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纳米级空化技术：日本Nalex ALBA-SONIC超声波清洗机的精密清洗革命

发布时间： 2025-11-13　　点击次数： 102次

　　当精密制造进入“纳米时代”，传统颗粒度指标已从“微米级”下探至“百纳米级”，常规超声空化因气泡尺寸过大、能量分布不均，难以去除亚微米-纳米颗粒，且易造成表面微损伤。日本Nalex公司推出的ALBA-SONIC系列，通过“纳米级空化”核心算法与硬件重构，实现气泡直径<200 nm、冲击压力可调，一举打破“清洁度-损伤度”不可兼得的魔，正在半导体、光通讯、车载镜头等产线掀起精密清洗革命。

　　一、核心原理：把空化气泡做到纳米级

　　高频-超高频复合

　　ALBA-SONIC采用1.2 MHz主频+2.4 MHz边带的“双频耦合”模式，高频端在液体中形成过饱和声压，空化阈值提高，气泡半径R与频率f成反比，理论直径缩减至150–200 nm，可深入0.1 µm沟槽，对30 nm SiO₂颗粒的去除率>99 %。

　　脉宽-间隙纳米调控

　　通过10–100 ns级脉宽调制，使气泡在“初生-坍缩”周期内释放的局部能量<0.1 pJ，仅为传统40 kHz空化的1/500，实现“软剥离”，避免High-k栅介电层微裂纹。

　　纳米颗粒协同

　　槽液预混0.005 wt% PEG修饰SiO₂纳米球，其表面Zeta电位-40 mV，可吸附污染物并作为“二次空化核”，在1 MHz场中同步共振，提升纳米颗粒捕获概率2.3倍。

　　二、硬件架构：三通道相位控制+石英沉浸式换能器

　　三通道独立功放，相位差0–120°连续可调，可生成行波/驻波/涡旋波三场模式，消除清洗盲区；

　　6 mm厚熔融石英沉浸式振板，声阻抗接近水，电声转换效率>92%，表面镀ITO透明导电层，实现“可视化空化”监控；

　　真空脱气+恒温±0.2 ℃闭环，确保液体含氧量<1 ppm，抑制气泡合并，维持纳米空化稳定。

　　三、工艺验证超声波清洗机

　　12英寸CMP后晶圆

　　传统兆声清洗后0.12 µm颗粒残留58颗，引入ALBA-SONIC 90 s清洗后降至3颗，满足先进制程<10颗/片要求，表面粗糙度Ra增量<0.01 nm。

　　光通讯FA光纤端面

　　1.2 MHz行波模式去除亚微米Al₂O₃磨粒，端面激光回损由-45 dB降至-55 dB，器件插损合格率提升8%。

　　车载玻璃非球面镜头

　　2.4 MHz驻波+纳米SiO₂协同，对指纹-油膜混合污染一次洗净，水滴角<5°，镀膜前表面能达72 mN·m⁻¹，膜层附着力提高15%。

　　四、智能控制与数据追溯

　　7寸触控屏实时显示空化强度指数、颗粒去除率曲线，支持SECS-GEM协议，可与MES对接；

　　内置AI异常识别：当空化强度突降>10%，自动报警并提示换能器老化或液体过饱和；

　　日志文件自动生成CSV，含时间、频率、功率、颗粒计数，满足FDA 21 CFR Part 11电子记录要求。

　　五、应用前景

　　随着3D NAND、GAA、Chiplet等微纳结构纵深比持续增大，ALBA-SONIC的纳米级空化技术有望从晶圆级扩展到先进封装、微光学、MEMS等领域，成为“后摩尔时代”超精密清洗的新基准

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