二是水渍残留。以水基清洗(包括超声波水洗)为代表的湿法工艺,在清洗后若干燥不彻底,极易在端面、沟槽与微结构表面留下水渍与离子残留,直接影响光学性能与可靠性。

三是化学剂污染。化学清洗剂在去除污染物的同时,本身可能残留于器件表面,且带来废水处理与环保压力。

精密光器件对表面清洁度与镀膜完整性要求极高,传统擦拭与湿法清洗在这一场景下均存在局限。对于800G/1.6T这类价值密度高、清洁度要求苛刻的产品,行业需要一种非接触、无液体残留的精密清洗手段。

精密光器件的几种主流清洗方式

目前精密光器件制造中常见的清洗方式主要有:机械擦拭、超声波/水基清洗、化学溶剂清洗、等离子清洗、以及干冰喷射与CO₂雪花清洗等干式方法。每种方式各有其适用场景与局限,产线通常根据工件材质、清洁度要求与批量大小组合使用。

机械擦拭工艺简单、成本低,但依赖人工经验,批量一致性差,且存在划伤镀膜的风险;超声波/水基清洗批量处理能力强,适合规则形状、耐水耐震的工件,但水渍残留、亚表面微裂纹与废液处理是其固有痛点;化学溶剂清洗去油污能力强,但溶剂本身易残留,且涉及废液与安全管理;等离子清洗在表面活化与有机污染去除上效果出色,但需要真空环境、节拍较慢、设备投入较高;干冰喷射冲击力强,适合去毛刺与重污染,但对超薄镜片与精密镀膜件相对激进。

CO₂雪花清洗是其中相对较新的一种干式精密清洗手段。它不引入液体与化学药剂、非接触、压力可调,主要补位在镀膜后终洗、超薄与脆性镜片、已带胶组件以及在线即洗即用等工位——这些工位恰好是上述几种方式各自的薄弱环节。对于已经配置了湿法或其他清洗线的厂商而言,雪花清洗并非要替换既有产线,而是在特定工位上提供补位能力。

具体补位在哪些工位?

对于已经配置了超声波或水基清洗线的光模块与光学镜片厂商而言,雪花清洗并非要替换既有产线,而是在几个特定工位上提供补位能力。这些工位的共同特点是:工件价值密度高、对水渍或机械冲击敏感、或者已经进入镀膜/贴装后的精细阶段。

第一,超薄镜片与多层镀膜件。在镀膜前后的清洗中,超声空化效应可能在亚表面萌生肉眼不可见的微裂纹,影响后续良率;这类工位适合采用非接触、压力可调的干式方式。

第二,终检前与出货前的扫尾清洗。湿法清洗后若干燥不彻底,极易在端面、沟槽残留水渍与离子痕迹,而雪花清洗接触即升华,无需干燥工序。

第三,已带胶、带台阶或带盲孔的组件。液体清洗在这类结构中容易残留,而干式射流可在线式单点作业。

第四,需要即洗即用的在线工位。超声波通常为批次浸泡工艺,而雪花清洗可随产线节拍单片处理,无需等待整批完成。

从客户实际配置看,不少光学与光模块厂商的做法是:粗洗、大批量规则件继续使用既有湿法设备,在上述高精度工位增配一台雪花清洗设备做补位,投入不大,但直接改善了最敏感环节的良率。

四条路线的竞逐与相变的“第三条道路”

迪史洁雪花清洗(CO₂雪花喷射清洗)采用食品级液态二氧化碳,通过喷枪形成高速雪花射流作用于工件表面。其清洗机理兼具物理动量与低温特性:雪花颗粒以一定速度冲击表面,将微尘、胶渍、助焊剂等污染物剥离,同时低温使污染物脆化、更易去除;而CO₂雪花在接触表面后迅速升华,不留任何液体残留,全程干式作业。

与擦拭、水洗、化学清洗等传统方式相比,雪花清洗具有四项核心优势:

第一,非接触。喷流不直接触碰器件表面,从根本上规避了机械损伤与镀膜破坏风险;

第二,无损伤。压力可调、温和可控,适用于镀膜端面、超薄镜片与光敏区等精密部位;

第三,无水无化学残留。CO₂升华后不留水渍与化学剂,无需后续干燥工序;

第四,绿色环保。食品级CO₂来源安全,无废水、无化学废液排放。

实测数据:良率和插损到底改善了多少?

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雪花清洗光学器件对比前后

以下数据来自迪史洁在光通信精密器件制造场景的客户验证结果。需要说明的是,不同客户的基线良率、产品类型和工艺条件存在差异,以下数据供参考,具体效果需以送样实测为准。

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在高速光模块制造中,雪花清洗可一次性去除微尘、胶渍、助焊剂等污染物,显著降低端面缺陷率,帮助客户在800G/1.6T产线稳定爬坡;在光纤连接器端面清洗中,非接触式作业不损伤端面,端面清洁度与回波损耗指标达到严苛要求,连接故障率大幅下降。对于产量不高、工件价值高、清洁度要求苛刻的精密制造场景,雪花清洗亦可作为超声波清洗的补充,完成残留物的“扫尾”清除。

写在最后

800G/1.6T时代的光模块竞争,已经不只是谁能做出来,而是"谁能以更高良率、更低成本稳定地做出来"。清洗的工艺在过去容易忽视,而如今正在从制造流程的"可选项"变成影响良率的"标配工序"。

如果你正在光模块或光连接器产线上遇到端面颗粒超标、插损不良率居高不下、或者擦拭损伤导致的镀膜报废问题,不妨考虑拿一批实际工件做一次雪花清洗送样对比——用你们自己的检测数据,判断这道工序是否值得纳入产线。

迪史洁(DSJet)提供雪花清洗系统与机器人清洗手臂等自动化方案,欢迎联系预约送样测试或产线参观。

关于迪史洁
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迪史洁(DSJet)是一家专注干冰清洗机、雪花清洗机、干冰制造机研发、生产与干冰清洗服务的高新技术企业,在上海、苏州、东莞、成都、武汉、合肥等地设有生产与服务基地,业务覆盖全国并出口三十多个国家,累计服务超过一千五百家工业客户,其中包含多家世界五百强企业。公司产品广泛应用于光学、光通信、半导体、精密电子等领域,提供雪花清洗系统与机器人清洗手臂等自动化解决方案。


联系方式:迪史洁(上海)干冰科技有限公司

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